环形涡轮构件及其所用的部段以及燃气涡轮定子制造技术

本发明专利技术涉及用于冷却和/或净化燃气涡轮部段间隙的微通道排气。一种燃气涡轮定子构件包括一种复合的分段的环，其由弓形部段的环形矩阵组成，各个部段具有端面，端面形成有相应的密封槽，从而在相邻弓形部段的相对的端面之间形成了径向间隙。密封件定位在每对相对的密封槽之间，从而密封了间隙，并且在各个所述弓形部段中提供了适合于供应有冷却空气的通道，该通道连接在通路上，通路在通道和相应的其中一个密封槽或径向间隙之间，在密封件的较低压力侧延伸。

【技术实现步骤摘要】
环形涡轮构件及其所用的部段以及燃气涡轮定子
本专利技术总地涉及冷却涡轮发动机构件，更具体地说，涉及冷却定子护罩，或具有相似几何形状的其它定子构件，以及位于燃气涡轮的热气路径中的涡轮燃烧器下游的相关联的密封件。
技术介绍
通常，燃气涡轮燃烧压缩空气和燃料的混合物，以产生热的燃烧气体。燃烧气体可流过一个或多个涡轮区段，以产生功率，从而驱动，例如发电机和/或压缩机。在燃气涡轮区段中，燃烧气体通常流过一级或多级喷嘴和叶片(或动叶)。涡轮喷嘴可包括周向的固定静叶环，其将燃烧气体引导至旋转的叶片或动叶，叶片或动叶连接在涡轮转子上。当燃烧气体流过动叶时，燃烧气体驱动动叶，以使转子旋转，其继而驱动发电机或其它装置。利用位于包围喷嘴静叶和/或动叶的固定护罩的周向相邻的弓形部段之间的密封件；位于转子叶轮上的周向相邻的旋转动叶或动叶部段的平台之间的密封件；以及位于相同或连续的涡轮级的轴向相邻的喷嘴和动叶护罩之间的密封件，从而包含热的燃烧气体。密封件被设计为用于防止或最大限度地减小较高压力的压缩机排气或抽气流入到较低压力的热气路径中。然而，围绕密封件的泄漏是不可避免的，并且导致压缩机性能下降，其促成了涡轮效率方面的整体下降。同时，必须冷却热气路径构件，包括护罩部段和密封件，以承受极高的燃烧气体温度。常规的冷却机制通常涉及内部冷却特征和相关联的冷却技术的某些组合(例如冲击、弯管冷却、钉状散热片、近壁冷却(impingment，serpentine，pin-finbank，near-wallcooling))，其中冷却空气最终通过膜冷却孔排出，其可实现对构件表面的额外冷却。然而，在某些情况中，不期望以这种方式排出所有或部分的内部冷却流。虽然已经采用了各种技术来冷却护罩和在相邻的护罩以及其它相似的定子构件部段之间的密封件，但是仍然需要为护罩和密封件提供增强的冷却，并且将加热的或废弃的冷却空气用于至少一个其它目的，例如净化部段间隙，即，稀释密封件下面(即，径向向内)的热的燃烧气体，因而冷却密封件，同时还防止或最大限度地减小压缩机抽气流漏泄到热气路径中。
技术实现思路
在一个示例性的但非限制性的实施例中，提供了一种用于环形旋转机械定子构件的部段，其包括部段本体、通道和通路，部段本体具有端面，其形成有周向朝向的密封槽，其适合于容纳密封件，密封件在部段本体和相对应的相邻部段本体中的密封槽之间延伸；通道设于部段本体中，靠近密封槽，供应有冷却空气；并且通路从通道延伸到密封槽中。在另一示例性的方面，提供了一种环形涡轮构件，其包括：多个弓形部段、密封件、通道和通路，其中多个弓形部段设置为用于形成完整的环形，各个部段具有端面，其设有密封槽；密封件在相邻部段的密封槽之间延伸，从而密封了部段之间径向定向的间隙；通道设于各个部段中，靠近至少其中一个所述密封槽，并适合于供应有冷却空气；并且通路从所述通道延伸，并通向位于密封件的径向向外的高压侧的所述至少一个密封槽。