CZ20013439A3 - Vloľka tryskové lopatky plynové turbíny a způsob její montáľe - Google Patents

Vloľka tryskové lopatky plynové turbíny a způsob její montáľe Download PDF

Info

Publication number
CZ20013439A3
CZ20013439A3 CZ20013439A CZ20013439A CZ20013439A3 CZ 20013439 A3 CZ20013439 A3 CZ 20013439A3 CZ 20013439 A CZ20013439 A CZ 20013439A CZ 20013439 A CZ20013439 A CZ 20013439A CZ 20013439 A3 CZ20013439 A3 CZ 20013439A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
bodies
insert
walls
nozzle
vane
Prior art date
Application number
CZ20013439A
Other languages
English (en)
Inventor
William John Miller
Daniel Ross Predmore
James Michael Placko
Original Assignee
General Electric Company
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Company filed Critical General Electric Company
Publication of CZ20013439A3 publication Critical patent/CZ20013439A3/cs

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12Blades
    • F01D5/14Form or construction
    • F01D5/18Hollow blades, i.e. blades with cooling or heating channels or cavities; Heating, heat-insulating or cooling means on blades
    • F01D5/187Convection cooling
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D9/00Stators
    • F01D9/06Fluid supply conduits to nozzles or the like
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12Blades
    • F01D5/14Form or construction
    • F01D5/18Hollow blades, i.e. blades with cooling or heating channels or cavities; Heating, heat-insulating or cooling means on blades
    • F01D5/187Convection cooling
    • F01D5/188Convection cooling with an insert in the blade cavity to guide the cooling fluid, e.g. forming a separation wall
    • F01D5/189Convection cooling with an insert in the blade cavity to guide the cooling fluid, e.g. forming a separation wall the insert having a tubular cross-section, e.g. airfoil shape
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/12Cooling of plants
    • F02C7/16Cooling of plants characterised by cooling medium
    • F02C7/18Cooling of plants characterised by cooling medium the medium being gaseous, e.g. air
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00Components
    • F05D2240/80Platforms for stationary or moving blades
    • F05D2240/81Cooled platforms
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00Function
    • F05D2260/20Heat transfer, e.g. cooling
    • F05D2260/201Heat transfer, e.g. cooling by impingement of a fluid
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00Function
    • F05D2260/20Heat transfer, e.g. cooling
    • F05D2260/205Cooling fluid recirculation, i.e. after cooling one or more components is the cooling fluid recovered and used elsewhere for other purposes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00Function
    • F05D2260/20Heat transfer, e.g. cooling
    • F05D2260/232Heat transfer, e.g. cooling characterized by the cooling medium
    • F05D2260/2322Heat transfer, e.g. cooling characterized by the cooling medium steam
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00Function
    • F05D2260/30Retaining components in desired mutual position
    • YGENERAL 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
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49316Impeller making
    • Y10T29/4932Turbomachine making
    • Y10T29/49323Assembling fluid flow directing devices, e.g., stators, diaphragms, nozzles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Description

