涡轮叶冠总成及其形成方法技术

技术编号:9273124 阅读:101 留言:0更新日期:2013-10-24 21:56
本发明专利技术公开一种涡轮叶冠总成及其形成方法,所述涡轮叶冠总成包括内部叶冠部分,所述内部叶冠部分包括:主体部分,所述主体部分具有第一周向边缘;以及防漏器,所述防漏器沿周向延伸经过所述主体部分的所述第一周向边缘,其中所述防漏器与所述内部叶冠部分形成一体。

【技术实现步骤摘要】
涡轮叶冠总成及其形成方法
本专利技术所揭示之标的物涉及涡轮机系统,更确切地说,涉及其中的涡轮叶冠总成(turbineshroudassemblies)。
技术介绍
涡轮机引擎,确切地说是燃气涡轮机引擎,包括高温涡轮段,在高温涡轮段中具有旋转叶片,该等旋转叶片在径向上密封有一组高温材料组件,也就是叶冠(shroud)。该等叶冠形成了环形空腔,该等旋转叶片在该环形空腔中运行。由于该等叶冠处于高温环境中,因此该等叶冠需要冷却,因而降低了燃气涡轮机系统的总体效率。因此,需要减少流向该叶冠的内部叶冠部分的冷却流体,以提高涡轮段性能。因此,该内部叶冠部分常常由耐高温材料制成,以阻挡涡轮段的高温。虽然已作出了这些努力,但是,对于高温气体从涡轮段流向外部叶冠部分这一现象而言,问题仍然是存在的。
技术实现思路
根据本专利技术的一方面,一种涡轮叶冠总成包括:内部叶冠(shroud)部分,该内部叶冠部分包括具有第一周向边缘的主体部分;以及防漏器(discourager),该防漏器沿周向延伸,经过该主体部分的第一周向边缘,其中该防漏器与该内部叶冠部分一体形成。根据本专利技术的另一方面,一种涡轮总成包括第一内部叶冠部分,该第一内部叶冠部分包括防漏器。还包括第二内部叶冠部分,该第二内部叶冠部分包括第二内部叶冠周向边缘,其中该防漏器延伸经过第二内部叶冠部分周向边缘。根据本专利技术的另外一方面,一种形成涡轮叶冠总成的方法包括将防漏器围绕具有第一圆周的固定物进行包裹,防漏器由陶瓷基复合材料形成。还包括形成内部叶冠部分,方式是通过以下操作:将由陶瓷基复合材料形成的主体部分的主体部分周向边缘围绕该防漏器中的一部分进行包裹,其中该防漏器中的一部分沿周向延伸,经过该主体部分的主体部分周向边缘。通过以下结合附图进行的说明可以更加清楚地了解这些和其他优点以及特征。附图说明作为本说明书的结论,权利要求书详细指出并明确主张了可被看做本专利技术的申请标的。通过以下结合附图进行的详细说明可以清楚地了解本专利技术的上述和其他特征以及优点,在附图中:图1为包括旋转总成的涡轮机系统的局部截面示意图;图2为包括多个旋转组件的旋转总成的局部透视图;图3为涡轮机叶冠总成的透视图;图4为涡轮机叶冠总成的内部叶冠部分中的防漏器部分的透视图;图5为该内部叶冠部分中的间隔物和防漏器部分的透视图;图6为该内部叶冠部分的透视图,该内部叶冠部分组装有主体部分、间隔物以及防漏器部分;图7为涡轮叶冠总成的底部透视图,该涡轮叶冠总成具有内部叶冠部分以及相邻内部涡轮叶冠部分;图8为形成该内部叶冠部分的方法的示意性图示;以及图9为大体图示形成该涡轮叶冠总成的方法的流程图。具体实施方式参考附图并通过实例来介绍本专利技术的实施例以及优点和特征。具体实施方式参看图1,图中以数字10大体示出根据本专利技术的示例性实施例构建的涡轮机系统,图中所示形式为燃气涡轮引擎。涡轮机系统10包括压缩机12以及多个燃烧器总成,该多个燃烧器总成被配置成环管形阵列,其中一个燃烧器总成以数字14示出。如图示,燃烧器总成14包括端盖总成16,端盖总成16将燃烧室18密封,并且至少部分地界定出燃烧室18。多个喷嘴20-22由端盖总成16支撑,并延伸到燃烧室18中。喷嘴20-22通过一个共同的燃料入口(未示出)接收燃料,并且从压缩机12接收压缩空气。燃料与压缩空气被输送到燃烧室18,并且被点燃以形成用于驱动涡轮24的高温高压燃烧产物或气流。涡轮24包括多个旋转总成或旋转级26-28,该等旋转总成或旋转级通过压缩机/涡轮转子30以可运转的方式连接到压缩机12。在运行中,空气流入压缩机12中并被压缩成高压气体。该高压气体被供给燃烧器组件14,并在燃烧室18中与例如过程气体(processgas)和/或合成气体(合成气)等燃料混合。该燃料/空气、或可燃混合物经点燃后,形成高温高压的燃气流,温度超过2,500°F(1,371°C)。或者,燃烧器总成14所燃烧的燃料可包括(但不限于)天然气和/或燃料油。不管燃烧何种燃料,燃烧器总成14将燃气流导入到涡轮24中,涡轮24将热能转化为旋转机械能。此处,应理解,每一旋转总成或旋转级26-28均以相似方式形成,因此,会参考图2和图3来描述根据本专利技术的示例性实施例所构建的级26,应理解剩余的级(即级27和28)具有对应结构。而且,应理解,可将本专利技术应用到压缩机12中的级、或者是需要抗高温表面的其他旋转总成。不论如何,图中级26包括多个旋转部件,诸如翼型件32,该多个旋转部件分别从具有轴向中心线35的中央轮毂34起向外径向延伸。翼型件32可以围绕中央轮毂34的轴向中心线35旋转,并且包括根部部分36以及径向外部部分38。涡轮叶冠总成(图中大体示为50)覆盖着翼型件32的桨叶部分(bucketportion)或喉部部分(throatportion)(并未分别标出)。涡轮叶冠总成50沿周向围绕级26延伸,并且与径向外部部分38紧密接近。涡轮叶冠总成50形成外部流路边界,该外部流路边界减少了在级26的顶部部分(并未分别标出)上的气路空气泄漏,以提升级效率以及总体的涡轮性能。现在将更详细说明涡轮叶冠总成50。涡轮叶冠总成50包括以可运转的方式彼此配合/连接的外部叶冠部分52以及内部叶冠部分54,其中内部叶冠部分54更接近于翼型件32和转子30(前文均已对两者进行了描述)。外部叶冠部分52通常由金属材料形成并且靠近涡轮24的外壳,该金属材料能够针对在外部叶冠部分52中常见的二级流体泄漏提供有效的密封。内部叶冠部分54由耐高温材料形成,诸如陶瓷基复合材料(CMC)或高熔点合金(refractoryalloy)。应了解,前述材料仅仅为说明性的,能够耐高温的各种替代材料均可适用。由于外部叶冠部分52是由相对较不耐热的金属形成,所以内部叶冠部分54能够防止存在于涡轮24中的热气体流到外部叶冠部分52,或者是减少此类现象的发生。外部叶冠部分52包括径向内部表面56,如所图示的实施例所示出,内部叶冠部分54沿着径向内部表面56来进行设置。内部叶冠部分54包括防漏器(discourager)62,该防漏器沿周向延伸,并且超出主体部分70,更确切地说,超出主体部分70的第一主体部分周向边缘74。尽管在图中展示为超出第一主体部分周向边缘74,但是应理解,防漏器62还可以延伸超出第二主体部分周向边缘60,还可以想到将两者进行组合,防漏器62对于第一主体部分周向边缘74和第二主体部分周向边缘60均超出。参看图4至图6,详细图示了内部叶冠部分52。图中将防漏器62展示为具有相对椭圆形的几何形状,但是,这仅仅是为了说明防漏器62所可能具有的几何形状配置。防漏器62包括第一边缘64和第二边缘68,并且被靠近第一边缘64的主体部分70以环绕方式包住。间隔物72可以设置在主体部分70与防漏器62之间。间隔物72在防漏器62与一个或多个相邻物件之间形成了间隙,下文会对此进行描述。防漏器62的第二边缘68延伸超出主体部分70的第一主体部分周向边缘74。在内部叶冠部分52由CMC材料形成的实施例中,防漏器62、主体部分70以及间隔物72中的每一者均由多个CMC板层形成。参看图7,在图中,涡轮叶冠总成50与相邻涡轮叶冠总成相组合,更确切本文档来自技高网...
涡轮叶冠总成及其形成方法

