用于燃氣渦輪發(fā)動機的噴嘴的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型大致涉及燃氣渦輪發(fā)動機，并且更具體地涉及一種具有翼型腔浮凸部(embossment)以便限制密封槽破裂到腔內(nèi)以及用于增強總體翼型冷卻的燃氣渦輪機噴嘴(gas turbine nozzle)。
【背景技術(shù)】
[0002]沖擊冷卻系統(tǒng)已被用于禍輪機器(turbine machinery)以冷卻比如為殼體(casing)、葉片、噴嘴等的部件的各種類型的部件。沖擊冷卻系統(tǒng)經(jīng)由氣流冷卻這些部件以便在各部件之間保持足夠的間隙(clearances)以及提高足夠的部件壽命。但是，一些類型的已知沖擊冷卻系統(tǒng)的一個問題在于其趨于需要復(fù)雜的鑄造和/或結(jié)構(gòu)焊接。這種復(fù)雜結(jié)構(gòu)可能不足夠耐用和/或其制造和維修非常昂貴。
[0003]舉例來說，沖擊冷卻插入件(impingement cooling insert)可以定位在噴嘴翼型腔內(nèi)。噴嘴凸緣(nozzle ribs)可被加工在腔內(nèi)用于將冷卻插入件定位其中。凸緣的端部可能需要被加工成以獲得用于將冷卻插入件焊接或釬焊于其中的適當?shù)慕唤缑?。這種過程通常既費時又費錢。此外，零件壽命可能由于穿過接合點的漏氣或者其他問題而縮短。
[0004]因此希望提供一種改進的渦輪機噴嘴。優(yōu)選地，這種改進的渦輪機噴嘴可以提供用于將沖擊冷卻插入件快速且有效地插入其中，而不會需要昂貴的鑄造或機械加工，同時提供足夠的冷卻以用于延長的部件壽命和提高的整體系統(tǒng)效率。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型提供一種用于燃氣渦輪發(fā)動機的噴嘴。該噴嘴可以包括帶(band)、定位在帶內(nèi)的密封槽(seal slot)、從帶延伸的翼型(airfoil)、位于翼型內(nèi)的腔以及圍繞所述帶和腔定位的浮凸部。
[0006]其中，所述帶包括外帶和/或內(nèi)帶。
[0007]其中，所述翼型包括前緣側(cè)壁(leading sidewall)和后緣側(cè)壁(trailingsidewall)。
[0008]其中，所述噴嘴還包括定位在所述腔內(nèi)的冷卻插入件。
[0009]其中，所述冷卻插入件包括沖擊冷卻插入件。
[0010]其中，所述冷卻插入件包括位于其中的多個孔。
[0011]其中，所述冷卻插入件與作為支架的浮凸部接觸。
[0012]其中，冷卻介質(zhì)穿過所述冷卻插入件以冷卻所述翼型。
[0013]其中，所述浮凸部包括曲線構(gòu)造。
[0014]其中，所述曲線構(gòu)造包括延伸到所述腔內(nèi)的大約四十五度(45° )角。
[0015]其中，所述浮凸部包括朝向所述腔延伸的適量的澆鑄材料。
[0016]其中，所述浮凸部圍繞所述帶的第一側(cè)定位，所述密封槽圍繞所述帶的與所述浮凸部相對的第二側(cè)定位。
[0017]其中，所述密封槽加工到所述帶內(nèi)。
[0018]其中，所述帶包括位于其上的成角的傾斜面。
[0019]本實用新型還提供一種制造用于燃氣渦輪發(fā)動機的噴嘴的方法。該方法可以包括以下步驟:澆鑄具有腔和帶的翼型、圍繞腔和帶增加具有曲線構(gòu)造的浮凸部以及相對于浮凸部將密封槽加工到所述帶內(nèi)。
[0020]本實用新型還提供一種用于燃氣渦輪發(fā)動機的噴嘴。該噴嘴可以包括帶、在帶內(nèi)加工的密封槽、從帶延伸的翼型、位于翼型內(nèi)的腔、定位在腔內(nèi)的沖擊冷卻插入件以及圍繞所述帶和腔澆鑄的浮凸部，浮凸部可以具有曲線構(gòu)造。
[0021]其中，所述沖擊冷卻插入件包括位于其中的多個孔。
[0022]其中，所述沖擊冷卻插入件與作為支架的浮凸部接觸。
[0023]其中，冷卻介質(zhì)穿過所述沖擊冷卻插入件以冷卻所述翼型。
[0024]其中，所述曲線構(gòu)造包括延伸到所述腔內(nèi)的大約四十五度(45° )角。
[0025]基于在結(jié)合幾個附圖和所附權(quán)利要求時對以下詳細說明的審閱，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將變得容易理解本實用新型的這些和其他特征以及改進。
