燃气涡轮发动机

摘要

本发明涉及燃气涡轮发动机，其包括环形引导叶瓣组件的部段，在发动机使用中部段将热燃烧气体引到发动机转子叶片上，部段包括平台，平台相对于发动机旋转轴线被径向向内/向外置于部段侧面，平台具有相对于通过部段的热燃烧气体流动处于下游的后缘部分，后缘部分包括从其径向向内/向外延伸的轨，发动机还包括支撑和冷却装置以支撑部段并引导冷却流体来冷却部段，装置位于平台的径向内部/外部，装置包括从其径向向外/向内延伸的凸缘部件，其特征在于装置还包括板叶密封件和至少一个保持销，保持销延伸通过板叶密封件、轨和凸缘部件以将部段固定到装置来确定部段的径向位置和保持板叶密封件就位以密封轨和凸缘部件之间的界面来阻止冷却流体进入。

权利要求

1.一种燃气涡轮发动机，包括：环形引导叶瓣组件的部段（1），在所述发动机使用过程中该部段（1）将热燃烧气体引导到发动机的转子叶片（9）上，所述部段（1）包括相对于发动机的旋转轴线被径向向内设置于所述部段（1）的侧面的平台（13），所述平台（13）具有相对于通过所述部段（1）的热燃烧气体的流动处于下游的后缘部分（15），所述后缘部分（15）包括从所述后缘部分（15）径向向内延伸的轨（17），所述发动机还包括支撑和冷却装置（3）以用于支撑所述部段（1）并引导冷却流体来冷却所述部段（1），所述支撑和冷却装置（3）位于所述平台（13）的径向内部，所述支撑和冷却装置（3）包括从所述支撑和冷却装置（3）径向向外延伸的凸缘部件（37、39），其特征在于：所述支撑和冷却装置（3）还包括板叶密封件（31）和至少一个保持销（33），所述保持销（33）延伸通过所述板叶密封件（31）、所述轨（17）和所述凸缘部件（37、39），从而（i）将所述部段（1）固定到所述支撑和冷却装置（3）以确定所述部段（1）的径向位置，以及（ii）保持所述板叶密封件（31）处于密封所述轨（17）和所述凸缘部件（37、39）之间的界面（53）来阻止冷却流体进入的位置。

2.根据权利要求1所述的发动机，其中存在两个或更多个保持销（33）。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的发动机，其中所述保持销（33）延伸通过所述轨（17）和凸缘部件（37、39）中的孔洞（27、43），所述孔洞（27、43）被形成为确定所述部段（1）的周向位置。

4.根据权利要求1或权利要求2所述的发动机，其中所述保持销（33）延伸通过所述轨（17）和/或凸缘部件（37、39）中的周向延伸的槽，从而允许调节所述部段（1）的周向位置。

5.根据权利要求1或权利要求2所述的发动机，其中所述支撑和冷却装置（3）包括居中在所述发动机的所述旋转轴线上的承载环（29），所述凸缘部件（37、39）包括从所述承载环（29）径向向外延伸的主凸缘（37）和次凸缘（39），所述次凸缘（39）与所述主凸缘（37）相比具有减小的厚度，从而产生围绕所述承载环（29）的周边延伸的凹入区（41），所述轨（17）沿所述周边延伸的凹入区（41）延伸。

6.根据权利要求5所述的发动机，其中所述轨（17）的指向上游的面（55）与所述主凸缘（37）的指向上游的面（57）位于相同平面内，并且所述板叶密封件（31）是平面形式并且定位成抵靠所述轨（17）和主凸缘（37）的所述指向上游的面（55、57）并且桥接所述轨（17）和所述主凸缘和次凸缘（37、39）之间的界面（53）。

7.根据权利要求5所述的发动机，其中所述支撑和冷却装置（3）包括腔（49），所述冷却流体被供给到该腔（49），所述腔（49）在所述主凸缘和次凸缘（37、39）、所述轨（17）、所述板叶密封件（31）以及所述保持销（33）的上游位于所述承载环（29）和所述部段（1）之间。