Oblast techniky
Vynález se týká plynové turbiny, která má chladicí systém s uzavřeným okruhem pro jeden nebo více tryskových stupňů, přičemž se zejména týká plynové turbiny, opatřené vložkami pro nárazové chlazeni stěn tryskových lopatek, kteréžto vložky jsou dělené pro usnadnění jejich montáže do dutin tryskových lopatek s předem stanovenými mezerami pro: nárazové chlazení mezi vložkami a stěnami tryskových lopatek.
Dosavadní stav techniky
U moderních plynových turbín jsou tryskové stupně často opatřeny chladicím systémem s uzavřeným okruhem pro chlazení tryskových lopatek, vystavených působení proudu horkých plynů. Každá trysková lopatka může být například opatřena několika dutinami, rozprostírajícími se mezi vnějším pásem a vnitřním pásem trysky. Vložky pro nárazové chlazení jsou uspořádány v jedné nebo několika dutinách, přičemž chladicí médium, jako je například pára, prochází do vložek a proudí přes otvory v bočních stěnách vložek pro účely nárazového chlazení přiléhajících stěn tryskové lopatky. Příklad parou chlazené trysky s uzavřeným okruhem pro plynovou turbínu je popsán v patentovém spise US 5 743 708, jehož obsah se zde poznamenává ve formě odkazu.
·· ·♦· ·
Vložka trysky bývá obvykle provedena jako jednotné těleso již dodavatelem vložky, přičemž má příslušnou velikost pro umístění do dutiny tryskové lopatky. Je nutno zdůraznit, že vložka je vložena do dutiny lopatky a zajišťuje nárazovou mezeru mezi vnitřní stěnou trysky a stěnou vložky. Avšak v důsledku výrobních tolerancí, týkajících se dutiny trysky a vložky jako takové, stejně jako z důvodu zajištění možnosti umístit vložku až na konec do dutiny trysky, dochází často k odchylkám z hlediska požadované nárazové mezery podél délky vložky a stěny tryskové lopatky. Tyto odchylky ve velikosti nárazové mezery mohou dále způsobit výrazné změny z hlediska přenosu tepla mezi stěnami tryskové lopatky a chladicím médiem.
Bylo například zjištěno, že odchylka mezery o velikosti 0,010 palce od jejího nominálního rozměru může způsobit snížení součinitele přenosu tepla až o________13______%_________Tato percentuální velikost se dále exponenciálně zvyšuje s další změnou velikosti nárazové mezery.
Kromě toho je montáž samostatné vložky do dutiny tryskové lopatky poněkud obtížná, přičemž často vyžaduje í provádění ručních prací při jednotlivém vytváření výstupků, takže dochází k nárůstu příslušných nákladů. Rovněž může docházet k únavě nízkého cyklu v důsledku změn velikosti součinitele přenosu tepla, způsobených kolísáním velikosti nárazové mezery.
Podstata vynálezu
V souladu s výhodným provedením předmětu tohoto vynálezu byla proto vyvinuta vložka pro dutinu tryskové lopatky
plynové turbíny pro nárazové chlazení stěn lopatky, která obsahuje:
dvojici podlouhlých dutých těles vložky, umístitelných vzájemně vedle sebe v dutině, přičemž uvedená tělesa jsou opatřena množinou otvorů, procházejících jejich proti sobě směřujícími vnějšími stěnami, přičemž vnitřní stěny těles jsou vzájemně od sebe vzdáleny, a alespoň jednu rozpěru, umístitelnou mezi uvedenými vnitřními stěnami pro udržování uvedených vnitřních stěn uvedených těles vložky ve vzájemné vzdálenosti od sebe.
V souladu s dalším aspektem předmětu tohoto vynálezu byla dále rovněž vyvinuta tryska pro plynovou turbínu, která obsahuje:
tryskovou lopatku, opatřenou několika dutinami, rozprostírajícími se mezi vnějším koncem a vnitřním koncem uvedeného tělesa a vzdálenými vzájemně od sebe mezi náběžnou hranou a zadní hranou uvedené tryskové lopatky, vložku v jedné z uvedených dutin, obsahující dvojici podlouhlých dutých těles vložky, umístěných vzájemně vedle sebe pro přivádění chladicího média, přičemž každé uvedené těleso je opatřeno množinou otvorů, procházejících jejich proti sobě směřujícími vnějšími stěnami pro průtok chladicího média pro nárazové chlazení bočních stěn tryskové lopatky, přičemž uvedená tělesa mají příslušné vnitřní stěny vzájemně od sebe vzdáleny, a mezi uvedenými vnitřními stěnami je umístěna alespoň jedna rozpěra pro udržování uvedených vnitřních stěn ve vzájemné vzdálenosti od sebe.
Každé těleso vložky je opatřeno alespoň jedním výstupkem, vybíhajícím směrem ven z uvedené vnější stěny pro dosednutí na protilehlou boční stěnu uvedené lopatky.
Vložka podle tohoto vynálezu obsahuje množinu rozpěr, rozprostírajících se mezi uvedenými tělesy ve vzájemných vzdálenostech od sebe podél délky uvedených těles.
Uvedená tělesa jsou připevněna vzájemně k sobě a k uvedenému tělesu tryskové lopatky.
Každé z uvedených těles má otevřený konec pro přivádění chladicího média a jeho proudění uvedenými tělesy a přes uvedené otvory podél uvedených vnějších stěn pro náraz-ové,. chlazení uvedených bočních stěn lopatky, přičemž koncové části každého z uvedených těles proti jejich uvedeným otevřeným koncům jsou uzavřeny.
