CN109642464B - 具有用于涡轮机的动叶的平台冷却设备的涡轮机装置 - Google Patents

Abstract

一种涡轮机装置，具有用于涡轮机的动叶的平台冷却设备。本发明涉及一种涡轮机装置，包括涡轮机的动叶(1)和用于动叶(1)的平台冷却设备(10)，该平台冷却设备(10)被配置为被定位在动叶(1)的平台(9)处。平台冷却设备(10)包括：外围边缘(11)，被配置为与平台(9)接触；第一表面部分(31)，被配置为在平台冷却设备(10)和平台(9)之间形成第一空腔(41)，该第一表面部分(31)包括多个冲击孔(20)，这些冲击孔(20)被配置为用于在涡轮机运行期间提供到平台(9)上的冲击；第二表面部分(32)，被配置为在平台冷却设备(10)和平台(9)之间形成第二空腔(42)；以及屏障(14)，被配置为与平台(9)接触，该屏障(14)在边缘(11)的两个分段(15、16)之间形成连接并且将第一空腔(41)与第二空腔(42)流体分开。平台冷却设备(10)和动叶(1)是独立制造的部件，并且平台冷却设备(10)在边缘(11)处被连接到动叶(1)，使得第一空腔(41)和第二空腔(42)形成在平台冷却设备(10)和动叶(1)之间。动叶(1)包括冷却流体供应通道(17)，连接中空动叶芯(26)和第二空腔(42)，用于在运行期间向第二空腔(42)供应冷却流体，并且在运行期间第一空腔(41)经由第一表面部分(31)的冲击孔(20)而被供应冷却流体。

Description

具有用于涡轮机的动叶的平台冷却设备的涡轮机装置

技术领域

本发明特别地涉及一种具有平台冷却设备的涡轮机装置，该平台冷却设备可以被连接到涡轮机(特别是燃气涡轮发动机)的动叶。

背景技术

在现代涡轮机中，涡轮机的各种部件在非常高的温度下运行。对于燃气涡轮发动机的涡轮区段中的部件尤其如此。这些部件包括涡轮区段内的动叶和静叶。这些动叶和静叶通常成形为翼型的形式，并且具有与之连接的另外的元件，如作为工作流体路径的边界的平台。动叶还可以具有根部部分，被用来将动叶固定到涡轮盘。涡轮机运行期间的高温可能会损坏动叶，因此动叶部件的冷却很重要。通常通过使冷却流体通过这些部件或者沿着这些部件来实现所有这些部件的冷却。通常，使用来自涡轮机的压缩机的空气作为冷却流体。

此外，应当注意，涡轮动叶通常是铸造部件，由此铸造过程允许在动叶内产生中空芯，然后该中空芯可以被用来引导冷却流体通过内部。

这样的动叶通常包括翼型部分、根部部分和动叶平台，该平台将翼型部分与根部部分分开。附加地，一些动叶还可以包括护罩，护罩在翼型部分的尖端处。此外，根部部分有时可以在平台开始之前后跟颈部部分。颈部可以延伸根部而没有用于连接到盘的特定特征。动叶的翼型部分通常由通过通道的冷却流体冷却，这些通道形成在动叶的翼型部分中。此外，膜冷却可以被用来通过具有各种小孔来冷却翼型和平台部分，这些小孔允许空气以以下方式通过，即空气在热工作流体和被冷却的表面之间构建膜或者垫。最终，冷却流体将在涡轮区段的主工作流体通道内与热工作流体混合。

翼型由前缘和后缘限定，该前缘指向热工作流体在运行期间将来自的位置，并且后缘指向工作介质的流体流动方向。此外，依据动叶的曲率和转动方向，翼型由吸入表面和压力表面限定。

平台还可以由靠近前缘的区域和靠近后缘的区域限定，此外，平台可以分为在翼型的吸入侧处的区域以及在翼型的压力侧处的区域。在平台处，依据翼型周围的位置而产生不同的温度。在平台的不同位置处，平台表面需要不同的冷却量。由于大部分冷却空气被提供给动叶的内部芯以冷却翼型，所以可能难以冷却动叶平台。然而，暴露于从燃烧器提供的热工作流体的表面可能需要特别的冷却。通常，通过在动叶平台的上部表面上方的冷却空气的一部分的流动来提供膜冷却以实现动叶平台的冷却，然而，膜冷却孔的制造可能是耗时的，因此价格昂贵。

