[发明专利]用于燃气轮机的隔热板和透平导向叶片

说明书

本发明涉及一种流体壳体，其具有围成流动路径的壁结构，具有至少一个集成在壁结构上用于在流动路径中导流的导向叶片以及设置在壁结构上的隔热板。本发明尤其涉及一种用于燃气轮机装置的流体壳体。此外，本发明还涉及一种用于流体壳体的导向叶片和隔热元件。

用于热燃气流通的流体壳体通常包括带有支承结构的壁结构和朝向壳体内部位于支承结构之前的隔热板。隔热板应防止支承结构过度受热以及腐蚀和/或氧化。在这种流体壳体内也常常设置用于导流的导向叶片。例如可以在燃气轮机装置中将燃烧室和在流动方向上连接在下游的透平部分看作流体壳体。在此，在从燃烧室到透平部分的过渡区域设置用于引导热燃气流的导向叶片。

为了允许暴露在热燃气中的流体壳体元件热膨胀，这些元件之间常常留有间隙地相邻。为了防止热燃气进入间隙，可通过这些间隙将冷却空气送入流动路径内。在此，流出的冷却空气的压力应高于朝向冷却空气间隙流动的热燃气的压力。

这种冷却空气间隙例如位于燃气轮机装置中燃气轮机装置的燃烧室及其透平部分之间的过渡区域，更准确地说是位于设置在燃烧室和透平部分之间区域的燃烧室隔热元件和在流动方向上与隔热元件相邻的透平部分的导向叶片之间。

当在这些冷却空气间隙的区域内形成阻塞点时，将会造成热燃气在这些阻塞点的区域内逆通常的流动方向流动。此外，由于阻塞产生阻塞压力在某些情况下会高于从隔热元件和导向叶片之间的冷却空气间隙流出的冷却空气的压力。因为冷却空气优先从热燃气压力低的区域中的间隙流出，所以，当某个位置发生阻塞时就会降低该处的冷却。因此会导致提高热负荷。此外，也可能发生的是，热燃气在阻塞点的压力是如此之大，以至于热燃气能克服冷却空气流进入间隙，从而导致邻近壁结构的腐蚀增大。其结果便是鉴于燃气轮机装置的检测或检查更经常地更换部件和/或焊接修理。

为了避免上述问题点，通常提高冷却空气的供给。然而，这种方法会导致燃气轮机装置效率降低并导致有害排出物的增加。

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于热燃气流通的流体壳体，尤其是用于燃气轮机装置的流体壳体，在按本发明的流体壳体中可以在不增大冷却空气供给时相对现有技术降低流体壳体在隔热元件和与之相邻的导向叶片之间区域的热负荷。本发明所要解决的另一技术问题是提供一种可有利地用于流体壳体构造的壳体部件。

第一个技术问题通过按权利要求1所述的流体壳体解决，第二个技术问题通过按权利要求13所述的导向叶片或按权利要求16所述的隔热元件解决。各从属权利要求包含了本发明有利的设计。

一种用于热燃气流通的流体壳体，尤其是作为可用于燃气轮机装置的流体壳体设计的流体壳体，其包括围成一流动路径的壁结构，至少一个集成在壁结构上用于在流动路径中导流的导向叶片以及一布置在壁结构的支承结构上的隔热板。

导向叶片配设有也称作叶根或叶片顶部的叶片平台。叶片平台具有构成流动路径一壁段的平台表面。为了在流动的热燃气前保护叶片以及叶片平台，叶片及叶片平台可具有绝热的以及抗腐蚀和/或抗氧化的涂层。

隔热板包括一与叶片平台之间形成间隙并且直接前置在所述叶片平台上游的隔热元件，该元件具有背向壁结构的热燃气侧的隔热表面，所述隔热表面构成流动路径的一壁段。隔热元件通常由金属制成并且可具有绝热的以及抗腐蚀和/或抗氧化的涂层。

在按本发明的流体壳体中，导向叶片和隔热元件这样地相对彼此设置，即，热燃气侧的隔热表面相对于流动路径较平台表面更靠里或者热燃气侧的隔热板表面至少与平台表面齐平。通过这种方法，热燃气侧的隔热表面(接下来称作热燃气表面)和平台表面为热燃气形成一个没有阻塞点的导引面，所述导引面在隔热板表面和平台表面齐平对齐时没有梯度。

由于所述对齐可以有效地避免导向叶片前的阻塞点，因此，在这些区域不会产生热燃气压力的升高。因此也允许在不提高冷却空气用量的情况下避免间隙区域的过热及其腐蚀和/或氧化的增加。总的来说，由此可以延长零部件的寿命并且降低检测或检查的费用。

在按本发明的流体壳体的一个有益的设计中，导向叶片具有一个前缘并且叶片平台具有一个在朝隔热元件方向置于前缘之前的表面区域。所述前置的表面区域形成流动路径的一壁段。所述表面区域尤其可以这样设计，即，其与隔热元件的热燃气表面平齐的对齐。此外，当该表面区域具有朝向隔热元件的小曲率半径的棱边时，前置表面部分的导引热燃气通过的表面可以尤其靠近冷却空气孔并从而尤其靠近隔热元件的导引热燃气通过的表面，因此不会产生梯度。