Každé těleso vložky obsahuje alespoň jeden výstupek, vyčnívající směrem ven z jeho uvedené vnější stěny pro dosednutí na protilehlou boční stěnu uvedené lopatky, a množinu rozpěr, rozprostírajících se mezi uvedenými tělesy a ve vzájemné vzdálenosti podél délek uvedených těles, přičemž uvedené rozpěry udržují uvedené výstupky v opřeném stavu o boční stěny uvedené lopatky pro udržování předem stanovené mezery mezi uvedenými vnějšími stěnami uvedených těles vložky a uvedenými bočními stěnami uvedené lopatky.
• ·9· ·· • ·
V souladu s ještě dalším aspektem předmětu tohoto vynálezu byl dále rovněž vyvinut způsob montáže vložky pro chladicí médium do dutiny tryskové lopatky pro plynovou turbínu, přičemž vložka obsahuje dvojici samostatných podlouhlých dutých těles vložky, z nichž každé má vnější stěnu, opatřenou množinou průchozích otvorů, kterýžto způsob obsahuje následující kroky:
vkládání samostatných těles vložky do dutiny lopatky pro jejich umístění vzájemně vedle sebe, přičemž jejich vnější stěny leží proti bočním stěnám uvedené lopatky, a vkládání rozpěry mezi od sebe vzdálené vnitřní stěny uvedených těles vložky pro udržování vnějších stěn uvedených těles v předem stanovené vzdálenosti od uvedených bočních stěn uvedené lopatky.
Uvedená tělesa vložky jsou opatřena výstupky, přičemž způsob zahrnuje krok ohýbání uvedených těles v závislosti na vkládání uvedené rozpěry mezi uvedená tělesa pro dosednutí výstupků na boční stěny lopatky.
Každé z uvedených těles má otevřený konec pro přivádění chladicího média, přičemž způsob zahrnuje krok připevnění těles vzájemně k sobě v blízkosti jejich uvedených otevřených konců.
V souladu s výhodným provedením předmětu tohoto vynálezu bylo tedy vyvinuto zařízení a způsoby pro usnadnění umísťování vložky do dutiny tryskové lopatky za účelem zajištění požadované nárazové mezery mezi vnitřní stěnou trysky a stěnou vložky a za účelem minimalizování nebo
úplného odstraněni potenciálních problémů z hlediska únavy při nízkém cyklu, stejně jako za účelem usnadnění montáže.
Pro zajištění shora uvedených úkolů je vložka tvořena dvěma podélnými dutými tělesy vložky, která jsou uspořádána pro jejich samostatné namontování do dutiny trysky. Každé těleso vložky sestává z dutého pouzdra, otevřeného na jednom konci pro přivádění chladicího média a uzavřeného na protilehlém konci.
Každé těleso vložky rovněž obsahuje vnější stěnu, která je opatřena otvory, kterými proudí nárazové chladicí médium pro nárazové chlazení přilehlých stěn trysky, přičemž zbývající stěny tělesa vložky jsou uzavřeny a nejsou opatřeny otvory. Tělesa vložky jsou uspořádána pro umístění vedle sebe v dutině tryskové lopatky, přičemž stěny, obsahující otvory jsou umístěny proti protilehlým stěnám tryskové .lopatky. Vnitřní stěny těles jsou po dokončení jejich montáže do dutiny lopatky vzájemně od sebe vzdáleny.
Otevřené konce těles jsou rovněž uspořádány pro vzájemné připevnění těles přímo na místě montáže, to znamená v prostoru dutiny tryskové lopatky po jejich namontování. Každá stěna tělesa vložky, opatřená otvory, je rovněž opatřena příslušnými výstupky. Jedna nebo několik rozpěr je uspořádáno mezi vnitřními stěnami těles vložky za účelem ohýbání těchto těles směrem ven pro přitlačování výstupků na povrchové plochy stěn tryskové lopatky.
Při montáži těles vložky jsou tělesa vkládána do dutiny tryskové lopatky samostatně, čímž je odstraněno sčítání výrobních tolerancí. Po vložení těles je rovněž nainstalováno
V jedna nebo více rozpěr, které jsou připojeny k tělesům vložky pro přitlačování výstupků na vnitřní stěny dutin trysky, v důsledku čehož je přesně vymezena požadovaná nárazová mezera. Otevřené vstupní konce vložek potom mohou být připevněny vzájemně k sobě a rovněž k trysce.
Využívaní tohoto uspořádáni a montážního postupu je zaručena požadovaná nárazová mezera mezi bočními stěnami těles vložky a stěnami tryskové lopatky podél celé délky lopatky. Namontováním vložky a vytvořením správné nárazové mezery dochází k výraznému přináší odpovídající výhody při únavě nízkého cyklu.
U výhodného provedení uspořádána vložka pro dutinu pro nárazové chlazenístěn podlouhlých dutých těles vlo:
zlepšení přenosu tepla, což z hlediska zlepšené životnosti předmětu tohoto vynálezu je tryskové lopatky plynové turbíny lopatky,__která, obsahuj e d voj i o i ;ky, umístitelných vzájemně vedle sebe do dutiny, přičemž tato tělesa jsou opatřena množinou průchozích otvorů, zaměřených proti vnějším stěnám, přičemž vnitřní stěny těles jsou vzájemně od sebe vzdáleny a alespoň jedna rozpěra je umístěna mezi vnitřní stěny pro udržová.ní vnitřních stěn těles vložky ve vzájemné vzdálenosti od sebe.
