CN103233784B - 涡轮喷嘴冷却组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及涡轮喷嘴冷却组件。本申请提供一种内部喷嘴平台。内部喷嘴平台可包括平台腔、位于平台腔内的冲击室、位于冲击室的第一侧上的保持板、和位于冲击室的第二侧上的顺应性密封件。

Description

涡轮喷嘴冷却组件
技术领域
本申请和所得的专利大致涉及燃气涡轮发动机，并且更具体地涉及用于悬臂式涡轮喷嘴和类似部件的内部平台的冷却组件。
背景技术
冲击冷却系统与涡轮机械一起使用以冷却各种类型的构件，例如外壳、动叶(bucket)、喷嘴、和类似构件。冲击冷却系统经由空气流冷却构件，以便在构件之间维持适当的空隙并且提高适当的构件寿命。然而，关于某些类型的已知的冲击冷却系统的一个问题是，它们倾向于需要复杂的铸件和/或结构焊接。这种结构可能具有低耐久性或可能在制造和维修方面昂贵。
因此，需要用于与涡轮喷嘴一起使用的能够生产的冷却组件。优选地，这种能够生产的冷却组件可适当地面对高的燃气路径温度，同时满足寿命和维护要求，以及具有在成本方面合理。
发明内容
本申请和所得的专利因而提供内部喷嘴平台。内部平台可包括平台腔、位于平台腔内的冲击室、位于冲击室的第一侧上的保持板、和位于冲击室的第二侧上的顺应性密封件(compliantseal)。
本申请和所得的专利还提供喷嘴静叶(vane)。喷嘴静叶可包括内部平台和位于内部平台内的冲击冷却组件。保持板可位于冲击冷却组件的第一侧上，并且顺应性密封件可位于冲击冷却组件的第二侧上。
本申请和所得的专利还提供喷嘴静叶。喷嘴静叶可包括内部平台和位于内部平台内的冲击冷却组件。密封件托架可位于冲击冷却组件的第一侧上，并且顺应性密封件衬垫可位于所述冲击冷却组件的第二侧上。
当结合若干附图和所附权利要求，在阅读后述详细描述之后，本申请和所得的专利的这些和其它特征和改善将对本领域技术人员变得显而易见。
附图说明
图1是示出压缩器、燃烧器、和涡轮的燃气涡轮发动机的示意图。
图2是其中带有冲击冷却组件的喷嘴静叶的局部侧视图。
图3是可在本文中说明的带有冲击冷却组件的喷嘴静叶的实例的局部侧视图。
图4是位于平台腔内的保持板的实例的局部侧视图。
图5是位于平台腔内的保持板的又一个实例的局部侧视图。
部件列表
10燃气涡轮发动机
15压缩器
20空气
25燃烧器
30燃料
35燃烧气体
40涡轮
45轴
50负载
55喷嘴
60静叶
65内部平台
70外部平台
85冲击冷却组件
90冲击室
95冲击孔
100喷嘴
110静叶
120内部平台
140平台腔
150空气流腔
160冲击冷却组件
170冲击室
180冷却导管
190保持板
200密封件托架
210密封件
220平台钩
230板钩
235第一侧
240密封件衬垫
245第二侧
250蜂窝式支持件
260轴向密封件
270斜面(slashface)
280柱形轮廓
290销。
具体实施方式
现在参考附图，其中遍及若干视图，相似的数字表示相似的元件，图1示出可在本文中使用的燃气涡轮发动机10的示意图。燃气涡轮发动机10可包括压缩器15。压缩器15压缩进入的空气流20。压缩器15输送压缩的空气流20至燃烧器25。燃烧器25混合压缩的空气流20与加压的燃料流30，并且点燃混合物，以产生燃烧气体流35。尽管仅示出单个燃烧器25，但是燃气涡轮发动机10可包括任意数量的燃烧器25。燃烧气体流35又输送至涡轮40。燃烧气体流35驱动涡轮40以便产生机械功。在涡轮40中产生的机械功经由轴45驱动压缩器15和外部负载50，例如发电机和类似部件。