此外，动叶的根部区段或者颈部区段需要充分的冷却，否则可能发生平台下侧或者根部的氧化和破裂。

专利申请EP 2 110 515 A2示出了两个转子动叶之间的阻尼器，该阻尼器支撑动叶平台的密封和冷却。专利申请EP 2 728 114 A1的重点在于通过使用平台冷却设备来冷却涡轮机的动叶的平台，该平台冷却设备可以被连接到动叶平台的下侧。专利申请CH703875 A2示出了具有冲击板的备选设计，优选地，该冲击板可以位于压力侧平台处。这三个文件重点都在于冲击冷却。

发明内容

在一些发动机中，被冷却的涡轮动叶的压力侧平台可能经历过热。因此，本发明的目的是提供一种用于涡轮机的动叶的平台冷却设备，以提供有效的冷却。

根据权利要求1，该目的通过提供一种涡轮机装置来实现，该涡轮机装置具有用于涡轮机的动叶的平台冷却设备。此外，本发明涉及一种涡轮机子区段，该涡轮机子区段包括根据其他独立权利要求的这样的平台冷却设备。在从属权利要求中还对本发明的实施例进行描述。

根据本发明，提供了一种涡轮机装置，包括涡轮机动叶和用于动叶的平台冷却设备，该平台冷却设备被配置被为定位在动叶的平台处。平台冷却设备包括外围边缘，该外围边缘被配置为与平台接触。该外围边缘也可以被标识为周向边缘，围绕平台冷却设备并且相对于平台冷却设备位于周边。该平台冷却设备还包括第一表面部分，被配置为在平台冷却设备和平台之间形成第一空腔，第一表面部分包括多个冲击孔，这些冲击孔被配置为在涡轮机的运行期间提供到平台上的冲击。此外，该平台冷却设备还包括：第二表面部分，被配置为在平台冷却设备和平台之间形成第二空腔；以及屏障，被配置为与平台接触，屏障在边缘的两个区段之间形成连接并且将第一空腔与第二空腔流体分开。换句话说，屏障是分隔壁，其中壁连接边缘的两个区段。根据本发明，平台冷却设备和动叶是独立制造的部件，平台冷却设备在边缘处被连接到动叶，使得第一空腔和第二空腔形成在平台冷却设备和动叶之间。此外，动叶包括冷却流体供应通道，连接中空动叶芯和第二空腔，用于在运行期间将冷却流体供应到第二空腔。在运行期间，第一空腔经由第一表面部分的冲击孔而被供应冷却流体。

平台冷却设备被配置为被定位在动叶的平台处。涡轮装置限定了连接有平台冷却设备的动叶装置。

平台冷却设备也可以被指定为平台冷却屏蔽。

平台冷却设备优选地不是工作流体路径的一部分，而是位于动叶的平台下方。“下方”在这方面意指平台的背侧或者后侧，即，未被工作流体洗涤的表面。

尽管根据本发明将动叶限定为仅具有平台并且没有指定其他部件，然而清楚的是，动叶包括其所有的典型部件，如翼型、如平台、如根部，并且可选地还包括颈部，并且可选地还包括护罩。

外围边缘或者周向边缘是升高的表面区域。外围边缘或者周向边缘被认为是具有平顶的凸缘。特别地，凸缘的平顶遵循该凸缘将要被连接到的相对的平台表面的形式。

周向边缘和平台之间的接触优选地是两个部件之间的连续连接。这意味着周向边缘也是用于冷却流体的流体屏障。

根据本发明，形成两个不同且分开的空腔，这两个空腔可以配备有不同的冷却特征。通过这样的方式，通过平台冷却设备的特定配置，可以根据平台的冷却需求进行特定的调整。具有冲击孔的第一表面部分优选地靠近平台的后缘和/或靠近平台的中间区段。第二表面部分可以靠近待冷却平台的前缘。

