CN111502782A - 包括结构分解和可折叠特征部的整体主体式涡轮机护罩 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种涡轮机护罩(100),其包括结构分解和可折叠特征部。该护罩包括整体式主体(102),其包括:支撑部分(104),直接联接到涡轮机系统(10)的涡轮机壳体(36);中间部分(134),与支撑部分(104)成一体并且远离支撑部分延伸;以及密封部分(154),与中间部分(134)成一体。整体式主体(102)还可以包括:两个相对斜面(122),邻近支撑部分(104)和密封部分(154)并且在该支撑部分和密封部分之间延伸;以及集气室(200),在两个相对斜面(122)之间延伸通过支撑部分(104)、中间部分(134)和密封部分(154)的至少一部分。另外,整体式主体(102)可以包括:一个或多个桥接构件(300,302),与中间部分(134)一体形成并部分地通过集气室(200)延伸,以及一个或多个孔口(306,308),在该集气室(200)的一部分内形成且延伸通过中间部分(134)。
Description
相关申请的交叉引用
本申请涉及共同待决的美国申请号:16/263,548(GE案卷号327317-1)和16/263,596(GE案卷号327853-1),其同时提交、当前待决、并且据此全文以引用方式并入。
背景技术
本公开整体涉及涡轮机系统部件,并且更具体地讲,涉及包括在其中形成的结构分解和可折叠特征部的用于涡轮机系统的整体主体式涡轮机护罩。
常规涡轮机诸如气体涡轮机系统为发电机产生电力。通常,气体涡轮机系统通过使流体(例如,热气体)穿过气体涡轮机系统的涡轮机部件来生成动力。更具体地,入口空气可以被吸入压缩机中被压缩。一旦被压缩,入口空气与燃料混合以形成燃烧产物,该燃烧产物可以由气体涡轮机系统的燃烧器反应以形成气体涡轮机系统的操作流体(例如,热气体)。然后,流体可以流过流体流动路径以用于旋转涡轮机部件的多个旋转桨片和转子或轴以用于生成动力。可以经由多个旋转桨片以及定位于旋转桨片之间的多个固定喷嘴或叶片来将流体引导通过涡轮机部件。当多个旋转叶片旋转气体涡轮机系统的转子时,联接到转子的发电机可以从转子的旋转产生电力。
为了改善操作效率,涡轮机部件可以包括热气体路径部件(诸如涡轮机护罩和/或喷嘴带)以进一步限定操作流体的流动路径。例如,涡轮机护罩可以邻近涡轮机部件的旋转桨片径向地定位,并且可以引导涡轮机部件内的操作流体和/或限定用于操作流体的流体流动路径的外边界。在操作期间,涡轮机护罩可暴露于流过涡轮机部件的高温操作流体。随着时间的推移和/或在暴露期间,涡轮机护罩可能经历不期望的热膨胀。涡轮机护罩的热膨胀可能导致对护罩的损坏,并且/或者可能不允许护罩保持涡轮机部件内的密封以限定用于操作流体的流体流动路径。当涡轮机护罩变得损坏或不再在涡轮机部件内形成令人满意的密封时,操作流体可能从流动路径泄漏,这继而降低了涡轮机部件和整个涡轮机系统的操作效率。
另外,常规涡轮机护罩在停机事件期间不保护其自身或涡轮机部件的其他部分(例如,壳体)。例如,当发生停机事件并且部件或部件的一部分(例如,桨片翼型件)不期望地成为移动通过涡轮机部件的射弹时,射弹通常接触或撞击涡轮机护罩并导致损坏。具体地,由射弹撞击的涡轮机护罩可能变得损坏,从而可能减少涡轮机部件的操作效率。此外,一旦涡轮机罩变得损坏,则已损坏涡轮机罩变为与涡轮机壳体脱离的风险增加。除了进一步减少涡轮部件内的操作效率外,脱离的、损坏的涡轮机护罩本身可能变为可进一步影响涡轮机部件的操作或状况的不期望射弹。此外,一旦涡轮机护罩变为与壳体脱离,则壳体可能不希望地暴露在涡轮机部件内。如果涡轮机壳体变得损坏,则通常需要关闭涡轮机部件持续较长时间以修理或更换损坏的壳体。除了在涡轮机部件关闭时失去生成动力的能力之外,修理或更换壳体通常是耗时、困难且昂贵的。
发明内容
本公开的第一方面提供了用于涡轮机系统的涡轮机护罩。涡轮机护罩包括:整体式主体,该整体式主体包括:支撑部分,该支撑部分直接联接到涡轮机系统的涡轮机壳体;中间部分,该中间部分与支撑部分成一体并且远离支撑部分延伸,该中间部分包括:远离支撑部分垂直地延伸的后区段,以及邻近后区段的远离支撑部分延伸的非线性区段;密封部分,该密封部分与中间部分成一体,密封部分包括前端、与前端相对定位的后端、以及在前端和后端之间延伸的热气体路径(HGP)表面;两个相对斜面,该两个相对斜面邻近支撑部分和密封部分并且在该支撑部分和密封部分之间延伸;集气室,该集气室在两个相对斜面之间延伸通过支撑部分、中间部分和密封部分的至少一部分,该集气室将中间部分的后区段和非线性区段分开;至少一个桥接构件,该至少一个桥接构件与中间部分的后区段和非线性区段一体形成,该至少一个桥接构件部分地延伸通过集气室;以及至少一个孔口,该至少一个孔口在集气室的一部分内形成且延伸通过中间部分,该至少一个孔口至少部分地由至少一个桥接构件限定。
本公开的第二方面提供了涡轮机系统,该涡轮机系统包括:涡轮机壳体;转子,该转子轴向延伸通过涡轮机壳体;多个涡轮机桨片,该多个涡轮机桨片围绕转子周向定位并从转子径向延伸;以及多个涡轮机护罩,该多个涡轮机护罩直接联接到涡轮机壳体并径向定位在涡轮机壳体和多个涡轮机桨片之间,该多个涡轮机护罩中的每一个包括:整体式主体,该整体式主体包括:支撑部分,该支撑部分直接联接到涡轮机系统的涡轮机壳体;中间部分,该中间部分与支撑部分成一体并且远离支撑部分延伸,该中间部分包括:远离支撑部分垂直地延伸的后区段,以及邻近后区段的远离支撑部分延伸的非线性区段;密封部分,该密封部分与中间部分成一体,密封部分包括前端、与前端相对定位的后端、以及在前端和后端之间延伸的热气体路径(HGP)表面;两个相对斜面,该两个相对斜面邻近支撑部分和密封部分并且在该支撑部分和密封部分之间延伸;集气室,该集气室在两个相对斜面之间延伸通过支撑部分、中间部分和密封部分的至少一部分,该集气室将中间部分的后区段和非线性区段分开;至少一个桥接构件,该至少一个桥接构件与中间部分的后区段和非线性区段一体形成,该至少一个桥接构件部分地延伸通过集气室;以及至少一个孔口,该至少一个孔口在集气室的一部分内形成且延伸通过中间部分,该至少一个孔口至少部分地由至少一个桥接构件限定。
本公开的示例性方面被设计成解决本文描述的问题和/或未讨论的其他问题。
附图说明
从结合描绘本公开的各种实施方案的附图的对本公开的各个方面的以下详细描述,将更容易理解本公开的这些和其他特征,其中:
图1示出了根据本公开的实施方案的气体涡轮机系统的示意图。
图2示出了根据本公开的实施方案的图1的气体涡轮机系统的涡轮机的一部分的侧视图,该涡轮机包括涡轮机桨片、定子叶片、转子、涡轮机壳体和涡轮机护罩。
图3示出了根据本公开的实施方案的图2的涡轮机护罩的透视图。
图4示出了根据本公开的实施方案的图3的涡轮机护罩的前视图。
图5示出了根据本公开的实施方案的图3的涡轮机护罩的第一侧视图。
图6示出了根据本公开的实施方案的图3的涡轮机护罩的第二侧视图。
图7示出了根据本公开的实施方案的图3的涡轮机护罩的顶视图。
图8示出了根据本公开的实施方案的沿线CS1-CS1截取的图7的涡轮机护罩的侧视截面图。
图9示出了根据本公开的实施方案的图8的涡轮机护罩的透视图。
图10示出了根据本公开的实施方案的沿线CS2-CS2截取的图7的涡轮机护罩的前视截面图。
图11示出了根据本公开的实施方案的沿线CS3-CS3截取的图7的涡轮机护罩的前视截面图。
图12示出了根据本公开的实施方案的沿线CS4-CS4截取的图7的涡轮机护罩的侧视截面图。
图13示出了根据本公开的附加实施方案的沿线CS4-CS4截取的图7的涡轮机护罩的侧视截面图。
图14示出了根据本公开的实施方案的包括图3的涡轮机护罩的图2的气体涡轮机系统的一部分的放大侧视图。
图15示出了根据本公开的实施方案的增材制造工艺的框图,其中包括存储代表涡轮机护罩的代码的非暂态计算机可读存储介质。
应当注意,本公开的附图未按比例绘制。附图旨在仅描绘本公开的典型方面,并且因此不应当被视为限制本公开的范围。在附图中,类似的编号表示附图之间的类似的元件。
具体实施方式
首先,为了清楚地描述当前公开,当引用和描述本公开范围内的相关机器部件时,将有必要选择某些术语。在这样做时,如果可能的话,通用的行业术语将以与其接受含义一致的方式进行使用和采用。除非另有说明,否则应当对此类术语给出与本申请的上下文和所附权利要求书的范围一致的广义解释。本领域的普通技术人员将了解,通常可以使用若干不同或重叠术语来引用特定部件。在本文中可描述为单个零件的物体可以包括多个部件并且在另一个上下文中被引用为由多个部件组成。另选地,本文中可描述为包括多个部件的物体可在别处称为单个零件。
此外,本文中可能会定期使用若干描述性术语,并且在本节开始时定义这些术语应当证明是有帮助的。除非另有说明,否则这些术语以及其定义如下。如本文所用,“下游”和“上游”是指示相对于流体流动的方向的术语,诸如通过涡轮引擎的工作流体,或者例如通过燃烧器的空气流或通过涡轮机的部件系统之一的冷却剂。术语“下游”对应于流体流动方向,并且术语“上游”是指与流动相反的方向。在没有任何另外的特殊性的情况下,术语“前”和“后”是指方向,其中“前”是指引擎的前端或压缩机端,并且“后”是指引擎的后端或涡轮机端。另选地,术语“前面”和“后面”可以分别使用和/或理解为在描述上类似于术语“前”和“后”。通常,需要描述处于不同径向、轴向和/或周向位置的零件。“A”轴线表示轴向取向。如本文所用,术语“轴向”和/或“轴向地”是指物体沿着轴线A的相对位置/方向,该轴线基本上平行于涡轮机系统(特别是转子部分)的旋转轴线。如本文进一步使用的,术语“径向”和/或“径向地”是指物体沿着方向“R”的相对位置/方向(参见图1和图2),该方向基本上垂直于轴线A并仅在一个位置处与轴线A相交。最后,术语“周向”是指围绕轴线A的移动或位置(例如,方向“C”)。
如以上指示的,本公开整体涉及涡轮机系统部件,并且更具体地讲,涉及包括在其中形成的结构分解和可折叠特征部的用于涡轮机系统的整体主体式涡轮机护罩。
下面参考图1至图15讨论这些和其他实施方案。然而,本领域技术人员将容易理解,本文相对于这些附图给出的详细描述仅用于说明目的并且不应当被解释为限制。
图1示出了示例性气体涡轮机系统10的示意图。气体涡轮机系统10可包括压缩机12。压缩机12压缩进入的空气流18。压缩机12将压缩空气流20输送到燃烧器22。燃烧器22将压缩空气流20与加压燃料流24混合并点燃混合物以产生燃烧气体流26。尽管仅示出了单个燃烧器22,但气体涡轮机系统10可包括任何数量的燃烧器22。燃烧气体流26继而被输送到涡轮机28,该涡轮机通常包括多个涡轮机桨片,其包括翼型件(参见图2)和定子叶片(参见图2)。燃烧气体流26驱动涡轮机28,并且更具体地,驱动涡轮机28的多个涡轮机桨片以产生机械功。涡轮机28中产生的机械功经由延伸穿过涡轮机28的转子30驱动压缩机12,并且可以用于驱动外部负载32(诸如发电机等)。
气体涡轮机系统10还可以包括排气框架34。如图1所示,排气框架34可以邻近气体涡轮机系统10的涡轮机28定位。更具体地,排气框架34可以邻近涡轮机28定位,并且可以基本上定位在涡轮机28和/或从燃烧器22流动到涡轮机28的燃烧气体流26的下游。如本文所讨论的,排气框架34的一部分(例如,外部壳体)可以直接联接到涡轮机28的外壳、壳或壳体36。
在燃烧气体26流过并驱动涡轮机28之后,燃烧气体26可以沿流动方向(D)通过排气框架34排出、流过和/或排放。在图1所示的非限制性示例中,燃烧气体26可以沿流动方向(D)流过排气框架34,并且可以从气体涡轮机系统10排放(例如,排放到大气)。在气体涡轮机系统10是联合循环发电厂(例如,包括气体涡轮机系统和蒸气涡轮机系统)的一部分的另一个非限制性示例中,燃烧气体26可以从排气框架34排放,并且可以沿流动方向(D)流入联合循环发电厂的热回收蒸气发生器。
转到图2,示出了涡轮机28的一部分。具体而言,图2示出了涡轮机28的一部分的侧视图,包括涡轮机桨片38(示出一个)的级,以及定位在涡轮机28的壳体36内的定子叶片40(示出一个)的级。如本文所讨论的,涡轮机桨片38的每个级(例如,第一级、第二级(未示出)、第三级(未示出))可以包括多个涡轮机桨片38,其可以联接到转子30并围绕或环绕该转子周向地定位,并且可以由燃烧气体26驱动以旋转转子30。如图所示,多个涡轮机桨片38也可以从转子30径向延伸。另外,定子叶片40的每个级(例如,第一级、第二级(未示出)、第三级(未示出))可以包括多个定子叶片,其可以联接到涡轮机28的壳体36并围绕该壳体周向地定位。在图2所示的非限制性示例中,定子叶片40可以包括多个热气体路径(HGP)部件,其包括和/或形成为外部平台42,以及与外部平台42相对定位的内部平台44。涡轮机28的定子叶片40还可包括翼型件45,该翼型件在外部平台42和内部平台44之间定位。定子叶片40的外部平台42和内部平台44可限定用于流过定子叶片40的燃烧气体26的流动路径(FP)。如本文所讨论的,定子叶片40可联接至涡轮机28的相邻和/或周围的涡轮机护罩。
涡轮机28的每个涡轮机桨片38可以包括翼型件46,该翼型件从转子30径向延伸并定位在流过涡轮机28的燃烧气体26的流动路径(FP)内。每个翼型件46可包括邻近转子30径向定位的尖端部分48。涡轮机桨片38还可包括与翼型件46的尖端部分48相对定位的平台50。在非限制性示例中,平台50可以部分地限定用于涡轮机桨片38的燃烧气体26的流动路径。涡轮机桨片38和定子叶片40也可以在壳体36内彼此邻近轴向地定位。在图2所示的非限制性示例中,定子叶片40可邻近涡轮机桨片38并在其下游轴向定位。为清楚起见,并未示出涡轮机28的所有涡轮机桨片38、定子叶片40和/或所有转子30。另外,尽管在图2中仅示出了涡轮机28的涡轮机桨片38和定子叶片40的单个级的一部分,但涡轮机28可以包括轴向定位在整个涡轮机28的壳体36上的涡轮机桨片和定子叶片的多个级。