8.根据权利要求7所述的发动机，其中所述后缘部分（15）包括第一通道（28），该第一通道（28）沿大致下游方向从所述平台（13）的径向向内定向的面（19）延伸到所述平台（13）的径向向外定向的面（30），在所述发动机使用过程中供给到所述腔（49）的冷却流体进入所述第一通道（28）、在大致下游方向沿所述第一通道（28）行进并且离开所述第一通道（28）从而覆膜冷却所述径向向外定向的面（30）在离开所述第一通道（28）的出口下游处的部件。

9.根据权利要求8所述的发动机，其中所述支撑和冷却装置（3）包括冷却板（35），该冷却板（35）被设置成邻近并平行于所述径向向内定向的面（19），从而在所述冷却板（35）和所述径向向内定向的面（19）之间形成第二通道（45），所述冷却板（35）包括多个冷却孔洞（47），在所述发动机使用过程中所述冷却孔洞（47）由供给到所述腔（49）的冷却流体形成冷却流体的径向向外定向的射流，所述射流碰撞且冷却所述径向向内定向的面（19），来自所述第二通道（45）的冷却流体进入所述第一通道（28）。

10.根据权利要求1所述的发动机，其中存在两个保持销（33），所述轨（17）包括在每一端的凸起部分（23）以及在所述凸起部分（23）之间的凹陷（25），并且每个凸起部分（23）包括孔洞（27），所述两个保持销（33）中的相应一个延伸通过该孔洞（27）。

11.一种燃气涡轮发动机，包括：环形引导叶瓣组件的部段（1），在所述发动机使用过程中该部段（1）将热燃烧气体引导到发动机的转子叶片（9）上，所述部段（1）包括相对于发动机的旋转轴线被径向向外设置于所述部段（1）的侧面的平台（13），所述平台（13）具有相对于通过所述部段（1）的热燃烧气体的流动处于下游的后缘部分（15），所述后缘部分（15）包括从所述后缘部分（15）径向向外延伸的轨（17），所述发动机还包括支撑和冷却装置（3）以用于支撑所述部段（1）并引导冷却流体来冷却所述部段（1），所述支撑和冷却装置（3）位于所述平台（13）的径向外部，所述支撑和冷却装置（3）包括从所述支撑和冷却装置（3）径向向内延伸的凸缘部件（37、39），其特征在于：所述支撑和冷却装置（3）还包括板叶密封件（31）和至少一个保持销（33），所述保持销（33）延伸通过所述板叶密封件（31）、所述轨（17）和所述凸缘部件（37、39），从而（i）将所述部段（1）固定到所述支撑和冷却装置（3）以确定所述部段（1）的径向位置，以及（ii）保持所述板叶密封件（31）处于密封所述轨（17）和所述凸缘部件（37、39）之间的界面（53）来阻止冷却流体进入的位置。

12.根据权利要求11所述的发动机，其中存在两个或更多个保持销（33）。

13.根据权利要求11或权利要求12所述的发动机，其中所述保持销（33）延伸通过所述轨（17）和凸缘部件（37、39）中的孔洞（27、43），所述孔洞（27、43）被形成为确定所述部段（1）的周向位置。

14.根据权利要求11或权利要求12所述的发动机，其中所述保持销（33）延伸通过所述轨（17）和/或凸缘部件（37、39）中的周向延伸的槽，从而允许调节所述部段（1）的周向位置。

15.根据权利要求11或权利要求12所述的发动机，其中所述支撑和冷却装置（3）包括居中在所述发动机的所述旋转轴线上的承载环（29），所述凸缘部件（37、39）包括从所述承载环（29）径向向外延伸的主凸缘（37）和次凸缘（39），所述次凸缘（39）与所述主凸缘（37）相比具有减小的厚度，从而产生围绕所述承载环（29）的周边延伸的凹入区（41），所述轨（17）沿所述周边延伸的凹入区（41）延伸。

