CZ20003921A3 - Způsob regulování tlouą»ky boční stěny segmentu při chlazení desky turbíny - Google Patents
Způsob regulování tlouą»ky boční stěny segmentu při chlazení desky turbíny Download PDFInfo
- Publication number
- CZ20003921A3 CZ20003921A3 CZ20003921A CZ20003921A CZ20003921A3 CZ 20003921 A3 CZ20003921 A3 CZ 20003921A3 CZ 20003921 A CZ20003921 A CZ 20003921A CZ 20003921 A CZ20003921 A CZ 20003921A CZ 20003921 A3 CZ20003921 A3 CZ 20003921A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- nozzle
- side wall
- barrier coating
- thermal barrier
- segment
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 16
- 238000001816 cooling Methods 0.000 title abstract description 34
- 239000012720 thermal barrier coating Substances 0.000 claims abstract description 29
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000003754 machining Methods 0.000 claims description 26
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 18
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims description 9
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 6
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 4
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 claims 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 20
- 210000001503 joint Anatomy 0.000 description 4
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 4
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000004512 die casting Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000011440 grout Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 1
- 238000012958 reprocessing Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/12—Blades
- F01D5/14—Form or construction
- F01D5/147—Construction, i.e. structural features, e.g. of weight-saving hollow blades
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D53/00—Making other particular articles
- B21D53/84—Making other particular articles other parts for engines, e.g. connecting-rods
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
- F01D11/005—Sealing means between non relatively rotating elements
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/12—Blades
- F01D5/14—Form or construction
- F01D5/18—Hollow blades, i.e. blades with cooling or heating channels or cavities; Heating, heat-insulating or cooling means on blades
- F01D5/187—Convection cooling
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/12—Blades
- F01D5/28—Selecting particular materials; Particular measures relating thereto; Measures against erosion or corrosion
- F01D5/288—Protective coatings for blades
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2240/00—Components
- F05D2240/10—Stators
- F05D2240/12—Fluid guiding means, e.g. vanes
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2240/00—Components
- F05D2240/80—Platforms for stationary or moving blades
- F05D2240/81—Cooled platforms
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2260/00—Function
- F05D2260/20—Heat transfer, e.g. cooling
- F05D2260/201—Heat transfer, e.g. cooling by impingement of a fluid
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2260/00—Function
- F05D2260/20—Heat transfer, e.g. cooling
- F05D2260/232—Heat transfer, e.g. cooling characterized by the cooling medium
- F05D2260/2322—Heat transfer, e.g. cooling characterized by the cooling medium steam
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T50/00—Aeronautics or air transport
- Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
- Y10T29/49316—Impeller making
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
- Y10T29/49316—Impeller making
- Y10T29/4932—Turbomachine making
- Y10T29/49321—Assembling individual fluid flow interacting members, e.g., blades, vanes, buckets, on rotary support member
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
- Y10T29/49316—Impeller making
- Y10T29/4932—Turbomachine making
- Y10T29/49323—Assembling fluid flow directing devices, e.g., stators, diaphragms, nozzles
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Architecture (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Description
Vynález se týká nárazového chlazení boční stěny pásu trysky plynové turbíny u konstrukce, kde svařovaný spoj mezi krytem segmentu trysky a boční stěnou trysky je vzdálen od stěny trysky, vystavené působení horkých plynů v dráze horkých plynů, a zejména se týká způsobu regulování tloušťky boční stěny pásu trysky pro usnadnění chlazení této boční stěny.
Dosavadní stav techniky
U běžných konstrukcí plynové turbíny jsou segmenty trysky obvykle uspořádány v prstencovité soustavě kolem osy otáčení turbíny. Tato soustava segmentů vytváří vnější a vnitřní prstencovitý pás a velké množství lopatek, ležících mezi těmito pásy. Tyto pásy a lopatky částečně vymezují dráhu horkých plynů, proudících turbínou.
Každý segment trysky obsahuje část vnějšího pásu a část vnitřního pásu, přičemž mezi těmito částmi vnějšího a vnitřního pásu je uspořádána jedna nebo více tryskových lopatek.
« » * · * • 9 9 9 9 ··
U běžných konstrukcí plynové turbíny je chladicí médium, například pára, přiváděno do každého ze segmentů trysky. Za účelem provádění parního chlazení obsahuje každá část pásu stěnu trysky, částečně vymezující dráhu horkých plynů, proudících turbínou, kryt, radiálně vzdálený od stěny trysky a vymezující komoru s touto stěnou trysky, a nárazovou desku, umístěnou v této komoře. Nárazová deska vymezuje spolu s krytem první dutinu na své jedné straně pro přivádění chladicí páry ze vstupu chladicí páry. Nárazová deska rovněž vymezuje podél své opačné strany spolu se stěnou trysky druhou dutinu.