U dalšího výhodného provedení předmětu tohoto vynálezu je uspořádána tryska pro plynovou turbínu, která obsahuje tryskovou lopatku, opatřenou několika dutinami, rozprostírajícími se mezi vnějším a vnitřním koncem tělesa a vzdálenými vzájemně od sebe mezi náběžnou hranou a zadní hranou lopatky, přičemž vložka v jedné z dutin sestává z dvojice podlouhlých dutých těles vložky,. umístěných vzájemně vedle sebe pro přivádění chladicího média, přičemž
ΦΦΦΦ *· φ φ ν· Φ·φ4 ♦· *· • · · φ φ φ φ φ φ · φ φ · · · φφφ φφ ·· φ * φφφφ φφφ φφφ φ φ φ« φ φ ‘φ φ φφφ každé těleso je opatřeno množinou průchozích otvorů, směřujících proti vnějším stěnám pro proudění chladicího média za účelem nárazového chlazeni přiléhajících bočních stěn lopatky, přičemž tělesa mají příslušné vnitřní stěny vzájemně od sebe vzdáleny a alespoň jedna rozpěra je umístěna mezi vnitřními stěnami pro udržování vnitřních stěn ve vzájemné vzdálenosti od sebe.
V souladu s ještě dalším výhodným provedením předmětu tohoto vynálezu byl dále rovněž vyvinut způsob montáže vložky pro chladicí médium do dutiny tryskové lopatky u plynové turbíny, přičemž vložka sestává z dvojice samostatných podlouhlých dutých těles vložky, z nichž každé těleso má vnější stěnu opatřenu množinou průchozích otvorů.
Předmětný způsob obsahuje následující kroky:
vkládání samostatných těles vložky do dutiny lopatky pro jejich umístění vzájemně vedle sebe, přičemž jejich vnější stěny leží proti bočním stěnám uvedené lopatky, a vkládání rozpěry mezi od sebe vzdálené vnitřní stěny uvedených těles vložky pro udržování vnějších stěn uvedených těles v předem stanovené vzdálenosti od uvedených bočních stěn uvedené lopatky.
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:
V* *»··♦
9 ·
*· • · ·· ··
99
999999 obr. 1 znázorňuje ve zvětšeném měřítku pohled v řezu na tryskovou lopatku prvního stupně, známou z dosavadního stavu techniky;
obr. 2 znázorňuje rozložený perspektivní pohled na dvojici těles vložky a na rozpěry, zkonstruované v souladu s předmětem tohoto vynálezu, a to před jejich namontováním do dutiny tryskové lopatky;
obr. 3 znázorňuje perspektivní pohled na vložku tak, jak bude uložena v dutině tryskové lopatky;
obr. 4 znázorňuje perspektivní pohled, který je podobný vyobrazení podle obr. 3; a obr. 5 znázorňuje pohled v řezu na tělesa vložky a na rozpěru, přičemž řez je veden obecně podél· čáry 5-5 z obr. 4____________
Příklady provedení vynálezu
Jak již bylo shora uvedeno, týká se předmět tohoto
vynálezu uzavřených chladicích okruhů pro tryskové stupně
turbíny, a zejména trysky prvního stupně. Za účelem objasnění
různých dalších aspektů turbíny, její konstrukce a způsobů jejího provozu je možno odkázat na shora uvedený patentový spis.
Na vyobrazení podle obr. 1 je schematicky znázorněn pohled v řezu na tryskovou lopatku 10, znázorňující jednu z většího počtu po obvodu rozmístěných lopatek, přičemž každá lopatka vytváří část obloukovitého segmentu 11 trysky prvního stupně u plynové turbíny. Je nutno zdůraznit, že tyto obloukovité segmenty 11 jsou vzájemně spolu spojeny pro • · vytvořeni prstencovité soustavy vymezující dráhu horkých plynů, obloukovitých segmentů 11 proudících tryskou prvního stupně plynové turbíny.
Každý obloukovitý segment 11 obsahuje radiálně rozmístěný vnější pás 12 a radiálně rozmístěný vnitřní pás 14, mezi kterými je uspořádána jedna nebo více tryskových lopatek 10. Obloukovité segmenty 11 jsou uspořádány kolem vnitřního pláště turbíny (na vyobrazeních neznázorněno), přičemž přiléhající obloukovité segmenty 11 jsou vzájemně k sobě těsně připojeny.
Pro účely tohoto popisu bude trysková lopatka 10 popsána tak, že stvoří samostatnou lopatku segmentu, přičemž je však nutno zdůraznit, že každý obloukovitý segment 11 může být opatřen dvěma nebo více lopatkami. Jak je na vyobrazeních znázorněno, má trysková lopatka 10 náběžnou hranu 18. a zadní hranu 20.
Chladicí okruh, známý z dosavadního stavu techniky a znázorněný na vyobrazení podle obr. 1 pro segment tryskové lopatky prvního stupně, má vstup 22 chladicí páry uspořádán do vnějšího pásu 12. Výstup 24 vratné páry je rovněž propojen s vnějším pásem 12 tryskového segmentu. Vnější pár 12 obsahuje vnější boční stěnu 26, přední stěnu 28 a zadní stěnu 30, vymezující přetlakový prostor 32 spolu s horním krytem 34 a nárazovou deskou 36, umístěnou ve vnějším pásu 12. (Výrazy ven a dovnitř nebo vnější a vnitřní se obecně týkají radiálního směru).