在又一方面，提供了一种燃气涡轮定子，其包括第一和第二轴向相邻的环形护罩，环形护罩具有相对的端面，其设有相应的密封槽；其中在相对的端面之间形成了周向的轴向延伸的间隙；周向密封件坐落在相应的密封槽中，从而密封了轴向延伸的间隙，在使用过程中，密封件在其径向外侧和径向内侧将相对较高压力区域和相对较低压力区域分开，所述径向内侧暴露于热气路径中；并且在第一和第二轴向相邻的环形护罩中均提供一个或多个冷却通道，其适合于供应有冷却空气，所述一个或多个冷却通道设置为用于将冷却空气引入到相应的其中一个密封槽或轴向延伸的间隙中，该间隙位于密封件的径向内侧上的相对较低压力区域中。方案1：一种用于环形旋转机械定子构件的部段，包括：部段本体，其具有端面，端面形成有周向朝向的密封槽，其适合于容纳密封件，密封件在部段本体和相邻部段本体的相对应的密封槽之间延伸；通道，其设于部段本体中，靠近密封槽，供应有冷却空气；以及通路，其从通道延伸到密封槽中。方案2：根据方案1的部段，其特征在于，通道与冷却空气入口管道相连通，冷却空气入口管道适合于从冷却空气源供应冷却空气。方案3：根据方案1的部段，其特征在于，通路在密封槽的径向内表面上是开放的。方案4：根据方案1的部段，其特征在于，通道包括微通道，其具有在大约50微米至大约4mm之间的宽度和/或深度尺寸。方案5：根据方案4的部段，其特征在于，微通道具有选自圆形、半圆形、方形、矩形、三角形或长斜方形的横截面形状。方案6：根据方案5的部段，其特征在于，通路在密封槽的径向内表面上是开放的。方案7：根据方案1的部段，其特征在于，部段本体具有弓形形状。方案8：根据方案4的部段，其特征在于，微通道的朝向热气体的侧被涂层封闭。方案9：根据方案8的部段，其特征在于，涂层包括隔热涂层。方案10：一种环形涡轮构件，包括：多个弓形部段，其设置为用于形成完整的环形环，各个部段具有端面，端面设有密封槽；密封件，其在相邻部段的密封槽之间延伸，从而密封了部段之间的径向定向的间隙；通道，其设于各个部段中，靠近至少其中一个密封槽，并且适合于供应有冷却空气；以及通路，其从通道延伸出来，并通向至少一个密封槽中或通向密封件的径向内方的低压侧的相应的径向定向的间隙中。方案11：根据方案6的环形涡轮构件，其特征在于，多个弓形部段组合，从而形成环形涡轮定子喷嘴护罩。方案12：根据方案6的环形涡轮构件，其特征在于，多个弓形部段组合，从而形成环形涡轮定子动叶护罩。方案13：根据方案10的部段，其特征在于，通道包括微通道，其具有在大约50微米至大约4mm之间的宽度和/或深度尺寸。方案14：根据方案13的部段，其特征在于，微通道具有选自圆形、半圆形、方形、矩形、三角形或长斜方形的横截面形状。方案15：根据方案10的部段，其特征在于，微通道的径向内侧被涂层封闭。方案16：一种燃气涡轮定子，包括：第一和第二轴向相邻的环形护罩，其具有相对的端面，端面设有相应的密封槽；其中在相对的端面之间形成了周向的轴向延伸的间隙；周向密封件，其坐落在相应的密封槽中，从而密封了轴向延伸的间隙，在使用过程中，密封件在其径向外侧和径向内侧将相对较高压力区域和相对较低压力区域分开，径向内侧暴露于热气路径中；以及一个或多个冷却通道，其设于各个第一和第二轴向相邻的环形护罩中，适合于供应有冷却空气，一个或多个冷却通道设置为用于将冷却空气引入到相应的其中一个密封槽或轴向延伸的间隙中，其位于密封件的径向内侧的相对较低压力区域中。