气体涡轮机系统10的涡轮机28(参见图1)还可包括涡轮机28内包括的多个涡轮机护罩100。涡轮机28可包括涡轮机护罩100的级(示出一个)。涡轮机护罩100可对应于涡轮机桨片38的级和/或定子叶片40的级。也就是说,并且如本文所讨论的,涡轮机护罩100的级可以在涡轮机28内邻近涡轮机桨片38的级和/或定子叶片40的级定位,以与流过涡轮机28的燃烧气体26的流动路径(FP)相互作用并在其中提供密封和/或限定该流动路径。在图2所示的非限制性示例中,涡轮机护罩100的级可邻近涡轮机桨片38的级径向定位并且/或者可基本上围绕或环绕该级。涡轮机护罩100可邻近涡轮机桨片38的翼型件46的尖端部分48径向定位。另外,在非限制性示例中,涡轮机护罩100也可邻近涡轮机28的定子叶片40和/或在其上游径向定位。如本文中讨论的(参见图14),涡轮机护罩100可以定位在可围绕涡轮机桨片的单级的任一轴向侧和/或定位在其上的定子叶片的两个相邻级之间。
涡轮机护罩的级可以包括多个涡轮机护罩100,其可直接联接到涡轮机28的壳体36和/或围绕该壳体周向地定位。在图2所示的非限制性示例中,涡轮机护罩100可经由从涡轮机28的壳体36径向向内(例如,朝向转子30)延伸的延伸部52直接联接到壳体36。如本文所讨论的,延伸部52可以包括开口54,该开口可被配置成联接到和/或接收涡轮机护罩100的紧固件或钩(参见图14)以将涡轮机护罩100联接、定位和/或固定到涡轮机28的壳体36。在非限制性示例中,延伸部52可联接和/或固定到涡轮机28的壳体36。更具体地,延伸部52可围绕壳体36周向地设置,并且可邻近涡轮机桨片38径向定位。在另一个非限制性示例中,延伸部52可与壳体36一体形成以用于将涡轮机护罩100直接联接、定位和/或固定到壳体36。类似于涡轮机桨片38和/或定子叶片40,尽管图2中仅示出了涡轮机28的涡轮机护罩100的级的一部分,但涡轮机28可包括轴向定位在整个涡轮机28的壳体36中并且使用延伸部52联接到壳体26的涡轮机护罩100的多个级。
图3至图7示出了用于图1的气体涡轮机系统10的涡轮机28的涡轮机护罩100的各种视图。具体地,图3示出了涡轮机护罩100的等轴视图,图4示出了涡轮机护罩100的前视图,图5示出了涡轮机护罩100的第一侧视图,图6示出了涡轮机护罩100的第二视图,并且图7示出了涡轮机护罩100的顶视图。
可在本文中参考所有图3至图7来解决涡轮机护罩100及其各种部件的非限制性示例以确保充分且准确地描述和示出了多个部件中的每个部件。当适用时,可以在讨论涡轮机护罩100的一个或多个部件或特征部时参考集合图3至图7的具体附图。另外,可以在本文中相对于图3和图7规则地使用图1和图2所示的几条参考线或方向。例如,在图3至图7中的每一个中,如本文所讨论的,“A”可以指轴向取向或轴线,“R”可以指与轴线A基本垂直的径向轴线,并且“C”可以指沿着围绕轴线“A”为中心的路径的圆周方向、移动和/或位置。
涡轮机护罩100可包括主体102。在图3至图7所示的非限制性示例中,涡轮机护罩100可包括和/或形成为整体式主体102,使得涡轮机护罩100是单个、连续和/或非脱节的部件或零件。在图3至图7所示的非限制性示例中,由于涡轮机护罩100包括整体式主体102,因此涡轮机护罩100可不需要构建、接合、联接和/或组装各种零件以完全形成涡轮机护罩100,和/或在涡轮机护罩100可安装和/或实施在涡轮机系统10内之前可不需要构建、接合、联接和/或组装各种零件(参见图1)。相反,如本文所讨论的,一旦构建了用于涡轮机护罩100的单个、连续和/或非脱节的整体式主体102,涡轮机护罩100就可以立即安装在涡轮机系统10内。
在非限制性示例中,涡轮机护罩100的整体式主体102以及涡轮机护罩100的各种部件和/或特征部可以使用任何合适的增材制造工艺和/或方法来形成。例如,包括整体式主体102的涡轮机护罩100可以通过以下来形成:直接金属激光熔化(DMLM)(也称为选择性激光熔化(SLM))、直接金属激光烧结(DMLS)、电子束熔化(EBM)、立体光刻(SLA)、粘结剂喷射、或任何其他合适的增材制造工艺。这样,可以在单个增材制造工艺和/或方法期间形成涡轮机护罩100的整体式主体102以及一体地形成在涡轮机护罩100的整体式主体102上和/或其中的各种部件和/或特征部。另外,涡轮机护罩100的整体式主体102可以由可由一种或多种增材制造工艺利用以形成涡轮机护罩100,和/或能够在操作期间承受气体涡轮机系统10内的涡轮机护罩100所经历的操作特性(例如,暴露温度、暴露压力等)的任何材料形成。
由于由整体式主体102形成,因此涡轮机护罩100可包括各种一体形成的部分,其各自可以包括不同的特征部、部件和/或区段,这些特征部、部件和/或区段可在流过涡轮机28的燃烧气体26的流动路径(FP)中提供密封和/或限定该流动路径(参见图2)。也就是说,并且因为涡轮机护罩100包括使用任何合适(单个)增材制造工艺和/或方法来形成的整体式主体102,所以涡轮机护罩100的特征部、部件和/或区段可以与整体式主体102一体地形成。术语“一体特征部”或“一体形成的特征部”可以指在(单个)增材制造工艺期间在整体式主体102上或其中形成的特征部、由与整体式主体102相同的材料形成的特征部、和/或在整体式主体102上或其中形成的特征部,使得不会使用一个或多个不同工艺和/或单独和随后在涡轮机护罩100的整体式主体102上或其中构造、接合、联接和/或组装的原材料部件来制造特征部。
例如,涡轮机护罩100可包括支撑部分104。如本文所讨论的,支撑部分104和在其上形成的特征部可以直接联接至涡轮机护罩100和/或辅助将涡轮机护罩联接到涡轮机壳体36和/或延伸部52(参见图14)。整体式主体102的支撑部分104可包括前端106和与该前端106相对定位的后端108。前端106可定位在后端108的轴向上游。
在图3、图4和图7所示的非限制性示例中,前端106可以包括突出和/或会聚的形状、取向和/或配置110(以下称为“配置110”)。也就是说,并且如非限制性示例所示,支撑部分104的前端106可以形成为具有和/或包括配置110,该配置可以包括从整体式主体102的相对侧面或斜面120、122轴向延伸并会聚在中心壁124上的相对角形和/或弯曲壁112、118。前端106的中心壁124可以定位和/或形成在壁112、118的上游,和/或可以定位在整体式主体102的支撑部分104的其余部分的轴向前方。也就是说,中心壁124可以是用于整体式主体102的支撑部分104的前端106的轴向最前部分。
另外,支撑部分104还可以包括第一表面126和第二表面128。第一表面126和第二表面128可以在前端106和后端108之间(轴向)延伸。另外,第一表面126和第二表面128可以基本垂直于支撑部分104的前端106和/或后端108形成或延伸。如非限制性示例中所示,支撑部分104的第二表面128可以被定位和/或形成为与第一表面110(径向)相对。
涡轮机护罩100的整体式主体102还可以包括多个钩以用于将涡轮机护罩100联接至涡轮机壳体36和/或延伸部52(参见图14)。如图3至图7所示,整体式主体102可以包括至少一个前钩130和至少一个后钩132。一个或多个前钩130和后钩132可以与整体式主体102的支撑部分104一体形成。更具体地,一个或多个前钩130可以与支撑部分104的前端106一体地形成,并且一个或多个后钩132可以与支撑部分104的和一个或多个前钩130(轴向)相对的后端108一体地形成。另外,如图3至图6所示,一个或多个前钩130和一个或多个后钩132也可以(径向)邻近支撑部分104的第一表面126延伸。也就是说,分别与前端106和后端108一体形成的一个或多个前钩130和一个或多个后钩132可以径向邻近支撑部分104的第一表面126延伸,并且更具体地径向向外延伸。
在图3至图7所示的非限制性示例中,涡轮机护罩100的整体式主体102可以包括两个前钩130A、130B。两个前钩130A、130B可以与支撑部分104的前端106一体形成并且在该前端上中心定位在整体式主体102的第一斜面120和第二斜面122之间。更具体地,两个前钩130A、130B可以与支撑部分104的前端106的中心壁124一体地形成。另外,并且如非限制性示例所示,两个前钩130A、130B可以(周向)形成在支撑部分104的前端106的壁112、118之间。
另外,在图3至图7所示的非限制性示例中,涡轮机护罩100的整体式主体102可以包括三个不同的后钩132A、132B、132C。三个后钩132A、132B、132C可以在整体式主体102的第一斜面120和第二斜面122之间与支撑部分104的后端108一体形成。例如,第一后钩132A可以与支撑部分104的后端108一体形成并且在其上中心定位在整体式主体102的第一斜面120和第二斜面122之间。在非限制性示例中,第一后钩132A可以形成在支撑部分104的后端108上,与在支撑部分104的第一端106上形成的两个前钩130A、130B轴向相对和/或轴向对准。另外,第二后钩132B可以与支撑部分104的后端108一体形成,直接邻近整体式主体102的第一斜面120。第三后钩132C可以与支撑部分104的后端108一体形成,直接邻近整体式主体102的第二斜面122。第三后钩132C可以形成在支撑部分104上,与第二后钩132B周向相对。
应当理解,如图3至图7所示,涡轮机护罩100中包括的钩130、132的尺寸、形状和/或数量仅是示例性的。这样,涡轮机护罩100可以包括形成在其中的更多或更少、更大或更小和/或不同形状的钩130、132。涡轮机护罩100中包括的钩130、132的尺寸、形状和/或数量可以至少部分取决于气体涡轮机系统10在操作期间的各种参数(例如,暴露温度、暴露压力、涡轮机壳体36内的位置、相关联涡轮机桨片38的级、延伸部52的尺寸和形状、开口54的尺寸或形状等)。附加地另选地,包括在涡轮机护罩100中的钩130、132的尺寸、形状和/或数量可以至少部分地取决于涡轮机护罩100的特性(例如,支撑部分104的尺寸或形状)。
在图3至图7所示的非限制性示例中,涡轮机护罩100的整体式主体102还可以包括中间部分134。中间部分134可以与支撑部分104一体形成并从该支撑部分延伸。更具体地,整体式主体102的中间部分134可以与支撑部分104的第二表面128一体形成并且可以远离该第二表面径向延伸。在非限制性示例中,涡轮机护罩100的中间部分134可以径向地定位在整体式主体102的支撑部分104和涡轮机28的涡轮机桨片38之间(参见图14)。
中间部分134可以包括涡轮机护罩100的整体式主体102的各种特征部和/或区段。本文讨论的各种特征部和/或区段可以在整体式主体102的相对斜面120、122之间延伸和/或形成。例如,中间部分134可以包括远离支撑部分104的第二表面128垂直和/或径向延伸的后区段136。另外,如图3、图5和图6所示,中间部分134的后区段136可以基本上邻近支撑部分104的后端108和/或整体式主体102的一个或多个后钩132,从第二表面128延伸。在非限制性示例中,中间部分134的后区段136的至少一部分可以定位在支撑部分104的后端108和/或整体式主体102的一个或多个后钩132的轴向上游。
中间部分134的后区段136也可以包括附加特征部和/或部件。例如,并且如图3和图5至图7所示,整体式主体102可以包括与中间部分134的后区段136一体形成并从其延伸的至少一个凸缘138、140。在非限制性示例中,一个或多个凸缘138、140可以在整体式主体102的相对斜面120、122之间跨过中间部分134的后区段136延伸。另外,如图5和图6所示,与后区段136一体形成的一个或多个凸缘138、140可以轴向延伸超过支撑部分104的后端108和/或整体式主体102的一个或多个后钩132和/或至少部分地在其下游。如本文所讨论的,一个或多个凸缘138、140可以用于在涡轮机28内形成密封,限定流过涡轮机28的燃烧气体26的流动路径(FP),和/或可以将定子叶片40固定在涡轮机28的壳体36内(参见图14)。
中间部分134还可以包括非线性区段142,该非线性区段远离支撑部分104的第二表面128延伸。如图3、图5和图6所示,中间部分134的非线性区段142可以从第二表面128基本径向地延伸,在整体式主体102的支撑部分104的前端106和后端108之间延伸,并且在轴向邻近后区段136延伸。中间部分134的非线性区段142可以包括在前端106和后端108之间与支撑部分104的第二表面128一体形成的第一端144。另外,非线性区段142可以包括与第一端144相对定位的第二端146。非线性区段142的第二端146可以定位在第一端144的径向附近和轴向上游。另外,中间部分134的非线性区段142的第二端146也可以定位在支撑部分104的前端106,以及与支撑部分104的前端106一体形成的一个或多个前钩130的轴向上游。弯曲部分148可以在非线性区段142的第一端144和第二端146之间延伸。也就是说,非线性区段142还可包括弯曲部分148,该弯曲部分在第一端144和第二端146之间延伸。在图3、图5和图6所示的非限制性示例中,在第一端144和第二端146之间延伸的弯曲部分148可以包括基本凹形的形状或配置,使得涡轮机护罩100的中间部分134和/或整体式主体102的侧视图可能看起来像是倒“C”。由于在第一端144和第二端146之间延伸,因此弯曲部分148的至少一部分也可以在支撑部分104的前端106的轴向上游定位或延伸。另外,弯曲部分148的至少一部分可以在与支撑部分104的前端106一体形成的一个或多个前钩130的轴向上游定位或延伸。