Nárazová deska je opatřena velkým množstvím otvorů pro proudění chladicí páry z první dutiny do druhé dutiny pro účely nárazového chlazení stěny trysky. Chladicí pára poté proudí radiálně směrem dovnitř přes dutiny v lopatkách, z nichž určité dutiny obsahují vložky s otvory pro nárazové chlazení bočních stěn lopatky. Chladicí pára poté vstupuje do komory v části vnitřního pásu, načež obrací směr svého průtoku a proudí radiálně směrem ven přes nárazovou desku pro účely nárazového chlazení stěny trysky vnitřního pásu. Upotřebené chladicí médium poté proudí zpět přes dutinu v lopatce směrem do výstupního otvoru ze segmentu trysky.
Kryt, kterým je opatřena jak část vnějšího pásu, tak i část vnitřního pásu, je s výhodou přivařen k příslušné stěně trysky. U známých konstrukcí je svařovaný spoj mezi krytem a stěnou trysky umístěn v radiálním místě mezi stěnou trysky a utěsněním prostřednictvím drážky a pera mezi bočními stěnami sousedních segmentů trysky. V takovémto místě je svar vystaven vysokým teplotám plynů v dráze horkých plynů, přičemž je velice obtížné jej chladit. V důsledku toho je ·· ·»·· • > » * • ♦ · ·' • · · · • · · · ft « · · · η é ··*···
O · · · · · ♦ ···· ·· ··· ·· únavová životnost svařovaného spoje výrazně snížena, neboť leží velice blízko dráhy horkých plynů.
Kromě toho pak umístění svaru nebylo optimální z hlediska výrobní opakovatelnosti a bylo velice citlivé na přesnost výrobních tolerancí. Známý svařovaný spoj byl charakterizován proměnlivou tloušťkou stěny, v důsledku čehož docházelo ke zvýšení napětí ve spoji, ke snížení únavy nízkého cyklu a k omezené životnosti příslušných součástí. Tloušťka stěny ve svaru byla po strojním obrobení rovněž proměnlivá, což není přijatelné z hlediska příslušného výrobního postupu.
Podstata vynálezu
U běžných konstrukcí segmentu trysky je svařovaný spoj mezi krytem a boční stěnou trysky na straně těsnicího pera, vzdálené od stěny trysky, vystavené působení horkých plynů v dráze horkých plynů. To znamená, že syařovaný spoj mezi krytem a boční stěnou vnějšího pásu trysky je umístěn radiálně směrem ven od těsnicího pera mezi sousedními vnějšími pásy, zatímco svařovaný spoj mezi krytem a boční stěnou vnitřního pásu trysky je umístěn radiálně směrem dovnitř od těsnicího pera mezi sousedními vnitřními pásy.
Tím dochází ke snížení teploty svařovaných spojů běhemprovozu turbíny, dále ke snižování napětí ve spojích, a to jak tepelných, tak i mechanických, jsou odstraněny veškeré požadavky na strojní obrábění po svařování, přičemž výsledkem jsou spoje o konstantní tloušťce a vysoké únavové životnosti. Takovéto umístění rovněž přispívá ke zdokonalené strojní ο
ί φφ φφφφ •φφφ ··
φ · ·· φφ * · φ · φ φ φ · φ * φ · φ φ φ φ φφ φφ obrobitelnosti a ke zlepšeným tolerancím vůči nedostatkům při svařování. . .
Za účelem umístění svaru je v blízkosti bočních stěn pásů segmentu,, trysky vytvořena podříznutá oblast. Každá podříznutá oblast zahrnuje zejména boční stěnu nebo okraj segmentu trysky a dovnitř směřující či ohnutou přírubu, vycházející směrem dovnitř z obecně rovnoběžné stěny trysky, a vzdálenou od stěny trysky. Avšak chlazení boční stěny nebo okraje pásu trysky je velice obtížné z hlediska podříznuté oblasti, neboť boční stěna či okraj trysky leží v určité vzdálenosti od nárazové desky, což dále snižuje účinnost nárazového chlazení boční stěny segmentu.
V souladu s předmětem tohoto vynálezu byl vyvinut způsob zdokonalené výroby a chlazení boční stěny. Zejména v důsledku toho, že svařovaný spoj mezi krytem a boční stěnou trysky je horkých plynů, stěny usnadněno umístěn v určité vzdálenosti od dráhy proudících turbínou, je chlazení boční prostřednictvím regulování tloušťky boční stěny na velice přesnou toleranci.
Jak ze shora uvedeného vyplývá, je velice obtížné chladit boční stěny každého segmentu trysky v důsledku velké nárazové mezery v podříznuté oblasti, to znamená v důsledku velké vzdálenosti mezi otvory v nárazové desce v blízkosti boční stěny a boční stěnou jako takovou. Boční stěna rovněž není příliš robustní vzhledem k výrobnímu postupu. Tato konstrukce je velice závislá na odlévacím procesu segmentu trysky a na svařovacích nebo jiných deformacích, ke kterým může dojít během zpracovávání segmentu.