特别地，通过将本发明用于动叶的压力平台区段，平台可以以高度受控的方式进行冷却，这允许动叶在更高的温度下运行而不会有对动叶的热损坏的风险。

此外，可以优化冷却流体的量，从而提高涡轮机的整体效率。

根据本发明，多个冲击孔位于第一表面部分处。根据第一实施例，第二表面部分可以完全没有冲击孔。这允许以仅在一个区域中执行冲击冷却的方式配置冷却流体。备选地，第二表面部分还可以包括冲击孔，但是优选地与第一表面部分相比采用不同的数目和不同的配置。特别地，第二表面部分处的冲击孔的图案可以与第一表面部分处的冲击孔的图案不同。此外或者附加地，不同区域的冲击孔的冷却孔直径可以彼此不同。

根据实施例，边缘的第一分段可以被配置为与动叶的根部区段或者颈部区段连接。此外，动叶的第二分段可以被配置为与动叶的平台的后部表面或者背部表面连接。因此，第一表面部分和第二表面部分可以是弯曲的。通过这样的配置，平台冷却设备能够覆盖在动叶平台下方形成的空腔。

如前所述，平台冷却设备和动叶是独立制造的部件。这些独立制造的部件彼此被连接或者附接(特别是彼此被紧固或者钎焊)，以形成涡轮机装置。通过将平台冷却设备的边缘连接到动叶来执行连接。因此，先前所提及的第一空腔和第二空腔形成在平台冷却设备和动叶之间。优选地，这两个提及的部件彼此被牢固地或者固定地附接。在一个实施例中，这两个部件在某些方面可以是松开的，但是由于运行期间的离心力，平台冷却设备将在动叶平台的下方被保持就位。

为了形成第一空腔，第一表面远离平台的后部表面。此外，为了形成第二空腔，第二表面也远离平台的后部表面。由此，在这两对相对的表面之间提供空间，从而可以在这些表面之间引导冷却流体或者冷却空气。

在另一实施例中，平台冷却设备由与动叶不同的材料构成。在优选实施例中，平台冷却设备由镍合金制成。

镍合金易于钎焊，具有高强度，可以承受高温并且耐腐蚀。

备选地，动叶和平台冷却设备可以由相同的材料构成。

在一个实施例中，平台冷却设备可以通过激光烧结或者激光熔化或者其他类型的增材制造来形成。这些增材制造技术是形成所需的具有通道的三维形体以确保冷却效果的有效方式。

根据本发明，动叶包括冷却流体供应通道，特别地，该冷却流体供应通道连接中空动叶芯和第二空腔，用于将冷却流体供应到第二空腔。

在运行期间，第一空腔经由第一表面部分的冲击孔而被供应冷却流体。该冲击流体可以从动叶前面的上盘空腔被供给，然后通过第一表面区段中的冲击孔。上盘空腔可以是转子动叶附接到其上的转子盘前面的空腔，并且形成在密封结构之下，使得空气或者冷却流体被提供并且引导通过上盘空腔。

可选地，还可以从中空动叶芯经由冷却流体供应通道为第一空腔供应额外的冷却流体。

根据另一实施例，平台还可以包括通过平台的至少一条第一通道，用于从第一空腔释放冷却流体。该至少一条第一通道可以被配置作为平台的后缘区域处的膜冷却孔。附加地或者备选地，平台还可以包括通过平台的至少一条第二通道，用于从第二空腔释放冷却流体。该至少一条第二通道也可以被配置作为膜冷却孔，这次位于平台的前缘区域处。用于第一空腔的膜冷却孔可以在主工作流体的流体流动方向上成一角度。来自第二空腔的膜冷却孔可以在与主流体路径中的工作介质的流动方向相反的方向上成一角度。