在图3至图7所示的非限制性示例中,整体式主体102的中间部分134还可以包括前区段150。中间部分134的前区段150可以与非线性区段142的第二端146一体形成。另外,前区段150可以基本上邻近非线性区段142的第二端146,垂直于该第二端,和/或在该第二端的轴向上游形成。如图所示,中间部分134的前区段150也可以定位在支撑部分104的前端106,以及与支撑部分104的前端106一体形成的一个或多个前钩130的轴向上游。中间部分134的前区段150可以包括至少部分地在整体式主体102的第一斜面120和第二斜面122之间延伸的通路或搁架152(以下称为“搁架152”)。搁架152可以形成和/或轴向延伸到前区段150中。如本文所讨论的,前区段150和搁架152可以用于在涡轮机28内形成密封,限定流过涡轮机28的燃烧气体26的流动路径(FP),和/或将定子叶片40固定在涡轮机28的壳体36内(参见图14)。
涡轮机护罩100的整体式主体102还可以包括密封部分154。密封部分154可以与中间部分134一体形成。也就是说,整体式主体102的密封部分154可以与中间部分134一体形成,并且可以与支撑部分104径向相对地定位。在非限制性示例中,并且如本文所讨论的,涡轮机护罩100的密封部分154可以径向地定位在整体式主体102的中间部分134与涡轮机28的涡轮机桨片38之间,并且至少部分地限定流过涡轮机28的燃烧气体26的流动路径(FP)(参见图14)。
在非限制性示例中,密封部分154可以包括前端156。密封部分154的前端156可以在整体式主体102的相对斜面120、122之间形成和/或延伸。另外,前端156可以与中间部分134的前区段150一体形成、径向邻近该前区段和/或与该前区段径向对准。因此,前端156可以基本上邻近非线性区段142的第二端146,垂直于该第二端,和/或在该第二端的轴向上游形成。密封部分154的前端156也可以定位在支撑部分104的前端106,以及与支撑部分104的前端106一体形成的一个或多个前钩130的轴向上游。如本文所讨论的,因为整体式主体102包括支撑件104和具有非线性区段142的中间部分134,所以密封部分154的前端156可能以基本上悬臂方式或方法定位在支撑部分104的轴向上游,而不用直接联接或连接至支撑部分104和/或与该支撑部分一体形成。因此,前端156以及密封部分154的其他部分可以在涡轮机28的操作期间热膨胀,而不会在涡轮机护罩100的其他部分(例如,支撑部分104、中间部分134)上引起不期望的机械应力或应变。
密封部分154还可以包括与前端156相对和/或形成的后端158。后端158也可定位在前端156的下游,使得流过涡轮机28内限定的流动路径(FP)的燃烧气体26可以在流过涡轮机护罩100的整体式主体102的密封部分154的相邻后端158之前流过相邻前端156。密封部分154的后端158可以与中间部分134的后区段136一体形成、径向邻近该后区段和/或与该后区段径向对准。
在图3至图7所示的非限制性示例中,密封部分154还可以包括热气体路径(HGP)表面160。密封部分154的HGP表面160可以一体形成和/或在前端156和后端158之间轴向延伸。另外,密封部分154的HGP表面160可以一体形成和/或在整体式主体102的相对斜面120、122之间周向延伸。HGP表面160也可以与整体式主体102的支撑部分104的第一表面126径向相对地形成。如本文所讨论的,HGP表面160可以邻近涡轮机28的燃烧气体26的热气体流动路径(FP)定位。也就是说,并且如本文中相对于图14所讨论的,HGP表面160可以定位、形成、面向和/或直接暴露于流过气体涡轮机系统10的涡轮机28的涡轮机壳体36的燃烧气体26的热气体流动路径(FP)(参见图2)。另外,当包括在涡轮机壳体36中时,涡轮机护罩100的整体式主体102的HGP表面160可以径向邻近翼型件46的尖端部分48定位(参见图14)。
如本文所讨论的,涡轮机护罩100的整体式主体102可以包括第一斜面120和第二斜面122。如在图5和图6的非限制性示例所示,整体式主体102的相对斜面120、122可以形成在涡轮机护罩100的整体式主体102上方径向延伸的侧壁。更具体地,第一斜面120可以邻近支撑部分104的第一表面126和密封部分154的HGP表面160并在其间径向延伸,并且第二斜面122可以邻近支撑部分104的第一表面126和密封部分154的HGP表面160并在其间径向延伸,与第一斜面120周向相对。这样,斜面120、122可以在形成整体式主体102的各种部分上方延伸。斜面120、122具体地可以在支撑部分104、中间部分134和/或密封部分154上方延伸以形成整体式主体102的周向边界、侧壁和/或侧表面。
涡轮机护罩100还可以包括多个特征部以减小用于从整体式主体102形成涡轮机护罩100的总体重量和/或材料要求。例如,至少一个腔162可以在整体式主体102的第一斜面120和/或第二斜面122上形成。更具体地,并且如图3、图5和图6所示,在支撑部分104的第一表面126和密封部分154的HGP表面160之间,至少一个腔162可以在斜面120、122的至少一部分上形成和/或可在其上方延伸。在非限制性示例中,腔162可以在斜面120、122上形成和/或在这些斜面上方延伸,与支撑部分104、中间部分134和密封部分154的至少一部分周向和/或径向对准。另外,并且如图所示,腔162可以在整体式主体102的附加特征部上形成和/或在其上方延伸,例如,凸缘138与中间部分134的后区段136一体形成。在斜面120、122上形成的至少一个腔162可以不延伸通过涡轮机护罩100的整体式主体102的任何部分,和/或可以不与形成在涡轮机护罩100中的任何内部特征部(例如,冷却回路)流体连通。而是,至少一个腔162可以被形成为斜面120、122中的中空、空隙、凹陷部、凹坑和/或凹痕。在斜面120、122中包括腔162可以减小涡轮机护罩100的重量,添加涡轮机护罩100的柔性,和/或减小构造或增材制造涡轮机护罩100所需的材料(并且继而减小制造成本)。
应当理解,如图3、图5和图6所示,涡轮机护罩100中包括的腔162的尺寸、形状和/或数量仅是示例性的。这样,涡轮机护罩100可以包括在其中形成的更多或更少、更大或更小和/或不同形状的腔162。涡轮机护罩100中包括的腔162的尺寸、形状和/或数量可以至少部分取决于气体涡轮机系统10在操作期间的各种参数(例如,暴露温度、暴露压力、涡轮机壳体36内的位置、相关联涡轮机桨片38的级、延伸部52的尺寸和形状、开口54的尺寸或形状等)。附加地或另选地,包括在涡轮机护罩100中的腔162的尺寸、形状和/或数量可以至少部分地取决于涡轮机护罩100的特性(例如,整体式主体102的尺寸或形状)。另外,尽管被示为形成在斜面120、122上,但应当理解,涡轮机护罩100的整体式主体102的不同部分可以包括在其上形成的腔162。例如,并且如图3所示,腔162可以形成在支撑部分104的前端106/或与前端106一体形成的前钩130A、130B上和/或在其上方延伸。
另外,涡轮机护罩100还可以包括在其中形成的至少一个孔164,以减小用于从整体式主体102形成涡轮机护罩100的总体重量和/或材料要求。在图3和图7所示的非限制性示例中,可以通过整体式主体102的支撑部分104形成多个孔164。也就是说,整体式主体102可包括通过支撑部分104的第一表面126和第二表面128形成的孔164。孔164可以邻近支撑部分104的前端106形成。另外,孔164也可以邻近中间部分134的非线性区段142的弯曲部分148和/或在其径向上方通过支撑部分104而形成。类似于腔162,在涡轮机护罩100的整体式主体102中形成的孔164可以减小涡轮机护罩100的重量,添加涡轮机护罩100的柔性,和/或减小构造或增材制造涡轮机护罩100所需的材料(并且继而减小制造成本)。
整体式主体102还可以包括密封狭槽166、167。密封狭槽166、167可以分别形成在第一斜面120和第二斜面122上和/或其中。如图5和图6所示,第一斜面120和第二斜面122中的每一个可包括形成在相应面或表面上和/或在其上方延伸的多个密封狭槽166、167。例如,第一斜面120和第二斜面122中的每一个可以包括热气体路径(HGP)密封狭槽166和第二密封狭槽167。HGP密封狭槽166可以径向地在第二密封狭槽167和密封部分154的HGP表面160之间形成在相对斜面120、122上。多个密封狭槽166、167中的每一个可以接收密封部件(未示出)以与在涡轮机28内使用的周向相邻的涡轮机护罩100的密封部件相互作用(参见图2)。定位在涡轮机护罩100的整体式主体102的密封狭槽166、167内的密封部件可以在涡轮机28内形成密封,限定流过涡轮机28的燃烧气体26的流动路径(FP),和/或防止燃烧气体26泄漏到涡轮机护罩100的冷却流体排放区域中。在非限制性示例中,HGP密封狭槽166可以接收密封部件,该密封部件可以限定流过涡轮机28的燃烧气体26的流动路径和/或将燃烧气体流动路径与冷却流体排放区域分开。这样,HGP密封狭槽166可以防止燃烧气体26泄漏到涡轮机护罩100的冷却流体排放区域中,并且反之亦然。
在图3和图7所示的非限制性示例中,涡轮机护罩100的整体式主体102还可以包括至少一个入口开口168。一个或多个入口开口168可以形成在支撑部分104的第一表面126中和/或通过该第一表面形成,在前端106和后端108之间。另外,一个或多个入口开口168也可以形成在第一表面126中和/或通过支撑部分104形成,在中间部分134的非线性区段142的轴向下游。在非限制性示例中,一个或多个入口开口168可以与通过整体式主体102形成的冷却回路(未示出)流体连通。更具体地,形成在第一表面126中的一个或多个入口开口168可以延伸通过支撑部分104的至少一部分,并且可以与冷却回路流体连通,该冷却回路通过整体式主体102的支撑部分104、中间部分134和/或密封部分154形成和/或包括在其中。
转到图7,涡轮机护罩100还可以包括例如计量板170,该计量板联接至支撑部分104的第一表面126。计量板170可以附连到第一表面126,在一个或多个入口开口168上方和/或至少部分地覆盖该一个或多个入口开口,以调节可流过一个或多个入口开口168到达在涡轮机护罩100内形成的冷却回路(未示出)的冷却流体(例如,量、压力)。计量板170可以使用任何合适的接合和/或联接技术和/或过程来附连和/或联接到支撑部分104的第一表面126。在涡轮机护罩100包括计量板170的非限制性示例中,将计量板170联接至第一表面126以至少部分地覆盖入口开口168可以是在涡轮机护罩100准备好在涡轮机28内安装和/或使用之前,要求对涡轮机护罩100执行的唯一后增材制造工艺。这样,并且如本文所讨论的,形成涡轮机护罩100以包括整体式主体102以及本文中讨论的各种特征部可以减小用于在涡轮机28内构建和安装涡轮机护罩100的成本、时间和/或过程。
涡轮机护罩100还可以包括在其中形成的一个或多个集气室和/或一个或多个冷却通道,以用于在气体涡轮机系统10的涡轮机28的操作期间冷却涡轮机护罩100。转到图8至图11,继续参考图3-7,描述了涡轮机护罩100的一个或多个各种集气室和/或一个或多个冷却通道。图8示出了沿图7中的线CS1-CS1截取的涡轮机护罩100的侧视截面图,图9示出了图8所示的涡轮机护罩100的透视截面图,图10示出了沿图7中的线CS2-CS2截取的涡轮机护罩100的前视截面图,并且图11示出了沿图7中的线CS3-CS3截取的涡轮机护罩100的前视截面图。
如图8至图11所示,涡轮机护罩100可以包括至少一个集气室200。集气室200可以通过涡轮机护罩100的整体式主体102的一部分形成和/或延伸。更具体地,集气室200可以(径向地)延伸通过整体式主体102的支撑部分104、中间部分134和密封部分154的至少一部分。在所示的非限制性示例中,集气室200可以延伸通过整个支撑部分104和中间部分134,但仅可以延伸通过密封部分154的一部分。在其他非限制性示例(未示出)中,集气室200可以不延伸到密封部分154中和/或(部分地)延伸通过密封部分,而可以在中间部分134内终止。如图10和图11所示,在中间部分134和密封部分154内形成的集气室200的部分(以虚线示出)可以在相对斜面120、122之间和/或邻近这些斜面延伸。尽管在图8至图11中仅示出了单个集气室200,但应当理解涡轮机护罩100可以包括更多集气室(参见图14)。这样,图中描绘的集气室200的数量仅是示例性的。
在非限制性示例中,集气室200可以流体地联接到形成在支撑部分104中的一个或多个入口开口168和/或与其直接流体连通。也就是说,并且简要地返回到图7,集气室200可以与形成在涡轮机护罩100的支撑部分104的第一表面126中的每个入口开口168流体连通。如本文所讨论的,集气室200可以经由一个或多个入口开口168接收在涡轮机28内流动的冷却流体(CF)(参见,图8、图10和图11),并且可以将冷却流体(CF)提供给涡轮机护罩100中形成的不同冷却通道以在操作期间冷却涡轮机护罩100。
如图8至图11所示,涡轮机护罩100可以包括在涡轮机护罩100的整体式主体102内形成、定位和/或延伸的第一冷却通道202。更具体地,涡轮机护罩100的第一冷却通道202可以被定位在整体式主体102的密封部分154内和/或延伸通过该密封部分,在前端156和后端158之间和/或邻近该前端和后端。另外,并且如图10和图11所示,第一冷却通道202可以在相对斜面120、122之间和/或邻近这些相对斜面延伸通过整体式主体102的密封部分154。第一冷却通道202还可以径向地在集气室200和密封部分154的HGP表面160之间定位在密封部分154内。在图8和图9所示的非限制性示例中,并且如本文所讨论的,第一冷却通道202的至少一部分可以与集气室200径向对准。同样如本文所讨论的,第一冷却通道202可以与集气室200流体连通。