9
9
9 · · · · · • ♦ ·
Pokud je tloušťka boční stěny příliš velká, vede to ke snížení životnosti nízkého cyklu v důsledku zvýšených tepelných napětí v segmentu. V této oblasti nebo v jiných oblastech segmentu trysky může rovněž docházet ke zvýšeným napětím. Proměnlivost tloušťky boční stěny je rovněž problémem, neboť v důsledku provádění operací strojního obrábění po odlití může docházet k tomu, že stěna bude ponechána příliš silná nebo příliš slabá, nebo bude dokonce odstraněna část této stěny.
Pokud dojde k tomu, že bude stěna příliš silná, tak opětovné opracování segmentu není obvykle umožněno, takže segment bude mít velice sníženou životnost. Tloušťka stěny rovněž může být tak silná, že daná součást nebude využitelná. Slabá stěna, obdobně jako silná stěna, bude způsobovat, že bude docházet ke zvyšování napětí buď na straně boční stěny nebo v jiných oblastech segmentu. V důsledku shora uvedeného bylo zjištěno, že tloušťka boční stěny musí být udržována v rozmezí velice přesných tolerancí za účelem zajišťování vhodného a dostatečného chlazení v rámci konstrukčních parametrů.
V souladu s výhodným provedením předmětu tohoto vynálezu je tloušťka boční stěny segmentu trysky regulována prostřednictvím výhodného obrobení osazení v každé z bočních stěn trysky podél jejich vnější plochy, a to před přivařením krytu k segmentu trysky. Osazení v boční stěně je založeno na poloze vnitřní plochy boční stěny, to znamená, že základní rovinou pro strojní obrábění je vnitřní plocha stěny.
Povlak tepelné bariéry (TBC) je nanesen v poměrně silné vrstvě v osazení, takže jsou zakryty obrobené plochy; Po • ί» ·♦ 44 • 4 · 4 · · • - 4 4 4 * 4
4 4 4 4 4 · • 44 4 4 ♦ 4444 • ·44 44 444 44 44 44 přivaření vík k segmentům trysky je boční stěna strojně obrobena v dokončovací operaci, to znamená, že povlak tepelné bariéry je obroben, takže slouží jako nárazník pro kompenzování výrobních tolerancí za účelem dosažení předem stanovené tloušťky boční stěny po dokončovací operaci strojního obrábění.
Takže pokud je odlitá boční stěna segmentu trysky mimo toleranci a po strojním obrobení povlaku tepelné bariéry je silná, tak povlak tepelné bariéry poskytuje přídavnou ochranu boční stěně, neboť snižuje tepelný spád či gradient v kovu.
Pokud je povlak tepelné bariéry po dokončovacím strojním obrábění v předem obrobeném osazení poměrně velice slabý nebo žádný v důsledku vytvoření boční stěny, která je mimo toleranci, je to rovněž přijatelné v důsledku profukování dutiny, tj. nárazového chlazení, a v důsledku skutečnosti, že stěna má známou tloušťku.
Takže při provádění výrobního postupu je vytvářen povlak tepelné bariéry jako prostředek pro absorbování nebo kompenzování výrobních tolerancí za účelem dosažení velmi dobře regulovatelné tloušťky stěny, což velice výrazně zvýší únavu nízkého cyklu segmentu a sníží nutnost vyhazovat segment do odpadu v důsledku toho, že je součást mimo tolerance.
V souladu s příkladným provedením předmětu tohoto vynálezu byl vyvinut způsob výroby segmentů trysky, majících vnější pás, vnitřní pás a lopatky, umístěné mezi nimi, přičemž pásy trysky mají vzájemně protilehlé boční stěny, pokud jsou segmenty trysky sestaveny pro využití v plynové turbíně, přičemž tento způsob obsahuje následující kroky:
nanesení povlaku tepelné bariéry na alespoň jednu boční stěnu každého pásu trysky, a strojní obrábění alespoň jedné boční stěny s povlakem tepelné bariéry, sloužícím jako nárazník pro upravování výrobních tolerancí v segmentu pro regulování tloušťky boční stěny segmentu trysky.
Způsob podle tohoto vynálezu s výhodou zahrnuje vytváření osazení v alespoň uvedené jedné boční stěně uvedeného segmentu a nanášení povlaku tepelné bariéry v uvedeném osazení.
Způsob rovněž s výhodou zahrnuje vytváření osazení v každé z bočních stěn přiléhajících pásů trysky, nanášení povlaku tepelné bariéry v každém osazení, a strojní obrábění každé boční stěny s povlakem tepelné bariéry, sloužícím jako nárazník pro upravování výrobních tolerancí u odlitých segmentů trysky pro regulování tloušťky boční stěny segmentů trysky.