Mezi nárazovou deskou 36 a vnější stěnou 38 vnějšího pásu 12, je uspořádána množina konstrukčních žeber 40, • · rozprostírajících se mezi vnějšími bočními stěnami 2 6, přední stěnou 28 a zadní stěnou 30. Nárazová deska 36 překrývá konstrukční žebra 40 přes celý rozsah přetlakového prostoru 32. V důsledku toho pak pára, vstupující vstupem 22 chladicí páry do přetlakového prostoru 32, prochází přes otvory v nárazové desce 36 za účelem nárazového chlazení vnější stěny 38 vnějšího pásu 12, přičemž vnější pás 12 tak má první komoru 39 a druhou komoru 41 na opačných stranách nárazové desky 36.
Trysková lopatka 10 prvního stupně má rovněž několik dutin, například dutinu 42 náběžné hrany 18, zadní dutinu 44, tři mezilehlé vratné dutiny 4 6, 48 a 50, a dutinu 52 zadní hrany 20. Tyto dutiny jsou vymezeny příčně probíhajícími žebry, rozprostírajícími se mezi protilehlými bočními stěnami 49 a 51 tryskové lopatky 10 (viz obr. 5) . Může zde být uspořádána jedna nebo více přídavných dutin,.... popřípadě může být těchto dutin méně.
Dutina 42 náběžné hrany 18 je opatřena vložkou 54 a zadní dutina 44 je opatřena vložkou 56, zatímco každá z mezilehlých vratných dutin 46, 48 a 50 je příslušně opatřena obdobnými vložkami 58, 60 a 62, přičemž veškeré tyto vložky jsou obecně vytvořeny ve formě dutých pouzder. Vložky mohou být tvarovány tak, aby odpovídaly tvaru příslušné dutiny, ve které je daná vložka uspořádána.
Boční stěny pouzder jsou opatřeny množinou nárazových chladicích otvorů podél částí vložky, které leží proti stěnám lopatky, které mají být chlazeny nárazovým chlazením.
Například v dutině 42 náběžné hrany 18 je přední okraj vložky 54 obloukovitý, přičemž boční stěny budou obecně odpovídat tvaru bočních stěn dutiny 42, přičemž všechny tyto stěny vložky jsou opatřeny nárazovými otvory.
Zadní strana pouzdra nebo vložky 54 proti žebru 64, oddělujícímu dutinu 42 náběžné hrany 18 od mezilehlé vratné dutiny 46, však není opatřena nárazovými otvory. V zadní dutině 44 však pouze boční stěny vložky 56 jsou opatřeny nárazovými otvory. Přední a zadní stěny vložky 56 jsou provedeny z plného neperforovaného materiálu.
Zde je nutno zdůraznit, že vložky, uložené v dutinách 42, 44, 46, 48 a 50 jsou poněkud vzdáleny od stěn dutin pro umožnění prouděni chladicího média, například páry přes nárazové otvory a pro narážení tohoto média na povrchové plochy vnitřních stěn tryskové lopatky 10 za účelem nárazového chlazení těchto povrchových ploch stěn.
Jak je patrno z následujícího popisu, tak vložky 54 a 56 jsou uzavřeny na svých radiálně vnitřních koncích, přičemž jsou otevřeny na svých radiálně vnějších koncích. A naopak vložky 58, 60 a 62 jsou uzavřeny na svých radiálně vnějších koncích, přičemž jsou otevřeny na svých radiálně vnitřních koncích.
Jak je znázorněno na vyobrazení podle obr. 1, tak chladicí médium po provedení nárazového chlazení, například pára, chladící vnější stěnu 38, proudí do otevřených radiálně vnějších konců vložek 54 a 56 pro nárazové chlazení stěn lopatky s pomocí nárazových otvorů ve vložkách podél délky lopatky. Upotřebená nárazová pára poté proudí do přetlakového prostoru 66 ve vnitřním pásu 14, který je uzavřen prostřednictvím vnitřní krycí desky 68.
• ·
Konstrukční výztužná žebra 70 jsou odlita integrálně spolu s vnitřní stěnou 69 vnitřního pásu 14. Radiálně směrem dovnitř od těchto konstrukčních výztužných žeber 70 je nárazová deska 72 . V důsledku toho pak upotřebená nárazová chladicí pára, proudící z dutin 42 a 44, proudí do přetlakového prostoru 66 a přes nárazové otvory v nárazové desce 72 pro účely nárazového chlazení vnitřní stěny 69. Upotřebená chladicí pára proudí ve směru žeber 7 0 směrem k otvorům v žebrech 70 (na vyobrazeních podrobněji neznázorněno) za účelem vratného proudění do výstupu 24 vratné páry.
Vložky 58, 60 a 62 jsou umístěny v dutinách 46, 48 a 50 v určité vzdálenosti od bočních stěn a žeber, vymezujících příslušné dutiny. Nárazové otvory vložek 58, 60 a 62 leží podél jejich protilehlých stran v biízkosti stěn tryskové lopatky. Proto tedy upotřebená chladicí pára proudí přes otevřené vnitřní konce vložek 58, 60 a 62 a přes nárazové otvory za účelem nárazového chlazení přiléhajících bočních stěn tryskové lopatky. Upotřebená chladicí pára poté proudí ven výstupem 24 vratné páry a navrací se například do přívodu páry (na vyobrazeních neznázorněno).
Vzduchový chladicí okruh dutiny zadní hrany u kombinovaných parních a vzduchových chladicích okruhů lopatky, znázorněné na vyobrazení podle obr. 1, obecně odpovídá chladicímu okruhu, popsanému ve shora uvedeném patentovém spise. Proto bude jeho podrobnější vysvětlení vynecháno.
