[发明专利]用于燃气涡轮机的互锁模块化翼型件

说明书

技术领域

本发明涉及在燃气涡轮机中使用的翼型件，比如轮片或叶片，更具体地涉及具有至少一个第一丝极的翼型件，所述至少一个第一丝极包括在第一横向方向上接纳支承柱的至少一个第一侧开孔。翼型件还包括至少一个第二丝极，所述至少一个第二丝极具有在第二横向方向上接纳支承柱的至少一个第二侧开孔。第二丝极还包括用于覆盖第一侧开孔的凸缘。此外，翼型件包括用于保持第一丝极和第二丝极处于压缩状态的上板。

背景技术

在用于能量转换的各种多级涡轮机中，比如燃气涡轮机，使用流体来产生旋转运动。参照图1，轴流式燃气涡轮机10包括沿着中心轴线20布置的多级压缩机部段12、燃烧部段14、多级涡轮部段16和排气系统18。在大气压下的空气通常沿着涡轮机10的轴向长度沿流动箭头F的方向被吸入压缩机部段12。吸入空气在压缩机部段12中被成排的旋转压缩机叶片逐渐压缩，从而增加压力，并且由配合的压缩机轮片引导至燃烧部段14，在燃烧部段14中被压缩的空气与比如天然气的燃料混合并被点燃以产生燃烧气体。比原始吸入空气压力更高、温度更高和速度更大的燃烧气体被引导至涡轮部段16。涡轮部段16包括多个翼型涡轮机叶片22，所述多个翼型涡轮机叶片22在围绕轴线20旋转的轴24上布置成多个排R1、R2等。燃烧气体通过涡轮部段16膨胀，在涡轮部段16中，燃烧气体通过相关联的静轮片排24沿燃烧流动方向F被引导横过叶片排22。叶片排22和相关联的轮片排24形成一个级。特别地，涡轮部段16可以包括四级。当燃烧气体通过涡轮部段16时，燃烧气体使叶片22并因此使轴24围绕轴线20旋转，从而从流动中提取能量以产生机械功。

提高涡轮机效率的方法是增加涡轮机的运行温度。在较高温度下操作涡轮机经常需要使用难以制造成涡轮机部件(比如轮片和/或叶片)的专用高耐热材料。期望提高利用高耐热材料的涡轮机轮片和/或叶片的可制造性。

发明内容

公开了用于涡轮机的互锁模块化翼型件。该翼型件包括至少一个支承柱和至少一个第一丝极，所述至少一个支承柱从下板延伸，所述至少一个第一丝极具有在第一横向方向上接纳支承柱的至少一个第一侧开孔。翼型件还包括至少一个第二丝极，所述至少一个第二丝极具有在第二横向方向上接纳支承柱的至少一个第二侧开孔，其中，第二丝极包括用于覆盖第一侧开孔的凸缘。另外，翼型件包括延伸穿过支承柱的冷却通道，其中，支承柱包括用于射出经由冷却通道传输以冷却第一丝极和第二丝极的冷却流体的开孔。此外，翼型件包括位于第一丝极和第二丝极顶部上的上板，该上板用于保持第一丝极和第二丝极处于压缩状态。

此外，本发明还包括一种组装用于涡轮机的翼型件的方法。该方法包括提供至少一个支承柱和至少一个第一丝极，所述至少一个支承柱从下板延伸，所述至少一个第一丝极具有沿第一横向方向接纳支承柱的至少一个第一侧开孔。该方法还包括提供至少一个第二丝极，所述至少一个第二丝极具有至少一个第二侧开孔，所述至少一个第二侧开孔在与第一方向相反的第二横向方向上接纳支承柱，其中，第二丝极包括用于覆盖第一侧开孔的凸缘。另外，该方法包括加热支承柱以使支承柱延长并将上板附接至支承柱。此外，该方法包括冷却支承柱以使支承柱收缩并将第一元件和第二元件置于压缩状态。

本领域技术人员可以将本发明的各个特征联合或分别以任何组合或子组合的方式应用。

附图说明

通过结合附图考虑下面的详细描述，可以容易地理解本公开的教示，在附图中：

图1是轴流式燃气涡轮机的局部截面图。

图2是根据本发明实施方式的模块化涡轮机轮片的视图。

图3是未安装丝极的轮片的下背板的视图。

图4是沿着图2的视线4-4的轮片的上背板的视图。

图5至图6分别示出了示例性轮片基部丝极的俯视图和仰视图。

图7至图8分别示出了第一轮片丝极的俯视图和仰视图。

图9是沿着图7的视线9-9的第一丝极的立体图。

图10是沿着图5的视线10-10的第一丝极的视图。

图11至图13描绘了用于形成叶片的丝极组装顺序。

图14是根据本发明的替代实施方式的模块化涡轮机叶片的视图。

图15是未安装丝极的叶片的叶片毂的视图。

图16描绘了带凸缘的丝极的向下的凸缘和向上的凸缘。

图17描绘了安装在支承梁上的多个丝极。

图18是沿着图17的视线18-18的端部丝极的局部截面图。