16.根据权利要求15所述的发动机，其中所述轨（17）的指向上游的面（55）与所述主凸缘（37）的指向上游的面（57）位于相同平面内，并且所述板叶密封件（31）是平面形式并且定位成抵靠所述轨（17）和主凸缘（37）的所述指向上游的面（55、57）并且桥接所述轨（17）和所述主凸缘和次凸缘（37、39）之间的界面（53）。

17.根据权利要求15所述的发动机，其中所述支撑和冷却装置（3）包括腔（49），所述冷却流体被供给到该腔（49），所述腔（49）在所述主凸缘和次凸缘（37、39）、所述轨（17）、所述板叶密封件（31）以及所述保持销（33）的上游位于所述承载环（29）和所述部段（1）之间。

18.根据权利要求17所述的发动机，其中所述后缘部分（15）包括第一通道（28），该第一通道（28）沿大致下游方向从所述平台（13）的径向向内定向的面（19）延伸到所述平台（13）的径向向外定向的面（30），在所述发动机使用过程中供给到所述腔（49）的冷却流体进入所述第一通道（28）、在大致下游方向沿所述第一通道（28）行进并且离开所述第一通道（28）从而覆膜冷却所述径向向外定向的面（30）在离开所述第一通道（28）的出口下游处的部件。

19.根据权利要求18所述的发动机，其中所述支撑和冷却装置（3）包括冷却板（35），该冷却板（35）被设置成邻近并平行于所述径向向内定向的面（19），从而在所述冷却板（35）和所述径向向内定向的面（19）之间形成第二通道（45），所述冷却板（35）包括多个冷却孔洞（47），在所述发动机使用过程中所述冷却孔洞（47）由供给到所述腔（49）的冷却流体形成冷却流体的径向向外定向的射流，所述射流碰撞且冷却所述径向向内定向的面（19），来自所述第二通道（45）的冷却流体进入所述第一通道（28）。

20.根据权利要求11所述的发动机，其中存在两个保持销（33），所述轨（17）包括在每一端的凸起部分（23）以及在所述凸起部分（23）之间的凹陷（25），并且每个凸起部分（23）包括孔洞（27），所述两个保持销（33）中的相应一个延伸通过该孔洞（27）。

说明书

燃气涡轮发动机

技术领域

[0001] 本发明涉及燃气涡轮发动机。

[0002] 更具体地，本发明涉及包括环形引导叶瓣组件的部段的燃气涡轮发动机，在使用发动机过程中该部段将热燃烧气体引导到发动机的转子叶片上，该部段包括相对于发动机的旋转轴线被径向向内/向外置于所述部段的侧面的平台，所述平台具有相对于通过部段的热燃烧气体的流动处于下游的后缘部分，所述后缘部分包括从后缘部分径向向内/向外延伸的轨，所述发动机还包括支撑和冷却装置以用于支撑部段并引导冷却流体来冷却部段，该装置被置于所述平台径向内部/外部，该装置包括从该装置径向向外/向内延伸的凸缘部件。

背景技术

[0003] 需要简化这种燃气涡轮发动机。

发明内容

[0004] 根据本发明，提供了一种燃气涡轮发动机，其包括环形引导叶瓣组件的部段，在发动机使用过程中该部段将热燃烧气体引导到发动机的转子叶片上，该部段包括相对于发动机的旋转轴线被径向向内/向外置于所述部段的侧面的平台，所述平台具有相对于通过部段的热燃烧气体的流动处于下游的后缘部分，所述后缘部分包括从后缘部分径向向内/向外延伸的轨，所述发动机也包括支撑和冷却装置以用于支撑部段并引导冷却流体来冷却部段，该装置被置于所述平台径向内部/外部，该装置包括从该装置径向向外/向内延伸的凸缘部件，其特征在于所述装置还包括板叶密封件和至少一个保持销，所述保持销延伸通过所述板叶密封件、所述轨以及所述凸缘部件，从而（i）将所述部段固定于所述装置以确定所述部段的径向位置，以及（ii）保持所述板叶密封件处于密封所述轨和所述凸缘部件之间的界面以阻止冷却流体进入的位置。