Jak již bylo dříve uvedeno, tak vložky v dutinách vymezují nárazovou mezeru mezi děrovanými stěnami vložky a přilehlými částmi stěny trysky, která se může výrazně měnit od zkonstruované mezery v důsledku změn a výkyvů v přenosu tepla a v důsledku nižší životnosti při cyklické únavě. Tyto problémy jsou způsobeny v důsledku výrobních tolerancí, obtížné montáže vložek a z toho vyplývajících odchylek od původně navržené nárazové mezery,
V souladu s předmětem tohoto vynálezu je uspořádána vložka, která je obecně označena vztahovou značkou 7 9, a která je znázorněna na vyobrazení podle obr. 2, přičemž tato vložka 79 sestává z dvojice samostatných těles 80 a 82 vložky 7 9. Tělesa 80 a 82 vložky 79 sestávají z příslušných dutých podélných pouzder 84 a 85, z nichž každé má vnější· boční stěnu 8 6 a vnitřní stěnu 88. Každé těleso 80 a 82 vložky 79 má otevřený konec 90, který má obecně přímočaré uspořádání.
Vnější boční stěna 86 a vnitřní stěna 88 každého tělesa 80 a 82 vložky 79 se směrem k sobě vzájemně sbíhají od otevřeného konce 90 k uzavřenému protilehlému konci 92. Vnější boční stěna 86 každého tělesa 80 a 82 vložky 79 je opatřena množinou otvorů 94 pro průchod chladicího média, přicházejícího do tělesa otvorem 90 směrem k příslušné části boční ) stěny tryskové lopatky, pokud je vložka umístěna v trysce.
Koncové části 93 těles 80 a 82 mají části 95 vnitřní stěny 88 v blízkosti otevřených konců těles 80 a 82 vložky 79 uspořádány tak, že se vzájemně o sebe opírají, přičemž tělesa 80 a 82 mohou být vzájemně spolu spojena po
9999 ·· >9 ·>·· ·· ·· $ 9 9 9 9 · · 9 9 ·
999 99 9 99 · »99 99 9 · · · • 999 999 999
99 99 9 99 9999 namontováni do dutiny trysky prostřednictvím svařování nebo pájení.
Vnější okraje 97 kolem otevřených konců 90 těles 80 a 82 jsou rovněž uspořádány pro připevnění k trysce jako takové po namontování, a to rovněž prostřednictvím svařování nebo pájení.
Na různých místech podél vnější boční stěny 86 každého tělesa 80 a 82 jsou uspořádány výstupky 96. Tyto výstupky 96 vyčnívají z povrchu vnější boční stěny 86 za účelem dosedání na povrchovou plochu vnitřní stěny trysky po namontování.
Vnitřní stěna 88 každého -tělesa 80 a 82 vložky 7 9 se zužuje od svého otevřeného konce 90 směrem k vnější boční stěně 86 a směrem k protilehlému konci 92 každého tělesa 8_0 a 82. V důsledku toho je uspořádána mezera 98 (viz obr_________3) mezi tělesy 80 a 82 vložky 79 po jejich montáži do dutiny trysky.
Po namontování jsou uspořádány rozpěry 100 pro udržování výstupků 96 ve styku s povrchovými plochami vnitřní stěny tryskové lopatky. Je nutno zdůraznit, že jedna nebo více rozpěr 100 může být uspořádáno v podélných polohách podél délky tělese 80 a 82 vložky 79.
Z vyobrazení podle obr. 5 vyplývá, že tělesa 80 a 82 vložky 79 nejsou vzájemně shodná. Takže jak je zde znázorněno, je těleso 80 vložky 79 užší ve směru tětivy, než těleso 82 vložky 79 v souladu s jejich umístěním v blízkosti příslušné konkávní a konvexní strany lopatky.
• · · · « · i · · · · · · · · · * . · · · · · · • · · · · · · • · · · · · ·
Za účelem instalace vložky do dutiny je každé těleso 80 a 82 vložky 7 9 vloženo samostatně do dutiny, přičemž jsou otevřené konce 90 těles 80 a 82 spolu vzájemně vyrovnány, stejně jako jsou vyrovnány se stěnou trysky, ke které mají být tělesa 80 a 82 připevněna. Po vložení každého tělesa 80 a 82 je jedna nebo více rozpěr 100 umístěno mezi vnitřní stěny 88 těles 80 a 82. Tělesa 80 a 82 jsou tak ohnuta směrem ven vzájemně od sebe pro přitlačení výstupků 96 na povrchové plochy vnitřní stěny tryskové lopatky.
Po správném umístěni mohou být rozpěry 100 připevněny k vnitřním stěnám 88 například prostřednictvím svařování nebo pájení. Otevřené konce 90 každého tělesa 80 a 82 vložky 7 9 jsou poté vzájemně k sobě připevněny, přičemž jsou rovněž připevněny k obklopující stěně trysky prostřednictvím svařováni nebo pájení. V důsledku tohoto montážního postupu je dosaženo požadované nárazové mezery 102 (viz obr. 5) mezi vnější boční stěnou 8 6 každého tělesa 80 a 82 vložky 7 9 a protilehlou povrchovou plochou stěny tryskové lopatky.
Je nutno zdůraznit, že tělesa 80 a 82 vložky 7 9 jsou vložena do dutiny lopatky prostřednictvím otvorů ve vnitřním pásu 14 a ve vnějším pásu 12 v závislosti na směru proudění chladicího média v dutině, přičemž otevřený konec 90 je na vstupním konci chladicího média do dutiny.
Přestože byl předmět tohoto vynálezu popsán ve spojitosti s jeho příkladným provedením, které je v současné době považováno za nejpraktičtější, je zcela pochopitelné, že předmět tohoto vynálezu se neomezuje pouze na shora popsané provedení, neboť je naopak určen k pokrytí různých modifikací ·*·· ♦· s· ·>·· ···· t · · · · 9 · ♦ ·· • * · · · · · ·♦ • · · · 9 9 9 9 9 ·9 ♦ · · * 9 9 9 99
99 99 9 999999 a ekvivalentních uspořádání, které spadají do myšlenky a rozsahu přiložených patentových nároků.

