CN104213942A - 用于涡轮发动机中的喷嘴组件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于涡轮发动机中的喷嘴组件。所述喷嘴组件可以包括：第一喷嘴腔；第二喷嘴腔；置于所述第一喷嘴腔与所述第二喷嘴腔之间的肋条；具有第一腔插件构造的第一腔插件；具有第二腔插件构造的第二腔插件；以及置于所述肋条上的肋盖。所述肋盖可以包括肋盖构造，以使只有具有所述第一腔插件构造的所述第一腔插件配合在所述第一喷嘴腔内并且只有具有所述第二腔插件构造的所述第二腔插件配合在所述第二喷嘴腔内。

Description

用于涡轮发动机中的喷嘴组件
技术领域
本发明涉及一种燃气涡轮发动机，确切地说，涉及一种具有肋盖的涡轮机喷嘴，用于确保在每个喷嘴腔中安装和使用正确大小和形状的腔插件。
背景技术
一般说来，重型燃气涡轮机包括沿高温气体通道交错安置的固定喷嘴和旋转叶片行。具体来说，每个涡轮机级包括周向隔开、径向延伸的喷嘴叶片阵列。所述喷嘴叶片包括延伸在内围带与外围带之间的叶片翼型。所述叶片翼型可以部分中空，并且可以在其中形成冷却回路的一部分。但是，鉴于叶片翼型的三维气动外形以及其中的可变热负荷，整个喷嘴冷却机制可能具有一定复杂性。
所述喷嘴冷却机制可以将不同构造的内部喷嘴腔插件用于不同位置中。所述不同喷嘴插件可以具有不同功能，但是在物理上类似。必须注意确保使用正确的腔插件，因为安装错误插件可能对整个喷嘴冷却和性能造成负面影响。
因此需要改进涡轮机喷嘴设计。此类改进的喷嘴设计可以防止在每个喷嘴腔中安装物理上类似但功能不同的喷嘴腔插件，以便改进整体冷却和性能。
发明内容
因此，本发明提供了一种用于涡轮发动机中的喷嘴组件。所述喷嘴组件可以包括：第一喷嘴腔；第二喷嘴腔；置于所述第一喷嘴腔与所述第二喷嘴腔之间的肋条；具有第一腔插件构造的第一腔插件；具有第二腔插件构造的第二腔插件；以及置于所述肋条上的肋盖。所述肋盖可以包括肋盖构造，以使只有具有第一腔插件构造的第一腔插件配合在所述第一喷嘴腔内，并且只有具有第二腔插件构造的第二腔插件配合在第二喷嘴腔内。
本发明进一步提供了一种组装喷嘴组件的方法。所述方法可以包括以下步骤：提供第一喷嘴，所述第一喷嘴包括具有第一腔构造的第一腔；提供第二喷嘴，所述第二喷嘴包括具有所述第一腔构造的第二腔；将第一肋盖置于所述第一腔周围以使只有具有第一腔插件构造的第一腔插件配合在其中；以及，将第二肋盖置于所述第二腔周围，以使只有具有第二腔插件构造的第二腔插件配合在其中。
本发明可以进一步提供一种用于涡轮发动机中的喷嘴组件。所述喷嘴组件可以包括：多个喷嘴，所述喷嘴具有第一喷嘴腔、第二喷嘴腔以及置于两者之间的肋条；具有多个第一插件构造的多个第一腔插件；具有多个第二插件构造的多个第二腔插件；以及具有多个肋盖构造的多个肋盖。
通过结合若干附图和随附的权利要求书来阅读以下详细说明，所属领域的普通技术人员可清楚地了解本发明及对应专利的这些和其他特征以及改进。
附图说明
图1是燃气涡轮发动机的示意图，其中图示了压缩机、燃烧器和涡轮机。
图2是涡轮机的局部示意图。
图3是喷嘴的局部透视图，其中所述喷嘴具有多个内腔和肋条。
图4是喷嘴的局部透视图，其中所述喷嘴内安置有多个腔插件。
图5是本说明书中所述具有喷嘴的喷嘴组件的局部透视图，其中所述喷嘴内安置有肋盖和多个改良式喷嘴插件。
具体实施方式