第一冷却通道202可以包括多个不同的区段、分段和/或部分。例如,第一冷却通道202可以包括在前部分206与后部分208之间定位和/或延伸的中心部分204。如图8和图9所示,第一冷却通道202的中心部分204可以在整体式主体102的密封部分154的前端156与后端158之间居中地形成和/或定位。第一冷却通道202的前部分206可以直接邻近密封部分154的前端156,并且轴向邻近中心部分204和/或在其轴向上游形成和/或定位。类似地,第一冷却通道202的后部分208可以直接邻近密封部分154的后端158形成和/或定位,与前部分206相对。另外,后部分208可以轴向邻近中心部分204和/或在其轴向下游形成。在非限制性示例中,中心部分204可以在密封部分154中形成在前端156和后端158之间的需要最大冷却的预定轴向位置中。也就是说,中心部分204可以与密封部分154的HGP表面160的轴向部分径向对准,该轴向部分需要涡轮机护罩100内的最大冷却和/或需求最大热交换以改善涡轮机28的操作效率和/或涡轮机28内的涡轮机护罩100的操作寿命,如本文所讨论的。
在图8和图9所示的非限制性示例中,第一冷却通道202的部分204、206、208中的每一个可以包括不同的尺寸或大小。具体地,第一冷却通道202的中心部分204可以包括第一大小,前部分206可以包括第二大小,并且后部分208可以包括第三大小。第一冷却通道202的中心部分204的第一大小可以大于后部分208的第三大小,但小于前部分206的第二大小。第一冷却通道202及其各个部分204、206、208的大小可以取决于多种因素,包括但不限于,涡轮机护罩100的尺寸、形成密封部分154的各种壁的厚度、涡轮机护罩100的冷却需求、到前部分206/后部分208(以及本文讨论的附加冷却通道)的期望冷却流量/流速、和/或涡轮机护罩100的前端156和/或后端158的几何形状或形状。
在涡轮机护罩100的整体式主体102中形成的集气室200和第一冷却通道202可以由第一肋210分开。也就是说,并且如图8和图9所示,第一肋210可以在整体式主体102的密封部分154中在第一冷却通道202和集气室200之间形成,并且可以将第一冷却通道202和集气室200分开。类似于本文讨论的其他特征部,第一肋210可以与涡轮机护罩100的整体式主体102一体形成,并且可以从HGP表面160径向向外地形成在密封部分154内。另外,第一肋210可以在整体式主体102内在相对斜面120、122之间延伸,并且可以与相对斜面120、122一体形成。
为了向第一冷却通道202提供冷却流体,涡轮机护罩100的整体式主体102还可以包括穿过其形成的第一多个冲击开口212。也就是说,并且如图8和图9所示,整体式主体102可以包括通过第一肋210形成的第一多个冲击开口212。通过第一肋210形成的第一多个冲击开口212可以将集气室200和第一冷却通道202流体地联接。如本文所讨论的,在气体涡轮机系统10(参见图1)的操作期间,冷却流体可以从集气室200流过第一多个冲击开口212到达第一冷却通道202以基本上冷却涡轮机护罩100。
应当理解,如图8和图9所示,通过第一肋210形成的冲击开口212的尺寸和/或数量仅是示例性的。这样,涡轮机护罩100可以包括更大或更小的冲击开口212,并且/或者可以包括在其中形成的更多或更少的冲击开口212。另外,尽管第一多个冲击开口212的尺寸和/或形状被示为基本均匀,但应当理解,在涡轮机护罩100上形成的第一多个冲击开口212中的每一个冲击开口可以包括不同的尺寸和/或形状。在涡轮机护罩100的整体式主体102中形成的冲击开口212的尺寸、形状和/或数量可以至少部分地取决于气体涡轮机系统10在操作期间的操作特性(例如,暴露温度、暴露压力、涡轮机壳体36内的位置等)。附加地或另选地,冲击开口212的尺寸、形状和/或数量可以至少部分地取决于涡轮机护罩100/第一冷却通道202的特性(例如,第一肋210的厚度、第一冷却通道202的大小、第一冷却通道202的体积、集气室200的大小/体积等)。
除了第一冷却通道202之外,涡轮机护罩100还可以包括第二冷却通道218。第二冷却通道218可以在涡轮机护罩100的整体式主体102内形成、定位和/或延伸。也就是说,并且如图8和图9所示,第二冷却通道218可以邻近密封部分154的前端156在涡轮机护罩100的整体式主体102内延伸。第二冷却通道218也可以在相对斜面120、122之间和/或邻近这些相对斜面,在整体式主体102的密封部分154内形成和/或延伸。在非限制性示例中,第二冷却通道218可以邻近第一冷却通道202的中心部分204和前部分206在整体式主体102的密封部分154内形成和/或延伸。更具体地,第二冷却通道218可以邻近第一冷却通道202的中心部分204并在其上游定位,并且还可以从第一冷却通道202的前部分206径向向内定位。在非限制性示例中,第二冷却通道218也可以在第一冷却通道202的前部分206与密封部分154的HGP表面160之间形成或定位。
第二冷却通道218也可以通过第二肋220与第一冷却通道202的前部分206分开。也就是说,并且如图8和图9所示,第二肋220可以在第一冷却通道202与第二冷却通道218之间形成并且可以分开该第一冷却通道和该第二冷却通道。第二肋220可以与涡轮机护罩100的整体式主体102一体形成,并且可以邻近密封部分154的前端156形成。另外,第二肋220可以在整体式主体102的密封部分内在整体式主体102的相对斜面120、122之间延伸,并且可以与整体式主体102的相对斜面120、122一体形成。
涡轮机护罩100的第二冷却通道218还可以与涡轮机护罩100的第一冷却通道202流体连通和/或流体地联接。更具体地,第二冷却通道218可以与第一冷却通道202的前部分206直接流体连通。在图8和图9所示的非限制性示例中,整体式主体102的密封部分154可以包括通过第二肋220形成的第二多个冲击开口222。通过第二肋220形成的第二多个冲击开口222可以流体地联接第一冷却通道202(并更具体地讲是前部分206)和第二冷却通道218。如本文所讨论的,在气体涡轮机系统10(参见图1)的操作期间,流过第一冷却通道202的前部分206的冷却流体可以穿过或流过第二多个冲击开口222到达第二冷却通道218以基本上冷却涡轮机护罩100。
类似于第一多个冲击开口212,如图8和图9所示,通过第二肋220形成的第二多个冲击开口222的尺寸、形状和/或数量仅是示例性的。这样,涡轮机护罩100可以包括更大或更小的冲击开口222、不同尺寸的冲击开口222、并且/或者可以包括在其中形成的更多或更少的冲击开口222。
还如图8和图9所示,涡轮机护罩100的整体式主体102可以包括多个前排气孔224。多个前排气孔224可以与第二冷却通道218流体连通。更具体地,多个前排气孔224中的每一个可以与涡轮机护罩100的第二冷却通道218流体连通并且可以从该第二冷却通道轴向延伸。在图8和图9所示的非限制性示例中,多个前排气孔224可以通过整体式主体102从第二冷却通道218延伸到密封部分154的前端156。也就是说,多个前排气孔224中的每一个可以通过密封部分154的前端156形成,并且可以轴向地延伸通过整体式主体102以流体地联接至第二冷却通道218。在操作期间,并且如本文所讨论的,多个前排气孔224可以邻近密封部分154的前端156,从第二冷却通道218排放冷却流体,并且将其排放到流过涡轮机28的燃烧气体26的热气体流动路径(FP)中。
应当理解,如图8和图9的非限制性示例所示的前排气孔224的数量仅是示例性的。这样,密封部分154的前端156可以包括比图8和9所示的前排气孔更多或更少的前排气孔224。另外,尽管被示出为基本上矩形和线性的,但应当理解,前排气孔224可以是基本上圆形和/或非线性的开口、通路和/或歧管。
同样在图8和图9所示的非限制性示例中,涡轮机护罩100的整体式主体102还可以包括第三冷却通道226。第三冷却通道226可以在涡轮机护罩100的整体式主体102的密封部分154内形成、定位和/或延伸。也就是说,第三冷却通道226可以邻近密封部分154的后端158在整体式主体102内延伸。第三冷却通道226也可以在相对斜面120、122之间和/或邻近这些相对斜面,在整体式主体102的密封部分154内形成和/或延伸。在非限制性示例中,第三冷却通道226可以邻近第一冷却通道202的中心部分204和后部分208在密封部分154内形成和/或延伸。更具体地,第三冷却通道226可以邻近第一冷却通道202的中心部分204并在其下游定位,并且还可以从第一冷却通道202的后部分208径向向内定位。在非限制性示例中,第三冷却通道226也可以在第一冷却通道202的后部分208与密封部分154的内HGP表面160之间形成或定位。
第三冷却通道226可以通过第三肋228与第一冷却通道202的后部分208分开。也就是说,并且如图8和图9所示,第三肋228可以在第一冷却通道202与第三冷却通道226之间形成并且可以分开该第一冷却通道和该第三冷却通道。第三肋228可以与涡轮机护罩100的整体式主体102一体形成,并且可以邻近密封部分154的后端158形成。另外,第三肋228可以在整体式主体102的密封部分154内在整体式主体102的相对斜面120、122之间延伸,并且可以与整体式主体102的相对斜面120、122一体形成。
涡轮机护罩100的第三冷却通道226还可以与涡轮机护罩100的第一冷却通道202流体连通和/或流体地联接。更具体地,第三冷却通道226可以与第一冷却通道202的后部分208直接流体连通。在图8和图9所示的非限制性示例中,整体式主体102的密封部分154可以包括通过第三肋228形成的第三多个冲击开口230。通过第三肋228形成的第三多个冲击开口230可以流体地联接第一冷却通道202(并更具体地讲是后部分208)和第三冷却通道226。如本文所讨论的,在气体涡轮机系统10(参见图1)的操作期间,流过第一冷却通道202的后部分208的冷却流体可以穿过或流过第三多个冲击开口230到达第三冷却通道226以基本上冷却涡轮机护罩100。
类似于第二多个冲击开口222,通过第三肋228形成的第三多个冲击开口230的尺寸、形状和/或数量仅是例示性的,并且可以至少部分地取决于气体涡轮机系统10在操作期间的操作特性,和/或涡轮机护罩100/第三冷却通道226的特性。这样,涡轮机护罩100可以包括通过第三肋228形成的更多或更少的冲击开口230。
还如图8和图9所示,涡轮机护罩100可以包括多个后排气孔232。多个后排气孔232可以与第三冷却通道226流体连通。更具体地,多个后排气孔232中的每一个可以与涡轮机护罩100的第三冷却通道226流体连通并且可以从该第三冷却通道轴向延伸。在非限制性示例中,多个后排气孔232可以轴向地通过整体式主体102从第三冷却通道226延伸到密封部分154的后端158。也就是说,多个后排气孔232中的每一个可以通过密封部分154的后端158形成,并且可以轴向地延伸通过整体式主体102以流体地联接至第三冷却通道226。如本文所讨论的,多个后排气孔232可以邻近密封部分154的后端158,从第三冷却通道226排放冷却流体,并且将其排放到流过涡轮机28的燃烧气体26的热气体流动路径(FP)中。
类似于多个前排气孔224,应当理解,如图8和图9的非限制性示例所示的后排气孔232的数量仅是示例性的。这样,密封部分154的后端158可以包括比图8和9所示的后排气孔更多或更少的后排气孔232。另外,后排气孔232的形状(例如,基本上矩形和线性的)仅是示例性的,并且包括在整体式主体102中的多个排气孔232中的每一个可以形成为基本上不同的形状(例如,非线性开口、通路和/或歧管)。
除了从密封部分154的前端156和后端158排出冷却流体外,涡轮机护罩100可以包括附加特征部以从涡轮机护罩100的整体式主体102的相对斜面120、122排出冷却流体。转到图10和图11,以及先前在图5和图6中示出,涡轮机护罩100的整体式主体102可以包括形成在两个相对斜面120、122的每一个中的排气通路234。也就是说,整体式主体102的第一斜面120和第二斜面122中的每一者可以包括形成在其中的排气通路234,并且分别基本上暴露在第一斜面120和第二斜面122上。每个排气通路234可以在相对斜面120、122的至少一部分上方轴向延伸。在图10和图11所示的非限制性示例中,排气通路234可以从HGP密封狭槽166径向向外形成和/或定位,和/或可以在整体式主体102的支撑部分134和相对斜面120、122中形成的HGP密封狭槽166之间径向地形成和/或定位。排气通路234可以与第一冷却通道202流体连通。在图10所示的非限制性示例中,排气通路234可以经由本文讨论的第二冷却通道218和导管236、238与第一冷却通道202流体连通。在气体涡轮机系统10(参见图1)的操作期间,冷却流体的至少一部分可以从HGP密封狭槽166径向向外,通过排气通路234从涡轮机护罩100排放。
