用于轴向保持涡轮机高压涡轮环形垫片段的装置

摘要

一种用于轴向保持涡轮机的高压涡轮(2)的垫片段(16)的装置，所述垫片段(16)包括上游径向壁(18)，其设有外侧上游舌部(20)，用于嵌合在高压涡轮(2)的壳体(14)的相应上游槽(22)中，以及内侧上游舌部(24)，用于嵌合在环段12的相应上游槽(26)中。所述装置包括一块纵向延伸的金属板(46)，其构成了热屏蔽件，并且抵靠着壳体(14)的内表面布置在垫片段(16)的上游径向壁(18)的上游；所述纵向延伸的金属板(46)轴向支撑着垫片段(16)的上游径向壁(18)并且固定在壳体(14)上，从而轴向保持所述垫片段。

权利要求

1.一种用于轴向保持涡轮机的高压涡轮(2)的垫片段(16)的装置，所述垫片段(16)包括：上游径向壁(18)，其设有外侧上游舌部(20)，用于嵌合在高压涡轮(2)的壳体(14)的相应上游槽(22)中，以及内侧上游舌部(24)，用于嵌合在环段(12)的相应上游槽(26)中；

下游径向壁(28)，其设有外侧下游舌部(30)，用于嵌合在高压涡轮的壳体(14)的相应下游槽(32)中，以及内侧下游舌部(34)，用于紧固在环段(12)上；

所述装置包括一块纵向延伸的金属板(46)，其构成了热屏蔽件，并且抵靠着壳体(14)的内表面布置在垫片段(16)的上游径向壁(18)的上游；

所述装置的特征在于，所述纵向延伸的金属板(46)轴向支撑着垫片段(16)的上游径向壁(18)并且固定在壳体(14)上，从而轴向保持所述垫片段。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括绝热衬垫(50)，其安置在壳体(14)的内表面与所述纵向延伸的金属板(46)之间。

3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，还包括热反射衬垫(52)，其布置在所述纵向延伸的金属板(46)的内表面上。

4.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述金属板(46)通过至少一个螺栓螺母系统(48)固定在壳体(14)上。

说明书

用于轴向保持涡轮机高压涡轮环形垫片段的装置

技术领域

[0001] 本发明总体上涉及涡轮机高压涡轮的定子环形支承垫片领域。特别地讲，本发明提供了一种装置，其用于保持垫片段以将所述垫片段轴向锁定在定子上，并且用于提供热保护。

背景技术

[0002] 参看图3，涡轮机的高压涡轮100特别包括多个转子叶片102，它们布置在被来自燃烧室(未示出)的热气体流经的流动通道105内。

[0003] 构成一个高压分配器的多个定子叶片104也布置在气体的流动通道105中，并且位于涡轮的转子叶片102的上游。

[0004] 涡轮的转子叶片102被一个由多个环段106构成的定子环围绕着。所述环段106通过多个垫片段110而固定在涡轮的壳体108上。

[0005] 环段106在涡轮的转子叶片102的叶尖102a处限定出间隙J，该间隙需要尽可能地小，以提高涡轮的效率。

[0006] 为此，用于间隙J的调节装置112围绕着涡轮的壳体108安装。所述调节装置112特别包括圆环形空气流动管道114，其向壳体的圆环形脊116排放空气，以改变它们的温度。

[0007] 根据间隙J的调节要求，脊116的温度变化将导致壳体108热膨胀或收缩，从而增大或减小定子环的直径。

[0008] 这种高压涡轮结构在壳体108受热和垫片110的轴向保持方面存在缺点。

[0009] 实际中，现已发现，由于来自高压分配器的定子叶片104的热辐射，壳体108的位于脊108上游的部位会被加热。

[0010] 所述热辐射(以箭头108表示)是由燃烧气体的高温引起的，并且从其热梯度会从高压分配器的定子叶片104向着壳体传播。壳体的受热对涡轮的寿命特别有害。

[0011] 还发现，在轴向保持垫片段110方面也存在问题。具体地讲，垫片段在轴向上游未被保持在壳体108上。这导致所述垫片段存在径向上不能被保持的危险。

发明内容

[0012] 因此，本发明的目的是提供一种用于轴向保持高压涡轮机垫片段的装置，该装置既能够限制壳体的受热，又能够轴向保持垫片段，从而减轻现有技术中的前述问题。

[0013] 为此，本发明提供了一种用于轴向保持涡轮机的高压涡轮的垫片段的装置，所述垫片段包括：上游径向壁，其设有外侧上游舌部，用于嵌合在高压涡轮的壳体的相应上游槽中，以及内侧上游舌部，用于嵌合在环段的相应上游槽中；以及下游径向壁，其设有外侧下游舌部，用于嵌合在高压涡轮的壳体的相应下游槽中，以及内侧下游舌部，用于紧固在环段上。所述装置包括一块纵向延伸的金属板，其构成了热屏蔽件，并且抵靠着壳体的内表面布置在垫片段的上游径向壁的上游。所述装置的特征在于，所述纵向延伸的金属板轴向支撑着垫片段的上游径向壁并且固定在壳体上，从而轴向保持所述垫片段。

[0014] 通过上述方式，所述纵向延伸的金属板构成了热屏蔽保护件，以抵抗来自高压分配器的定子叶片的热辐射，同时还用于轴向保持垫片段。

[0015] 有益地，所述用于轴向保持垫片段的装置还可以具有绝热衬垫，其安置在壳体的内表面与所述纵向延伸的金属板之间。所述绝热衬垫可增强保护壳体以抵抗热辐射的效果。