Claims (10)

1. Vložka pro dutinu (46) tryskové lopatky plynové turbiny pro nárazové chlazení stěn lopatky, vyznačující se tím, že obsahuje:
dvojici podlouhlých dutých těles (80, 82) vložky (79), umístitelných vzájemně vedle sebe v dutině, přičemž uvedená tělesa (80, 82) jsou opatřena množinou otvorů (94), procházejících jejich proti sobě směřujícími vnějšími stěnami (86), přičemž vnitřní stěny (88) těles (80, 82) jsou vzájemně od sebe vzdáleny, a alespoň jednu rozpěru (100), umístitelnou mezi uvedenými vnitřními stěnami (88) pro udržování uvedených vnitřních stěn (88) uvedených těles (80, 82) vložky (79) ve vzájemné vzdálenosti od sebe.
2. Tryska pro plynovou turbínu, vyznačuj ící se tím, že obsahuje:
tryskovou lopatku (10), opatřenou několika dutinami (46,
48, 50), rozprostírajícími se mezi vnějším koncem a vnitřním tělesa a vzdálenými vzájemně od sebe mezi (18) a zadní hranou (20) uvedené koncem uvedeného náběžnou hranou tryskové lopatky (10) vložku (79) obsahuj ící vložky (79)
48, 50), (80, 82) přivádění chladicího v jedné z uvedených dutin (46, dvojici podlouhlých dutých těles umístěných vzájemně vedle sebe pro média, přičemž každé uvedené těleso (80, 82) je opatřeno množinou otvorů (94), procházejících jejich proti • toto· toto >♦_ ·<·» toto toto _ « i « to · to · ♦ · ♦ • · · toto · · to ♦ ····*·· · · · · toto·· ··· ·· toto· toto to· ♦ ♦···♦· sobě směřujícími vnějšími stěnami (86) pro průtok chladicího média pro nárazové chlazení bočních stěn (49, 51) tryskové lopatky (10), přičemž uvedená tělesa (80, 82) mají příslušné vnitřní stěny (88) vzájemně od sebe vzdáleny, a mezi uvedenými vnitřními stěnami (88) je umístěna alespoň jedna rozpěra (100) pro udržování uvedených vnitřních stěn (88) ve vzájemné vzdálenosti od sebe.
3. Trysková lopatka podle nároku 2, vyznačující se tím, že každé těleso (80, 82) vložky (79) je opatřeno alespoň jedním výstupkem (96), vybíhajícím směrem ven z uvedené vnější stěny pro dosednutí na protilehlou boční stěnu uvedené lopatky.
4. Vložka podle nároku ___________________________2, vyznačující se tím, že obsahuje množinu rozpěr (100), rozprostírajících se mezi uvedenými tělesy ve vzájemných vzdálenostech od sebe podél délky uvedených těles.
5. Trysková lopatka podle nároku 2, vyznačující se tím, že uvedená tělesa jsou připevněna vzájemně k sobě a k uvedenému tělesu tryskové lopatky.
6. Trysková lopatka podle nároku 2, vyznačující se tím, že každé z uvedených těles má otevřený konec (90) pro přivádění chladicího média a jeho proudění uvedenými tělesy a přes uvedené otvory podél uvedených vnějších stěn pro nárazové chlazení uvedených bočních stěn lopatky, přičemž koncové části každého φφφφ φ> HM φφ ♦ ♦ (φφφ Φ Φ Φ # # ♦ 9
Φφφ φφφ Φ Φ *
Φφ φ φ Φ φφ φ φ Φ ©
ΦΦΦΦ ·Φ· ΦΦΦ
ΦΦ φφ φφ · φφ φ··φ z uvedených těles proti jejich uvedeným otevřeným koncům jsou uzavřeny.
7. Trysková lopatka podle nároku 2, vyznačující se tím, že každé těleso vložky obsahuje alespoň jeden výstupek (96), vyčnívající směrem ven z jeho uvedené vnější stěny pro dosednutí na protilehlou boční stěnu uvedené lopatky, a množinu rozpěr (100), rozprostírajících se mezi uvedenými tělesy a ve vzájemné vzdálenosti poděl délek uvedených těles, přičemž uvedené rozpěry (100) udržují uvedené výstupky (96) v opřeném stavu o boční stěny (49, 51) uvedené lopatky pro udržování předem stanovené mezery (102) mezi uvedenými vnějšími stěnami uvedených těles vložky a uvedenými bočními stěnami (49, 51) uvedené lopatky.
8. Způsob montáže vložky (79) pro chladicí médium do dutiny (46) tryskové lopatky (10) pro plynovou turbínu, přičemž vložka (79) obsahuje dvojici samostatných podlouhlých dutých těles (80, 82) vložky (79), z nichž každé má vnější stěnu (86), opatřenou množinou průchozích otvorů (94), vyznačující se tím, že obsahuje následující kroky:
vkládání samostatných těles vložky do dutiny lopatky pro jejich umístění vzájemně vedle sebe, přičemž jejich vnější stěny (86) leží proti bočním stěnám (49, 51) uvedené lopatky, a vkládání rozpěry (100) mezi od sebe vzdálené vnitřní stěny (88) uvedených těles vložky pro udržování vnějších stěn
99·· ·· 99 ···· 99 *9
9 · 4 · · 9 · · · · • 44 4 4 4 99 9 • 9 9 · 9 4 4 4 4 9 9 uvedených těles v předem stanovené vzdálenosti od uvedených bočních stěn (49, 51) uvedené lopatky.
9. Způsob podle nároku 8, vyznačující se tím, že uvedená tělesa vložky jsou opatřena výstupky (96), přičemž způsob zahrnuje krok ohýbání uvedených těles v závislosti na vkládání uvedené rozpěry (100) mezi uvedená tělesa pro dosednutí výstupků (96) na boční stěny lopatky.
10. Způsob podle nároku 8, vyznačující se tím, že každé z uvedených těles má otevřený konec (90) pro přivádění chladicího média, přičemž způsob zahrnuje krok připevněni těles vzájemně k sobě v blízkosti jejich uvedených otevřených konců (90).
CZ20013439A 2001-02-16 2001-09-25 Vloľka tryskové lopatky plynové turbíny a způsob její montáľe CZ20013439A3 (cs)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/788,328 US6450759B1 (en) 2001-02-16 2001-02-16 Gas turbine nozzle vane insert and methods of installation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CZ20013439A3 true CZ20013439A3 (cs) 2002-11-13