形成在涡轮机护罩100的整体式主体102中的导管236、238可以将排气通路234流体地联接到形成在整体式主体102的密封部分154内的冷却通道。例如,并且如图10所示,第一导管236可以在第二冷却通道218和形成在第一斜面120中的排气通路234之间延伸并流体联接它们。第一导管236可以从第二冷却通道218朝向第一斜面120通过整体式主体102的密封部分154形成和/或延伸,并且可以与形成在第一斜面120中的第二冷却通道218和排气通路234都流体连通。另外,在图10所示的非限制性示例中,第二导管238可以在第二冷却通道218和形成在第二斜面122中的排气通路234之间延伸并流体联接它们。第二导管238可以从第二冷却通道218朝向第二斜面122通过整体式主体102的密封部分154形成和/或延伸,与第一导管236周向相对。第二导管238还可以与形成在第二斜面122中的第二冷却通道218和排气通路234都流体连通。因为第一冷却通道202(并更具体地前部分206)与第二冷却通道218流体连通,所以在非限制性示例中,第一冷却通道202还可以与导管236、238流体连通以用于将冷却流体提供给排气通路234,如本文所讨论的。
在图5、图6、图10和图11所示的非限制性示例中,涡轮机护罩100的整体式主体102还可以包括多个斜面排气孔240(在图10中以虚线示出)。多个斜面排气孔240可以形成在整体式主体102的两个相对斜面120、122中的每一个中,在密封部分154的前端156和后端158之间。也就是说,整体式主体102的第一斜面120和第二斜面122中的每一个可以包括形成在其中的多个斜面排气孔240,并且多个斜面排气孔240可以分别基本上暴露在第一斜面120和第二斜面122上。在图5、图6、图10和图11所示的非限制性示例中,多个斜面排气孔240也可以从HGP密封狭槽166径向向内形成和/或定位,和/或可以在相对斜面120、122中形成的HGP密封狭槽166和密封部分154的HGP表面160之间径向形成和/或定位。如本文所讨论的,多个斜面排气孔240可以与排气通路234流体连通。在气体涡轮机系统10(参见图1)的操作期间,冷却流体的至少一部分可以从涡轮机护罩100通过多个斜面排气孔240,从HGP密封狭槽166径向向内排放,并且排放到燃烧气体26的流动路径中,如本文所讨论的。应当理解,如图5、图6、图10和图11的非限制性示例所示的斜面排气孔240的数量仅是示例性的。这样,整体式主体102的相对斜面120、122可以包括比附图所示的斜面排气孔更多或更少的斜面排气孔240。
多个斜面排气孔240可以与排气通路234流体连通和/或可以流体联接至该排气通路。在图10和图11所示的非限制性示例中,整体式主体102可以包括将排气通路234和多个斜面排气孔240流体联接的多个连接导管242(在图10中以虚线示出)。多个连接导管242可以形成在整体式主体102的密封部分154中,邻近两个相对斜面120、122中的每一个。也就是说,多个连接导管242中的每一个可以形成在密封部分154中,邻近整体式主体102的第一斜面120或第二斜面122。多个连接导管242中的每一个可以在排气通路234和形成在相对斜面120、122中的任何一个中的多个斜面排气孔240之间径向延伸,并且可以将它们流体联接。如本文所讨论的,在气体涡轮机系统10(参见图1)的操作期间,经由导管236、238提供给排气通路234的冷却流体的至少一部分可以流过多个连接导管242,并且随后被提供给多个斜面排气孔240并从其排出。
在气体涡轮机系统10(参见图1)的操作期间,冷却流体可以流过整体式主体102以冷却涡轮机护罩100。更具体地,当涡轮机护罩100在气体涡轮机系统10的操作期间暴露于流过涡轮机28的热气体流动路径的燃烧气体26(参见图2)并且温度升高时,冷却流体可以被提供给和/或可以流过通过穿过整体式主体102形成和/或延伸的各种特征部(例如,集气室200,通道202、218、226,排气通路234等)以冷却涡轮机护罩100。在非限制性示例中,可以首先从涡轮机28的不同部分、特征部和/或区域,邻近整体式主体102的支撑部分104将冷却流体提供给涡轮机护罩100。冷却流体可以通过形成在支撑部分104的第一表面126中的一个或多个入口开口168流到集气室200中。在其中整体式主体102包括单个集气室200的图8至图11所示的非限制性示例中,冷却流体可以径向流过每个入口开口168并且可以在集气室200内收集和/或混合。另外,在涡轮机护罩100包括附连到第一表面126、在以一个或多个入口开口168上方和/或至少部分覆盖该一个或多个入口开口的计量板170(参见图7)的情况下,计量板170可以调节流过一个或多个入口开口168到集气室200的冷却流体的量和/或冷却流体流过一个或多个入口开口168到集气室200的压力。
冷却流体可以从一个或多个入口开口168流动,通过集气室200,朝向密封部分154的HGP表面160,和/或径向朝向形成在密封部分154内的冷却通道202、218、226。更具体地,提供给集气室200的冷却流体可以径向地朝向第一肋210流动,并且随后通过第一多个冲击开口212到达第一冷却通道202。在非限制性示例中,冷却流体可以流过形成在第一肋210中的第一多个冲击开口212,并且可以最初进入第一冷却通道202的中心部分204。流入/流过第一冷却通道202的中心部分204的冷却流体可以冷却涡轮机护罩100的密封部分154的HGP表面160和/或从其接收热量。如本文所讨论的,流过中心部分204的冷却流体可以冷却密封部分154的HGP表面160的轴向部分,该轴向部分需要涡轮机护罩100内的最大冷却和/或需求最大热交换。一旦进入第一冷却通道202,冷却流体可以分散和/或可以轴向地朝向密封部分154的前端156或后端158中的一者流动。更具体地,第一冷却通道202的中心部分204中的冷却流体可以轴向流入第一冷却通道202的前部分206或第一冷却通道202的后部分208。由于例如第一冷却通道202内的内部压力,冷却流体可以流动到第一冷却通道202的相应部分206、208和/或整体式主体102的密封部分154的端部156、158。
一旦冷却流体已经流动到第一冷却通道202的相应部分206、208和/或密封部分154的端部156、158,冷却流体就可以流动到涡轮机护罩100的整体式主体102内形成和/或延伸的不同冷却通道218、226以继续冷却涡轮机护罩100和/或接收热量。例如,流动到密封部分154的前端156和/或第一冷却通道202的前部分206的冷却流体的部分可以随后流动到第二冷却通道218。冷却流体可以经由通过整体式主体102的第二肋220形成的第二多个冲击开口222从第一冷却通道202的前部分206流动到第二冷却通道218。一旦进入第二冷却通道218,冷却流体可以继续冷却涡轮机护罩100和/或接收/耗散来自涡轮机护罩100的热量。同时,流动到密封部分154的后端158和/或第一冷却通道202的后部分208的冷却流体的不同部分可以随后流动到第三冷却通道226。冷却流体可以经由通过整体式主体102的第三肋228形成的第三多个冲击开口230从第一冷却通道202的后部分208流动到第三冷却通道226。一旦进入第三冷却通道226,冷却流体可以继续冷却涡轮机护罩100和/或接收/耗散来自涡轮机护罩100的热量。
从第二冷却通道218,冷却流体的一部分可以流过多个前排气孔224,邻近密封部分154的前端156排出,并且进入流过涡轮机28的燃烧气体26的热气体流动路径(参见图2)。另外,包括在第三冷却通道226中的冷却流体的一部分可以流过多个后排气孔232,邻近密封部分154的后端158排出,并且最终流动到流过涡轮机28的燃烧气体26的热气体流动路径(参见图2)。
未从前排气孔224或后排气孔232排出的冷却流体的不同部分可以被提供给涡轮机护罩100的其他特征部。例如,可以将在第二冷却通道218中流动的冷却流体的不同部分提供给排气通路234。更具体地,冷却流体的不同部分可以从第二冷却通道218流到导管236、238,并且可以随后被提供给形成在涡轮机护罩100的整体式主体102的相对斜面120、122中的排气通路234。导管236、238可以使冷却流体流到排气通路234,并且提供给排气通路234的冷却流体中的至少一些可以从HGP密封狭槽166和定位在其中的密封部件(未示出)径向向外和/或其上方,从排气通路234排出。从排气通路234排出的冷却流体可以被排出到冷却流体排放区域中,该冷却流体排放区域通过定位在HGP密封狭槽166内的密封部件与燃烧气体26的流动路径分开。
另外,在非限制性示例中,可以将提供给排气通路234的一些冷却流体提供给多个连接导管242,该多个连接导管在排气通路234和形成在相对斜面120、122中的多个斜面排气孔240之间延伸并且流体联接它们。多个连接导管242可以使冷却流体从排气通路234流到多个斜面排气孔240中的每一个,这继而可以将冷却流体从HGP密封狭槽166和定位在其中的密封部件(未示出)径向向内和/或在其下方排出。从多个斜面排气孔240排出的冷却流体可以排出到涡轮机28的燃烧气体26的流动路径中,类似于从前排气孔224和/或后排气孔232排放的冷却流体。
转到图12,并且继续参考图7至图11,下面讨论了包括整体式主体102的涡轮机护罩100的附加特征部。具体地,图12示出了沿图7中的线CS1-CS1截取的涡轮机护罩100的侧视截面图。在本文中相对于图10至图12讨论的附加特征部可以在冲击或故障事件(例如,涡轮机桨片故障)期间/之后促进、引导、或以其他方式限定涡轮机护罩100的预定区域中的破坏、折叠、破裂和/或变形的方向以防止涡轮机护罩100变得与壳体36脱离,和/或防止对壳体36本身的损坏。
如图10至图12所示,涡轮机护罩100的整体式主体102还可以包括与中间部分134一体形成的至少一个桥接构件300、302。更具体地,整体式主体102可以包括一个或多个桥接构件300、302,该一个或多个桥接构件定位在中间部分134内和/或与该中间部分对准,并且与中间部分134的后区段136和非线性区段142一体地形成和/或(轴向地)在它们之间形成。例如,并且如图10至图12所示,整体式主体102可以包括第一桥接构件300(在图10和图11中以虚线示出),该第一桥接构件与中间部分134的后区段136和非线性区段142一体形成,并且在整体式主体102的支撑部分104和密封部分154之间径向形成。另外,在图10至图12所示的非限制性示例中,整体式主体102可以包括第二桥接构件302(在图10和图11中以虚线示出),该第二桥接构件与中间部分134的后区段136和非线性区段142一体形成,并且在整体式主体102的第一桥接构件300和密封部分154之间径向形成。第二桥接构件302也可以在第一桥接构件300的上游和/或从其径向向内形成在整体式主体102中,并且可以在支撑部分104和密封部分154之间与第一桥接构件300(轴向)对准。
整体式主体102的一个或多个桥接构件300、302也可以被定位在涡轮机护罩100的一个或多个集气室200内,形成在其内和/或至少部分地延伸通过该一个或多个集气室。如图10至图12所示,一个或多个桥接构件300、302可以形成在集气室200内和/或延伸通过该集气室,在第一斜面120和第二斜面122之间并且与这些斜面分开。也就是说,一个或多个桥接构件300、302可以不完全通过集气室200在第一斜面120和第二斜面122之间延伸,而是第一桥接构件300和第二桥接构件302可以部分地延伸通过集气室200,并且可以分别与第一斜面120和第二斜面122周向分开或隔开。另外,如非限制性示例中所示,整体式主体102的一个或多个桥接构件300、302可以部分地通过集气室200的中心部分304(参见图10和图11)形成和/或延伸。在该示例中,集气室200的中心部分304可以在涡轮机护罩100的整体式主体102的第一斜面120和第二斜面122之间等距定位或形成。如本文所讨论的,在将力(例如,涡轮机桨片故障)施加到涡轮机护罩100的密封部分154时,一个或多个桥接构件300、302可以促进涡轮机护罩100中的预定和/或期望的破裂和/或变形,以防止涡轮机护罩100变得与壳体36脱离,和/或防止壳体36的损坏。
尽管在图10至图12中示出了两个桥接构件300、302,但应当理解,涡轮机护罩100可以包括更多或更少的桥接构件(参见图13)。这样,附图中描绘的桥接构件的数量仅是示例性的。另外,并且如本文中类似地讨论的,可以使用任何合适的一种或多种增材制造工艺和/或方法将一个或多个桥接构件300、302一体地形成在涡轮机护罩100的整体式主体102内。
由于一个或多个桥接构件300、302与中间部分134的后区段136和非线性区段142一体地形成,因此涡轮机护罩100的整体式主体102还可以包括形成在集气室200内的至少一个孔口306、308。更具体地,并且如图10至图12所示,整体式主体102可以包括一个或多个孔口306、308,其形成在集气室200的延伸通过中间部分134的一部分内,并且至少部分地由一个或多个桥接构件300、302限定。在涡轮机护罩100的整体式主体102包括第一桥接构件300和第二桥形构件302的非限制性示例中,整体式主体102还可以包括第一孔口306和第二孔口308。第一孔口306可以形成在整体式主体102内,在第一桥接构件300和支撑部分104,以及中间部分134的后区段136和非线性区段142之间并且至少部分地分别由其限定。另外,第一孔口306可以至少部分地形成在中间部分134内,径向地在整体式主体102的支撑部分104和密封部分154之间。第二孔口308可以形成在整体式主体102内,在第一桥接构件300和第二桥接构件302,以及中间部分134的后区段136和非线性区段142之间并且至少部分地分别由其限定。第二孔口308可以至少部分地形成在中间部分134内,径向地在第一孔口306和密封部分154之间。
