CN1711409A - 燃气涡轮的覆环冷却组合件 - Google Patents

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Abstract

一种由内壳(112)和燃气轮机级内喷嘴的支承装置(114)构成的改进的组合件(110)，这些喷嘴被成组地放置在各扇形区内，每一扇形区在外部都被用支承装置(114)连接到燃气涡轮的外部壳体上，这个支承装置(114)被一内壳(112)保持就位，在内壳(112)上制有第一冷却孔眼(122)，在支承装置(114)上制有第二冷却孔眼(124)，内壳(112)的第一冷却孔眼(122)基本上在与燃气涡轮轴线平行的方向上延伸。

Description

燃气涡轮的覆环冷却组合件
发明领域
本发明涉及一种由内壳和燃气涡轮级内喷嘴的支承装置构成的改进的组合件。
背景技术
该改进的组合件被用燃气涡轮的第一高压级内。
众所周知，燃气涡轮为由压缩机和具有一个或多个级的涡轮构成的机械，其中这些构件被一轴连接在一起，并且其中有一燃烧室设在压缩机和涡轮之间。
来自外部环境的空气被供应到压缩机内以便将它加压。
加压的空气流动通过一系列的预先混合室，最后来到一个聚合部，而在每一个预混室内都有喷射器喷射燃料以便与空气混合而成可被燃烧的空气和燃料的混合物。
然后燃料被引入到燃烧室内，并用合适的点燃火花塞点燃以便产生燃烧而使燃气的温度和压力增高从而使其热含量增高。
同时压缩机通过烧嘴和燃烧室的护套将加压的空气供入，这样上述加压空气便可用来供给燃料燃烧。
随后高温和高压的燃气便可通过合适的通道到达涡轮的各个不同的级，由涡轮将燃气的热含量转变成机械能供用户使用。
例如在二级的涡轮内，燃气以非常高的温度和压力的状态在涡轮的第一级内被处理并在其内经历第一次膨胀，而在涡轮的第二级内经历第二次膨胀时，温度和压力的状态都比第一次的状态低。
人们还知道，为了从给定的燃气涡轮得到最大的效益，必需使燃气的温度尽可能地高；但在使用涡轮时所能达到的最大温度值是受所用材料的强度限制的。
燃气流流过一个配置在燃气涡轮的各个不同级内的定子喷嘴和转子叶片的系统。
第一级的喷嘴具有将状态合适的燃气流送到第一级转子进口处的功能。
一个燃气涡轮级内的成组喷嘴是由一个环状体构成的，环状体可被划分成多个喷嘴扇形区，每一扇形区一般由数个喷嘴构成，喷嘴由具有合适翼状轮廓的薄片形成或分隔而成。
该成组喷嘴在外部被涡轮的壳体限制，在内部则被亦称为“内壳”的相应的环状支承所限制。
在这方面应该注意到由于在喷嘴的进口和出口之间压力的降低，定子会受到高压的负载。
另外，由于来自燃烧室和以前级的灼热空气的流动以及被引入到涡轮内旨在将冷却热学和力学观点上认为最受力部件的冷却空气的流动，定子还要承受高温度梯度的影响。
在已知的设计中，每一喷嘴扇形区在外部都用一个称为覆环的扇形区支承装置连接到外部壳体上。
这些扇形区支承装置或覆环都被一个内壳保持就位，该内壳借助于合适的槽和销或其他与喷嘴互锁的接头可阻止喷嘴的运动。
在本行业已知的措施中，扇形区支承装置或覆环的冷却是使用冷却嵌置件来完成的，该冷却嵌置件被直接铜焊在所说扇形区支承装置的外直径上。
轴向的推力完全被抗转动的销子吸收。整个组合件的冷却是用设置在内壳上和在扇形区支撑装置或覆环后面的多个孔眼来完成。
发明概述
因此本发明的目的是要克服上述的那些缺点，特别是要提供一种由内壳和燃气涡轮级内喷嘴的支承装置构成的改进的组合件，使所说组合件的构件的操作温度能被降低，从而所说构件可具有较长的使用寿命。
本发明另一个目的是要提供一种由内壳和燃气涡轮级内喷嘴的支承装置构成的改进的组合件，使在涡轮的转子和定子之间的窜动能被优化，从而可提高机械的功效特性。
本发明另一个目的是要提供一种由内壳和燃气涡轮级内喷嘴的支承装置构成的改进的组合件，而该组合件是特别可靠、简单、具有良好功能，并且费用较低。
按照本发明所提供的一种由内壳和燃气涡轮级内喷嘴的支承装置构成的如同权利要求1所示的改进的组合件，上述这些和其他一些目的都可达到。
由内壳和燃气涡轮级内喷嘴的支承装置构成的改进系统的另外一些特征性能将在下的权利要求中予以说明。
附图说明
在阅读下面结合所附略图对不受限制的范例作出的说明后，当可对按照本发明的由内壳和燃气涡轮级内喷嘴的支承装置构成的改进组合件的特征性能和优点有较清楚的了解。在附图中：
图1为按照现有技术、由内壳和燃气涡轮级内喷嘴的支承装置构成的组合件的剖面的侧立视图；
图2为按照本发明的由内壳和燃气涡轮级内喷嘴的支承装置构成的改进组合件的剖面的侧立视图。
参阅图1，其中示出按照现有技术、由内壳12和燃气涡轮级内喷嘴的支承装置14构成的组合件10。
每一喷嘴扇形区在外部都用型式为扇形并被称为“覆环”的支承装置14连接到燃气涡轮的外部壳体上。
这些扇形区支承装置14或覆环都被内壳12保持就位，该内壳借助于合适的槽和销或其他与所说喷嘴互锁的接头16可阻止喷嘴的运动。
在图1所示的已知的措施中，扇形区支承装置或覆环14的冷却是使用冷却嵌置件18来完成的，该冷却嵌置件18被直接铜焊在所说扇形区支承装置14的外直径上。
轴向的推力完全被抗转动的锁子20吸收。整个组合件10的冷却是用设置在内壳12上的第一孔眼22和配置在扇形区支承装置或覆环14后面的第二孔眼24来完成的。
特别是，第一孔眼22是在基本上与燃气涡轮轴线垂直的方向上制出。通常第一孔眼22还与燃气流的方向倾斜并具有约为1mm的直径。这种第一孔眼22可被有利地设置成两排，例如在整个内壳12上具有总数为84个第一孔眼22的情况下。
图2所示为按照本发明的由内壳112和燃气涡轮级内喷嘴的支承装置114构成的改进的组合件110，其中与图1所示构件等同及/或等价的构件具有相同的标号只是添加100。
特别是，每一喷嘴扇形区在外部都用扇形区支承装置或覆环114连接到燃气涡轮的外部壳体上。
这些扇形区支承装置或覆环114都被内壳112保持就位，该内壳借助于合适的槽和销或其他与所说喷嘴互锁的接头可阻止喷嘴的运动。
组合件110的冷却是用设在内壳112上的第一孔眼122和配置在扇形区支承装置或覆环114后面的第二孔眼124来完成的。
更精确地说，内壳112的第一冷却孔眼122是在基本上与燃气涡轮轴线平行的方向上延伸的，其直径比本行业以往在组合件10内所使用的大，例如为1.8mm。这种第一孔眼22可被有利地设置成圆周系列，例如在整个内壳112上具有总数为42个第一孔眼22的情况下。
这样就可避免由于在第一孔眼122的两端之间压力的差异而产生的涡流，这种涡流由于在现有技术中所使用的第一孔眼22的性质常会发生。
扇形区支承装置或覆环114在其内部设有冷却槽126，这样厚度可被减少，并且，借助于直接铜焊在所说扇形区支承装置114外直径上的冷却嵌置件，可以降低操作温度并使它优化。
与现有技术所使用的防转销20的位置相比，防转销120被设置在更为接近上游的地方，基本上在扇形区支承或覆环114的前面。
轴向推力不再由防转销120支承，而是由一个在内壳112和支承装置114之间的接触表面128支承，该接触表面又可减少在这个区带内出现的泄漏。
按照本发明的由内壳112和支承装置114构成的改进的组合件110可有效地用于燃气涡轮的第一高压级。
上面的说明已相当明确地显示了本发明的改进组合件的特征性能和优点。
下面再归纳一下使它更为精确和清晰。
首先要指出的是图2所示的改进的组合件可使其两个构件即内壳112和扇形区支承装置或覆环114的温度降低，从而可使所说两个构件和其他相邻构件具有较长的使用寿命。这个温度之所以能被降低是因为灼热燃气在从它所通过的通道进来时温度就已被降低。
另外，由内壳112和燃气涡轮级内喷嘴的支承装置114构成的改进的组合件有可能使在燃气涡轮的转子和定子之间存在的窜动优化，从而可使机械的效能特性提高。
还必须记住这个改进的组合件110与现有技术相比，特别可靠并且只须花有限的费用。
最后，显然这个由内壳和燃气涡轮级内喷嘴支承装置构成的改进的组合件可以接受在本发明范围内的各种修改和变化；另外所有细节可被技术上等同的元件更换。基本上所使用的材料以及形式和尺寸可根据技术要求而变化。
因此本发明的保护范围当由所附权利要求书来限定。

