[发明专利]涡轮发动机及用于涡轮发动机的导叶载体单元

说明书

技术领域

本公开涉及如权利要求1中阐述的涡轮发动机。其还涉及用于涡轮发动机的导叶载体。

背景技术

涡轮发动机和具体是燃气涡轮发动机的膨胀涡轮的静止第一或入口导叶典型地支承在外端和内端或毂侧端处，以便支承由于典型地存在的高温下的入口导叶之上的绝对压差而引起的轴向力。导叶大体上提供为导叶部件，其中导叶部件包括在两个平台之间延伸的一个或更多个翼型件。导叶部件的内或毂侧平台构成导叶部件的内或毂侧端，并且外平台构成外端，其中外端关于涡轮发动机的轴线位于大于内或毂侧端的半径上。翼型件沿径向方向且横跨导管延伸。例如，在燃气涡轮发动机中，膨胀涡轮的环形地延伸的成排的第一或入口导叶插置在燃烧器与第一排膨胀涡轮运行叶片之间。更大体来说，第一或入口导叶设置在膨胀涡轮的工作流体入口处，并且在第一排膨胀涡轮运行叶片上游。

第一排导叶部件的径向外端典型地由涡轮壳体支承。出于空气动力原因，毂侧支承件可不从壳体提供为直的且沿径向，而是可由转子罩提供，该转子罩继而沿转子从其自身的支承件延伸轴向距离。公知的事实在于，在进入膨胀涡轮的涡轮发动机的工作流体的温度变化时，转子罩和涡轮壳体以不同时间常数响应于流体的温度变化。通常，转子罩比涡轮壳体显著更快地遵循工作流体温度变化。如果涡轮发动机以进入膨胀涡轮的流体的大体上恒定温度操作，则这不是问题。在这些情况下，转子罩和壳体将处于基本上恒定且基本上相等的温度。因此，两个部件将经历基本上相等的热膨胀。因此可容易地解决壳体和转子罩的稳态热膨胀。然而，在联合进入膨胀涡轮的流体的温度的变化的涡轮发动机的显著负载变化的情况下，需要考虑壳体和转子罩的差异热膨胀。在发动机从怠速或甚至静止到高发动机负载的快速加载时，该差异热膨胀变得最大地加剧。由于转子罩和涡轮发动机的壳体的差异热膨胀，故涡轮入口导叶的毂侧关于径向外侧轴向地移位。导叶部件倾斜，并且毂侧轴向间隙开启或闭合，径向梯级或突出部形成，并且间隙可需要尺寸大于稳态操作所需的，潜在地引起增加稳态操作下的流体泄漏和相关的性能退化。典型地发现毂侧上的所述轴向间隙在导叶部件的毂侧端与设在导叶上游用于将工作流体供应至导叶的导管之间，以及在导叶的毂侧端与转子之间。作为静止涡轮部分与旋转涡轮部分之间的界面的后一间隙是实际问题，并且该间隙中的工作流体泄漏可仅由密封件的适合布置和适当提供密封流来缓解。由于导叶部件的倾斜，故至少在导叶部件与提供为径向浮动的支承布置的支承结构之间的界面中的一个处，不但发生轴向位移，而且发生径向位移。径向位移和轴向位移的组合使界面的密封恶化。在无壳体和转子罩的热匹配的情况下在操作状态期间的间隙的加宽可在操作的这些阶段期间引起附加的性能损失。这可花费若干小时，直到达到热稳态和热匹配。在现今的电网操作中，涡轮发动机发电设备，和具体是燃气涡轮和联合循环发电设备日益用作频繁显著且快速负载变化下的峰值负载发动机。其中未实现发动机构件的热平衡并且因此由于差异热膨胀而引起的显著大小失配存在的操作时间可因此累积至总体操作时间的相当大份额，并且累积性能损失对于发电设备运营者而言变得日益相关。

发明内容

本公开的目的在于提供涡轮发动机和导叶载体单元。导叶载体单元可具体为入口导叶载体单元。在更特定的方面中，涡轮发动机和导叶载体单元将提供成缓解本领域相关的问题。更具体而言，分别与导叶部件的内端和导叶部件的外端或其支承点上的差异位移相关的问题将缓解。在甚至更特定的方面中，在涡轮发动机的非静止操作时增大的泄漏和引起性能损失的其它因素将缓解。

这由权利要求1中描述的主题和由另外的独立权利要求中描述的主题实现。

不论明确提到与否，公开的主题的另外的效果和优点将鉴于下面提供的公开变得显而易见。