[发明专利]具备嵌件支持部的透平机静叶片

说明书

所揭示的本发明提供一种包含前缘、尾缘以及将所述前缘与尾缘连接起来的压力面以及吸力面在内的具有翼形截面形状的透平机静叶片叶型从平台部到端壁沿半径方向延伸的透平机静叶片，在此，在所述透平机静叶片叶型内部形成有由连接所述压力面与吸力面的多个肋所分割的多个中空部，在至少任一个以上的所述中空部设有从透平机静叶片叶型的内面突出的多个嵌件支持部，所述嵌件支持部沿着所述中空部的周缘以隔离方式被配置有多个，与此同时沿着半径方向形成列并且以隔离方式被配置有多个。

技术领域

本发明涉及一种燃气涡轮发动机的透平机静叶片，更详细地说，该透平机静叶片把支持嵌件(insert)的结构体一体地设于透平机静叶片本身而得以降低透平机静叶片的生产成本的同时还能大幅减少嵌件的振动，该嵌件则插入并固定于透平机静叶片内面以便形成用于冲击冷却(impingement cooling)的相邻空间。

背景技术

透平机是一种利用蒸汽、气体之类的可压缩流体的流动以冲击力或反作用力获取旋转力的机械装置，其种类主要包括利用蒸汽的蒸汽轮机及利用高温燃气的燃气轮机等。

其中，燃气轮机主要包括压气机、燃烧室及透平机。所述压气机设有导入空气的空气导入口，压气机机壳内交叉配置了多个压气机静叶片与压气机动叶片。从外部导入的空气则经过以多级形成并且旋转的压气机动叶片而逐渐被压缩到目标压力。

燃烧室则向被所述压气机压缩的压缩空气供应燃料并且利用燃烧装置予以点火而生成高温高压的燃烧气体。

透平机在透平机机壳内交叉配置有多个透平机静叶片与透平机动叶片。而且，贯穿压气机、燃烧室、透平机及排气室的中心部地配置转子。

所述转子的两端部被轴承支持为能够旋转。而且，所述转子固定有多个轮盘而得以连接各个动叶片的同时还在排气室侧的端部连接发电机等的驱动轴。

该燃气轮机由于没有诸如四冲程内燃机的活塞之类的往复运动机构而不具备活塞-气缸之类的相互摩擦部位，因而使得润滑油的消耗极少，从而大幅减少了往复运动特征之一的振幅并且进而得以进行高速运动。

下面简单说明燃气轮机的运转，压气机所压缩的空气和燃料混合后燃烧而产生高温燃烧气体，这样产生的燃烧气体则朝透平机侧喷射。所喷射的燃烧气体在通过所述透平机静叶片及透平机动叶片时生成旋转力而使得所述转子旋转。

影响燃气轮机效率的因素很多。近来，开发燃气轮机时在诸如提升燃烧室中的燃烧效率、通过提高透平机入口温度来提高热力学效率、提高压气机与透平机里的空气动力效率等多方面进行了研究。

发电用工业燃气轮机的等级(class)能以透平机入口温度(TIT，Turbine InletTemperature)予以区分，目前G等级和H等级的燃气轮机占据前沿地位，最新的燃气轮机已有达到J等级的案例。燃气轮机的等级越高，效率与透平机入口温度越高，H等级的燃气轮机因透平机入口温度达到1,500℃，而与此相应地需要开发出耐热材料并且发展出冷却技术。

在整个燃气轮机上都需要进行耐热设计，在高温燃烧气体发生并且流动的燃烧室与透平机尤其重要。燃气轮机的冷却采取的是利用压气机所产生的压缩空气的空冷方式，透平机由于在旋转的多级透平机动叶片之间固定配置透平机静叶片的复杂结构而进一步提高了冷却设计的难度。

关于透平机静叶片，为了从高温热应力环境保护透平机静叶片而形成有众多冷却孔与冷却槽(slot)，透平机静叶片的冷却主要分为冲击冷却与膜冷却。冲击冷却指的是高压的压缩空气直接碰撞高温构件表面而引起冷却，膜冷却则是在暴露于高温环境的构件表面薄薄地形成热导率非常低的空气层而得以在冷却的同时抑制来自高温环境的热传递。在透平机静叶片方面则进行复合式冷却，亦即，透平机静叶片内面进行冲击冷却而高温燃气流动的透平机静叶片的外表面则进行膜冷却，凭此得以在高温环境下保护透平机静叶片。