CN100334326C - 透平以及动叶片 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种透平(1)，包括一个转动支承的、旋转对称的转子(4)和动叶片(13)，该转子在其外圆周上具有多个彼此等角间隔的、与外圆周成垂直走向的动叶片安装槽(18)，每个动叶片具有一个翼片(24)和一个与动叶片安装槽(18)相应的、伸入到这些动叶片安装槽(18)之一中的动叶片根部(19)，在该动叶片根部(19)和该翼片(24)之间设置了一个垂直于该动叶片根部(19)延伸的平台(23)，其中在每两个直接相邻的动叶片(13)之间各设置了一个介于其平台(13)和该转子(4)之间的冲击式冷却件(22)，该冲击式冷却件被一种冷却介质流过以对该平台(23)进行冲击式冷却。作为本发明的改进，该冲击式冷却件(22)分别由两个彼此单独运动的半块(20，21)构成，且设有用于借助透平运行时起作用的离心力使该冲击式冷却件(22)的两个半块(20，21)自动地彼此密封地压在一起的部件。

Description

透平以及动叶片
技术领域
本发明涉及一种透平，尤其是一种燃气透平，用于通过将一种燃料空气混合物燃烧成一种热燃气来产生能量，该透平包括一个转动支承的、旋转对称的转子和动叶片，该转子在其外圆周上具有多个彼此等角间隔的、与外圆周成垂直走向的动叶片安装槽，每个动叶片具有一个翼片和一个与该动叶片安装槽相应的、伸入到这些动叶片安装槽之一中的动叶片根部，在该动叶片根部和该翼片之间设置了一个横向于该动叶片根部延伸的平台，其中在每两个直接相邻的动叶片之间各设置了一个介于其平台和该转子之间的冲击式冷却件，该冲击式冷却件被一种冷却介质流过以对该平台进行冲击式冷却。
背景技术
通常在公知的燃气透平中一种热工作介质通过一个环形热燃气通道流到动叶片的翼片上。在那里，动叶片分别设置在座落于透平转子上的透平轮盘外圆周上成为动叶片组。为固定在透平轮盘上，每个动叶片具有一个圣诞树形状的动叶片根部，该动叶片根部可插入到一个相应的垂直于透平轮盘外圆周走向的动叶片安装槽中。在动叶片的翼片及与透平轮盘相连接的动叶片根部之间设置了与动叶片相垂直走向的平台，该平台在其径向的内侧限定热燃气通道。为承受热负荷，除动叶片的翼片外也向该平台供送一种冷却流体。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种动叶片和一种透平。
作为解决上述涉及透平的技术问题的技术方案是对本说明书开始部分所提到的透平采取下述改进措施：该冲击式冷却件分别由两个彼此单独运动的半块构成，且设有用于借助透平运行时起作用的离心力使该冲击式冷却件的两个半块自动地彼此密封地压在一起的部件。将设置在两直接相邻动叶片之间的冲击式冷却件分成两个独立的半块可以使每个动叶片各带有一个设置在动叶片根部左侧的半块和一个设置在动叶片根部右侧的半块插入到动叶片安装槽中。在两运动半块之间可能出现的间隙在透平运行时自动密封闭合，基于所设有的部件，离心力使两半块相对侧彼此压靠在一起。
通常，迄今一个整体冲击式冷却件固定地设置在两直接相邻平台下侧之间。为了牢固地安装此冲击式冷却件，该平台下侧沿透平轮盘的圆周方向在动叶片根部两端侧区具有延伸的止档。在这种情况下，该沿圆周方向延伸的止档的走向与动叶片安装槽的取向相垂直。因而，在透平轮盘上装配动叶片和冲击式冷却件必须同时完成。首先将一个环上的所有动叶片稍稍安装在其动叶片安装槽中，接着将所有冲击式冷却件放入到平台的下方，以将所有动叶片与冲击式冷却件一起同时完全移动到动叶片安装槽中。利用本发明就不必进行这种麻烦费时的动叶片安装和拆卸。
