[发明专利]密封板和动叶片系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于形成环的密封板，所述环由用于燃气轮机的 转子的密封板组成，所述密封板主要由多个金属片形成。此外，本发 明涉及一种特别是用于燃气轮机的动叶片系统，所述动叶片系统具有 多个环形地设置在涡轮盘上的动叶片，其中，在涡轮盘的侧面上设置 有多个密封板。此外，本发明涉及一种具有这种类型的动叶片系统的 燃气轮机。

背景技术

燃气轮机在许多领域中用于驱动发电机或做功机械。在此，燃料 的内能用于产生涡轮机轴的旋转运动。为此，燃料在燃烧室中燃烧， 其中，由空气压缩机供应压缩空气。在此，在燃烧室中通过燃烧燃料 产生的、处于高压和高温下的工质通过连接在燃烧室下游的涡轮机单 元引导，在那里所述工质膨胀做功。

在此，为了产生涡轮机轴的旋转运动，在所述涡轮机轴上设置多 个通常情况下具有组合成叶片组或者叶片排的动叶片。在此，通常情 况下为每个涡轮级设有涡轮盘，动叶片借助于它们的叶根固定在所述 涡轮盘上。此外，为了流动引导在涡轮机单元中的工质，通常情况下 在相邻的动叶片排之间设置有与涡轮机壳体连接的且组合成导向叶片 排的导向叶片。

燃气轮机的燃烧室可构成所谓的环形燃烧室，在所述环形燃烧室 中，多个在圆周方向上围绕涡轮机轴设置的燃烧器通向共同的、由耐 高温的围壁包围的燃烧室腔内。为此，燃烧室在它的整体上构造成环 形的结构。除了唯一的燃烧室，还能设有多个燃烧室。

通常在燃烧室上直接连接有涡轮机单元的第一导向叶片排，所述 导向叶片排与沿工质的流动方向观察直接紧跟着的动叶片排共同形成 涡轮机单元的第一涡轮级，所述涡轮级通常情况下连接在其它涡轮级 下游。

在设计这种类型的燃气轮机时，除了可达到的功率，通常情况下 特别高的效率也是设计目标。在此，效率的提高可由于热力学的原因 原则上通过提高出口温度实现，工质以所述出口温度从燃烧室中流出， 并且流入涡轮机单元中。在此，对于这种类型的燃气轮机，力求并且 也实现大约1200℃到1500℃的温度。

但是，在工质的如此高的温度下，暴露在所述工质中的组件和构 件受到高的热负载。为了保护涡轮盘和涡轮机轴以防热的工质的侵入， 例如从EP 1 944 472 A1中已知，在涡轮盘上设有密封板，所述密封板 圆形环绕地安装在涡轮盘上且安装在分别相对于涡轮轴线的垂直的面 上。在此，通常情况下每个涡轮叶片在涡轮盘的每一侧上分别设有密 封板。所述密封板鳞片状地重叠，并且通常情况下具有密封翼，所述 密封翼延伸直至分别相邻的导向叶片，使得避免了热的工质在涡轮机 轴的方向上的侵入。

但是，密封板还满足其它功能。所述密封板一方面通过相应的固 定元件形成涡轮叶片的轴向固定，另一方面，所述密封板不仅将涡轮 盘相对于从外界侵入的热的气体密封，而是也避免了在涡轮盘内引导 的冷空气的流出，所述冷空气通常情况下为了冷却涡轮叶片在所述涡 轮叶片中传送。

这种类型的具有集成的密封翼的密封板通常情况下以真空精密铸 造的方式(例如以熔模铸造法)制造。在此，设有一定程度的余量， 以便能够补偿由工艺条件导致的在尺寸上的不精确性。根据几何结构， ——密封板具有宽的、非常薄的区域并且在其它位置上具有质量堆积 ——，在真空精密铸造时，尤其是在薄的区域中不能够避免扭曲和一 定程度的多孔性。但是，由于密封板的轮廓要求，所述密封板常常由 合金制成，所述合金不能够以与已说明的真空精密铸造的方法不同的 方法接近最终轮廓地制造。

由于这个原因，这样的密封板必须在浇铸后在高温和高压的情况 下常常借助于热均衡的挤压压缩，以用于消除多孔性，并且最后通过 耗费的机械的加工方法获得最终轮廓。在此，一方面，具有热均衡的 挤压、机械的再加工和与此有关的材料损失的所述工艺是非常耗费和 昂贵的，此外，另一方面，在再加工后也可以存在不均匀的质量分布， 所述不均匀的质量分布之后严重限制了密封板在工作时的功能，并且 可意味着在燃气轮机的效率方面的损失。

此外，从GB 947 553中已知，燃气轮机的动叶片通过坚固的盖环 来防止轴向移动。在此，具有孔的斜置的导向片固定在盖环上，所述 孔接收在盘邻腔中提供的冷空气，并且应通过设置在盖环中的孔将冷 空气引导至动叶片。但是，在所述构造中再次需要经浇铸的盖环。

发明内容