[发明专利]燃气轮机轮叶

说明书

本发明涉及涡轮机中所使用的翼面，更确地说，本发明涉及使用在燃气轮机涡轮部分的固定导向叶片中的翼面。

燃气轮机使用多个固定导向叶片，它们排列在燃气轮机涡轮部分的圆周上，这类涡轮导向叶片暴露在燃烧部分中放出的高热中、有时暴露在腐蚀并带有微粒的气体中，从而给导向叶片带来许多问题，包括腐蚀、烧蚀以及由于温度过高和热应力而发生断裂。这些问题降低了导向叶片的使用寿命，从而增加运行成本、降低汽轮机的利用率。

由于高热气体直接流入导向叶片翼面的前缘部分而造成很高的热传导系数，因此腐蚀、烧蚀和断裂问题在前缘处常常最为严重。不幸的是，由于导向叶片一般采用整体式铸造结构，因此前缘部分的修复需要进行困难而昂贵的焊接。

以往旨在提高导向叶片寿命的一种办法是在翼面的前缘部分形成冷却空气通道，从而降低其温度。不幸的是，从燃烧部分分流的这类冷却空气的使用降低了涡轮的热力性能。以往使用的另一种办法是用具有良好的耐高温、防腐蚀、抗烧蚀性能的陶瓷材料制造导向叶片。可是，这类陶瓷材料易脆，且承受不了由于导向叶片各部分不均匀热膨胀造成的很高的热应力，特别是在开机和关机时。

因此，本发明的总目的是提供一种燃气轮机导向叶片，它的前缘部分容易修复，并可用陶瓷材料制成，但又不会因不均匀热膨胀而造成很高的应力。

简言之，本发明的这一目的和其它目的是在一种燃气轮机中完成的，该燃气轮机的涡轮部分包括一转轴，转轴上装有一排转动叶片，一排固定导向叶片排列在转轴的一圆周上。每一导向叶片的特征在于一由前缘部分、后缘部分和位于前后缘部分之间的中间部分构成的翼面以及把前缘部分滑动地固定到中间部分之上的装置，其中，导向叶片的进一步特征是装在翼面上的一遮板以及形成在前缘部分与该遮板之间的一径向间隙。

通过下述结合附图对仅作为举例的优选实施例的说明，本发明会更容易理解。

图1为采用本发明固定导向叶片的燃气轮机的燃烧部分和涡轮部分的纵向剖面图;

图2为图1所示导向叶片的立体图;

图3为图2所示导向叶片的内遮板部分的底面图;

图4为图3中的Ⅳ向剖面图;

图5为图2所示导向叶片的前缘部分的立体图;

图6为图3和图4所示前缘部分盖板的主体图;

图7为图4中的Ⅶ向剖面图。

参看各附图，图1示出燃气轮机的燃烧部分1。美国专利No.4，991，391（Kosinski）表示出一种典型的燃气轮机，因此本说明书全部以它为参考。燃烧部分1由内壳4和外壳5构成，内外壳之间形成环室7。内壳4围住位于中心的转子6。燃烧部分1还包括多个导管3，把温度超过1200℃（2200°F）的高热燃气从燃烧室（未画出）引至涡轮部分2。

涡轮部分2包括支撑在外壳5上的叶片环12。叶片环12支撑着一排固定导向叶片16，使它们排列在转子6的一圆周上。装在转子6的轮圈部分8上的一排转动叶片10位于该排导向叶片16的下游。来自压缩机部分（未画出）的压缩空气流经环室7。虽然来自压缩机部分的大部分压缩空气用来为燃烧室的燃烧提供空气，但一部分压缩空气形成冷却空气19。冷却空气19从燃烧室分流而通过叶片环12的孔14流入导向叶片16。

如图2所示，每一导向叶片16由内遮板20、外遮板22和位于内外遮板之间的翼面24构成，也即，两遮板装在翼面的两端。挂耳32和34伸出在外遮板之上，把导向叶片16固定在叶片环12上，如图1所示。按照本发明，每一翼面24包括一装在翼面主体之上的可折卸的上游前缘部分26。该翼面主体包括下游后缘部分28，该部分28与位于前后缘部分之间的中间部分27做成一体。

如图5所示，翼面的前缘部分26为一具有流线型前部45的细长部件。如图7所示，前部45的表面的形状做成与分别形成翼面24主体的吸力面和压力面的外凸面和内凹面54和56的圆滑连结。

如图5所示，在前缘部分26的后面上伸出一突起44。在优选实施例中，该突起44的截面大体为T形。T形截面最好由成角度、而非直线的各边构成，从而形成技术人员一般称之为“燕尾”的形状，如图7所示。伸出在中间部分27前面上的突起形成与前缘部分突起44相配的相应形状的槽46，从而使突起44和槽46互相锁住。

如图7所示，当突起44与槽46相配时，它们形成的互锁接合使得前缘部分26在径向上也即在与转子6中心线垂直的方向上可相对于中间部分27自由移动。但是，这一突起/槽接合使得前缘部分26无法在轴向和圆周方向上移动，从而把前缘部分固定连接到导向叶片的其余部分之上。