【附圖說明】
[0026]圖1是燃氣渦輪發(fā)動機的示意圖，示出壓縮器、燃燒器、渦輪和負載。
[0027]圖2是具有沖擊冷卻插入件的噴嘴的透視圖。
[0028]圖3是具有如在本實用新型中所述的沖擊冷卻插入件的渦輪機噴嘴的局部截面圖。
【具體實施方式】
[0029]現(xiàn)在參考附圖，在附圖中，相同的附圖標記在全部幾個視圖中指代相同的元件，圖1示出如在本實用新型中使用的燃氣渦輪發(fā)動機10的示意性視圖。燃氣渦輪發(fā)動機10可以包括壓縮器15。壓縮器15壓縮進入空氣流20。壓縮器15將壓縮的空氣流20輸送至燃燒器25。燃燒器25使壓縮的空氣流20與加壓的燃料流30混合并且點燃混合物以產(chǎn)生燃燒氣體流35。盡管僅示出單個燃燒器25，燃氣渦輪發(fā)動機10可以包括以環(huán)形排列或其他形式定位的任何數(shù)量的燃燒器25。燃燒氣體流35接著被輸送至渦輪機40。燃燒氣體流35驅(qū)動渦輪機40以便產(chǎn)生機械功。在渦輪機40中產(chǎn)生的機械功經(jīng)由軸45驅(qū)動壓縮器15和比如為發(fā)電機等的外部負載50。
[0030]燃氣渦輪發(fā)動機10可以利用天然氣、液體燃料、各種類型的合成氣和/或其他類型的燃料及其混合物。燃氣渦輪發(fā)動機10可以是由紐約斯克內(nèi)克塔迪市(Schenectady)的通用電氣公司提供的多種不同的燃氣渦輪發(fā)動機中的任一種，其包括但不限于比如7系列或9系列重型燃氣渦輪發(fā)動機等。燃氣渦輪發(fā)動機10可以具有不同的構(gòu)造并且可以利用其他類型的部件。本實用新型中也可以采用其他類型的燃氣渦輪發(fā)動機。也可以在本實用新型中同時使用多個燃氣渦輪發(fā)動機、其他類型的渦輪機以及其他類型的發(fā)電設(shè)備。
[0031]圖2示出可以與渦輪機40或類似設(shè)備一起使用的噴嘴60的示例。任何數(shù)量的噴嘴60可以圍繞燃氣渦輪機軸以環(huán)形排列定位。一般說來，噴嘴60可以包括外帶65、內(nèi)帶70以及在其間延伸的一個或更多個翼型75。翼型75可以在其中具有一個或更多個腔80。冷卻插入件85可以定位在腔80中的一個或更多個中。冷卻插入件85可以具有穿過其的多個孔，用于經(jīng)由比如為蒸汽等的冷卻介質(zhì)沖擊冷卻翼型75的內(nèi)壁表面。外帶65和/或內(nèi)帶70還可以具有形成在其中的一個或更多個密封槽90。密封件可以定位在相鄰噴嘴60的密封槽90內(nèi)，以防止熱燃燒氣體35由此通過。本實用新型中說明的噴嘴60僅用于舉例目的?？梢圆捎迷S多其他和不同類型的噴嘴構(gòu)造。
[0032]圖3示出本實用新型中說明的渦輪機噴嘴100的示例。渦輪機噴嘴100可以包括外帶110和內(nèi)帶120(其中僅示出一者)。翼型130可以在外帶110與內(nèi)帶120之間延伸?？梢圆捎靡粋€以上的翼型130。翼型130可以具有前緣側(cè)壁140和后緣側(cè)壁150。所述側(cè)壁140、150可以在其間限定翼型腔160。一個或更多個密封槽170可以定位在外帶110和內(nèi)帶120中或者圍繞外帶110和內(nèi)帶120定位，用于使一個或更多個密封件在密封槽之間延伸。渦輪機噴嘴100及其部件可以具有任何適當?shù)某叽?、形狀或?gòu)造。
[0033]渦輪機噴嘴100可以包括定位在翼型腔160內(nèi)的冷卻插入件180。冷卻插入件180可以包括位于其中的多個孔190。在此可以采用任何數(shù)量的孔190。冷卻插入件180和孔190可以具有任何適當?shù)某叽?、形狀或?gòu)造。冷卻插入件180的孔190使得冷卻介質(zhì)200能夠從孔190通過，以便通過在其上沖擊來冷卻前緣側(cè)壁140、后緣側(cè)壁150和翼型130的其他表面。冷卻介質(zhì)200可以是蒸汽等等。在此可以采用其他類型的冷卻介質(zhì)。在此可以采用其他部件以及其他構(gòu)造。
[0034]渦輪機噴嘴100還可以包括一個或更多個浮凸部210。浮凸部210可以是適量的另外的翼型材料。浮凸部210可以是澆鑄、擠壓出(extruded)或其他方式形成其中。浮凸部210可以圍繞翼型腔160定位在密封槽170附近。浮凸部210可以具有基本曲線構(gòu)造220。浮凸部210的曲線構(gòu)造220可以以大約四十五度(45° )角延伸到翼型腔160內(nèi)。在此可以采用其他角度以及其他類型的曲線構(gòu)造。具體地，浮凸部210的圓角和前夾角可以足夠大以便獲得高質(zhì)量的可鑄性。此外，浮凸部210的長度、高度、尺寸、形狀和構(gòu)造可以變化?？梢酝瑫r采用具有不同的浮凸部210的噴嘴100。在此可以采用其他部件以及其他構(gòu)造。