方案17：根据方案15的燃气涡轮定子构件，其特征在于，通路在端面的一端、在相比热气路径更靠近密封件的位置处是开放的。方案18：根据方案15的燃气涡轮定子，其特征在于，通道的朝向热气体的侧被涂层封闭。方案19：根据方案12的燃气涡轮构件，其特征在于，第一环形护罩包括定子喷嘴护罩。方案20：根据方案15的燃气涡轮构件，其特征在于，第二环形护罩包括定子动叶护罩。现在将结合以下标出的附图更详细地描述本专利技术。附图说明图1是沿着发动机的旋转轴线看去的燃气涡轮发动机的局部截面图；图2是由图1的标号36所指示的圆圈区域的放大的详图；图3是根据一个示例性的但非限制性的实施例的燃气涡轮护罩部段的局部正视图；图4是根据第二示例性的但非限制性的实施例的燃气涡轮护罩部段的局部端视图；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于环形旋转机械定子构件的部段，包括：部段本体，其具有端面，所述端面形成有周向朝向的密封槽，其适合于容纳密封件，所述密封件在所述部段本体和相邻部段本体的相对应的密封槽之间延伸；通道，其设于所述部段本体中，靠近所述密封槽，供应有冷却空气；以及通路，其从所述通道延伸到所述密封槽中。

【技术特征摘要】
2013.10.28 US 14/0648671.一种用于环形旋转机械定子构件的部段，包括：部段本体，其具有端面，所述端面形成有周向朝向的密封槽，其适合于容纳密封件，所述密封件在所述部段本体和相邻部段本体的相对应的密封槽之间延伸；通道，其设于所述部段本体中，靠近所述密封槽，供应有冷却空气，其中所述通道的通道壁均位于暴露于热气体路径的部段本体的径向内表面的径向外部，并且所述通道的所述通道壁均位于所述密封槽的径向内部；以及通路，其从所述通道延伸到所述密封槽中。2.根据权利要求1所述的部段，其特征在于，所述通道与冷却空气入口管道相连通，冷却空气入口管道适合于从冷却空气源供应冷却空气。3.根据权利要求1所述的部段，其特征在于，所述通路在所述密封槽的径向内表面上是开放的。4.根据权利要求1所述的部段，其特征在于，所述通道包括微通道，其具有在50微米至4mm之间的宽度和/或深度尺寸。5.根据权利要求4所述的部段，其特征在于，所述微通道具有选自圆形、半圆形、矩形或三角形的横截面形状。6.根据权利要求5所述的部段，其特征在于，所述通路在所述密封槽的径向内表面上是开放的。7.根据权利要求1所述的部段，其特征在于，所述部段本体具有弓形形状。8.根据权利要求4所述的部段，其特征在于，所述微通道的朝向热气体的侧被涂层封闭。9.根据权利要求8所述的部段，其特征在于，所述涂层包括隔热涂层。10.一种环形涡轮构件，包括：多个弓形部段，其设置为用于形成完整的环形环，各个弓形部段具有端面，所述端面设有密封槽；密封件，其在相邻弓形部段的密封槽之间延伸，从而密封了所述相邻弓形部段之间的径向定向的间隙；通道，其设于各个弓形部段中，靠近至少其中一个所述密封槽，并且适合于供应有冷却空气，其中所述通道的通道壁均位于暴露于热气体路径的多个弓形部段本体的径向内表面的径向外部，并且所述通道的通道壁均位于所述密封槽的径向内部；以及通路，其从所述通道延伸出来，并通向至少一个密封槽中或通向所述密封件的径向内部的低压侧的相应的径向...

【专利技术属性】
技术研发人员：AE史密斯，DW韦伯，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US