[发明专利]涡轮机叶片或轮叶的冲击冷却

说明书

技术领域

本发明涉及翼面形状的涡轮机组件，比如涡轮机转子叶片和定子轮叶。本发明还涉及一种用于将冲击管组装进这种组件中的方法。

背景技术

现代涡轮机通常在极高的温度下运行。温度对涡轮机叶片和/或定子轮叶的影响对涡轮机的有效运行是有害的，并且在极端情况下会导致叶片或轮叶的变形和可能的故障。为了克服该风险，高温涡轮机可包括结合了用于冷却目的的所谓冲击管的中空叶片或轮叶。

这些所谓的冲击管是在叶片或轮叶内沿径向延伸的中空管。空气被迫进入这些管，沿这些管行进，并经由合适的孔涌入所述管与中空叶片或轮叶的内表面之间的空隙。这产生了内部空气流，用于冷却叶片或轮叶。

通常，叶片和轮叶通过铸造而具有中空结构。冲击管可从一端或另一端插入中空结构中，并通常与中空结构焊接在一起，以固定到位。当冲击冷却区域的尺寸以及由此具有最高冷却效率的翼面区域的尺寸分别受限于开口(冲击管经由该开口插入翼面或叶片或轮叶中)的尺寸时，会发生问题。

从EP1380725A2已知以不同的盒或壳状体实施冲击管。这些体均具有大约但不大于开口的尺寸，以将所述体插入叶片或轮叶的室中，并继而插入通过所述开口。

US4798515A公开了一种涡轮机组件，包括基本中空翼面和壁区段(固定的耳轴支撑部分)，壁区段布置在中空翼面的基本上垂直于中空翼面的翼展方向取向的一侧。插入孔凹进所述壁区段中，提供接近中空翼面的入口。

涡轮机组件的冲击管经由耳轴定位在中空翼面中。冲击管的向外展开的弹性部分支持配合或压配合进耳轴的入口孔中。耳轴通过耳轴安装部分匹配壁区段(即固定的耳轴支撑部分)而安置在中空翼面内。

本发明的第一目的是提供一种用于将冲击管组装进翼面形状涡轮机组件(比如涡轮机转子叶片和定子轮叶)的中空翼面中的方法，其可以减少上述缺点，尤其促进空气动力学更有效的翼面和燃气涡轮机部件。

本发明的第二目的是提供一种有利的翼面形状涡轮机组件，比如涡轮机转子叶片和定子轮叶。本发明的第三目的是提供了一种用在这种组件中的用于冷却目的的有利冲击管。

发明内容

相应地，本发明提供了一种涡轮机组件，包括：基本中空翼面；至少壁区段，所述至少壁区段布置在中空翼面的基本垂直于中空壁面的翼展方向取向的一侧，并具有位于所述至少一个壁区段中的提供接近中空翼面的入口的至少插入孔；和至少冲击管所述至少冲击管经由插入孔插入中空翼面中，以安置在中空翼面内，并在中空翼面的至少翼展方向上延伸。

即，在冲击管在翼面中的组装状态下，冲击管的至少突起部分在基本垂直于翼展方向取向的方向上在壁区段的插入孔的边缘范围内延伸，其中，所述突起部分与壁区段的至少一部分重叠，冲击管的重叠部分邻近所述突起部分布置，并抵接插入孔的边缘，所述突起部分和所述重叠部分由一个部件彼此一体地形成。由于创造性事项，翼面的冲击冷却区域的尺寸可有利地和明显地增加。因此，可以扩大具有最高冷却效率的翼面区域。而且，壁区段的插入孔的尺寸不会限制组件的冷却区域。因此，在构造涡轮机组件的各部件(比如翼面的壳体、内或外平台和/或插入孔本身)时可以有更大的自由度。在使用这种涡轮机组件的情况下，可以使用现有翼面的常规状态，而不必复杂地且昂贵地重新构造这些翼面。仅需要例如减小针翅/支架(pin fin/pedestal)冷却区域的尺寸，这可简单地通过稍微修改翼面铸件的核心而完成。因此，可以有利地提供各个有效的涡轮机组件或涡轮机。此外，由于突起部分和重叠部分的实施例的一体设计，冲击管可防损耗地(loss-proof)布置在翼面中。

涡轮机组件用于指代提供用于涡轮机(比如燃气涡轮机)的组件，其中，该组件具有至少翼面。优选地，涡轮机组件包括具有周向布置的翼面的涡轮机叶栅和/或轮，和/或布置在翼面相对两端的外和内平台。在本文中，“基本中空翼面”指的是具有壳体的翼面，其中，壳体包围至少一个空腔。比如肋、轨道或隔板的结构不会妨碍“基本中空翼面”的定义，所述所述结构将翼面中的不同空腔彼此分开，并例如在翼面的翼展方向上延伸。优选地，翼面是中空的。特别地，在下面描述中称为翼面的基本中空翼面具有两个冷却区域，即位于翼面前缘的冲击冷却区域和位于后缘的现有针翅/支架冷却区域。这些区域可经由肋彼此隔开。壁区段用于指代涡轮机组件的界定空腔的至少一部分、尤其是翼面的空腔的区域。壁区段可以是翼面的壳体的区域，或者优选地，是内平台和/或外平台的区域。根据内平台和外平台的实施例，可使用具有多种不同平台和位于平台中的插入孔的相同类型的翼面构造。