附图说明

[0005] 现在将参考附图通过示例来描述本发明，该附图是对于根据本发明的燃气涡轮发动机的部件的图释。

具体实施方式

[0006] 参考附图，燃气涡轮发动机的部件包括发动机的环形引导叶瓣组件的部段1、支撑和冷却装置3以及转子5。发动机的旋转轴线可在附图中水平延伸并且可以被置于图中所示部分的下方。转子5包括具有叶片根部7的转子叶片9。转子5还包括转子盘（未示出），转子叶片9借助于其转子根部7被固定到该转子盘。部段1如图中箭头A所示将行进的热燃烧气体引导到转子叶片9上。可以看出，附图仅示出了部段1的径向内部和后方的部件，仅示出了支撑和冷却装置3的径向外部且后方的部件，并且仅示出了转子叶片9的包括其叶片根部7的径向内部且前方的部件。

[0007] 部段1包括引导叶瓣11和在部段1的径向内侧处的平台13。部段1还可以包括一个或更多个附加引导叶瓣11以及在部段1的径向外侧的平台。所有引导叶瓣均在径向内平台和外平台之间径向延伸。径向内平台和外平台将是弓形形式。图中所示的部段1的视图是沿周向方向观察的。

[0008] 如本领域所公知的，完整的环形引导叶瓣组件包括设置成环或环形的多个部段1。因此，在附图中，环形的平面是垂直于纸平面的竖直平面，存在部段1，其邻近且如图所示在纸平面的下方和上方（即沿周向方向）与部段1连续地延伸。

[0009] 平台13具有相对于通过部段1的热燃烧气体的流动A处于下游的后缘部分15。后缘部段15包括轨17，其从部分15、从平台13的径向向内定向的面19径向向内延伸。

[0010] 在透视图中轨17被示作在附图的底部。在这个透视图中，轨17相比于其在附图中上方的取向是倒置的。轨17沿后缘部分15平行于部分15的最终后尖端21延伸。因此，轨17在发动机内周向向地延伸。轨17的周向长度/程度基本相同于平台13的周向长度/程度。虽然示出的轨17在立体图中是直的，不过实际上其稍稍弯曲以便其基座22沿其长度与平台13的径向向内定向的面19呈邻接关系定位（平台13当然也是稍弯曲的以便周向地延伸并且具有半径，如本领域所知的）。轨17的高度沿其长度不同，轨17包括在每一端的凸起部分23以及在部分23之间的凹陷25。部分23包括孔洞27。凹陷25使得轨17容易随平台13的弯曲而弯曲。

[0011] 后缘部分15包括通道28，其在大致下游方向从平台13的径向向内定向的面19延伸到平台13的径向向外定向的面30。

[0012] 支撑和冷却装置3支撑部段1并且引导冷却流体以冷却部段1。装置3位于平台13径向内部。装置3包括承载环29、金属板叶密封件31、两个保持销33（在图中仅示出其中一个）以及冷却板35。

[0013] 承载环29包括凸缘部件，其包括主凸缘和次凸缘37、39，所述主凸缘和次凸缘37、39从承载环29径向向外延伸。与主凸缘37相比次凸缘39的厚度减小从而产生了围绕承载环29的周边延伸的凹入区域41。包括其凸缘37、39的承载环29居中在发动机的旋转轴线上。在附图中，承载环29的平面是垂直于纸平面的竖直平面。