在一种优选的结构中，用于使两半块彼此压在一起的部件在朝向动叶片根部的平台下侧具有倾斜的支承滑动面，类似地设置在两半块上的滑动部件在透平运行期间贴靠在支承滑动面上。其倾斜度这样选择，使得两半块在离心力的作用下彼此压靠在一起。于是，这样位于两彼此相邻半块之间的间隙被密封地闭合。
优选将滑动部件设计成滑动面，于是该滑动面与支承滑动面形成一个密封的曲线段。
在另一种优选的结构中，支承滑动面和滑动部件在支承区形成一个几乎封闭的密封曲线段，从而减少冷却流体的泄漏损失。因此，在透平运行时冷却流体几乎全部流过冲击式冷却件。
作为优选措施，沿插入方向延伸的动叶片根部具有一个前部区域和一个后部区域，在这些区域内在平台下侧分别设置了一个径向向内伸出的板条作为倾斜支承滑动面，该板条从动叶片根部出发以板条高度逐渐减小的方式延伸到平台边缘。因而贴靠在支承滑动面上的两半块在离心力的作用下彼此向着对方的方向运动。
按照一种优选的进一步改进，沿着动叶片根部与平台相邻地设置一个相对于纵轴倾斜的平面作为倾斜支承滑动面，则能达到同样的效果。
如果冲击式冷却件的两个半块分别具有一个朝着与之对置半块的支承面，且支承面在离心力的作用下彼此密封地贴靠，则得到了一种简单的密封布置。
为解决上述涉及动叶片的技术问题，对于沿纵轴具有一个动叶片根部、一个与纵轴垂直延伸的平台和一个翼片的动叶片，其所带有的至少一个设置在朝向动叶片根部的平台下侧的冲击式冷却件具有至少一个可运动的半块。在透平运行期间，离心力起作用，使得可运动的半块位于该平台下侧上的一个确定的位置。在半块和动叶片之间的间隙使透平转子上两个部件的安装变得容易了。此外，通过将冲击式冷却件分成两个半块，一个环上的动叶片就可以单个地进行更换，而不必象迄今现有技术那样同时将所有动叶片取下。
在一种优选的结构中，该动叶片在动叶片根部的两侧各具有一个半块。因而平台两侧能得到足够的冷却。于是，冲击式冷却件由两个相邻动叶片的两个彼此相贴靠的半块构成。
作为优选措施，动叶片根部和/或平台下侧具有倾斜的支承滑动面，一个半块上的滑动部件在离心力的作用下密封地贴靠在支承滑动面上。该半块在透平运行时出现的离心力的作用下在支承滑动面上移动到其运行位置。于是该半块密封地贴靠在平台下侧，从而就减小了泄漏损失。
特别有利的进一步改进结构中，支承滑动面的倾斜度这样来确定，使得半块在离心力的作用下力求离开动叶片根部。于是，两个直接相邻动叶片的直接相邻的可运动半块在离心力作用下彼此压靠在一起，从而一个可能位于其间的间隙密封地闭合。
附图说明
下面结合附图对本发明进行描述：
图1示出一个燃气透平的局剖侧视图；
图2示出一个带有圣诞树形状的动叶片安装槽的透平轮盘的扇形段；
图3示出了一个动叶片以及分别设置在其两侧的冲击式冷却件的两个独立的半块。
具体实施方式
图1以示意图方式示出了燃气透平1的局剖侧视图。该燃气透平1具有一个壳体2，其中设置了一个可绕转轴3转动支承的转子4。一个吸气腔4a相对于图1位于该左边的转子侧上，其紧随着一个由冷却空气5流过的压气机6，压气机吸入冷却空气并将其压缩。从空间来看，在压气机6之后串接了一个环形燃烧室6，该环形燃烧室在其外端部具有一个燃烧器8。在燃烧器8中来自压气机6的已被压缩的冷却空气5与燃料混合，且在环形燃烧室7的燃烧空间内燃烧生成一种热燃气9。热燃气9沿着一个紧接着的热燃气环形通道10流过多个透平级11，这些透平级分别由一个设置在热燃气通道10中的导向叶片组构成，该导向叶片组后分别跟着一个动叶片组。导向叶片组的导向叶片12固定在透平1的壳体2上，动叶片组的动叶片13固定在一个固定安装在转子4上的环形透平轮盘16上。