[0035]冷卻插入件180可以接觸或不接觸浮凸部210。如果接觸，浮凸部210可以用作最后時刻的接合支架。具體地，支架可以是用于翼型冷卻插入件的平臺。作為接合支架的使用因此可以在本實用新型中增強總翼型冷卻和提高冷卻效率。
[0036]浮凸部210的使用增大了渦輪機噴嘴100的總體設(shè)計空間。具體地，浮凸部210的額外材料使得密封槽170能夠在其中加工，而不需考慮穿入到翼型腔160內(nèi)。密封槽170由此可以具有足夠的密封深度，以抵抗密封件拔出和/或密封件破壞。穿入到翼型腔160內(nèi)可能導(dǎo)致冷卻流泄漏以及相關(guān)的縮短的零件壽命并且降低的總體性能。此外，更小的總體斜面角度可以用于內(nèi)帶110和外帶120上。浮凸部210的利用由此避免了減小的密封槽深度以及增大的斜面角度。
[0037]應(yīng)該明顯的是，上述內(nèi)容僅涉及本實用新型的某些實施例。在不脫離如由下述權(quán)利要求及其等同物限定的本實用新型的基本精神和范圍的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在此作出多種變化和變型。
【主權(quán)項】
1.一種用于燃氣渦輪發(fā)動機的噴嘴，其特征在于，包括: 帶； 位于所述帶內(nèi)的密封槽； 從所述帶延伸的翼型； 位于所述翼型內(nèi)的腔；以及 圍繞所述帶和所述腔定位的浮凸部。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴嘴，其特征在于，所述帶包括外帶和/或內(nèi)帶，所述翼型包括前緣側(cè)壁和后緣側(cè)壁。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴嘴，其特征在于，所述噴嘴還包括定位在所述腔內(nèi)的冷卻插入件，冷卻介質(zhì)穿過所述冷卻插入件以冷卻所述翼型。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的噴嘴，其特征在于，所述冷卻插入件包括沖擊冷卻插入件，所述冷卻插入件包括位于其中的多個孔。5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的噴嘴，其特征在于，所述冷卻插入件與作為支架的浮凸部接觸。6.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的噴嘴，其特征在于，所述浮凸部包括曲線構(gòu)造。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的噴嘴，其特征在于，所述曲線構(gòu)造包括延伸到所述腔內(nèi)的四十五度(45° )角。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴嘴，其特征在于，所述浮凸部包括朝向所述腔延伸的適量的澆鑄材料。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴嘴，其特征在于，所述浮凸部圍繞所述帶的第一側(cè)定位，所述密封槽圍繞所述帶的與所述浮凸部相對的第二側(cè)定位，所述密封槽加工到所述帶內(nèi)。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴嘴，其特征在于，所述帶包括位于其上的成角的傾斜面。
【專利摘要】本實用新型提供一種用于燃氣渦輪發(fā)動機的噴嘴。該噴嘴可以包括帶、定位在帶內(nèi)的密封槽、從帶延伸的翼型、位于翼型內(nèi)的腔以及圍繞帶和腔定位的浮凸部。
【IPC分類】F01D9/02, F01D25/12
【公開號】CN205089375
【申請?zhí)枴緾N201520699159
【發(fā)明人】M.J.賈斯珀
【申請人】通用電氣公司
【公開日】2016年3月16日
【申請日】2015年9月10日
【公告號】DE102015115094A1, US20160076483