Claims (12)

1.一种由内壳(112)和一燃气涡轮级内喷嘴的支承装置(114)构成的改进的组合件(110)，所说喷嘴被共同组合在一些扇形区内，每一所说扇形区用所说支承装置(114)在外部连接到所说燃气涡轮的外部壳体上，而所说支承装置(114)被所说内壳(112)保持就位，在所说内壳(112)上还制有第一冷却孔眼(122)，而在所说支承装置(114)上制有第二冷却孔眼(124)，其特征为，所说内壳(112)的所说第一冷却孔眼(122)具有一基本上与所说燃气涡轮轴线平行的延伸部。
2.权利要求1的改进组合件，其特征为，所说支承装置(114)在内部具有一条冷却槽(126)。
3.权利要求1的改进组合件，其特征为，在所述支承装置(114)上设有一些冷却嵌置件(118)。
4.权利要求3的改进组合件，其特征为，所说冷却嵌置件沿所说支承装置(114)的外径被铜焊。
5.权利要求1的改进组合件，其特征为，基本上在所说支承装置(114)的前面设有一个防转销(120)。
6.权利要求1的改进组合件(110)，其特征为，在所说内壳(112)和所说支承装置(114)之间有一支承一轴向推力的接触表面(128)。
7.权利要求1的改进组合件(110)，其特征为，所说支承装置(114)被共同组合在一些扇形区内。
8.权利要求1的改进组合件(110)，其特征为，所说支承装置(114)被所说内壳(112)用槽和销以及与所说喷嘴互锁的接头(116)保持就位。
9.权利要求1的改进组合件(110)，其特征为，所说第二冷却孔眼(124)被配置在所说支承装置(114)的后面。
10.权利要求1的改进组合件(110)，其特征为，所说第一孔眼(122)被配置在圆周上，数目为42个。
11.权利要求1的改进组合件(110)，其特征为，所说第一孔眼(122)的直径约为1.8mm。
12.权利要求1的改进组合件(110)，其特征为，所说级为燃气涡轮的第一高压级。
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