Krok strojního obrábění s výhodou zahrnuje odstraňování veškerého povlaku tepelné bariéry, naneseného na boční stěnu segmentu trysky.
Krok strojního obrábění může rovněž s výhodou zahrnovat odstraňování části povlaku tepelné bariéry a ponechání části povlaku tepelné bariéry na boční stěně.
» 4 ·
4 ·
• · ··
Způsob podle tohoto vynálezu dále s výhodou zahrnuje ponechání části povlaku podél celého osazení, vytvořeného podél boční stěny.
Způsob může rovněž s výhodou zahrnovat vzájemné přivaření krytu a pásu trysky k sobě pro vymezení komory mezi těmito součástmi pro přivádění chladicího média, přičemž krok strojního obrábění je prováděn až po vzájemném přivaření krytu a pásu trysky k sobě.
Přehled obrázků na výkresech
Vynález bude v dalším podrobněji objasněn na příkladech jeho konkrétního provedení, jejichž popis bude podán s přihlédnutím k přiloženým obrázkům výkresů, kde:
obr. 1 znázorňuje rozložený axonometrický a schematický pohled na segment trysky, konstruovaný podle tohoto vynálezu; a obr. 2 znázorňuje zvětšený částečný pohled v řezu, zobrazující spoj mezi bočními stěnami sousedních segmentů trysky, a zobrazující umístění povlaku tepelného bariéry podél bočních stěn přiléhajících segmentů trysky.
Příklady provedení vynálezu
Na vyobrazení podle obr. 1 je znázorněn segment trysky, který je obecně označen vztahovou značkou 10, a který tvoří část prstencovité soustavy segmentů, uspořádané kolem osy plynové turbíny. Každý segment 10 trysky obsahuje vnější pás 12 a vnitřní pás 14, mezi kterými je uložena jedna nebo ·· 0*·· • :
« * · • · · ··»· ·· «*« · ·
0· • 0 0 * • 0 » *
0 0 0 · * 0 · • 0 00 více lopatek 16. Pokud jsou segmenty 10 trysky uspořádány v prstencovité soustavě, potom vnější pás 12, vnitřní pás 14 a lopatky 16 vymezují prstencovitou dráhu horkých plynů, vedoucí turbínou, což je všeobecně známé.
Vnější pás 12, vnitřní pás 14 a lopatky 16 jsou chlazeny proudem chladicího média, například páry, proudícího komorou ve vnějším pásu 12, radiálně směrem dovnitř přes dutiny v lopatkách, komorou ve vnitřním pásu 14 a radiálně směrem ven přes lopatky pro návrat chladicího média do výstupního otvoru podél vnějšího pásu 12.
Konkrétně pak ve formě příkladného provedení podle vyobrazení na obr. 1 vnější pás 12 obsahuje vnější stěnu 18 trysky, vnější kryt 20, který je uspořádán přes vnější stěnu 18 trysky, přičemž je k ní přivařen, takže je zde vymezena komora 21 (viz obr. 2), přičemž je v této komoře 21 umístěna nárazová deska 22. Tato nárazová deska 22 vymezuje spolu s krytem 20 segmentu 10 trysky první dutinu 24, přičemž na své opačné straně vymezuje nárazová deska 22 spolu se stěnou trysky druhou dutinu 26.
Ve vnějším krytu 20 je uspořádán vstupní otvor 25 chladicího média pro přivádění chladicího média, například páry do segmentu lopatky trysky, a výstupní otvor 27 chladicího média pro odvádění upotřebené chladicí páry ze segmentu 10 trysky. Chladicí pára je přiváděna do první dutiny 24 a prochází velkým počtem otvorů 30 v nárazové desce 22 pro účely nárazového chlazení boční stěny 18.
Nárazová chladicí pára proudí z druhé dutiny 26 do jedné nebo do více vložek (na vyobrazeních neznázorněno) >· *···
• · • · · • · · 4 ·· ·· v dutinách, umístěných v lopatce mezi vnějším a vnitřním pásem. Vložky lopatky jsou opatřeny velkým množstvím otvorů pro účely nárazového chlazení bočních stěn lopatky. Chladicí pára poté proudí do komory ve vnitřním pásu 14 a zejména do radiálně vnitřní dutiny pro proudění přes otvory v nárazové desce ve vnitřním pásu pro účely nárazového chlazení boční stěny vnitřního pásu.
Upotřebená chladicí pára poté proudí dutinou v lopatce a výstupním otvorem z vnějšího pásu. Z hlediska úplného popisu provedení shora uvedeného chladicího okruhu je poukazováno na patentový spis US 5 634 766 stejného přihlašovatele, jehož popis je zde uváděn ve formě odkazu.