整体式主体102的一个或多个孔口306、308可以与一个或多个集气室200流体连通。也就是说,并且如图10至图12所示,第一孔口306和第二孔口308可以各自与集气室200流体连通。在非限制性示例中,第一孔口306和第二孔口308可以流体联接在中心部分304的任一侧上形成的集气室200的不同部分。在操作期间,在将冷却流体提供给第一冷却通道200之前,提供给和/或流过集气室200的冷却流体也可以流过第一孔口306和第二孔口308。如本文所讨论的,在将力(例如,涡轮机桨片故障)施加到涡轮机护罩100的密封部分154时,一个或多个孔口306、308以及一个或多个桥接构件300、302可以促进涡轮机护罩100中的预定和/或期望的破裂和/或变形,以防止涡轮机护罩100变得与壳体36脱离,和/或防止壳体36的损坏。
尽管在图10至图12中示出了两个孔口306、308,但应当理解,涡轮机护罩100可以包括更多或更少的孔口(参见图13)。这样,附图中描绘的孔口的数量仅是示例性的。形成在涡轮机护罩100的集气室200内的孔口的数量可以至少部分地取决于也包括和/或形成在涡轮机护罩100的整体式主体102内的桥接构件的数量。另外,并且如本文中类似地讨论的,可以使用任何合适的一种或多种增材制造工艺和/或方法将一个或多个孔口306、308一体地形成在涡轮机护罩100的整体式主体102内。
涡轮机护罩100的整体式主体102还可以包括空隙310。空隙310可以形成在整体式主体102的中间部分134内。如图10至图12所示,整体式主体102可以包括在中间部分134的非线性区段142和密封部分154之间形成的空隙310。更具体地,可以在中间部分134的非线性区段142与HGP表面160和/或密封部分154的第一冷却通道202/第二冷却通道218之间形成空隙310。空隙310还可以形成为与整体式主体102的中间部分134的前区段150的一部分相邻、轴向对准和/或基本上在其下游。在非限制性示例中,空隙310可以进一步由与整体式主体102的中间部分134一体形成的一个或多个桥接构件300、302限定,并且更具体地由第二桥接构件302限定。与一个或多个孔口306、308不同,空隙310可以不与集气室200和/或形成在涡轮机护罩100的整体式主体102内的多个通道202、218、226流体连通。而是,空隙310可以形成为涡轮机护罩100的整体式主体102内的单独腔、凹坑、空间和/或材料的不存在。类似于一个或多个孔口306、308和一个或多个桥接构件300、302,并且如本文所讨论的,在将力(例如,涡轮机桨片故障)施加到涡轮机护罩100的密封部分154时,孔隙310可以促进涡轮机护罩100中的预定和/或期望的破裂和/或变形以防止涡轮机护罩100变得与壳体36脱离,和/或防止壳体36的损坏。
尽管在图10至图12中示出了单个空隙310,但应当理解,涡轮机护罩100可以包括邻近中间部分134的前区段150形成的更多空隙。这样,附图中描绘的空隙的数量仅是示例性的。另外,并且如本文中类似地讨论的,可以使用任何合适的一种或多种增材制造工艺和/或方法将空隙310一体地形成在涡轮机护罩100的整体式主体102内。
在图12所示的非限制性示例中,整体式主体102的密封部分154还可以包括在邻近后端158延伸的至少一个冷却通道202、226与密封部分154的后端158的一部分之间形成的后区域312。更具体地,整体式主体102的密封部分154可以包括后区域312,该后区域在第一冷却通道202的后端158与后部分208、第三冷却通道226和/或第三肋228之间一体形成。密封部分154的后区域312可以从HGP表面160径向向外定位,和/或可以在HGP表面160和中间部分134的后区段136之间径向形成。后区域312也可以在整体式主体102的第一斜面120和第二斜面122之间形成和/或周向延伸。如图12所示,后区域312可以包括预定大小(D1),其响应于将预定力施加到整体式主体102的密封部分154而促进后区域312的破裂和/或变形(例如,折叠)。也就是说,并且如本文所讨论的,后区域312可以包括预定大小(D1),该预定大小有助于后区域312的破裂和/或变形(例如,折叠),从而可以在故障事件期间防止涡轮机护罩100变得与壳体36脱离,和/或防止壳体36的损坏(参见图14)。
类似于后区域312,形成在密封部分154中的肋210、220、228也可以包括预定大小(D2)。第一肋210、第二肋220和/或第三肋228的预定大小(D2)可以响应于将预定力施加到整体式主体102的密封部分154而促进每个肋210、220、228的破裂和/或变形(例如,折叠)。也就是说,并且如本文所讨论的,肋210、220、228可以包括预定大小(D2),该预定大小有助于后区域312的破裂和/或变形(例如,折叠),继而可以在故障事件期间防止涡轮机护罩100变得与壳体36脱离,和/或防止壳体36的损坏。在非限制性示例中,并且如本文所讨论的,在将力施加到密封部分154以吸收、缓冲和/或耗散力时,密封部分154的肋210、220、228可以破裂、变形和/或折叠,使得整体式主体102的支撑部分104不受施加力的影响,和/或维持涡轮机护罩100与壳体36之间的联接(参见图14)。
在图12所示的非限制性示例中,第一肋210、第二肋220和第三肋228的预定大小(D2)可以是类似的和/或基本相同的。在另一个非限制性示例中,第一肋210、第二肋220和第三肋228中的每一者的预定大小(D2)可以是不同的。例如,第一肋210的预定大小(D2)可以大于第三肋228的预定大小(D2),但小于第二肋220的预定大小(D2)。在该非限制性示例中,在将力施加到密封部分154时,第一肋210比第二肋220更可能破裂或变形,但与第三肋228相比不大可能破裂或变形。在另一个非限制性示例中,针对在故障事件期间最容易受到冲击和/或接收最大力的肋,涡轮机护罩100可以包括最大的预定大小(D2)。例如,在HGP表面160的与第一冷却通道202的中心部分204径向对准的部分最有可能在故障事件期间接收最大力的情况下,第一肋210的预定大小(D2)可以分别大于第二肋220和第三肋228的预定大小(D2)。
图13示出了涡轮机护罩100的附加非限制性示例。具体地,图13示出了类似于沿图7中的线CS4-CS4截取的图12的截面图的涡轮机护罩100的另一个非限制性示例的侧视截面图。应当理解,类似编号和/或命名的部件可能以基本类似的方式起作用。为清楚起见,已经省略了对这些部件的冗余解释。
如图13所示,涡轮机护罩100的整体式主体102可以仅包括单个桥接构件300和形成在其中的单个孔口306。在非限制性示例中,桥接构件300可以定位在中间部分134内和/或与该中间部分对准,并且与中间部分134的后区段136和非线性区段142一体地形成和/或(轴向地)在它们之间形成。另外,桥接构件300可以在孔口306和整体式主体102的密封部分154之间径向地形成。桥接构件300还可以定位在空隙310的轴向下游并且可以至少部分地限定该空隙。孔口306可以形成在整体式主体102内,在桥接构件300和支撑部分104,以及中间部分134的后区段136和非线性区段142之间并且至少部分地分别由其限定。另外,孔口306可以至少部分地形成在中间部分134内,径向地在整体式主体102的支撑部分104和桥接构件300之间。与本文讨论的一个或多个孔口306、308和一个或多个桥接构件300、302类似,在将力(例如,涡轮机桨片故障)施加到涡轮机护罩100的密封部分154时,图13所示的单个桥接构件300和单个孔口306可以促进涡轮机护罩100中的预定和/或期望的破裂和/或变形以防止涡轮机护罩100变得与壳体36脱离,和/或防止壳体36的损坏。
图14示出了涡轮机28的放大侧视图,该涡轮机包括涡轮机桨片38的单级,围绕涡轮机桨片38的单级的定子叶片40A、40B的两级,以及涡轮机护罩100。应当理解,类似编号和/或命名的部件可能以基本类似的方式起作用。为清楚起见,已经省略了对这些部件的冗余解释。
在图14所示的非限制性示例中,涡轮机护罩100可以直接联接到涡轮机28的壳体36。也就是说,涡轮机护罩100可以径向邻近涡轮机桨片38的翼型件46的尖端部分48和/或从其径向向外地联接到壳体36和/或壳体36的延伸部52。在非限制性示例中,涡轮机护罩100的整体式主体102的支撑部分104可以定位在延伸部52的开口54内和/或由其接收。另外,与前端106一体形成的一个或多个前钩130和与支撑部分104的后端108一体形成的一个或多个后钩132可以定位在延伸部52的开口54内,并且可以接合延伸部52的一部分以将涡轮机护罩100固定、紧固和/或联接到涡轮机28的壳体36。
如本文所讨论的,整体式主体102的中间部分134的前区段150可以用于将定子叶片40A固定在壳体36内。例如,前区段150可以轴向邻近涡轮机28内包括的定子叶片40A的上游级邻接、接触、保持和/或定位。在图14所示的非限制性示例中,前区段150以及定位和/或固定在搁架152内的保持密封件172可以邻接、接触固定部件56和/或抵靠该固定部件提供压缩力,该固定部件可以接触和/或联接到定位在涡轮机护罩100上游的定子叶片40A的平台42A。
另外,如本文所讨论的,形成在中间部分134的后区段136上的特征部也可以帮助和/或用于将定子叶片40B固定在壳体36内。例如,定位在涡轮机护罩100的轴向下游的定子叶片40B的平台42B的一部分可以定位在凸缘138上,和/或固定在与中间部分134的后部136一体形成并从该后部(轴向)延伸的凸缘138、140之间。在非限制性示例中,定子叶片40B的平台42B的部分可定位在凸缘138、140之间和/或搁置在凸缘138(或径向地定位在转子30下方的涡轮机护罩的凸缘140(参见图2))上以将定子叶片40B固定和/或紧固在涡轮机28的涡轮机壳体36内。为了帮助将定子叶片40B固定在壳体36内和/或将平台42B联接到涡轮机护罩100,另一个保持密封件172可以定位在凸缘138、140之间,并且可以接触平台42B的定位在涡轮机护罩100的凸缘138、140之间的部分。
如本文中相对于图3至图13所讨论的,中间部分134的前区段150和密封部分154的前端156可以在涡轮机护罩100的整体式主体102的其他部分和/或特征部的轴向上游延伸,和/或可以是整体式主体102的轴向最前部分。也就是说,并且如图14所示,当包括整体式主体102的涡轮机护罩100定位在涡轮机28的涡轮机壳体36内时,中间部分134的前区段150和密封部分154的前端156可以定位在支撑部分104的前端106以及支撑部分106的其余部分/特征部的轴向上游。另外,如图14所示,中间部分134的前区段150和密封部分154的前端156可以定位在中间部分134的非线性区段142以及中间部分134的其余部分/特征部的轴向上游。中间部分134的前区段150和密封部分154的前端156也可以定位在密封部分154的所有附加部分/特征部(例如,HGP表面160)的轴向上游。在非限制性示例中,中间部分134的前区段150和密封部分154的前端156也可以定位在涡轮机壳体36的延伸部52的轴向上游。因为整体式主体102包括支撑件104和具有非线性区段142的中间部分134,所以前区段150和前端156可能以基本上悬臂方式或方法定位在支撑部分104的轴向上游,而无需直接联接或连接至支撑部分104和/或与该支撑部分一体形成。因此,并且如本文所讨论的,前区段和前端156可以在涡轮机28的操作期间热膨胀,而不会在涡轮机护罩100的其他部分(例如,支撑部分104、中间部分134)上引起不期望的机械应力或应变。
如本文所讨论的,在将力(F)(例如,桨片故障)施加到密封部分154时,涡轮机护罩100的各种特征部可以促进涡轮机护罩100中的预定和/或期望的破裂和/或变形。例如,在故障事件期间,涡轮机桨片38或损坏的涡轮机桨片38的一部分可以变得与转子30脱离,并且可以接触、撞击涡轮机护罩和/或向涡轮机护罩100(并且更具体地,限定流过涡轮机28的燃烧气体26的流动路径的密封部分154)施加力(F)。在涡轮机护罩100包括在其中形成的一个或多个桥接构件300、302,一个或多个孔口306、308和/或空隙310的情况下,涡轮机护罩100可以响应于将力(F)施加到涡轮机护罩100的密封部分154而沿变形方向(DD)变形、偏转和/或弯曲。更具体地,如图14所示,并且参考图12和图13,在将力(F)施加到密封部分154时,延伸通过涡轮机护罩100的中间部分134和/或在该中间部分内形成的一个或多个桥接构件300、302,一个或多个孔口306、308和空隙310可以实现、允许、引导和/或促进涡轮机护罩100沿变形方向(DD)的变形、偏转和/或弯曲。涡轮机护罩100的变形可以基本上防止涡轮机护罩100变得与壳体36脱离,和/或防止壳体36的损坏。
在非限制性示例中,包括前端158和HGP表面160的密封部分154的前部分,以及包括前区段150、第二端146和非线性区段142的中间部分134的前部分可以沿变形方向(DD)朝壳体36变形、偏转和/或弯曲。在沿变形方向(DD)变形、偏转和/或弯曲时,前区段150以及定位和/或固定在搁架152内的保持密封件172可以维持接触固定部件56和/或继续抵靠该固定部件提供压缩力,以将定子叶片40A的平台42A维持在壳体36内。另外,当密封部分154和中间部分134沿变形方向(DD)变形、偏转和/或弯曲时,中间部分134的后区段136可以保持在原位或者可以仅沿变形方向(DD)稍微弯曲。因此,定子叶片40B的平台42B可以保持接触和/或定位在凸缘138上,和/或固定在与中间部分134的后部136一体形成的凸缘138、140之间。另外,在非限制性示例中,定位在凸缘138、140之间的保持密封件172可以维持与平台42B的定位在涡轮机护罩100的凸缘138、140之间的部分接触,以在涡轮机护罩100沿变形方向(DD)变形、偏转和/或弯曲之后将定子叶片40B固定在壳体36内和/或将平台42B联接到涡轮机护罩100。