现参阅附图，在附图中，类似数字是指多幅附图中的类似元件。图1示出了本说明书中所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压缩进入空气流20。压缩机15将压缩空气流20输送到燃烧器25。燃烧器25将压缩空气流20与增压燃料流30混合，然后点燃所述混合物以产生燃烧气体流35。尽管只图示了一个燃烧器25，但燃气涡轮发动机10可以包括任意数量的燃烧器25。随后将燃烧气体流35输送到涡轮机40。燃烧气体流35驱动涡轮机40，从而产生机械功。在涡轮机40中产生的机械功经由轴45驱动压缩机15，以及诸如发电机等外部负载50。
燃气涡轮发动机10可使用天然气、各种类型的液体燃料、各种类型的合成气以及/或者其他类型的燃料。燃气涡轮发动机10可为位于美国纽约州斯卡奈塔第(Schenectady,New York)的通用电气公司(General Electric Company)提供的多种不同燃气涡轮发动机中的任意一种，其包括，但不限于，7或9系列重型燃气涡轮发动机以及同类燃气涡轮发动机。燃气涡轮发动机10可具有不同构造，并且可以使用其他类型的部件。本说明书中也可使用其他类型的燃气涡轮发动机。本说明书中也可同时使用多个燃气涡轮发动机、其他类型的涡轮机以及其他类型的发电设备。
图2示出了涡轮机40的局部示意图。仅用于示例，该附图示出了涡轮机40的第一级55、第二级60和第三级65。本说明书中可以使用任意数量的级。如上所述，每个级可以包括多个周向隔开的喷嘴70和动叶片75。动叶片75安装到涡轮机转子80上以随其一起旋转。喷嘴70彼此周向隔开，并且固定到转子80的轴周围。每个喷嘴70可以包括喷嘴翼型82。翼型82从内围带(inner band)84延伸到外围带(outer band)86。本说明书中可以使用其他部件和其他构造。
图3示出了一个喷嘴70的实例。喷嘴70可以包括延伸穿过翼型82的多个腔。在本实例中，示出了后腔88和前腔90。腔88、90可以被肋条92隔开。可以使用任意大小、形状或构造的任意数量的腔88、90和肋条92。涡轮机40可以具有腔构造不同的喷嘴70。如图4所示，每个腔可以用插件填充。在本实例中，示出了后插件94和前插件96。插件可以具有不同构造，具体取决于要使用的目标喷嘴以及其中的目标位置。如上所述，插件可以在物理上类似但是功能不同。
图5示出了本说明书中所述喷嘴组件100的一部分。喷嘴组件100可以具有多个喷嘴105，所述喷嘴内设有多个喷嘴腔110。在本实例中，示出了后腔120和前腔130。尽管后腔120和前腔130可以大体均匀地设于本说明书中所述的喷嘴105内，但是本说明书中可以使用任意大小、形状或构造的任意数量的腔110。腔120、130可以被肋条140隔开。本说明书中可以使用任意大小、形状或构造的任意数量的肋条140。改良式插件150可以安装到每个腔110中。在本实例中，可以使用改良式后插件160和改良式前插件170。改良式插件150可以具有任意大小、形状或构造，具体取决于要使用的目标喷嘴100以及在其中的位置。改良式插件150内可以具有多个穿孔175。
肋盖180可以设置于肋条140上并且位于改良式插件150之间。肋盖180可以具有任意大小、形状或构造，具体取决于要使用的目标喷嘴100以及在其中的位置。因此，本说明书中可以使用多个不同大小和形状的肋盖180。肋盖180可以通过焊接、铜焊等附接到肋条140。肋盖180还可以是铸件特征。肋盖180可以作为原始设备或者作为修理或改进零件的一部分安装。本说明书中可使用其他部件和其他构造。
因此，肋盖180的使用能够改进腔110的大小和形状。肋盖180的使用能够确保只有正确改良的插件150可以安置到任意指定腔110中。因此，肋盖180基本上“墨菲(murphy)”验证了每个喷嘴105，因为只有正确改良的插件150才能配合在其中。此外，腔110的整体大小和形状可以在各个喷嘴100之间均匀，同时使用不同类型的改良式插件150来得到功能不同的整个喷嘴组件100。因此，本说明书中可以使用常见喷嘴铸件来降低整体制造成本。肋盖180的使用能够防止安装功能不同但在物理上类似的插件，同时增强整体制造/产品可靠性。