Na vyobrazení podle obr. 2 je znázorněno spojení mezi sousedními segmenty trysky. Zde je nutno zdůraznit, že přestože následující popis se týká specificky vnějšího pásu 12, je stejně uplatnitelný i pro vnitřní pás 14.
Takže každý pás trysky (to znamená jak vnitřní, tak i vnější pás) obsahuje boční stěnu nebo okraj 40 trysky, který se rozprostírá obecně radiálně mezi vnější stěnou 18 trysky a vnějším krytem 20. Pás je rovněž opatřen dovnitř směřující přírubou 42, vzdálenou od stěny 18 trysky, která vymezuje spolu se stěnou 18 trysky a 'boční stěnou nebo okrajem 40 trysky podříznutou oblast 44 . Tato dovnitř směřující příruba 42 je rovněž opatřena obvodovou otevřenou drážkou 46 pro uložení jednoho okraje pera 48, vytvářejícího těsnění mezi sousedními segmenty 10 trysky.
Jak je znázorněno na vyobrazení podle obr. 2, jsou kryty 20 přivařeny k dovnitř směřující přírubě 42 podél β »
protilehlých okrajů pásu trysky. Rovněž svařovaný spoj 50 leží na straně těsnicího pera 48, která je vzdálena od boční stěny 18 trysky. Umístěním svařovaného spoje 50 směrem od dráhy horkých plynů, vymezené částečně stěnou 18 trysky, je svařovaný.spoj 50 vystaven mnohem menším teplotám, než pokud by byl umístěn blíže dráhy horkých plynů.
Na vyobrazení podle obr. 2 je rovněž znázorněna nárazová deska 22, která je opatřena vzhůru směřující přírubou 52 podél protilehlých okrajů pro připájení nebo přivaření k vnitřní plose dovnitř směřujících přírub 42.
Přestože jsou otvory 30 umístěny v každé vzhůru směřující přírubě 52 nárazové desky 22, je zde nutno zdůraznit, že je zde podstatná vzdálenost mezi nejbližším otvorem 30 a boční stěnou nebo okrajem £0 trysky v podříznuté oblasti 44. Tato velká vzdálenost snižuje účinnost nárazového chlazení.
Jak je uvedeno v současně projednávané patentové přihlášce (číslo jednací 839-742), jsou nárazové chladicí otvory 54 vytvořeny v dovnitř směřující přírubě 42 za účelem přivádění chladicí páry do podříznuté oblasti 44 pro přímé nárazové chlazení boční stěny 40.
Jak již bylo dříve uvedeno, je tloušťka boční stěny £0 s výhodou regulována z hlediska těsných tolerancí. Tloušťka boční stěny je však velice citlivá na výrobní tolerance, tj . například na tolerance při odlévání, stejně jako na deformace při svařování a strojním obrábění.
ft ft
Uplatněním povlaku tepelné bariéry jako regulátoru pro výrobní tolerance po přivaření krytů 20 k odlitku trysky lze dosáhnout známé tloušťky kovové stěny při strojním obrábění v dokončovací operaci. Za účelem regulování tloušťky boční stěny £0 je předběžně obrobeno do boční stěny osazení 60 na vnitřní straně stěny. To znamená, že vnitřní plocha boční stěny 40 slouží jako základní rovina pro strojní obrábění.
Osazení 60 je s výhodou provedeno na bočních stěnách po přivaření krytů 20 trysky na hlavní odlitek segmentu trysky, takže deformace, způsobené svařováním, jsou zabudovány do spoje. Po předběžném strojním obrobení je boční stěna zakryta za předem obrobenými plochami a potažena povlakem 64 tepelné bariéry.
Jak je na vyobrazeních znázorněno, je povlak rovněž nanesen na plochy stěny 18 trysky ve styku s horkými plyny, proudícími podél dráhy horkých plynů. Boční stěny 40 segmentů trysky jsou poté definitivně obrobeny s využitím způsobu, kompatibilního se strojním obráběním povlaků tepelné bariéry a kovu, například broušením.
Při konečném obráběcím kroku je možno regulovat tloušťku boční stěny s velmi vysokou tolerancí, která není ovlivňována tolerancemi při svařování nebo odlévání. Tento způsob poskytuje regulátor, to znamená kompenzaci, která snižuje citlivost vůči výrobním tolerancím.
Je-li například boční stěna mimo toleranci a povlak tepelné bariéry je silný, je povlak obroben v dokončovací operaci na kombinovanou tloušťku pro boční stěnu plus povlak, která bude splňovat chladicí požadavky, to znamená, že nárazové chlazení bude postačující pro udržování boční stěny v požadovaném rozmezí teplot, zatímco zbývající povlak tepelné bariéry poskytuje přídavnou tepelnou ochranu.