[0016] 为了进一步限制壳体受热，所述用于轴向保持垫片段的装置还可以具有热反射衬垫，其布置在所述纵向延伸的金属板的内表面上。

附图说明

[0017] 通过参照示出了非限定性实施例的附图所作描述，本发明的其它特点和优点可以展现出来。在附图中：

[0018] 图1是涡轮机的高压涡轮的局部纵向剖视图，显示了本发明的装置的位置；

[0019] 图2A和2B示出了本发明的装置的两种可能的变化例；

[0020] 图3是现有技术的高压涡轮的纵向剖视图。

具体实施方式

[0021] 图1是沿纵向轴线X-X的涡轮机高压涡轮的纵向剖视图。

[0022] 高压涡轮2特别包括多个转子叶片4，它们布置在被来自燃烧室(未示出)的热气体流经的流动通道6内。

[0023] 转子叶片4相对于热气体在流动通道6内的流动方向10布置在定子叶片8的下游。所述定子叶片8构成一个高压分配器并且安装在上部平台9与下部平台(未示出)之间。

[0024] 高压涡轮2的转子叶片4被多个角形环段12围绕，这些环段12沿圆周方向绕着涡轮的轴线X-X布置，从而构成一个圆形的连续表面。

[0025] 环段12通过构成了一个支承件的多个角形垫片段16安装在高压涡轮机的圆环形壳体14上，该壳体也具有所述轴线X-X。

[0026] 每个垫片段16具有一个上游径向壁18，该上游径向壁设有一个外侧上游舌部20，用于轴向嵌合在壳体14的相应上游槽22中。上游径向壁18还设有一个内侧上游舌部24，用于轴向嵌合在相应环段12的相应上游槽26中。

[0027] 每个垫片段16还具有一个下游径向壁28，该下游径向壁设有一个外侧下游舌部30，用于轴向嵌合在壳体14的相应下游槽32中，以及一个内侧下游舌部34，用于紧固在相应环段12上。

[0028] 更特别地讲，下游径向壁28的内侧下游舌部34通过C形卡子36固定在相应的环段12上。这样，卡子36构成用于保持内侧下游舌部34的保持槽。

[0029] 为了提高高压涡轮2的效率，设置了一个调节装置38，该调节装置可以使环段12的内表面12a与转子叶片4的叶尖4a之间的径向间隙J尽可能小。

[0030] 调节装置38包括气流歧管40，其围绕着高压涡轮的壳体14并且连接着圆环形导管42。所述导管42将空气排放到设在壳体14上的圆环形脊或凸起44上，所述脊或凸起从所述壳体的外表面径向向外延伸。

[0031] 本发明提供了用于轴向保持每个垫片段16的装置。这种轴向保持装置特别包括一块纵向延伸的金属板46，其抵靠着壳体14的内表面布置在垫片段16的上游径向壁18的上游。

[0032] 除了用于轴向保持垫片段16外，所述金属板46还构成了隔热件。实施上，在流动通道6中流动的燃烧气体的高温会产生热辐射，该热辐射趋向于通过定子叶片8以及通过它们的上部平台9传播到壳体14。金属板46因此而用作保护件来抵抗这种对涡轮寿命特别有害的热辐射。

[0033] 所述用于轴向保持垫片段16的装置中的所述纵向延伸金属板46是一个轴向延伸一段距离的金属件，该距离不短于定子叶片8的上部平台9的轴向长度。然而，该距离可以根据需要而调整，特别是根据高压分配器的长度，以提供良好的保护来抵抗从高压分配器向壳体的热辐射。

[0034] 另外，所述轴向保持装置的所述纵向延伸金属板46轴向支撑着垫片段16的上游径向壁18，并且固定在壳体14上，以将垫片段轴向锁定。

[0035] 如图所示，金属板46在其下游端46a轴向支撑着垫片段16的上游径向壁18。

[0036] 通过将成所述金属板46固定在壳体14上，可以在将金属板46的下游端46a抵靠着垫片段16的上游径向壁18的同时，保持金属板46抵靠在壳体的内表面上。一个或多个螺栓螺母型系统48可以用于固定它们。

[0037] 在所述金属板46如此保持抵靠着垫片段16的情况下，所述金属板被锁定就位而不能轴向移动。特别地讲，由于垫片段16的舌部20、24、30、34面向下游，因此它们所嵌合的槽22、26、32、36可防止垫片段沿轴向向下游移动。另外，轴向支撑着上游径向壁18的所述纵向延伸金属板46可以防止垫片段16沿轴向向上游移动。

[0038] 通过这种方式，所述用于轴向保持垫片段16的装置可实现两个功能：第一，其用于轴向保持垫片段16；第二，其构成了热屏蔽保护件以抵抗来自高压分配器的热辐射。

[0039] 根据图2A所示的本发明的有益特征，所述用于轴向保持每个垫片段16的装置还可以具有绝热衬垫50，其安置在壳体14的内表面与所述纵向延伸金属板46之间。

[0040] 这样，绝热衬垫50提高了所述纵向延伸金属板46提供的热屏蔽效果。例如，其可以由纤维(例如纺织物)或导热率低的绝热结块制成。

[0041] 根据图2B所示的本发明的有益特征，所述用于轴向保持每个垫片段16的装置还可以具有热反射衬垫52，其布置在所述纵向延伸金属板46的内表面上。

[0042] 与绝热衬垫类似，直接面对着来自高压分配器的热辐射的热反射衬垫52可以提高所述纵向延伸金属板46提供的热屏蔽效果。例如，热反射衬垫可以由导热率低和/或热反射性能高的陶瓷材料制成。

[0043] 还可以看出，绝热衬垫50和热反射衬垫52可以彼此独立使用或组合使用，以加强由金属板46构成的热屏蔽件的效果。