燃气涡轮发动机10可使用天然气、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NewYork，Schenectady，GeneralElectricCompany提供的众多不同燃气涡轮发动机中的任意一种，包括但是不限于例如7系列或9系列重型燃气涡轮发动机和类似发动机。燃气涡轮发动机10可具有不同的构造并且可使用其它类型的构件。其它类型的燃气涡轮发动机也可在本文中使用。多个燃气涡轮发动机、其它类型的涡轮、和其它类型的发电设备也可一起在本文中使用。
图2是可与上文说明的涡轮40一起使用的喷嘴55的实例。大体而言，喷嘴55可包括喷嘴静叶60，其在内部平台65与外部平台70之间延伸。若干喷嘴55可组合为圆周阵列以与若干转子叶片(blade)形成级(未图示)。
喷嘴55也可包括带有冲击室90的冲击冷却组件85。冲击室90可具有形成于其中的若干冲击孔95。冲击室90可经由入口管(spoolie)或其它类型的冷却导管与来自压缩器15或另一个来源的空气流20连通。空气流20延伸穿过喷嘴静叶60，进入冲击冷却组件85，并且经由冲击孔95流出，以便冲击冷却喷嘴55的部分或别处。其它构件和其它构造可在本文中使用。
图3示出可在本文中说明的喷嘴100的实例的部分。除了其它构件之外，喷嘴100包括从平台120延伸的静叶110。平台120可包括平台腔140。静叶110可包括其中的空气流腔150。空气流腔150可与平台腔140连通，以便从压缩器15或别处提供空气流20。喷嘴100还可包括冲击冷却组件160。冲击冷却组件160可包括冲击室170。冲击室170可包括入口管或其它类型的冷却导管180，其与来自空气流腔150的空气流20连通。其它构件和其它构造也可在本文中使用。
冲击室170可位于并且保持于平台腔140内。冲击室170可经由保持板190在一侧上保持于平台腔140内。保持板190可以是大致平坦板和类似构件。备选地，保持板190可以是如图所示的密封件托架200的形式。密封件托架200可具有在其上的若干密封件210。保持板190和密封件托架200可具有任何尺寸、形状、或构造。保持板190还可采用若干焊接片、焊接环、和类似构件的形式。任何类型的机械保持特征可在本文中使用。
保持板190、密封件托架200、和类似构件可经由一个或更多个平台钩220和/或板钩230保持于平台腔140内。保持板190可位于冲击室170的第一侧235上。平台钩220和板钩230可采用在任何定向上的凸形和凹形部件的任何构造。钩220、230中的一个或更多个可成角度，以便容许用于机械加工和类似工艺的工具间隙。如图4所示，钩220、230中的任一个也可采用基本柱形或椭圆形突起或轮廓280。此外如图5所示，一个或更多个销290和类似构件也可用作保持特征。钩220、230、柱形轮廓280、销290、和其它结构可以以任何组合使用，以将保持板190保持于平台腔140内，即，钩220、230和销290的组合可以以任何定向一起使用。其它类型的附连装置和特征也可用在本文中使用。
再次参考图3，冲击冷却组件160还可使用顺应性密封件衬垫240，其在冲击室170的第二侧245和平台腔140的附近。顺应性密封件衬垫240可围绕冲击室170的周边延伸。保持支架250也可相邻于顺应性密封件衬垫240使用。冲击室170因此基本浮动于顺应性密封件衬垫240附近。考虑到这种情况，在此可避免使用焊接和类似工艺。其它类型的密封件也可在本文中在冲击室170的第二侧245附近使用。其它类型的附连装置和特征也可在本文中使用。
一个或更多个密封件260也可位于平台120的斜面270附近。密封件260可以以若干花键型密封件(splineseal)和类似构件的形式。其它类型的密封件也可在本文中使用。若干密封件260可由保持板190、密封件托架200、或其它结构保持，以便容许紧密的径向填充。密封件260可形成室，其利用从平台腔140送出的冲击后的流加压。其它构件和其它构造可在本文中使用。