Pokud je výsledkem dokončovací obráběcí operace malý nebo žádný povlak tepelné bariéry podél boční stěny, potom není povlaku tepelné bariéry třeba. Nárazové chlazení boční stěny je účinné, protože je boční stěna v rozmezí těsných tolerancí požadované tloušťky. V důsledku toho je boční stěna řádně chlazena. Kapacita pro absorbování nebo kompenzování výrobních tolerancí s využitím povlaku tepelné bariéry jako regulátoru, zvyšuje únavu nízkého cyklu segmentu trysky.
Přestože byl předmět tohoto vynálezu popsán ve spojitosti s jeho příkladnými provedeními, která jsou v současné době považována za nejpraktičtější a nejvýhodnější, je zcela pochopitelné, že se předmět tohoto vynálezu neomezuje pouze na shora popsaná provedení, neboť je naopak určen k tomu, aby pokryl celou řadu různých modifikací a ekvivalentních uspořádání, spadajících do myšlenky a rozsahu přiložených patentových nároků.
Claims (6)
1, krok
1. Způsob výroby segmentů (10) trysky, majících vnější pás (12), vnitřní pás (14) a lopatky (16), umístěné mezi nimi, přičemž pásy (12, 14) trysky mají vzájemně protilehlé boční stěny (40), pokud jsou segmenty (10) trysky sestaveny pro využití v plynové turbíně, vyznačující se tím, že obsahuje následující kroky:
nanesení povlaku (64) tepelné bariéry na alespoň jednu boční stěnu každého pásu trysky, a strojní obrábění alespoň jedné boční stěny s povlakem tepelné bariéry, sloužícím jako nárazník pro upravování výrobních tolerancí v segmentu pro regulování tloušťky boční stěny segmentu trysky.
2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že zahrnuje vytváření osazení (60) v alespoň uvedené jedné boční stěně uvedeného segmentu a nanášení povlaku tepelné bariéry v uvedeném osazení.
3. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že zahrnuje vytváření osazení v každé z bočních stěn přiléhajících pásů trysky, nanášení povlaku tepelné bariéry v každém osazení, a strojní obrábění každé boční stěny s povlakem tepelné bariéry, sloužícím jako nárazník pro upravování výrobních tolerancí u odlitých segmentů trysky pro regulování tloušťky boční stěny segmentů trysky.
nároku že uvedený
4. Způsob podle vyznačující se tím strojního obrábění zahrnuje odstraňování veškerého povlaku tepelné bariéry, naneseného na boční stěnu segmentu trysky.
5. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že uvedený krok strojního obrábění zahrnuje odstraňování části povlaku tepelné bariéry a ponechání části povlaku tepelné bariéry na boční stěně.
přivaření krytu a pásu trysky k sobě pro vymezení komory mezi těmito součástmi pro přivádění chladicího média, přičemž krok strojního obrábění je prováděn až po vzájemném přivaření krytu a pásu trysky k sobě.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/546,772 US6418618B1 (en) | 2000-04-11 | 2000-04-11 | Method of controlling the side wall thickness of a turbine nozzle segment for improved cooling |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ20003921A3 true CZ20003921A3 (cs) | 2001-11-14 |
Family
ID=24181941
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ20003921A CZ20003921A3 (cs) | 2000-04-11 | 2000-10-23 | Způsob regulování tlouą»ky boční stěny segmentu při chlazení desky turbíny |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6418618B1 (cs) |
| EP (1) | EP1146201B1 (cs) |
| JP (1) | JP4713728B2 (cs) |
| KR (1) | KR100568842B1 (cs) |
| AT (1) | ATE298838T1 (cs) |
| CZ (1) | CZ20003921A3 (cs) |
| DE (1) | DE60021058T2 (cs) |
Families Citing this family (30)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002266603A (ja) | 2001-03-06 | 2002-09-18 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | タービン動翼、タービン静翼、タービン用分割環、及び、ガスタービン |
| US6754956B1 (en) * | 2002-12-04 | 2004-06-29 | General Electric Company | Methods for manufacturing a nozzle box assembly for a steam turbine |
| US6832892B2 (en) | 2002-12-11 | 2004-12-21 | General Electric Company | Sealing of steam turbine bucket hook leakages using a braided rope seal |
| US6939106B2 (en) * | 2002-12-11 | 2005-09-06 | General Electric Company | Sealing of steam turbine nozzle hook leakages using a braided rope seal |
| EP1457641A1 (de) * | 2003-03-11 | 2004-09-15 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zum Kühlen eines heissgasführenden Bauteils und ein zu kühlendes Bauteil |