如已经指出的，动叶可以是中空的，并且可以具有中空芯。中空芯可以用于从内部冷却动叶。向中空芯的冷却空气供应可以从中空芯的通道提供，该通道也可以位于动叶的颈部区域或者根部区域内。因此，翼型可以包括被包含在动叶内的冷却系统。如前所述，可以从动叶的中空芯或者通向动叶的中空芯的供应通道为第二空腔供应冷却流体。换句话说，动叶芯还可以包括通过动叶内部的至少一条翼型供应通道，用于为翼型冷却系统供应冷却流体。如前所述，该冷却流体的一部分可以被分流，以供应第二空腔。此外，在两个空腔中的一个空腔与中空芯之间还可以存在一条通道，用于从两个空腔中的一个空腔释放冷却流体。比如，可以存在冷却流体释放通道，用于将冷却流体从第一空腔释放到翼型供应通道中，以进一步释放到翼型冷却系统中。所有提及的通道可能需要被配置为使得流体的量被完美地配置，使得动叶平台的下方被适当并且充分地冷却。

根据实施例，平台冷却设备优选地可以在动叶的压力侧处被连接到动叶。这样的配置使得平台的最热区域被高效并且有效地冷却。那些需要增加冷却的各个部分可以通过使用第一空腔及其相关特征、而被额外的冷却流体和更多分布的冷却流体提供冷却。

根据另一实施例，第一空腔可以被定位为邻近平台的中心区段和/或后缘区段。术语“中心”和“后”的含义是相对于在运行期间沿着动叶通过的工作介质的流体流动。此外，第二空腔可以被定位为邻近动叶的前缘区段。同样地，术语“前缘”的含义是相对于在运行期间工作介质的流体流动。

回到平台冷却设备和动叶的连接方法，提及了钎焊是连接这两个部件的优选方式。钎焊具有的优点如下：钎焊不会熔化接头的基底金属并且允许更严格地控制公差，因此产生清洁的接头。此外，钎焊允许类似金属的结合。此外，由于钎焊件的均匀加热，钎焊的热变形较少。

可以使用备选的连接方法，例如，焊接、激光焊接或者结合，从而在平台冷却设备和动叶之间形成固定连接。备选地，平台冷却设备可以被紧固到动叶，使得在运行(即，动叶和平台冷却设备连接形成的装置的旋转)期间平台冷却设备由于离心力而被保持就位。

除了上述之外，本发明还涉及一种涡轮机子区段，包括多个动叶，这些动叶被连接到旋转盘；还有位于上游的环形定子区段。多个动叶中的每个动叶被连接到旋转盘，并且多个动叶中的每个动叶配备有如前所述的平台冷却设备。特别地，上游环形定子区段可以是多个静叶，位于旋转盘和与之连接的多个动叶所构成的整体的上游。在旋转盘的前面存在有盘空腔，通过该盘空腔提供冷却流体。盘空腔被形成在旋转盘和定子区段之间，并且位于动叶平台的前部的下方，特别是位于在多个平台之下的密封结构的下方。在运行期间，冷却流体经由盘空腔而被供应，并且被继续提供至第一表面部分的冲击孔，使得第一空腔被供应冷却流体。需要指出，盘空腔不是主流体路径的一部分，而是辅助流体路径系统的部件。考虑到该盘是围绕旋转轴线被安装的，在转子的旋转轴线的方向上，盘空腔被形成在动叶平台的径向向内的方向上。

必须理解，整个冷却系统基于不同通道和空腔内的压力差，该压力差允许冷却流体或者冷却空气流过通道和用于冷却流体的整个系统。冷却空气的压力可以从压缩机提供，冷却空气中的一些冷却空气从该压缩机被分流。

整个发明的优点如下：两个独立的部件(动叶和平台冷却设备)比作为单个部件更易于分别被制造。由于仅经由平台冷却设备的周向边缘提供连接，所以组装这两个独立的部件非常简单。

此外，动叶的特定区域可以以非常精确的方式用冷却流体来处理。特别地，平台的前缘区域和后缘区域中的冷却可以不同。此外，吸入侧平台区段也可以与压力侧平台区段不同地进行处理。

