CN102953769A - 涡轮喷嘴叶片保持系统 - Google Patents

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    • F01D9/04—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
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Abstract

本申请提供了一种涡轮喷嘴叶片保持系统(100)。该涡轮喷嘴叶片保持系统(100)可以包括带有平台(150)的多个喷嘴(120)、延伸到平台(150)中的槽(230)和在第一喷嘴(121)的槽(230)与第二喷嘴(122)的槽(230)之间延伸的销(280)。

Description

涡轮喷嘴叶片保持系统
技术领域
本申请和得到的专利总体上涉及燃气涡轮发动机，且更具体地涉及使用绕喷嘴内平台的保持销以在发生故障的情况下保持内平台和/或其它构件的涡轮喷嘴叶片保持系统。
背景技术
在燃气涡轮发动机中，热致应力可能引起涡轮喷嘴中的开裂。例如，如果裂纹蔓延通过喷嘴翼型件的整个长度，则喷嘴的内平台将不再被保持就位。平台的零件和/或其它构件因此可能脱位并导致对下游流动路径构件的灾难性损坏。
在双级或三级喷嘴设计(每个喷嘴部段两个或三个翼型件)中，指定多个负载路径，增加的翼型件数量提供了抵抗发生灾难性故障的一定量的冗余。如果单个翼型件严重开裂和/或氧化，邻近翼型件仍可将内平台保持就位。然而，在单级设计(每个部段一个翼型件)中，喷嘴的大部分、翼型件和/或平台如果未在内径和外径处被保持则可能脱位。此外，单级喷嘴内平台损坏的风险随着燃气涡轮发动机温度上升而上升。具体而言，如果喷嘴冷却输送系统被损害(comprise)，则喷嘴基材通常可能无法长时间承受操作气体温度。
因此希望有一种改进的涡轮喷嘴叶片保持系统。这种喷嘴叶片保持系统在整个喷嘴发生故障的情况下应该至少保持单级喷嘴的内平台。
发明内容
本申请和得到的专利因此提供了一种涡轮喷嘴叶片保持系统。该涡轮喷嘴叶片保持系统可包括带有平台的多个喷嘴、延伸到平台中的槽和在第一喷嘴的槽与第二喷嘴的槽之间延伸的销。
本申请和得到的专利还提供了一种涡轮喷嘴叶片保持系统。该涡轮喷嘴叶片保持系统可以包括第一喷嘴和第二喷嘴。两个喷嘴都可以包括翼型件和带有在其中延伸的槽的内平台。销可以在第一喷嘴的槽与第二喷嘴的槽之间延伸。
本申请和得到的专利还提供一种涡轮喷嘴叶片保持系统。该涡轮喷嘴叶片保持系统可以包括带有单个翼型件的多个喷嘴和内平台。一个或更多槽可以延伸穿过内平台。销可以在第一喷嘴的第一槽与第二喷嘴的第二槽之间延伸。
在结合若干附图和所附权利要求查看下文的详细描述后，本申请和得到的专利的这些和其它特征和改进对本领域的普通技术人员而言将变得明显。
附图说明
图1是燃气涡轮发动机的示意图。
图2是涡轮级的局部侧视图，示出了可以如在文中描述的涡轮喷嘴叶片保持系统。
图3是图2的涡轮喷嘴和涡轮喷嘴叶片保持系统的局部透视图。
图4是在一对喷嘴之间延伸的涡轮喷嘴叶片保持系统的销的局部侧视图。
部件列表
10  燃气涡轮发动机
15  压缩机
20  空气流
25  燃烧器
30  燃料流
35  燃烧气流
40  涡轮
45  轴
50  负载
100  涡轮喷嘴叶片保持系统
110  第一级
120  喷嘴
121  第一喷嘴
122  第二喷嘴
130  轮叶
140  外平台
150  内平台
160  翼型件
170  单级设计
180  外罩
190  支承环
200  外密封件槽
210  内密封件槽
220  密封件
230  槽
231  第一槽
232  第二槽
240  压力侧
250  吸入侧
260  前支腿
270  圆形形状
280  销
290  圆形形状。
具体实施方式
现参照附图，其中全部若干视图中相似的标号表示相似的元件，图1示出了如可以在此使用的燃气涡轮发动机10的示意图。燃气涡轮发动机10可以包括压缩机15。压缩机15压缩进入的空气流20。压缩机15将经压缩的空气流20输送到燃烧器25。燃烧器25使经压缩的空气流20与经压缩的燃料流30混合并点燃混合物以产生燃烧气流35。尽管仅示出单个燃烧器25，但燃气涡轮发动机10可以包括任何数目的燃烧器25。燃烧气流35又被输送到涡轮40。燃烧气流35驱动涡轮40以便产生机械功。涡轮40中产生的机械功经由轴45驱动压缩机15和诸如发电机等外部负载50。
燃气涡轮发动机10可以使用天然气、各种类型的合成气和/或其它类型的燃料。燃气涡轮发动机10可以是由纽约州斯卡奈塔第的通用电气公司提供的多种不同的燃气涡轮发动机中的任何一种。燃气涡轮发动机10可以具有不同构造并且可以使用其它类型的构件。在此也可以使用其它类型的燃气涡轮发动机。多个燃气涡轮发动机、其它类型的涡轮以及其它类型的发电设备也可以在此一起使用。
图2和3示出了可以如在此所述的涡轮喷嘴叶片保持系统100的实例。在此将在涡轮40的第一级110的背景下描述涡轮喷嘴叶片保持系统100。在此实例中，涡轮40可以是重型燃气涡轮发动机的一部分。然而，涡轮喷嘴叶片保持系统100可以适用于许多不同类型的涡轮及其构件。
一般而言，第一级110包括第一喷嘴120和第一级轮叶130。任何数量的喷嘴120和轮叶130均可以以环状阵列布置在涡轮40的热气体路径中。第一级喷嘴120包括外平台140、内平台150和二者之间的翼型件160。尽管示出了仅带有一个翼型件160的单级设计170，但也可以使用多个翼型件160。外平台140可以被固定在外罩180、外壳、保持环等上。内平台150抵靠在内支承环190、内壳等上。在此可以使用其它构件和其它构造。
外平台140可以包括一个或更多外密封件槽200。同样，内平台150可以包括任何数量的内密封件槽210。密封件槽200、210可以经由EDM工艺(放电加工)或其它类型的制造技术形成在平台140、150中。顺应密封件220可以定位在密封件槽200、210内。顺应密封件220连接相邻的喷嘴120。在图4的实例中，示出了第一喷嘴121和第二喷嘴122。可以使用任何数量的喷嘴120。在此可以使用其它构件和其它构造。
涡轮喷嘴叶片保持系统100还包括形成在内平台150中的槽230。槽230可以延伸内平台150的宽度。备选地，第一槽231可以形成在喷嘴120的压力侧240上，且第二槽232可以形成在喷嘴120的吸入侧250上。槽230示出为在内平台150的前支腿260上，但可以使用内平台150上的任何方便的位置或其它位置。槽230示出为具有圆形270形状，但在此可以使用三角形、矩形或任何多面槽230。槽230可以具有任何期望的尺寸。槽230可以机加工或铸造在内平台150中。在此也可以使用EDM和其它类型的制造工艺。
涡轮喷嘴叶片保持系统100还包括用于定位在槽230内的销280。销280可以是具有充分的材料强度以便将内平台150维持就位的任何类型的刚性元件。术语“销”因此指的是在此可以使用的任何刚性连接特征。销280也可以具有圆形形状290或与槽230的形状对应的任何形状或尺寸。
在使用中，销280可以定位在周向相邻的喷嘴120的槽230内。在喷嘴120发生故障的情况下，涡轮喷嘴叶片保持系统100的销280和槽230将向相邻的未损坏喷嘴120传输气体路径压力负载，以便防止损坏的内平台150被释放到气体路径中。涡轮喷嘴叶片保持系统100因此将内平台150维持就位，直到燃气涡轮发动机10被调低(bring down)以进行维护并且可以更换损坏的喷嘴区段。涡轮喷嘴叶片保持系统100因此防止这种损坏以及相关的停机时间和更换成本。
应该明显的是，前文仅涉及本申请和得到的专利的某些实施例。本领域的普通技术人员在此可以做出许多变更和修改而不脱离如通过所附权利要求及其等同方案限定的本发明的总体精神和范围。