在本文中说明的喷嘴100因而可维持嵌套于其中的冲击冷却组件160于在一侧上的保持板190的机械保持与在另一侧上的顺应性密封件衬垫240之间。冲击冷却组件160因而在喷嘴100附近提供有效的冷却，而不在最小径向空间中使用焊接或复合侧壁芯。不可焊接的材料因而可在本文中使用。冲击冷却组件160以能够生产的设计允许喷嘴100面对高的气体路径温度，同时满足寿命和维护要求。使用密封件托架200保持冲击冷却组件160还允许最小径向封壳。
显然，前述内容仅涉及本申请和所得的专利的某些实施例。本领域技术人员可在本文中进行许多变更和更改，而不脱离由后述权利要求和它们的等同物所限定的本发明的大致精神和范围。

Claims (18)

1.一种喷嘴内部平台，包括：
平台腔，其包括位于所述平台腔的相对侧上的平台钩；
位于所述平台腔内的冲击室；
连接在所述平台腔中并且位于所述冲击室的第一侧上的保持板，所述保持板通过位于所述平台腔的相对侧上的所述平台钩而保持在平台腔中；和
位于所述冲击室的第二侧上的顺应性密封件。
2.如权利要求1所述的喷嘴内部平台，其特征在于，所述保持板包括密封件托架。
3.如权利要求1所述的喷嘴内部平台，其特征在于，所述保持板由所述平台腔围绕。
4.如权利要求1所述的喷嘴内部平台，其特征在于，所述保持板包括柱形轮廓，使得所述保持板保持于所述平台腔中。
5.如权利要求1所述的喷嘴内部平台，其特征在于，还包括一个或更多个销，其延伸入所述平台腔内，使得所述保持板保持于所述平台腔中。
6.如权利要求1所述的喷嘴内部平台，其特征在于，所述顺应性密封件包括顺应性密封件衬垫。
7.如权利要求1所述的喷嘴内部平台，其特征在于，所述平台腔包括保持支架，其位于所述顺应性密封件的附近。
8.如权利要求1所述的喷嘴内部平台，其特征在于，还包括斜面，并且其中，所述斜面包括在其上的一个密封件或多个密封件。
9.如权利要求1所述的喷嘴内部平台，其特征在于，所述冲击室包括与空气流连通的冷却导管。
10.如权利要求1所述的喷嘴内部平台，其特征在于，所述冲击室包括多个孔，所述多个孔位于喷嘴平台的附近。
11.一种喷嘴静叶，包括：
内部平台，其包括平台腔；
位于所述内部平台的所述平台腔内的冲击冷却组件；
位于所述冲击冷却组件的第一侧上的保持板；和
位于所述冲击冷却组件的第二侧上的顺应性密封件；
其中所述保持板包括柱形轮廓，使得所述保持板保持于所述平台腔中且被所述平台腔围绕。
12.如权利要求11所述的喷嘴静叶，其特征在于，所述冲击冷却组件包括冲击室和冷却导管。
13.如权利要求11所述的喷嘴静叶，其特征在于，所述保持板包括密封件托架。
14.如权利要求11所述的喷嘴静叶，其特征在于，所述平台腔包括一个或更多个平台钩，并且所述保持板包括一个或更多个板钩，使得所述保持板保持于所述平台腔中。
15.如权利要求11所述的喷嘴静叶，其特征在于，还包括一个或更多个销，其延伸入所述平台腔内，使得所述保持板保持于所述平台腔中。
16.一种喷嘴静叶，包括：
内部平台，其包括平台腔，所述平台腔具有位于所述平台腔相对侧上的平台钩；
位于所述内部平台内的冲击冷却组件；
位于所述冲击冷却组件的第一侧上的密封件托架，所述密封件托架连接在所述平台腔中且被所述平台腔围绕；和
位于所述冲击冷却组件的第二侧上的顺应性密封件衬垫。
17.如权利要求16所述的喷嘴静叶，其特征在于，所述内部平台包括斜面，并且其中，所述斜面包括在其上的多个密封件。
18.如权利要求17所述的喷嘴静叶，其特征在于，所述斜面包括压力腔，其由所述多个密封件形成，并且从所述冲击冷却组件进行供给。
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