附图说明

现在，参考本发明的附图对本发明的上述和其他特征进行探讨。所图示的实施例旨在说明而非限制本发明。附图包含以下特征，其中相似的附图标记在整个说明书和附图中是指相似的部件。

图1示出了配备有根据本发明的平台冷却设备的动叶的示意性三维图；

图2示出了通过这样的动叶和本发明的平台冷却设备的切口；

图3示出了一个实施例中的本发明的平台冷却设备；

图4示出了当被附接到动叶时从不同角度的相同实施例；

图5示出了连接有平台冷却设备的动叶配置的半透视图。

具体实施方式

下文所描述的本发明的实施例涉及一种涡轮机中的动叶部件，特别是燃气涡轮发动机中的动叶部件。然而，以下描述的实施例的细节可以在没有修改的情况下被转用到静叶部件，因此针对动叶的说明对于静叶结构也是有效的。涡轮机优选地是燃气涡轮发动机，但是本发明也可以用于蒸汽涡轮、压缩机或者其他旋转设备，或者甚至用于具有与所述动叶相类似的结构的非旋转设备。

图1是涡轮机(例如，燃气涡轮发动机)的转子的示例性动叶1的示意图。动叶1包括翼型部分2和根部部分3。翼型部分2如所描绘的在径向方向上从根部部分3突出，其中径向方向意指垂直于转子的旋转轴线的方向。

动叶1以这样的方式被附接到转子的转子盘(未示出)，使得动叶1的根部部分3被连接到转子盘，而翼型部分2位于径向最外侧位置处。翼型部分2具有外部表面，该外部表面包括压力侧6(也被称为压力表面)以及吸入侧7(也被称为吸入表面)。如图1所描绘的，压力侧6和吸入侧7沿着上游前缘4和下游后缘5结合在一起，其中前缘4和后缘5彼此轴向间隔开。如箭头60所示，“前”和“后”被用作关于主工作流体的流体流动的术语。

动叶1的另一元件是平台9，平台9形成在根部部分3的上部部分处并且位于根部部分3和翼型部分2之间。因此，翼型部分2连接到平台9并且在径向方向上从平台9向外延伸。

术语“前”和“后”也可以用于平台9，从而平台9的前缘4是指连接到翼型2的前缘4的区域。与翼型的压力侧6和翼型2的吸入侧7相对应，平台9也可以分为压力侧平台和吸入侧平台。

根据图1，在动叶1的压力侧6和/或吸入侧7上可以存在多个冷却孔8，或者其他冷却孔可以位于翼型2的前缘区域4处。这些冷却孔可以用于对动叶1进行膜冷却。

平台9也可以配备有膜冷却孔。根据该图，参考附图标记51，在图中示出了压力侧平台处的第一组膜冷却孔。压力侧平台上的前缘区域处的第二组膜冷却孔由附图标记52表示。

根据本发明，动叶1还经由虚线示出了设置在平台9下方的平台冷却设备10。虚线示出了平台冷却设备10将连接到动叶1的位置。该平台冷却设备10将在下文进行更详细地描述。

下面的说明将结合图2至图5进行解释。图2示出了配备有平台冷却设备10的这样的动叶1的剖视图，其中截面图的切口在图2中由具有附图标记A-A的线指示。外围边缘或者周向边缘11是平台冷却设备10的一部分，并且被配置为与动叶1的平台9接触，如图2所示。周向边缘11限定平台冷却设备10的最远边界。周向边缘11环绕或者围绕平台冷却设备10。

与平台9的接触点或者接触范围在图2中被指示为第一边缘区段33和第二边缘区段34，该第一边缘区段33限定与平台9的连接，该第二边缘区段34限定与动叶1的根部部分3的连接。周向边缘11与动叶1的下侧连续接触，并且没有显示任何间隙。

