用于喷嘴导向叶片和燃气轮机的密封装置制造方法
【专利摘要】描述了一种喷嘴导向叶片支撑装置，包括：在喷嘴导向叶片的后缘(117)的喷嘴导向叶片(109、115、111)的平台部(11)，该平台部具有平台壁，所述平台壁具有第一平台壁部(123)和第二平台壁部(125)，所述第一平台壁部(123)包括在其第一侧上的工作流体相互作用表面(137)和在其第二侧上的冷却表面(139)，所述冷却表面(139)至少部分地限定平台部(111)的内腔(133)，冷却流体(141)在该内腔(133)中是可导向的；所述第二平台壁部(125)在用于喷嘴导向叶片的轴向向下密封装置和用于喷嘴导向叶片的燃气轮机密封装置以及平台部(111)的燃气轮机流端(143)连接至所述第一平台壁部(123)，第二平台壁部(125)的第一表面(147)至少部分地限定所述内腔(133)；支撑结构(121)，用于支撑平台部(111)，所述支撑结构具有凹部(127)；密封件(129)，特别是绳索密封件，设置在所述支撑结构(121)和所述第二壁部(125)的第二表面(145)之间的凹部(127)中，其中，所述密封件(129)适于减少冷却液体(141)从所述内腔(133)泄漏至支撑结构(121)下游的空间(135)。
【专利说明】用于喷嘴导向叶片和燃气轮机的密封装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及喷嘴导向叶片密封装置、喷嘴导向叶片装置以及包括所述喷嘴导向叶片装置的燃气轮机。
【背景技术】
[0002]燃气轮机可以包括一个或多个燃烧器，燃料和从燃气轮机的压缩机级输送来的压缩空气在燃烧器中燃烧。燃料和压缩空气的燃烧混合物从燃烧器排出，并被导入到燃气轮机的涡轮机级。涡轮机级可以包括与一级或多级涡轮叶片相间的一级或多级喷嘴导向叶片，涡轮叶片由燃料和压缩空气的燃烧混合物(还可以被称为工作流体特别是工作气体)驱动。
[0003]喷嘴导向叶片可以围绕着转子轴所绕之旋转的旋转轴线布置，其中涡轮叶片连接在转子上。喷嘴导向叶片级可以由多个周向段(每个段包括一个、两个或甚至更多的喷嘴导向叶片)组装。喷嘴导向叶片的各段可以是铸造金属件或者也可以由陶瓷制成。喷嘴导向叶片的第一级表示使工作流体或工作气体在已经从燃烧器排出后改变方向朝向涡轮叶片的第一级的第一结构，其中涡轮叶片的该第一级位于喷嘴导向叶片的第一级的下游(在工作流体流出燃烧器的方向上)。
[0004]US5129783公开了一种具有陶瓷喷嘴导向叶片和金属发动机壳体的燃气涡轮发动机，其中喷嘴导向叶片座架包括在叶片的径向最外端处的成直角地延伸至叶片的长轴线的圆周凸缘、用于将径向向内的力施加至凸缘的径向外表面的第一弹簧装置，其中该弹簧装置可以是由弹性材料制成的C形环密封件。
[0005]US2002/0127097A1公开了一种涡轮叶片组件，其中翼形叶片由至少一个耐高温兼容密封件可释放地承载在包括内外叶片支撑件的涡轮叶片组件中。
[0006]US6939106B2公开了一种蒸汽涡轮机，其包括支撑多个涡轮喷嘴的定子，其中所述定子具有形槽，用于接收形成在每个涡轮机喷嘴端部上的互补形喷嘴钩，且绳索密封件设置在相应喷嘴钩和形槽之间的每个接口中，其中所述绳索密封件用于密封可能存在于喷嘴和相应定子槽之间的喷嘴钩上方的泄漏路径。
[0007]US2006/0038358A1公开了一种燃气涡轮发动机中的密封装置，其包括绳索密封件，由绳索密封件所位于其中的弹性密封承座抵靠着密封表面。
[0008]可能需要一种喷嘴导向叶片支撑装置、一种喷嘴导向叶片片装置以及一种燃气轮机，其中涡轮喷嘴的冷却得到提高，并且特别地，涡轮喷嘴所消耗的冷却空气的量得到减少。