Claims (12)

1. 一种涡轮喷嘴叶片保持系统(100)，包括:
多个喷嘴(120)；
所述多个喷嘴(120)中的每一个都包括平台(150)；
延伸到所述平台(150)中的槽(230)；以及
在第一喷嘴(121)的所述槽(230)与第二喷嘴(122)的所述槽(230)之间延伸的销(280)。
2. 根据权利要求1所述的涡轮喷嘴叶片保持系统(100)，其特征在于，所述槽(230)包括多个槽(231，232)。
3. 根据权利要求1所述的涡轮喷嘴叶片保持系统(100)，其特征在于，所述槽(230)包括圆形或多面形状(270)。
4. 根据权利要求1所述的涡轮喷嘴叶片保持系统(100)，其特征在于，所述销(280)包括圆形或多面形状(290)。
5. 根据权利要求1所述的涡轮喷嘴叶片保持系统(100)，其特征在于，所述平台(150)包括前支腿(260)，并且其中所述槽(230)定位在所述前支腿(260)内。
6. 根据权利要求1所述的涡轮喷嘴叶片保持系统(100)，其特征在于，所述平台(150)包括其中带有顺应密封件(220)的一个或更多密封件槽(210)。
7. 根据权利要求1所述的涡轮喷嘴叶片保持系统(100)，其特征在于，所述销(280)从所述第一喷嘴(121)的所述槽(230)的压力侧(240)延伸到所述第二喷嘴(122)的所述槽(240)的吸入侧(250)。
8. 根据权利要求1所述的涡轮喷嘴叶片保持系统(100)，其特征在于，所述平台(150)包括内平台(150)。
9. 根据权利要求8所述的涡轮喷嘴叶片保持系统(100)，其特征在于，所述涡轮喷嘴叶片保持系统(100)还包括外平台(140)。
10. 根据权利要求1所述的涡轮喷嘴叶片保持系统(100)，其特征在于，所述槽(230)机加工或铸造在所述平台中。
11. 根据权利要求1所述的涡轮喷嘴叶片保持系统(100)，其特征在于，所述多个喷嘴(120)中的每一个都包括翼型件(160)。
12. 根据权利要求1所述的涡轮喷嘴叶片保持系统(100)，其特征在于，所述多个喷嘴(120)中的每一个都包括单级设计(170)。
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