平台冷却设备10的其他部分远离动叶1的表面。如图3所示，这些区段特别是第一表面部分31和第二表面部分32。第一表面部分31被配置为在平台冷却设备10和平台9之间形成第一空腔41，如图5所示。第二表面部分32被配置为在平台冷却设备10和平台9之间形成第二空腔42。具体地，第一空腔41和第二空腔42由屏障14分开，该屏障14在图3中突出显示。屏障14也像周向边缘11一样被配置为与平台9接触。屏障14连接或者互连边缘11的两个区段15、16，即，屏障14是布置在区段15和区段16之间的壁。该连接(即，屏障14的形状)可以是直的或者弯曲的。在本发明的实施例中，屏障14在第一空腔41和第二空腔42之间没有连接孔。

根据本发明，两个空腔41、42具有不同的冷却功能。第一表面部分31包括多个冲击孔20，这些冲击孔20被配置为用于在燃气涡轮发动机的运行期间提供到平台9上的冲击。如图3所描绘的，第二表面部分32在其表面上根本没有冲击孔。备选地，但未在图中示出，冲击孔可以存在于第二表面部分32上，但是与第一表面部分31相比，第二表面部分32具有不同数目的孔和/或不同直径尺寸的孔。

如图2所示，边缘11的第一分段12被配置为与动叶的根部部分3连接。备选地，如果考虑到在平台9的下方，在根部区段3开始之前，存在颈部区段，则还可以说第一分段12被连接到动叶1的颈部区段。此外，边缘11的第二分段13被配置为与平台9的后部表面9'连接。“后部”在这方面意指平台9的背部表面。换句话说，后部意指径向向内、朝向动叶根部方向的方向。

如图3所示，屏障14可以是直壁，并且可以实质上垂直于周向边缘11的第一分段12和第二分段13。特别地，屏障14互连边缘11的第一区段15和边缘11的第二区段16，其中第一区段15是第二分段13的一部分，而第二区段16是边缘11的第一分段12的一部分。

屏障14还可以具有不同的形状。此外，屏障14相对于边缘11的角度可以与图中所示的角度不同。屏障14的主要功能是要将两个空腔彼此分开。依据平台上的温度分布，与边缘11相比较，使屏障成度数介于45度到90度之间的角度可能是有利的。屏障还可以是弯曲的以适应局部温度分布。

如图1、图4和图5中具体所示，平台冷却设备10被放置在平台9下方的空腔中。连接优选地为固定连接(例如通过钎焊)，使得两个部件彼此被固定地连接。

先前所提及的第一空腔41和第二空腔42在图5中被具体示出，该图5示出了动叶1的透视图，该动叶1包括平台冷却设备10。参考图5和图4，第一空腔41延伸经过平台9的中心区域或中心区段72以及后缘73。第二空腔42在平台9的前缘区域71中延伸。因此，这两个空腔可以适于满足沿着平台长度的冷却需求。

第一空腔41和第二空腔42与动叶和/或周围部件内的其他通道和空腔流体连接。冷却流体供应通道17可以存在于动叶1中以向第二空腔42提供冷却流体。该冷却流体供应通道17可以提供翼型供应通道28(如图2所示)和第二空腔42的连接。此外，根据图5，向第二空腔42提供的冷却流体经由第二膜冷却孔52(该第二膜冷却孔52已经在图1和图5中指示)排出。这些膜冷却孔52与穿透平台9的至少一条第二通道相对应，以从第二空腔42排出冷却流体。具体地，第二膜冷却孔52位于平台9的前缘部分4'处。

第一空腔41可以经由第一表面区域31中的冲击孔20而被供应冷却流体。冲击孔20的冷却流体2从盘空腔(在图4中突出显示为90)和如图5中的附图标记27'所示的两个相邻转子动叶之间的空腔提供。被收集在第一空腔41中的冷却空气中的一些冷却空气经由第一膜冷却孔51(作为至少一条第一通道)排出。第一膜冷却孔51在图1和图5中描绘并且将冷却空气具体地排出到平台9的后缘区段中。可以存在其他冷却流体释放通道18，如图2和图5所示，以将冷却流体从第一空腔41释放到翼型供应通道28中，该冷却流体应该被提供给翼型冷却系统29。如图2所示，翼型供应通道28通常连接两条冷却流体芯部通道，该冷却流体芯部通道作为中空动叶芯的一部分，并且是翼型冷却系统的一部分。各部分中的冷却流体的流动在图2和图5中由具有附图标记27和27'的箭头示出。