[0014] 板叶密封件31延伸到纸内和纸外，并且具有与部段1的轨17基本相同的长度。

[0015] 保持销33延伸通过板叶密封件31，之后通过轨17的凸起部分23中的孔洞27，并且之后进入次凸缘39中的孔洞43内（次凸缘39内的孔洞43的位置对应于轨17内的孔洞27）。销33具有与轨17和次凸缘39中一者的干涉配合/过盈配合，并且具有与轨17和次凸缘39中的另一者的比干涉配合稍松的紧配合。销33与板叶密封件31具有相对松的配合。

[0016] 冷却板35被置于恰在平台13的径向向内定向的面19下方且与其平行，从而形成在板35和面19之间的冷却通道45。部段1包括与轨17平行的附加轨（未示出），其从平台13的前缘部分（未示出）径向向内延伸。冷却板35的下游端位于轨17内并且板的上游端（未示出）位于所述附加轨内。冷却板35包括多个冷却孔洞47。

[0017] 冷却流体被供应到在主凸缘和次凸缘37和39、轨17、板叶密封件31以及保持销33的上游、存在于承载环29和部段1之间的腔49。通过冷却板35内的冷却孔洞47形成冷却流体的径向向外定向的射流。这些射流撞击并冷却平台13的径向向内定向的面19。冷却通道45内的一些冷却流体如箭头B所示行进通过平台13到达引导叶瓣11的内部，而一些冷却流体经由后缘部分15内的通道28行进从而覆膜冷却（film cool）平台13的径向向外定向的面30在离开通道28的出口的下游处的部件。此外，冷却流体被供应到承载环
29和转子叶片9之间的区域51，如箭头C所指。这个流体在图中大致向上行进来结合离开通道28的流体。

[0018] 保持销33有双重功能：它们（i）将部段1固定到承载环29从而确定部段1的径向位置，以及（ii）保持板叶密封件31处于密封轨17和凸缘37、39之间的界面53以阻止冷却流体从腔49进入的位置。保持销33部件的这种双重功能简化了部段1与支撑和冷却装置3之间的接合形式。此外，有利地，板叶密封件31实现了对界面53的密封且不会显著地增加平台13的刚性。

[0019] 轨17沿周向延伸的凹入区41延伸，并且轨17的指向上游的面55位于与主凸缘37的指向上游的面57齐平（处于相同平面）。平面板叶密封件31定位成抵靠齐平的面55和57并且桥接轨17和凸缘37、39之间的界面53。轨17的指向下游的面59与次凸缘39的指向上游的面61相对。

[0020] 轨17内的孔洞27和次凸缘39内的孔洞43的直径对应于保持销33的轴的直径，并且因此孔洞27、43被形成为不仅确定半径而且确定部段1的周向位置。如果需要允许调节部段1的周向位置，则这可以通过使得轨17内和/或次凸缘39内的孔洞27、43包括周向延伸的槽来实现。部段1的径向和周向位置可以被确定，并且没有约束部段1的周向热增长，这是通过如下特征实现的：与两个保持销33中的一个相关的孔洞27、43具有对应于保持销的轴的直径的直径，并且与两个保持销33中的另一个相关的任一或两个孔洞27、43包括周向延伸的槽。

[0021] 上述描述涉及环形引导叶瓣组件的部段的平台，其中该平台被置于所述部段的径向内侧。应该意识到本发明也可以被用于关于环形引导叶瓣组件的部段的平台，其中该平台被置于所述部段的径向外侧。这种示例可以如下：（a）类似于装置3的支撑和冷却装置将位于平台径向外部且将包括类似于凸缘37、39的凸缘，所述凸缘从所述装置径向向内延伸，以及（b）平台的后缘部分将包括类似于轨17的从后缘部分径向向外延伸的轨。

[0022] 上述描述涉及环形引导叶瓣组件的部段，其中多个部段被设置成环或环形从而构成完整环形引导叶瓣组件。应该理解，在有限情况下，部段可以是完整环形引导叶瓣组件，其中仅需要一个部段来构造完整环形引导叶瓣组件，即完整环形引导叶瓣组件由本身是整个环或环形的仅一个部段构成。