【发明内容】
[0009]这种需要可以通过独立权利要求的主题来得到满足。从属权利要求详细说明了本发明的具体实施例。
[0010]根据本发明的实施例，提供了一种喷嘴导向叶片密封装置(特别还具有支撑功能)，包括:在喷嘴导向叶片的后缘的喷嘴导向叶片的(特别是径向内)平台部，(特别是内)平台部具有平台壁，所述平台壁具有第一平台壁部和第二平台壁部，所述第一平台壁部包括在其(特别是径向外)第一侧上的工作流体相互作用表面和在其(特别是径向内)第二侧上的冷却表面，所述冷却表面至少部分地限定平台部的内腔，冷却流体在该内腔中是可导向的；所述第二平台壁部在平台部的轴向下游端连接至所述第一平台壁部，第二平台壁部的(特别是径向外)第一表面至少部分地限定所述内腔(特别是径向向内)；支撑结构，用于支撑平台部，所述支撑结构具有凹部；密封件(也被称为下游密封件)，特别是绳索密封件，设置在所述支撑结构和所述第二壁部的(特别是径向内)第二表面之间的凹部中，其中，所述密封件适于减少冷却液体从所述内腔泄漏至喷嘴导向叶片装置下游的空间。
[0011]特别地，所述喷嘴导向叶片支撑装置可以包括用于支撑喷嘴导向翼型件的部分和元件。由此，喷嘴导向叶片的平台部(特别是内平台部)可以是可与喷嘴导向叶片翼型件一体地形成在一起的喷嘴导向叶片的部分。喷嘴导向叶片支撑装置及其元件可以适于用在燃气轮机中，特别是用于支撑或部分地形成喷嘴导向叶片的第一级。
[0012]所述喷嘴导向叶片支撑装置可以包括与支撑结构分开并且与密封件分开的平台部。特别地，所述平台部、支撑结构和密封件可以是单独的、实体上不同的元件。
[0013]除了平台部(或径向内平台部或径向外平台部)之外，所述喷嘴导向叶片可以包括在径向内平台部和径向外平台部之间的翼型件，用于引导工作流体特别是工作气体在工作流体的流动方向上朝向布置在喷嘴导向叶片下游的随后的转子叶片。
[0014]所述喷嘴导向叶片的翼型件可以包括工作流体首先撞击的前缘，且所述喷嘴导向叶片翼型件可进一步包括工作流体离开喷嘴导向叶片翼型件的后缘。特别地，在喷嘴导向叶片的后缘周围或附近的平台部(特别是径向内平台部)的区域可能经受或暴露于特别是以严重的方式从所述一个或多个燃烧器排出的热工作流体。
[0015]由此，特别是所述喷嘴导向叶片的此径向内平台部可以要求运转过程中特别地冷却。特别地，所述第一平台壁部的工作流体相互作用表面可能经受热工作流体，从而在运转过程中可能升温。
[0016]为了冷却所述(特别是径向内)平台部，平台部的内腔可以填充有冷却流体或者可以由冷却流体流过其，冷却流体然后可以与第一平台壁部的冷却表面热接触以吸收热量，热量在工作流体相互作用表面被吸收，并且被导向通过第一平台壁部朝向至少部分地限定平台部内腔的冷却表面。
[0017]所述第一平台壁部和第二平台壁部可以一体地形成，并且可以表示单个实体部件，其可以特别通过铸造金属而制成。
[0018]所述第一平台壁部或至少工作流体相互作用表面可以主要在轴向方向上延伸，其中所述轴向方向平行于转子叶片所连接的转子的旋转轴线。特别地，在横截面中，所述工作流体相互作用表面可以至少大致地平行于该旋转轴线，从而可以充分地在轴向方向上延伸。
[0019]所述冷却表面可以特别地包括一个或多个湍流器，用于将湍流引入冷却流体的流动中，以提高从冷却表面至冷却流体的热传递。
[0020]可以参照各个方向比如轴向方向、径向方向或圆周方向来描述所述喷嘴导向叶片支撑装置，这些方向指的是喷嘴导向叶片支撑装置被组装到涡轮机特别是燃气轮机中时的相应方向。由此，特别地，所述轴向方向对应于转子叶片所连接的转子的旋转轴线或至少与其平行。所述径向方向垂直于指向远离旋转轴线的轴向方向。所述圆周方向是相切于在中心处具有旋转轴线的圆的圆周的方向。