本发明的平台冷却设备10为动叶1的下侧提供屏蔽，以向动叶平台提供特定冷却功能。平台冷却设备10包括在第一空腔41处的冲击孔区段，以及与之不同的在第二空腔42处的区段，该区段不提供冲击。因此，可以满足沿着平台9的长度的特定冷却要求。

因为可以改善动叶的压力侧平台的冷却，所以本发明特别有利。此外，由于平台冷却设备10是可以配备有不同冷却功能的零件，经历不同温度曲线的不同发动机可以配备有不同且专门调节的平台冷却设备10。平台冷却设备10还可以仅用于在最终动叶设计中提供不同的冷却功能之前，测试这些冷却功能。此外，由于动叶冷却设备10和动叶1是独立的部件，因此它们易于制造，并且可以在组合部件中围合更复杂的冷却结构。

作为进一步的益处，动叶1和平台冷却设备10可以通过使用不同的技术来制造。例如，平台冷却设备10可以通过激光烧结制造。此外，不同的材料可以用于动叶1和平台冷却设备10。因此，动叶的总成本可以降低，并且还可以使用能够承受更高温度的材料。

平台冷却设备10可以以另一方式钎焊或者紧固到动叶1。此外，可以直接在动叶1上执行激光烧结，使得两个部件连接为单个实体。

如图5所示，平台冷却设备10还可以具有延伸部80，该延伸部80可以是屏障14的向外延伸部，以允许更易于制造和组装两个部件，即，动叶和平台冷却设备。

因为即使在燃气涡轮发动机的运行期间使用更高的温度，热损坏也能够被减少，所以本发明特别有利。特别地，压力侧平台可以以高度受控的方式进行冷却。

此外，即使对于尚未具有该平台冷却设备10的现有动叶，也可以配备该平台冷却设备10，所以本发明是有利的。

Claims (15)

1.一种涡轮机装置，包括：

- 涡轮机的一个动叶（1）；以及

- 用于所述动叶（1）的一个平台冷却设备（10），被配置为被定位在所述动叶（1）的一个平台（9）处，所述平台冷却设备（10）包括：

- 一个外围边缘（11），被配置为与所述平台（9）接触；以及

- 一个第一表面部分（31），被配置为在所述平台冷却设备（10）和所述平台（9）之间形成一个第一空腔（41），所述第一表面部分（31）包括多个冲击孔（20），所述多个冲击孔（20）被配置为用于在所述涡轮机运行期间提供到所述平台（9）上的冲击；以及

- 一个第二表面部分（32），被配置为在所述平台冷却设备（10）和所述平台（9）之间形成一个第二空腔（42）；以及

- 一个屏障（14），被配置为与所述平台（9）接触，所述屏障（14）在所述边缘（11）的两个区段（15、16）之间形成一个连接并且将所述第一空腔（41）与所述第二空腔（42）流体分开；

其中

- 所述平台冷却设备（10）和所述动叶（1）是独立制造的部件，并且

- 所述平台冷却设备（10）在所述边缘（11）处被连接到所述动叶（1），使得所述第一空腔（41）和所述第二空腔（42）形成在所述平台冷却设备（10）和所述动叶（1）之间，并且

- 所述动叶（1）包括一条冷却流体供应通道（17），其连接一个中空动叶芯（26）和所述第二空腔（42），用于在运行期间向所述第二空腔（42）供应所述冷却流体，并且

- 在运行期间，所述第一空腔（41）经由所述第一表面部分（31）的所述多个冲击孔（20）而被供应冷却流体。

2.根据权利要求1所述的涡轮机装置，其特征在于，所述第二表面部分（32）

（a）没有冲击孔，或者

（b）包括多个另外的冲击孔，所述多个另外的冲击孔具有与所述第一表面部分（31）的所述多个冲击孔（20）不同的图案和/或不同的孔直径。

3.根据权利要求1至2中任一项所述的涡轮机装置，其特征在于，所述边缘（11）的一个第一分段（12）被配置为与所述动叶（1）的一个根部（3）或者颈部区段连接，并且所述边缘（11）的一个第二分段（13）被配置为与所述平台（9）的后部表面（9'）连接。