在另一个非限制性示例中,并且除了在涡轮机护罩100内形成一个或多个桥接构件300、302,一个或多个孔口306、308和/或空隙310之外,涡轮机护罩100的形状还可以促进、引导和/或辅助涡轮机护罩100沿变形方向(DD)的变形、偏转和/或弯曲。也就是说,因为密封部分154的第一端156和中间部分134的前区段150以基本上悬臂的方式在支撑部分104的轴向上游延伸,而没有直接连接到支撑部分104,所以涡轮机护罩100的一部分可沿变形方向(DD)朝向壳体36变形、偏转和/或弯曲。另外,因为整体式主体102的中间部分134包括非线性区段142(并且更具体地是弯曲部分148),所以涡轮机护罩100可以沿变形方向(DD)朝壳体36变形、偏转和/或弯曲。
除了或不同于如图14所示的沿变形方向(DD)弯曲,涡轮机护罩100还可以包括在将力(F)施加到密封部分154时促进破裂和/或折叠的特征部。例如,并且如本文所讨论的,整体式主体102的密封部分154可以包括具有预定大小(D1)的后区域312。在将力(F)施加到密封部分154的HGP表面160上时(例如,桨片故障事件),预定大小(D1)可以促进后区域312的破裂和/或折叠/压碎。也就是说,涡轮机护罩100的整体式主体102可以形成为包括具有预定大小(D1)的后区域312,该后区域可以在涡轮机28的期望操作状况期间维持其结构完整性。然而,在故障事件期间,由于包括预定大小(D1)的后区域312,因此施加到密封部分154的力(F)可能致使后区域312破裂和/或折叠。
允许和/或促进后区域312的破裂和/或折叠可以导致力通过涡轮机护罩100的密封部分154被基本上吸收和/或耗散。另外,即使在密封部分154的后区域312破裂和/或折叠之后,下游定子叶片40B与涡轮机护罩100的后区段136的联接也可能不被影响和/或保持。因此,可以基本上防止对涡轮机护罩100的附加损坏,并且涡轮机护罩100可以保持联接到壳体36以防止对壳体36的损坏。另外,通过促进密封部分154的后区域312的破裂和/或折叠,在故障事件期间,涡轮机护罩100的操作效率的潜在减少可以被基本上最小化和/或消除,因为后区域312的破裂和/或折叠可能不会基本上改变(部分)由密封部分154的HGP表面160限定的流动路径(FP)。这样,在HGP表面160上方流向定子叶片40B的燃烧气体26可能不会偏离流动路径(例如,泄漏),因为涡轮机护罩100包括破裂/折叠的后区域312,其可以维持定子叶片40B在壳体36内的联接和/或定位并且可以维持流动路径,如本文所讨论的。
类似于后区域312,在将力(F)施加到密封部分154时,形成在整体式主体102的密封部分154中的各种肋210、220、228可以促进破裂和/或折叠。也就是说,并且如本文所讨论的,整体式主体102的每个肋210、220、228可以包括预定大小(D2),该预定大小可以在将力(F)施加到密封部分154的HGP表面160时(例如,桨片故障事件)促进至少一个肋210、220、228的破裂和/或折叠/压碎。也类似于后区域312,具有预定大小(D2)的肋210、220、228可以在涡轮机28的期望操作状况期间维持其结构完整性,并且限定/分离集气室200和/或在密封部分154内延伸的各种冷却通道202、218、226。然而,在故障事件期间,施加到密封部分154的力(F)可以致使至少一个肋210、220、228破裂和/或折叠。当肋210、220、228破裂和/或折叠时,每个肋210、220、228可以被推入集气室200或第一冷却通道202的对应部分。例如,在破裂和/或折叠时,第一肋210可以被迫使径向向外朝向中间部分134,并且可至少部分地定位在集气室200内。另外,在破裂和/或折叠时,第二肋220可以被迫使径向向外,并且可以至少部分地定位在第一冷却通道202的前部分206内(第三肋228可以被迫使从其径向向外),并且可以至少部分地定位在第一冷却通道202的后部分208内。
允许和/或促进肋210、220、228的破裂和/或折叠可以导致力通过涡轮机护罩100的密封部分154被基本上吸收和/或耗散。也就是说,当肋210、220、228从转子30径向向外和/或朝向中间部分134破裂和/或折叠时,施加到HGP表面160的力(F)可以基本上被密封部分154吸收和/或通过该密封部分耗散,使得涡轮机护罩100的中间部分134和/或支撑部分104可能不会受到力(F)的不利影响。另外,即使在密封部分154的肋210、220、228破裂和/或折叠之后,上游定子叶片40A和下游定子叶片40B与涡轮机护罩100的联接可以不受影响和/或被维持。因此,可以基本上防止对涡轮机护罩100的附加损坏,并且涡轮机护罩100可以保持联接到壳体36。同样,通过促进肋210、220、228的破裂和/或折叠,在故障事件期间,涡轮机护罩100的操作效率的潜在减少可以被基本上最小化和/或消除,因为肋210、220、228的破裂和/或折叠可能不会基本上改变(部分)由密封部分154的HGP表面160限定的流动路径(FP)。也就是说,在肋210、220、228破裂或折叠的非限制性示例中,涡轮机护罩的密封部分154可以维持涡轮机28的HGP表面160。这样,在HGP表面160上方流向定子叶片40B的燃烧气体26可能不会偏离流动路径(例如,泄漏),因为涡轮机护罩100即使在肋210、220、228破裂/折叠之后也可以维持定子叶片40B在壳体36内的联接和/或定位并且可以维持流动路径。
在另一个非限制性示例中,肋210、220、228的破裂和/或折叠可以导致密封部分154的部分破裂远离涡轮机护罩100和/或变得与涡轮机护罩分开。也就是说,一旦肋210、220、228破裂和/或折叠,密封部分154的部分(包括HGP表面160、第一冷却通道202的中心部分204、第二冷却通道218、第三冷却通道226和肋210、220、228)可能破裂远离涡轮机护罩100的剩余部分和/或与该剩余部分分开。尽管损坏(例如,缺少HGP表面160),但涡轮机护罩100可以继续至少部分地限定用于燃烧气体26的流动路径,以及防止涡轮机护罩100与壳体36脱离,和/或防止对壳体36本身的损坏。在该非限制性示例中,密封部分154的其余部分(包括第一冷却通道202的部分前部分206和后部分208、集气室200、以及从中间部分134的后区段136延伸的凸缘138)可以限定流动路径。另外,在分离之后,上游定子叶片40A和下游定子叶片40B与涡轮机护罩100的联接可以不受影响和/或被维持。因此,涡轮机护罩100的仍与壳体36联接的其余部分可以防止壳体36的不期望暴露,并且最终防止对壳体36本身的损坏。
除了在涡轮机护罩100内的定位和/或将涡轮机护罩100的每个特征部形成为包括预定大小(D1,D2)以促进或引导破裂和/或变形之外,在本文中讨论的涡轮机护罩100的特征部可以被形成为具有不同的材料/结构特性以在施加力时促进破裂和/或变形。也就是说,桥接构件300、302,后区域312和/或肋210、220、228可以与整体式主体102一体形成,但可以包括与涡轮机护罩100的其余特征部不同的材料/结构特征部。例如,可以使用与涡轮机护罩100的其余部分或特征部相同的增材制造工艺或技术来形成桥接构件300、302,后区域312和/或肋210、220、228。然而,形成这些特征部的操作特性可以是不同的。在非限制性示例中,如本文所讨论的,与在一个或多个激光器形成例如中间部分的134的后区段136时相比,从分层的粉末材料形成桥接构件300、302,后区域312和/或肋210、220、228的一个或多个激光器的输出功率可以较弱、较不强烈和/或较不集中。附加地或另选地,用于形成桥接构件300、302,后区域312和/或肋210、220、228的粉末材料的浓度或密度可以低于或小于用于形成例如中间部分134的后区段136的粉末材料的浓度或密度。因此,涡轮机护罩100中包括的这些部分和/或特征部(例如,桥接构件300、302,后区域312和/或肋210、220、228)可以在施加力(F)以防止涡轮机护罩100与壳体36脱离时促进涡轮机护罩100的破裂和/或变形,和/或防止壳体36的损坏,如本文所讨论的。
涡轮机护罩100可能以多种方式形成。在一个实施方案中,涡轮机护罩100可以通过铸造制成。然而,如本文所述,增材制造特别适合于制造包括整体式主体102的涡轮机护罩100。如本文所用,增材制造(AM)可包括通过对材料进行连续分层而不是移除材料(在常规工艺的情况下是移除材料)来生产物件的任何工艺。增材制造可形成复杂的几何形状,而无需使用任何种类的工具、模具或夹具,并且很少浪费或不浪费材料。并非由实心塑料或金属坯体(其中许多被切削掉并被抛弃)对部件进行机加工,增材制造中使用的仅有材料是使零件成形所需的材料。增材制造工艺可包括但不限于:3D打印、快速成型(RP)、直接数字制造(DDM)、粘结剂喷射、选择性激光熔融(SLM)和直接金属激光熔融(DMLM)。在当前设置中,已发现DMLM或SLM是有利的。
为了示出增材制造工艺的示例,图15示出了用于生成物件902的例示性计算机化增材制造系统900的示意图/框图。在该示例中,系统900被布置用于DMLM。应当理解,本公开的一般教导内容同样适用于其他形式的增材制造。物件902被示出为涡轮机护罩100(参见图2至图15)。AM系统900通常包括计算机化增材制造(AM)控制系统904和AM打印机906。如将描述的,AM系统900执行代码920,该代码包括限定涡轮机护罩100的一组计算机可执行指令,以使用AM打印机906物理地生成物件902。每个AM工艺可使用呈例如细粒粉末、液体(例如聚合物)、片等形式的不同原材料,该原材料的原液可以保持在AM打印机906的室910中。在这种情况下,涡轮机壳体100可由能够承受气体涡轮机系统10(参见图1)的环境的金属或金属化合物制成。如图所示,涂敷器912可形成原材料914的薄层,其作为AM打印机906的构造板915上的空白画布铺展开,将根据该空白画布形成最终物件的每个连续切片。在其他情况下,涂敷器912可将下一层直接施加或打印到如代码920所定义的前一层上,例如在使用金属粘结剂喷射工艺的情况下。在所示的示例中,激光或电子束916如代码920所定义的那样为每个切片熔融颗粒,但是在采用快凝液态塑料/聚合物的情况下这可能不是必需的。AM打印机906的各种零件可移动以适应每个新层的添加,例如,每个层之后,构建平台918可降低,并且/或者室910和/或涂敷器912可升高。
AM控制系统904被示为在计算机930上被实现为计算机程序代码。在这种程度上,计算机930被示出包括存储器932、处理器934、输入/输出(I/O)接口936以及总线938。此外,计算机930被示出与外部I/O设备/资源940和存储系统942通信。通常,处理器934在代表本文所述的涡轮机护罩100的来自代码920的指令下执行存储在存储器932和/或存储系统942中的计算机程序代码,诸如AM控制系统904。当执行计算机程序代码时,处理器934可向/从存储器932、存储系统942、I/O设备940和/或AM打印机906读取和/或写入数据。总线938提供计算机930中的每个部件之间的通信链路,并且I/O设备940可包括使用户能够与计算机940交互的任何设备(例如,键盘、指向设备、显示器等)。计算机930仅表示硬件和软件的各种可能组合。例如,处理器934可包括单个处理单元或者跨越一个或多个位置(例如,客户端和服务器上)的一个或多个处理单元分布。类似地,存储器932和/或存储系统942可驻留在一个或多个物理位置。存储器932和/或存储系统942可包括各种类型的非暂态计算机可读存储介质的任何组合,包括磁介质、光介质、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)等。计算机930可包括任何类型的计算设备,诸如网络服务器、台式计算机、膝上型计算机、手持设备、移动电话、寻呼机、个人数字助理等。
增材制造工艺以存储代表涡轮机护罩100的代码920的非暂态计算机可读存储介质(例如,存储器932、存储系统942等)开始。如所指出的,代码920包括定义外部电极的一组计算机可执行指令,该一组计算机可执行指令可用于在系统900执行代码时物理地生成尖端。例如,代码920可包括涡轮机护罩100的精确定义的3D模型,并且可由各种各样的熟知计算机辅助设计(CAD)软件系统(诸如DesignCAD 3D Max等)中的任何一种生成。就这一点而言,代码920可采用任何现在已知或未来开发的文件格式。例如,代码920可为3D系统的立体平版印刷CAD程序创建的标准曲面细分语言(STL),或作为美国机械工程师协会(ASME)标准的增材制造文件(AMF),后者是被设计为允许任何CAD软件描述将在任何AM打印机上制造的任何三维物件的形状和组成的基于可扩展标记语言(XML)的格式。代码920可根据需要在不同格式之间转化、转换成一组数据信号,并且作为一组数据信号传输、接收并转换为代码、被存储等。代码920可为对系统900的输入,并且可来自零件设计师、知识产权(IP)提供商、设计公司、系统900的操作者或拥有者或来自其他来源。在任何情况下,AM控制系统904执行代码920,将涡轮机护罩100分成在连续的液体、粉末、片或其他材料层中使用AM打印机906组装的一系列薄片。在DMLM示例中,将每一层都熔融成由代码920定义的精确几何形状并融合到前一层。随后,涡轮机护罩100可暴露于任何各种修整工艺,例如本文所述的用于再成形或其他较小的机加工、密封、抛光等的那些工艺。
本公开的技术效果包括例如提供由整体式主体形成的涡轮机护罩,该涡轮机护罩允许在主体的预定区域中的破裂和/或变形以防止涡轮机护罩变得与涡轮机壳体脱离,和/或防止暴露/损坏壳体本身。