借助动叶片13将热燃气9的能量转换成该转子4的转动能量。该转子驱动一个图中未示出的发电机。除此之外该转子4还驱动压气机6。
图2示出了该透平轮盘16的一个成为一同轴的轴凸肩17的扇形段。该沿径向生成的动叶片安装槽18的横截面为圣诞树形，并垂直于外周边走向。动叶片13可嵌入到动叶片安装槽18中，为此该动叶片具有一个与动叶片安装槽18相应的动叶片根部19。
图3以透视图方式示出了一个在其根部19两侧设置了冲击式冷却件22的动叶片13，该冲击式冷却件各由两个半块20、21构成，其中在图3中在该动叶片根部19的两侧分别仅示出一个半块20、21。于是，在该动叶片根部19的右侧在一平台23右侧下方示出了冲击式冷却件22的左半块20，而在该动叶片根部19的左侧在一平台23左侧下方示出了冲击式冷却件22的右半块21。该动叶片13沿着其径向走向的纵轴14具有其动叶片根部19、与动叶片根部相垂直走向的平台23和一个翼片24。
在位于径向内侧的平台下侧25在其前部区域26和后部区域27分别形成一个径向向内伸出的板条28、29。它们从动叶片根部19沿着侧平台边缘30延伸。在这里，板条28、29这样倾斜，其从动叶片根部19伸出的高度朝向平台边缘30逐渐减小。因而一个与纵轴14及转子4半径相垂直的切线15与朝向平台边缘30延伸的板条28、29分别形成一个锐角α。板条28、29朝向透平轮盘16的那一侧成为支承滑动面31。
另一个支承滑动面33在动叶片根部33和平台下侧25之间沿着动叶片根部19走向。此时，该支承滑动面33与纵轴14同样形成一个锐角β。
该动叶片根部19在图3中不能见到的一侧具有同样的结构。
这两个半块20、21分别具有滑动部件32、36和一个其上开有图中仅示意示出的冲击式冷却开口35的冲击式冷却板34。滑动部件32、36设置在两半块20、2 1的外周边作为滑动面。在图3中动叶片1 3左面示出的冲击式冷却件22的右半块21在结构上与左半块20相近，只是侧面换向。
在安装状态，构件13、20、21彼此相贴靠。各冲击式冷却板34伸入到在平台下侧25前板条28和后板条29之间形成的空隙中。则两半块20、2 1的滑动部件32、36贴靠在动叶片13的支承滑动面31、33上，其中各冲击式冷却板34的形状分别有间隔地随着平台下侧25的曲线形状变化。
在燃气透平1运行期间转子4转动，位于透平轮盘16上的动叶片也随其转动。作用在两个分别位于两相邻动叶片13的平台23下方的半块20、21上的离心力将它们径向向外推压。板条28、29对于可运动设置的半块20、21来说起到支承滑动面31的作用。由于板条28、29倾斜，冲击式冷却件22的两半块20、21分别朝着侧平台边缘30运动，并因此相互靠近。
支承滑动面33支持两半块20、21的这种运动。在离心力的作用下两半块的滑动部件36径向向外滑动，因而两半块20、21分别移动离开动叶片根部19。
因而在透平运行时，一个冲击式冷却件22两个成对的半块20、21彼此密封地相贴靠。从而，两个直接相邻的动叶片13的两个平台下侧25被一个冷却介质供应源的接近封闭的曲线段分开，从而所使用的冷却介质基本上可以仅通过冲击式冷却开口35流向平台23。于是在很大程度上避免了泄漏损失。
在此，封闭的曲线段沿着两相邻动叶片13的支承面31、33行进。一个冲击式冷却件22的两个彼此密封贴靠的半块20、21同样以其滑动面32、36贴靠在支承面上。