4.根据权利要求3所述的涡轮机装置，其特征在于，所述屏障（14）是直壁并且实质上垂直于所述边缘（11）的所述第一分段（12）和/或所述第二分段（13）。

5.根据权利要求1、2和4中任一项所述的涡轮机装置，其特征在于，所述平台冷却设备（10）通过以下方式被连接到所述动叶（1）：

（i）经由结合而固定连接；或者

（ii）通过将所述平台冷却设备（10）安装到所述动叶（1）的一个对应凹槽而松连接，其中所述平台冷却设备（10）在运行期间通过离心力被保持就位。

6.根据权利要求1、2和4中任一项所述的涡轮机装置，其特征在于，所述平台冷却设备（10）通过以下方式被连接到所述动叶（1）：

（i）经由钎焊或熔接而固定连接；或者

（ii）通过将所述平台冷却设备（10）安装到所述动叶（1）的一个对应凹槽而松连接，其中所述平台冷却设备（10）在运行期间通过离心力被保持就位。

7.根据权利要求6所述的涡轮机装置，其特征在于，所述熔接包括激光熔接。

8.根据权利要求1、2、4、6和7中任一项所述的涡轮机装置，其特征在于，

- 所述平台（9）包括通过所述平台（9）的至少一条第一通道（51），用于从所述第一空腔（41）释放冷却流体，和/或，

- 所述平台（9）包括通过所述平台（9）的至少一条第二通道（52），用于从所述第二空腔（42）释放冷却流体。

9.根据权利要求8所述的涡轮机装置，其特征在于，

所述至少一条第一通道（51）和/或所述至少一条第二通道（52）被配置作为多个膜冷却孔，以在运行期间对所述平台（9）进行膜冷却。

10.根据权利要求1、2、4、6、7和9中任一项所述的涡轮机装置，其特征在于，所述动叶（1）包括：

- 一个翼型（2）；

- 在所述翼型（2）内的一个翼型冷却系统（29）；

- 通过所述动叶（1）的至少一条翼型供应通道（28），用于为所述翼型冷却系统（29）供应冷却流体；以及

- 一条冷却流体释放通道（18），用于将冷却流体从所述第一空腔（41）释放到所述翼型供应通道（28）中。

11.根据权利要求1、2、4、6、7和9中任一项所述的涡轮机装置，其特征在于，

所述平台冷却设备（10）在所述动叶（1）的压力侧（6）处被连接到所述动叶（1）。

12.根据权利要求1、2、4、6、7和9中任一项所述的涡轮机装置，其特征在于，所述平台冷却设备（10）由与所述动叶（1）不同的材料构成。

13.根据权利要求1、2、4、6、7和9中任一项所述的涡轮机装置，其特征在于，

所述第一空腔（41）被定位为相对于在运行期间工作介质的流体流动（60）邻近所述平台（9）的一个中心区段（72）和/或一个后缘区段（73），并且

所述第二空腔（42）被定位为邻近一个前缘区段（71）。

14.一种涡轮机子区段，包括：

- 一个旋转盘，具有多个动叶（1），所述多个动叶（1）被连接到所述盘，所述多个动叶（1）中的每个动叶与一个平台冷却设备（10）连接，所述平台冷却设备（10）是根据权利要求1至11中任一项被布置的；

- 一个环形定子区段，相对于在运行期间工作介质的流体流动（60）位于所述旋转盘的上游和所述多个动叶（1）的上游；

- 一个盘空腔，被限定在所述旋转盘和所述定子区段之间，位于所述多个动叶（1）的多个所述平台（9）的多个前缘（4'）下方；

其中，

在运行期间，冷却流体（27'）从所述盘空腔经由第一表面部分（31）的所述多个冲击孔（20）被供应到所述第一空腔（41）。

15.根据权利要求14所述的涡轮机子区段，其特征在于，所述一个环形定子区段包括多个静叶。

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