[0021]特别地，所述喷嘴导向叶片支撑装置可以表示圆周段，其中，环形沿周向完成的装置可以由多个这样的圆周段组装。
[0022]在所述平台部的下游端，平台部可以包括弯曲部，所述第一平台壁部和第二平台壁部在该弯曲部相互接合。特别地，所述第一平台壁部的冷却表面和所述第二平台壁部的第一表面可以至少部分地包围或限定用于在其中容纳冷却流体的内腔。
[0023]所述支撑结构可以表示所谓的载体环，并且可以在实体上与平台部不同。所述支撑结构可以由金属制成。特别地，所述支撑结构可以在组装到燃气轮机中时布置成从平台部径向向内。所述支撑结构可以包括一个或多个元件比如钩，作为连接元件用于将平台部连接至支撑结构。
[0024]所述喷嘴导向叶片支撑装置可适于将平台部(并且特别是包括平台部的整个喷嘴导向叶片)弹性地固定或安装至支撑结构，以便允许所述平台部和支撑结构的不同热膨胀。特别地，在运转期间，所述平台部可能主要在轴向方向上膨胀，而所述支撑结构可能主要在径向方向上膨胀。通过经由密封件而弹性地接触所述平台部和支撑结构，使得平台部(或至少其中的一部分)和支撑结构能够相对运动或相对滑动，从而避免或减少应变。
[0025]所述绳索密封件可以包括布置成彼此接近并且可以特别编织的多个线。特别地，所述密封件可以是编织的线绳索密封件，特别是具有陶瓷内芯。
[0026]当冷却流体特别是冷却空气容纳在内腔中时，冷却流体因密封件而得以防止离开内腔，或者至少经由沿着或通过密封件的路径而离开内腔的冷却流体的流量得以减少。特别地，从内腔朝向盘腔流动的冷却液体的流量可以减少。由此，需要较少的冷却空气被供给到所述内腔，因为冷却空气不会被浪费到空间特别是支撑结构下游的盘腔中。由此，被引入到内腔中的冷却流体的冷却功能可以得到改进。
[0027]所述内腔还可被称为增压室。
[0028]当没有压力施加至密封件时，密封件的横截面可以具有椭圆形或圆形或矩形。在运转中，密封件可以变形，从而可以改变其(横截面)形状，以便符合第二壁部的第二表面的形状(至少部分地)以及支撑结构中的凹部的结构或形状。特别地，所述第二壁部的第二表面可以包括第二表面将密封件与之接触的基本平坦部分。由此，当平台部因热引起的膨胀而扩张时，第二平台壁部可以通过第二表面沿着密封件滑动。由此，可以确保燃气轮机在几种工作状态时的可靠运行，比如在启动期间或者在改变从低负荷至高负荷或从高负荷至低负荷(这些变化包括改变部件温度)的运行状态时。
[0029]根据本发明的实施例，所述第二平台壁部的第二表面相对于第一平台壁部以锐角延伸成倾斜的。特别地，所述第二平台壁部的第二表面相对于第一平台壁部的工作流体相互作用表面延伸成倾斜的(特别是在横截面视图中)。
[0030]由此，所述密封件的密封功能还可以在平台部因增加的温度而膨胀时得到确保。在这种情况下，平台部可能主要在轴向方向上膨胀，从而引导或促使第二壁部的第二表面的运动(相对于支撑结构)，该运动通过采用第二壁部的第二表面的特定平面表面部分沿着密封件滑动或在其上滑动而能够(或允许)实现。
[0031]所述锐角可以在20°和45°之间，特别是可以在20°和35°之间。
[0032]根据本发明的实施例，所述第一壁部在轴向方向上的长度大于在径向方向上的长度，其中，所述第一壁部在轴向方向上的长度特别是在径向方向上的长度的5倍至30倍。