Claims (9)

1.一种透平(1)，包括转动支承的、旋转对称的转子(4)和动叶片(13)，该转子在其外圆周上具有多个彼此等角间隔的、与外圆周成垂直走向的动叶片安装槽(18)，每个动叶片具有一个翼片(24)和一个与该动叶片安装槽(18)相应的、伸入到这些动叶片安装槽(18)之一中的动叶片根部(19)，在该动叶片根部(19)和该翼片(24)之间设置了一个垂直于该动叶片根部(19)延伸的平台(23)，其中在每两个直接相邻的动叶片(13)之间各设置了一个介于其平台(23)和该转子(4)之间的冲击式冷却件(22)，该冲击式冷却件被一种冷却介质流过以对该平台(23)进行冲击式冷却，其特征在于：所述冲击式冷却件(22)分别由两个彼此单独运动的半块(20，21)构成，且设有用于借助透平运行时起作用的离心力使该冲击式冷却件(22)的两个半块(20，21)自动地彼此密封地压在一起的部件，所述用于将两个半块(20，21)彼此压在一起的部件包括在朝向所述动叶片根部(19)的平台下侧(25)处的倾斜的支承滑动面(31)，类似地设置在两半块(20，21)上的滑动部件(32)在透平运行期间贴靠在这些支承滑动面上，其中该倾斜度这样选择，使得两半块(20，21)在离心力的作用下彼此压靠在一起。
2.按照权利要求1所述的透平(1)，其特征在于：所述滑动部件(32)构成所述滑动面。
3.按照权利要求1或2所述的透平(1)，其特征在于：所述支承滑动面(31)和滑动部件(32)在支承区形成一个几乎封闭的密封曲线段，从而在透平运行时所述冷却流体几乎全部流过冲击式冷却件(22)。
4.按照权利要求1或2所述的透平(1)，其特征在于：所述沿插入方向延伸的动叶片根部(19)具有一个前部区域和一个后部区域(27)，在这些区域内在所述平台下侧(25)分别设置了一个径向向内伸出的板条(28，29)作为所述倾斜的支承滑动面(31)，该板条从该动叶片根部(19)出发以板条高度逐渐减小的方式向所述平台的边缘(30)延伸。
5.按照权利要求1或2所述的透平(1)，其特征在于：沿着所述动叶片根部(19)与所述平台(23)相邻地设置一个相对于纵轴倾斜定向的平面作为倾斜的支承滑动面(33)。
6.按照权利要求1或2所述的透平(1)，其特征在于：所述冲击式冷却件(22)的两个半块(20，21)分别具有一个面向与之对置的半块(21，20)的支承面，这两个支承面在离心力的作用下彼此密封地贴靠。
7.一种动叶片(13)，其沿着纵轴(14)具有一个动叶片根部(19)、一个横向于纵轴(14)延伸的平台(23)和一个翼片(24)，其带有至少一个设置在朝向该动叶片根部(19)的平台下侧(25)的冲击式冷却件(22)以冷却平台，其特征在于：所述冲击式冷却件(22)具有至少一个可运动的半块(20，21)，在所述朝向动叶片根部(19)的平台下侧(25)和/或在所述动叶片根部(19)设置了倾斜的支承滑动面(31，33)，并且在所述半块(20，21)上设置了滑动部件(32)，其中该滑动部件(32)在离心力的作用下密封地贴靠在所述支承滑动面(31，33)上。
8.按照权利要求7所述的动叶片(8)，其特征在于：所述动叶片根部(19)的两侧分别设置一个可运动的半块(20，21)。
9.按照权利要求7或8所述的动叶片(8)，其特征在于：所述支承滑动面(31，33)的倾斜度是这样确定的，使得所述半块(20，21)在离心力的作用下力求离开动叶片根部(19)。
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