| US6843637B1 (en) | 2003-08-04 | 2005-01-18 | General Electric Company | Cooling circuit within a turbine nozzle and method of cooling a turbine nozzle |
| US7255929B2 (en) * | 2003-12-12 | 2007-08-14 | General Electric Company | Use of spray coatings to achieve non-uniform seal clearances in turbomachinery |
| US7121793B2 (en) * | 2004-09-09 | 2006-10-17 | General Electric Company | Undercut flange turbine nozzle |
| US7186070B2 (en) * | 2004-10-12 | 2007-03-06 | Honeywell International, Inc. | Method for modifying gas turbine nozzle area |
| US20100031664A1 (en) * | 2006-12-22 | 2010-02-11 | Edward John Emilianowicz | Combustor liner replacement panels |
| US8360716B2 (en) * | 2010-03-23 | 2013-01-29 | United Technologies Corporation | Nozzle segment with reduced weight flange |
| US8632297B2 (en) * | 2010-09-29 | 2014-01-21 | General Electric Company | Turbine airfoil and method for cooling a turbine airfoil |
| US8967957B2 (en) | 2011-11-03 | 2015-03-03 | General Electric Company | Rotating airfoil component of a turbomachine |
| US9133724B2 (en) | 2012-01-09 | 2015-09-15 | General Electric Company | Turbomachine component including a cover plate |
| US9011079B2 (en) | 2012-01-09 | 2015-04-21 | General Electric Company | Turbine nozzle compartmentalized cooling system |
| US8944751B2 (en) | 2012-01-09 | 2015-02-03 | General Electric Company | Turbine nozzle cooling assembly |
| US9011078B2 (en) | 2012-01-09 | 2015-04-21 | General Electric Company | Turbine vane seal carrier with slots for cooling and assembly |
| US9039350B2 (en) | 2012-01-09 | 2015-05-26 | General Electric Company | Impingement cooling system for use with contoured surfaces |
| US8864445B2 (en) | 2012-01-09 | 2014-10-21 | General Electric Company | Turbine nozzle assembly methods |
| US9121282B2 (en) | 2012-02-02 | 2015-09-01 | Honeywell International Inc. | Methods for the controlled reduction of turbine nozzle flow areas and turbine nozzle components having reduced flow areas |
| US9394915B2 (en) | 2012-06-04 | 2016-07-19 | United Technologies Corporation | Seal land for static structure of a gas turbine engine |
| US9771814B2 (en) | 2015-03-09 | 2017-09-26 | United Technologies Corporation | Tolerance resistance coverplates |
| US10450872B2 (en) | 2016-11-08 | 2019-10-22 | Rolls-Royce Corporation | Undercut on airfoil coversheet support member |
| US11248470B2 (en) * | 2018-11-09 | 2022-02-15 | Raytheon Technologies Corporation | Airfoil with core cavity that extends into platform shelf |
| US10975709B1 (en) * | 2019-11-11 | 2021-04-13 | Rolls-Royce Plc | Turbine vane assembly with ceramic matrix composite components and sliding support |
| US12352172B2 (en) | 2022-11-29 | 2025-07-08 | Rtx Corporation | Seal slot with coating |
| US11988104B1 (en) | 2022-11-29 | 2024-05-21 | Rtx Corporation | Removable layer to adjust mount structure of a turbine vane for re-stagger |
| US12359575B2 (en) | 2022-12-13 | 2025-07-15 | Rtx Corporation | Machinable coating with thermal protection |
| US12138720B2 (en) | 2022-12-13 | 2024-11-12 | Rtx Corporation | Article and method of making an article by chemical vapor infiltration |
| US12281575B2 (en) | 2023-01-20 | 2025-04-22 | Rtx Corporation | Ceramic component having silicon layer and barrier layer |
Family Cites Families (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3003469C2 (de) * | 1980-01-31 | 1987-03-19 | MTU Motoren- und Turbinen-Union München GmbH, 8000 München | Einrichtung zur Verbindung einander rotationssymmetrisch zugeordneter, unterschiedlichen thermischen Einflüssen ausgesetzter Bauteile für Strömungsmaschinen, insbesondere Gasturbinentriebwerke |
| DE3003470C2 (de) * | 1980-01-31 | 1982-02-25 | MTU Motoren- und Turbinen-Union München GmbH, 8000 München | Turbinenleitschaufelaufhängung für Gasturbinenstrahltriebwerke |
| US4626169A (en) * | 1983-12-13 | 1986-12-02 | United Technologies Corporation | Seal means for a blade attachment slot of a rotor assembly |
| JP2678647B2 (ja) * | 1989-01-31 | 1997-11-17 | 株式会社東芝 | タービン動翼間の間隙計測方法 |
| JPH04311604A (ja) * | 1991-04-11 | 1992-11-04 | Toshiba Corp | タービン静翼 |