本文使用的术语仅用于描述特定实施方案的目的并且不旨在限制本公开。如本文所用,单数形式“一个”、“一种”和“该”旨在也包括复数形式,除非上下文另有明确地说明。将进一步理解,当在说明书中使用时,术语“包括”和/或“包含”指定存在陈述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件,但是不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组。“任选的”或“任选地”意指随后描述的事件或情况可能发生或可能不发生,并且该描述包括事件发生的实例和事件不发生的实例。
如在整个说明书和权利要求书中使用的,近似语言可以用于修改可以允许变化的任何定量表示,而不会导致与其相关的基本功能的变化。因此,由一个或多个术语(诸如“约”、“大约”和“基本上”)修饰的值不限于指定的精确值。在至少一些情况下,近似语言可以对应于用于测量值的仪器的精度。在此和整个说明书和权利要求书中,范围限制可以组合和/或互换,此类范围被识别并且包括其中包含的所有子范围,除非上下文或语言另有指示。应用于范围的特定值的“大约”适用于两个值,除非另外依赖于测量值的仪器的精度,否则可以指示一个或多个所述值的+/-10%。
以下权利要求书中的所有装置或步骤加功能元件的对应结构、材料、动作和等同物旨在包括用于结合具体要求保护的其他要求保护的元件执行功能的任何结构、材料或动作。已经出于说明和描述的目的给出了对本公开的描述,但其并不旨在穷举或将本公开限制于所公开的形式。在不脱离本公开的范围和实质的情况下,许多修改和变化对于本领域普通技术人员将是显而易见的。选择和描述了实施方案以便最好地解释本公开的原理和实际应用,并且使得本领域的其他技术人员能够理解具有适合于预期的特定用途的各种修改的本公开的各种实施方案。
Claims (15)
1.一种用于涡轮机系统(10)的涡轮机护罩(100),所述涡轮机护罩(100)包括:
整体式主体(102),所述整体式主体包括:
支撑部分(104),所述支撑部分直接联接到所述涡轮机系统(10)的涡轮机壳体(36);
中间部分(134),所述中间部分与所述支撑部分(104)成一体并且远离所述支撑部分延伸,所述中间部分(134)包括:
后区段(136),所述后区段远离所述支撑部分(104)垂直地延伸,和
非线性区段,所述非线性区段远离所述支撑部分(104)延伸且邻近所述后区段(136);
密封部分(154),所述密封部分与所述中间部分(134)成一体,所述密封部分(154)包括前端(106)、与所述前端(106)相对定位的后端(108)、以及在所述前端(106)和所述后端(108)之间延伸的热气体路径(HGP)表面(160);
两个相对斜面(120,122),所述两个相对斜面邻近所述支撑部分(104)和所述密封部分(154)并且在所述支撑部分和所述密封部分之间延伸;
集气室(200),所述集气室在所述两个相对斜面(120,122)之间延伸通过所述支撑部分(104)、所述中间部分(134)、和所述密封部分(154)的至少一部分,所述集气室(200)将所述中间部分(134)的所述后区段(136)和所述非线性区段分开;
至少一个桥接构件(300,302),所述至少一个桥接构件与所述中间部分(134)的所述后区段(136)和所述非线性区段一体形成,所述至少一个桥接构件(300,302)部分地延伸通过所述集气室(200);和
至少一个孔口(306,308),所述至少一个孔口在所述集气室(200)的一部分内形成且延伸通过所述中间部分(134),所述至少一个孔口(306,308)至少部分地由所述至少一个桥接构件(300,302)限定。
2.根据权利要求1所述的涡轮机护罩(100),其中所述整体式主体(102)的所述至少一个桥接构件(300)部分地通过所述集气室(200)的中心部分(304)延伸,所述中心部分在所述两个相对斜面(120,122)之间等距形成。
3.根据权利要求1所述的涡轮机护罩(100),其中所述整体式主体(102)还包括:
空隙(310),所述空隙在所述中间部分(134)的所述非线性区段和所述密封部分(154)的所述热气体路径(HGP)表面(160)之间形成,所述空隙(310)至少部分地由所述至少一个桥接构件(300)限定。
4.根据权利要求1所述的涡轮机护罩(100),其中所述整体式主体(102)还包括:
至少一个冷却通道(202),所述至少一个冷却通道在所述整体式主体(102)内邻近所述密封部分(154)的所述后端(108)延伸。
5.根据权利要求4所述的涡轮机护罩(100),其中所述整体式主体(102)的所述密封部分(154)还包括:
后区域(312),所述后区域在邻近所述密封部分(154)的所述后端(108)延伸的所述至少一个冷却通道(202)与所述密封部分(154)的所述后端(108)之间形成,所述后区域(312)包括预定大小,所述大小响应于将预定力施加到所述整体式主体(102)的所述密封部分(154)而促进所述后区域(312)的破裂和/或变形。
6.根据权利要求1所述的涡轮机护罩(100),其中所述整体式主体(102)还包括:
第一肋(210),所述第一肋在所述密封部分(154)中形成,所述第一肋(210)定位在所述集气室(200)和第一冷却通道(202)之间并将所述集气室和所述第一冷却通道分开,所述第一冷却通道在所述密封部分(154)中在所述密封部分(154)的所述前端(106)和所述后端(108)之间延伸;
第二肋(220),所述第二肋邻近所述密封部分(154)的所述前端(106)形成,所述第二肋(220)定位在所述第一冷却通道(202)和第二冷却通道(218)之间并将所述第一冷却通道和所述第二冷却通道分开,所述第二冷却通道在所述密封部分(154)内邻近所述密封部分(154)的所述前端(106)延伸;和
第三肋(228),所述第三肋邻近所述密封部分(154)的所述后端(108)形成,所述第三肋(228)定位在所述第一冷却通道(202)和第三冷却通道(226)之间并将所述第一冷却通道和所述第三冷却通道分开,所述第三冷却通道在所述密封部分(154)内邻近所述密封部分(154)的所述后端(108)延伸;
其中所述第一肋(210)、所述第二肋(220)和所述第三肋(228)中的每一者包括预定大小,所述预定大小有助于所述第一肋(210)、所述第二肋(220)、或所述第三肋(228)中的至少一者响应于将预定力施加到所述整体式主体(102)的所述密封部分(154)而破裂或变形。
7.根据权利要求1所述的涡轮机护罩(100),其中所述整体式主体(102)的所述至少一个桥接构件(300)还包括:
第一桥接构件(300),所述第一桥接构件在所述支撑部分(104)和所述密封部分(154)之间与所述中间部分(134)的所述后区段(136)和所述非线性区段一体形成,所述第一桥接构件(300)部分地通过所述集气室(200)延伸;和
第二桥接构件(302),所述第二桥接构件在所述第一桥接构件(300)和所述密封部分(154)之间与所述中间部分(134)的所述后区段(136)和所述非线性区段一体形成,所述第二桥接构件(302)部分地通过所述集气室(200)延伸。
8.根据权利要求7所述的涡轮机护罩(100),其中所述第二桥接构件(302)在所述支撑部分(104)和所述密封部分(154)之间与所述第一桥接构件(300)对准。
9.根据权利要求7所述的涡轮机护罩(100),其中所述整体式主体(102)的所述至少一个孔口(306)还包括:
第一孔口(306),所述第一孔口在所述第一桥接构件(300)和所述支撑部分(104)之间形成并至少部分地由所述第一桥接构件和所述支撑部分限定,所述第一孔口(306)与所述集气室(200)流体连通;和
第二孔口(308),所述第二孔口在所述第一桥接构件(300)和所述第二桥接构件(302)之间形成并至少部分地由所述第一桥接构件和所述第二桥接构件限定,所述第二孔口(308)与所述集气室(200)流体连通。
10.一种涡轮机系统(10),包括:
涡轮机壳体(36);
转子(30),所述转子轴向延伸通过所述涡轮机壳体(36);
多个涡轮机桨片(38),所述多个涡轮机桨片围绕所述转子(30)周向定位并从所述转子径向延伸;和
多个涡轮机护罩(100),所述多个涡轮机护罩直接联接到所述涡轮机壳体(36)并径向定位在所述涡轮机壳体(36)和所述多个涡轮机桨片(38)之间,所述多个涡轮机护罩(100)中的每一个包括:
整体式主体(102),所述整体式主体包括:
支撑部分(104),所述支撑部分直接联接到所述涡轮机系统(10)的涡轮机壳体(36);
中间部分(134),所述中间部分与所述支撑部分(104)成一体并且远离所述支撑部分延伸,所述中间部分(134)包括:
后区段(136),所述后区段远离所述支撑部分(104)垂直地延伸,和
非线性区段,所述非线性区段远离所述支撑部分(104)延伸且邻近所述后区段(136);
密封部分(154),所述密封部分与所述中间部分(134)成一体,所述密封部分(154)包括前端(106)、与所述前端(106)相对定位的后端(108)、以及在所述前端(106)和所述后端(108)之间延伸的热气体路径(HGP)表面(160);
两个相对斜面(120,122),所述两个相对斜面邻近所述支撑部分(104)和所述密封部分(154)并且在所述支撑部分和所述密封部分之间延伸;
集气室(200),所述集气室在所述两个相对斜面(120,122)之间延伸通过所述支撑部分(104)、所述中间部分(134)、和所述密封部分(154)的至少一部分,所述集气室(200)将所述中间部分(134)的所述后区段(136)和所述非线性区段分开;
至少一个桥接构件(300,302),所述至少一个桥接构件与所述中间部分(134)的所述后区段(136)和所述非线性区段一体形成,所述至少一个桥接构件(300,302)部分地延伸通过所述集气室(200);和
至少一个孔口(306,308),所述至少一个孔口在所述集气室(200)的一部分内形成且延伸通过所述中间部分(134),所述至少一个孔口(306,308)至少部分地由所述至少一个桥接构件(300,302)限定。
11.根据权利要求10所述的涡轮机系统(10),其中所述多个涡轮机护罩(100)中的每一个的所述整体式主体(102)还包括:
空隙(310),所述空隙在所述中间部分(134)的所述非线性区段和所述密封部分(154)的所述热气体路径(HGP)表面(160)之间形成,所述空隙(310)至少部分地由所述至少一个桥接构件(300)限定。
12.根据权利要求10所述的涡轮机系统(10),其中所述多个涡轮机护罩(100)中的每一个的所述整体式主体(102)还包括:
至少一个冷却通道(202),所述至少一个冷却通道在所述整体式主体(102)内邻近所述密封部分(154)的所述后端(108)延伸。
13.根据权利要求12所述的涡轮机系统(10),其中所述多个涡轮机护罩(100)中的每一个的所述整体式主体(102)的所述密封部分(154)还包括:
后区域(312),所述后区域在邻近所述密封部分(154)的所述后端(108)延伸的所述至少一个冷却通道(202)与所述密封部分(154)的所述后端(108)之间形成,所述后区域(312)包括预定大小,所述大小响应于将预定力施加到所述整体式主体(102)的所述密封部分(154)而促进所述后区域(312)的破裂和/或变形。
14.根据权利要求10所述的涡轮机系统(10),其中所述多个涡轮机护罩(100)中的每一个的所述整体式主体(102)还包括:
第一肋(210),所述第一肋在所述密封部分(154)中形成,所述第一肋(210)定位在所述集气室(200)和第一冷却通道(202)之间并将所述集气室和所述第一冷却通道分开,所述第一冷却通道在所述密封部分(154)中在所述密封部分(154)的所述前端(106)和所述后端(108)之间延伸;
第二肋(220),所述第二肋邻近所述密封部分(154)的所述前端(106)形成,所述第二肋(220)定位在所述第一冷却通道(202)和第二冷却通道(218)之间并将所述第一冷却通道和所述第二冷却通道分开,所述第二冷却通道在所述密封部分(154)内邻近所述密封部分(154)的所述前端(106)延伸;和
第三肋(228),所述第三肋邻近所述密封部分(154)的所述后端(108)形成,所述第三肋(228)定位在所述第一冷却通道(202)和第三冷却通道(226)之间并将所述第一冷却通道和所述第三冷却通道分开,所述第三冷却通道在所述密封部分(154)内邻近所述密封部分(154)的所述后端(108)延伸;
其中所述第一肋(210)、所述第二肋(220)和所述第三肋(228)中的每一者包括预定大小,所述预定大小有助于所述第一肋(210)、所述第二肋(220)、或所述第三肋(228)中的至少一者响应于将预定力施加到所述整体式主体(102)的所述密封部分(154)而破裂或变形。
15.根据权利要求10所述的涡轮机系统(10),其中所述多个涡轮机护罩(100)中的每一个的所述整体式主体(102)的所述至少一个桥接构件(300)还包括:
第一桥接构件(300),所述第一桥接构件在所述支撑部分(104)和所述密封部分(154)之间与所述中间部分(134)的所述后区段(136)和所述非线性区段一体形成,所述第一桥接构件(300)部分地通过所述集气室(200)延伸;和
第二桥接构件(302),所述第二桥接构件在所述第一桥接构件(300)和所述密封部分(154)之间与所述中间部分(134)的所述后区段(136)和所述非线性区段一体形成,所述第二桥接构件(302)部分地通过所述集气室(200)延伸。
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