应了解，上述说明仅涉及本发明及对应专利的某些实施例。所属领域的一般技术人员可在不脱离本发明精神和范围的情况下对本发明做多种改变和修改，本发明的精神和范围由随附的权利要求书及其等效物定义。

Claims (20)

1.一种用于涡轮发动机中的喷嘴组件，所述喷嘴组件包括：
第一喷嘴腔；
第二喷嘴腔；
肋条，所述肋条设置于所述第一喷嘴腔与所述第二喷嘴腔之间；
第一腔插件，所述第一腔插件具有第一腔插件构造；
第二腔插件，所述第二腔插件具有第二腔插件构造；以及
肋盖，所述肋盖设置在所述肋条上；
其中所述肋盖包括肋盖构造，以使只有具有所述第一腔插件构造的所述第一腔插件配合在所述第一喷嘴腔内、并且只有具有所述第二腔插件构造的所述第二腔插件配合在所述第二喷嘴腔内。
2.根据权利要求1所述的喷嘴组件，其中所述第一喷嘴腔包括后喷嘴腔。
3.根据权利要求1所述的喷嘴组件，其中所述第二喷嘴腔包括前喷嘴腔。
4.根据权利要求1所述的喷嘴组件，其中所述第一腔插件包括改良式后腔插件。
5.根据权利要求1所述的喷嘴组件，其中所述第二腔插件包括改良式前腔插件。
6.根据权利要求1所述的喷嘴组件，进一步包括多个喷嘴。
7.根据权利要求6所述的喷嘴组件，其中所述多个喷嘴包括多个第一喷嘴腔和多个第二喷嘴腔。
8.根据权利要求7所述的喷嘴组件，其中所述多个第一喷嘴腔和所述多个第二喷嘴腔包括公共构造。
9.根据权利要求6所述的喷嘴组件，其中所述多个喷嘴包括多个第一腔插件和多个第二腔插件。
10.根据权利要求9所述的喷嘴组件，其中所述多个第一腔插件包括多个不同的第一腔插件构造，并且其中所述多个第二腔插件包括多个不同的第二腔插件构造。
11.根据权利要求1所述的喷嘴组件，其中所述肋盖包括铸造肋盖。
12.根据权利要求1所述的喷嘴组件，其中所述肋盖包括钎焊肋盖或焊接肋盖。
13.根据权利要求1所述的喷嘴组件，进一步包括多个肋盖构造。
14.根据权利要求1所述的喷嘴组件，其中所述第一腔插件和所述第二腔插件包括多个穿孔。
15.一种组装喷嘴组件的方法，所述方法包括：
提供第一喷嘴，所述第一喷嘴包括具有第一腔构造的第一腔；
提供第二喷嘴，所述第二喷嘴包括具有所述第一腔构造的第二腔；
将第一肋盖设置在所述第一腔周围，以使只有具有第一腔插件构造的第一腔插件配合在其中；以及
将第二肋盖设置在所述第二腔周围，以使只有具有第二腔插件构造的第二腔插件配合在其中。
16.一种用于涡轮发动机中的喷嘴组件，所述喷嘴组件包括：
多个喷嘴；
所述多个喷嘴包括第一喷嘴腔、第二喷嘴腔以及设置在两者之间的肋条；
多个第一腔插件，所述第一腔插件具有多个第一插件构造；
多个第二腔插件，所述第二腔插件具有多个第二插件构造；以及
多个肋盖，所述肋盖具有多个肋盖构造。
17.根据权利要求16所述的喷嘴组件，其中所述多个喷嘴包括：多个第一喷嘴腔，所述第一喷嘴腔具有第一公共构造；多个第二喷嘴腔，所述第二喷嘴腔具有第二公共构造。
18.根据权利要求16所述的喷嘴组件，其中所述多个第一插件构造包括多个不同的第一构造，并且其中所述多个第二插件构造包括多个不同的第二构造。
19.根据权利要求16所述的喷嘴组件，其中只有第一肋盖构造可以结合所述多个第一腔插件使用。
20.根据权利要求16所述的喷嘴组件，其中所述多个肋盖包括铸造肋盖、钎焊肋盖或焊接肋盖。
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