【技术保护点】
一种涡轮叶冠总成,包括:内部叶冠部分,所述内部叶冠部分包括:主体部分,所述主体部分具有第一周向边缘;以及防漏器,所述防漏器沿周向延伸经过所述主体部分的所述第一周向边缘,其中所述防漏器与所述内部叶冠部分形成一体。

【技术特征摘要】
2012.04.10 US 13/443,2731.一种涡轮叶冠总成,包括:内部叶冠部分,所述内部叶冠部分包括:主体部分,所述主体部分具有第一周向边缘;防漏器,所述防漏器沿周向延伸经过所述主体部分的所述第一周向边缘,其中所述防漏器与所述内部叶冠部分形成一体;其中,所述主体部分围绕所述防漏器的一部分设置;以及间隔物,所述间隔物设置在所述主体部分和所述防漏器之间,所述间隔物、所述主体部分和所述防漏器由同一种材料构成,所述同一种材料是陶瓷基复合材料。2.根据权利要求1所述的涡轮叶冠总成,进一步包括外部叶冠部分,其中所述外部叶冠部分中的至少一部分由金属形成。3.根据权利要求1所述的涡轮叶冠总成,进一步包括具有相邻周向边缘的相邻内部叶冠部分,其中所述相邻周向边缘被设置成靠近所述主体部分的所述第一周向边缘,其中所述防漏器延伸经过所述相邻周向边缘。4.根据权利要求3所述的涡轮叶冠总成,其中所述相邻内部叶冠部分中的一部分被设置在所述防漏器的径向向外位置。5.一种涡轮总成,其包括:第一内部叶冠部分,所述第一内部叶冠部分包括防漏器和具有第一主体周向边缘的主体部分,所述第一主体周向边缘围绕并与所述防漏器的一部分接合;其中,所述防漏器延伸周向地超出所述第一主体周向边缘;第二内部叶冠部分,所述第二内部叶冠部分包括第二内部叶冠周向边缘,其中所述...

【专利技术属性】
技术研发人员:GT福斯特AJ加西亚克雷斯波
申请(专利权)人:通用电气公司
类型:发明
国别省市:

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