| US5224822A (en) * | 1991-05-13 | 1993-07-06 | General Electric Company | Integral turbine nozzle support and discourager seal |
| US5236745A (en) * | 1991-09-13 | 1993-08-17 | General Electric Company | Method for increasing the cyclic spallation life of a thermal barrier coating |
| JPH05240003A (ja) * | 1992-03-02 | 1993-09-17 | Toshiba Corp | ガスタービン翼 |
| US5318406A (en) * | 1992-11-02 | 1994-06-07 | General Electric Company | Multipart gas turbine blade |
| JP3170135B2 (ja) * | 1994-02-18 | 2001-05-28 | 三菱重工業株式会社 | ガスタービン翼の製造方法 |
| US5439348A (en) * | 1994-03-30 | 1995-08-08 | United Technologies Corporation | Turbine shroud segment including a coating layer having varying thickness |
| JPH07286503A (ja) * | 1994-04-20 | 1995-10-31 | Hitachi Ltd | 高効率ガスタービン |
| US5634766A (en) | 1994-08-23 | 1997-06-03 | General Electric Co. | Turbine stator vane segments having combined air and steam cooling circuits |
| US5598968A (en) * | 1995-11-21 | 1997-02-04 | General Electric Company | Method for preventing recrystallization after cold working a superalloy article |
| US5723078A (en) * | 1996-05-24 | 1998-03-03 | General Electric Company | Method for repairing a thermal barrier coating |
| US5794338A (en) * | 1997-04-04 | 1998-08-18 | General Electric Company | Method for repairing a turbine engine member damaged tip |
| US6077036A (en) * | 1998-08-20 | 2000-06-20 | General Electric Company | Bowed nozzle vane with selective TBC |
-
2000
- 2000-04-11 US US09/546,772 patent/US6418618B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2000-10-23 CZ CZ20003921A patent/CZ20003921A3/cs unknown
- 2000-12-07 DE DE60021058T patent/DE60021058T2/de not_active Expired - Lifetime
- 2000-12-07 EP EP00310880A patent/EP1146201B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2000-12-07 AT AT00310880T patent/ATE298838T1/de not_active IP Right Cessation
- 2000-12-08 KR KR1020000074687A patent/KR100568842B1/ko not_active Expired - Fee Related
- 2000-12-08 JP JP2000373654A patent/JP4713728B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4713728B2 (ja) | 2011-06-29 |
| ATE298838T1 (de) | 2005-07-15 |
| EP1146201B1 (en) | 2005-06-29 |
| KR100568842B1 (ko) | 2006-04-10 |
| KR20010096523A (ko) | 2001-11-07 |
| US6418618B1 (en) | 2002-07-16 |
| JP2001295605A (ja) | 2001-10-26 |
| DE60021058D1 (de) | 2005-08-04 |
| EP1146201A3 (en) | 2003-01-02 |
| EP1146201A2 (en) | 2001-10-17 |
| DE60021058T2 (de) | 2006-05-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CZ20003921A3 (cs) | Způsob regulování tlouą»ky boční stěny segmentu při chlazení desky turbíny | |
| US6386825B1 (en) | Apparatus and methods for impingement cooling of a side wall of a turbine nozzle segment | |
| CA2007631C (en) | Cooled blades for a gas turbine engine | |
| CA2489627C (en) | Inboard cooled nozzle doublet | |
| US5259730A (en) | Impingement cooled airfoil with bonding foil insert | |
| JP5031103B2 (ja) | チップシニングを備えたタービン動翼 | |
| US5392515A (en) | Method of manufacturing an air cooled vane with film cooling pocket construction | |
| US6190128B1 (en) | Cooled moving blade for gas turbine | |
| EP3074600B1 (en) | Blade assembly on basis of a modular structure for a turbomachine | |
| EP2093376B1 (en) | A turbine vane segment, the corresponding nozzle assembly and method of cooling this vane | |
| CZ20004034A3 (cs) | Zařízení pro nárazové chlazení boční stěny vedle podříznuté oblasti segmentu trysky turbíny | |
| CZ20003682A3 (cs) | Chlazení tenkou vrstvou filmu pro uzavřeným okruhem chlazený profil | |
| JP2012077749A (ja) | タービン動翼のプラットフォーム区域を冷却するための装置及び方法 | |
| EP0541207A1 (en) | Impingement cooled airfoil with bonding foil insert | |
| US6331096B1 (en) | Apparatus and methods for impingement cooling of an undercut region adjacent a side wall of a turbine nozzle segment | |
| US5636439A (en) | Methods for coating and securing multi-vane nozzle segments | |
| US20240175364A1 (en) | Gas turbine engines and methods associated therewith | |
| EP1143110B1 (en) | Side wall cooling for nozzle segments of a gas turbine | |
| CN110906364A (zh) | 用于燃气涡轮的燃烧室的金属隔热砖 | |
| US20210189885A1 (en) | Modular components for gas turbine engines and methods of manufacturing the same |