Family

ID=25144151

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ20013439A CZ20013439A3 (cs) 2001-02-16 2001-09-25 Vloľka tryskové lopatky plynové turbíny a způsob její montáľe

Country Status (7)

Country Link
US (1) US6450759B1 (cs)
EP (1) EP1233146B1 (cs)
JP (1) JP4052373B2 (cs)
KR (1) KR20020067408A (cs)
AT (1) ATE461356T1 (cs)
CZ (1) CZ20013439A3 (cs)
DE (1) DE60141563D1 (cs)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE50210878D1 (de) * 2001-07-05 2007-10-25 Alstom Technology Ltd Verfahren zur Montage eines Prallblechs
US7008185B2 (en) * 2003-02-27 2006-03-07 General Electric Company Gas turbine engine turbine nozzle bifurcated impingement baffle
US6742984B1 (en) 2003-05-19 2004-06-01 General Electric Company Divided insert for steam cooled nozzles and method for supporting and separating divided insert
US7131816B2 (en) * 2005-02-04 2006-11-07 Pratt & Whitney Canada Corp. Airfoil locator rib and method of positioning an insert in an airfoil
US7255536B2 (en) * 2005-05-23 2007-08-14 United Technologies Corporation Turbine airfoil platform cooling circuit
US20080267775A1 (en) * 2007-04-30 2008-10-30 General Electric Company Nozzle segments and method of repairing the same
GB201103317D0 (cs) * 2011-02-28 2011-04-13 Rolls Royce Plc
US20130283814A1 (en) * 2012-04-25 2013-10-31 General Electric Company Turbine cooling system
US8684668B1 (en) * 2012-11-13 2014-04-01 Florida Turbine Technologies, Inc. Sequential cooling insert for turbine stator vane
EP2853690A1 (de) * 2013-09-27 2015-04-01 Siemens Aktiengesellschaft Einsatz zur Kühlung einer Turbinenschaufel aus mehreren Teilstücken
US10053996B2 (en) * 2014-12-12 2018-08-21 United Technologies Corporation Sliding baffle inserts
US10012092B2 (en) * 2015-08-12 2018-07-03 United Technologies Corporation Low turn loss baffle flow diverter
US10428660B2 (en) * 2017-01-31 2019-10-01 United Technologies Corporation Hybrid airfoil cooling
US11702941B2 (en) * 2018-11-09 2023-07-18 Raytheon Technologies Corporation Airfoil with baffle having flange ring affixed to platform
US11242758B2 (en) 2019-11-10 2022-02-08 Raytheon Technologies Corporation Trailing edge insert for airfoil vane
US11994293B2 (en) * 2020-08-31 2024-05-28 General Electric Company Impingement cooling apparatus support structure and method of manufacture
CN114439652B (zh) * 2021-12-29 2023-03-10 北京航天动力研究所 一种热防护增强型3d打印喷管延伸段

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3647316A (en) * 1970-04-28 1972-03-07 Curtiss Wright Corp Variable permeability and oxidation-resistant airfoil
US3715170A (en) * 1970-12-11 1973-02-06 Gen Electric Cooled turbine blade
US3867068A (en) * 1973-03-30 1975-02-18 Gen Electric Turbomachinery blade cooling insert retainers
GB1605194A (en) * 1974-10-17 1983-04-07 Rolls Royce Rotor blade for gas turbine engines
JPS61149503A (ja) * 1984-12-24 1986-07-08 Toshiba Corp タ−ビン翼
US4798515A (en) * 1986-05-19 1989-01-17 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Variable nozzle area turbine vane cooling
US5634766A (en) 1994-08-23 1997-06-03 General Electric Co. Turbine stator vane segments having combined air and steam cooling circuits
US5762471A (en) * 1997-04-04 1998-06-09 General Electric Company turbine stator vane segments having leading edge impingement cooling circuits
US6019572A (en) * 1998-08-06 2000-02-01 Siemens Westinghouse Power Corporation Gas turbine row #1 steam cooled vane

Also Published As

Publication number Publication date
ATE461356T1 (de) 2010-04-15
EP1233146A2 (en) 2002-08-21
JP4052373B2 (ja) 2008-02-27
KR20020067408A (ko) 2002-08-22
US6450759B1 (en) 2002-09-17
EP1233146B1 (en) 2010-03-17
EP1233146A3 (en) 2004-01-21
JP2002256811A (ja) 2002-09-11
US20020114696A1 (en) 2002-08-22
DE60141563D1 (de) 2010-04-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CZ20013439A3 (cs) Vloľka tryskové lopatky plynové turbíny a způsob její montáľe
JP4341230B2 (ja) ガスタービンノズルを冷却するための方法と装置
US6561757B2 (en) Turbine vane segment and impingement insert configuration for fail-safe impingement insert retention
EP2604800B1 (en) Nozzle vane for a gas turbine engine
US7303376B2 (en) Turbine airfoil with outer wall cooling system and inner mid-chord hot gas receiving cavity
US6416275B1 (en) Recessed impingement insert metering plate for gas turbine nozzles
CN104929695B (zh) 涡轮机的转子叶片或导叶的翼型件部分
US6089822A (en) Gas turbine stationary blade
EP2019187B1 (en) Apparatus and methods for providing vane platform cooling
EP1149982B1 (en) A method of joining a vane cavity insert to a nozzle segment of a gas turbine
EP1156187B1 (en) Turbine nozzle with cavity insert having impingement and convection cooling regions
US6190120B1 (en) Partially turbulated trailing edge cooling passages for gas turbine nozzles
US6742984B1 (en) Divided insert for steam cooled nozzles and method for supporting and separating divided insert
US7296972B2 (en) Turbine airfoil with counter-flow serpentine channels
EP1106781A1 (en) Coolable vane or blade for a turbomachine
EP1160418A2 (en) Steam exit flow design for aft cavities of an airfoil
EP1149983A2 (en) Film cooling for a closed loop cooled airfoil
KR20000070801A (ko) 가스 터빈 에어포일을 냉각하는 장치 및 그 제조 방법
JP4341231B2 (ja) ガスタービンノズルを冷却するための方法と装置
US10323520B2 (en) Platform cooling arrangement in a turbine rotor blade
JP2001140601A (ja) 翼形部前縁のスロット式衝突冷却
CZ2001192A3 (cs) Segment trysky plynové turbíny
US6422810B1 (en) Exit chimney joint and method of forming the joint for closed circuit steam cooled gas turbine nozzles
EP1094200A1 (en) Gas turbine cooled moving blade
JP2004278537A (ja) エンゼルウイング・シールランドを有するタービンノズル及びそれに関連する溶接方法