[0033]当所述第一壁部在轴向方向上具有比在径向方向上更大的长度时，加热第一平台壁部时在轴向方向上膨胀的量可能大于在径向方向上。尽管主要在轴向方向上的此热膨胀，密封功能可以得到保持，由于第一平台壁部和第二平台壁部的几何形状，特别是由于第二平台壁部的倾斜的第二表面和部分地接收在凹部内的密封件的结构。
[0034]根据本发明的实施例，所述第二壁部和/或所述第二平台壁部的第一表面和/或所述第二平台壁部的第二表面相对于轴向方向倾斜25°至45°的角度。
[0035]由此，所述第二壁部的第二表面在平台部的热膨胀过程中沿着密封件的滑动能够实现，同时保持密封功能。
[0036]根据本发明的实施例，所述平台壁，特别是第一平台壁部，包括至少一个(或多个)开口或孔或冷却流体导管(朝向工作流体沿着其朝向下游转子叶片流动的工作流体通道)，以提供内腔和工作流体通道之间的冷却液体连通，以便提供特定的薄膜冷却。
[0037]特别地，所述至少一个开口可以布置在接近在运转过程中受到过度加热的、喷嘴导向叶片的翼型件的后缘或其下游的位置处。由此，喷嘴导向叶片部分或部件的冷却可以得到改善。
[0038]根据本发明的实施例，所述平台部是径向内平台部。这可以特别是当所述一个或多个燃烧器布置成主要排出气体和压缩空气的燃烧混合物时的情况，工作流体方向具有导向径向向内的分量和具有导向轴向下游的另一分量。由此，特别是内平台部可以经受特别高的温度或磨损或应力。因此，特别是该平台部可能需要高级的或改进的冷却。
[0039]根据本发明的实施例，所述第一平台壁部的第一侧是所述第一平台壁部的径向外侦U。第一平台壁部的此径向外侧可以在运转期间与工作流体接触。
[0040]根据本发明的实施例，所述第一平台壁部的第二侧是所述第一平台壁部的径向内侦U。因此，第一平台壁部的第二侧可以与包含在内腔中的冷却流体接触。
[0041]根据本发明的实施例，所述装置包括板结构，特别是冲击板或(金属)带，用于将冷却流体供给室(位于从内腔径向向内)与内腔分开，其中，所述板结构特别包括至少一个孔，用于允许冷却流体从冷却流体供给室进入到(主要是径向向内)内室中。
[0042]所述冲击板可以包含多个孔，特别是多排多个孔或导管，特别是具有0.8毫米至
1.5毫米的直径，用于允许冷却流体从冷却流体供给室传递至内腔。
[0043]所述冲击板可以是弯曲或冲压成形的金属件(比如由耐高温镍合金制成)，具有的厚度例如在0.5和0.8毫米之间。冲击板可被夹扣到支撑结构的相应凹槽或凹口中。由此，接合元件或部分可以相对于包括所述至少一个孔的部分径向向内。包括所述至少一个孔(特别是多排多孔)的冲击板的部分(孔部分)可以在轴向方向上延伸。
[0044]当完全组装时，冲击板(和/或冷却流体供给室和/或内腔)可以是环形的。
[0045]内腔的径向长度可以在3毫米和10毫米之间。
[0046]冷却流体在对应于喷嘴导向叶片后缘的轴向位置可被供给至冷却流体供给室。冷却液体可以从内腔通过导管被引入喷嘴导向叶片的内部。喷嘴导向叶片的内部可以包括横向于或垂直于喷嘴主表面的冷却通道。通道可以被分组并且由底座分开。通道可以包括凹处，用于增加表面面积以改善冷却效果。喷嘴导向叶片可以包括排放孔，以允许冷却流体离开喷嘴导向叶片的内部，特别是在后缘处。
[0047]喷嘴安装钩可以位于其他密封件的上游或者沿轴向在相同的位置。
[0048]所述支撑结构特别是内腔的一部分可以包括增强壁或底座，特别是在喷嘴导向叶片的下游边缘的下游。
[0049]根据本发明的实施例，所述装置还包括其他密封件(也被称为上游密封件)，特别是绳索密封件，其在所述密封件上游的轴向位置布置在所述支撑结构和平台部之间，以密封内腔。
[0050]所述冲击板可以沿轴向位于所述密封件和其他密封件之间。
[0051]所述密封件和其他密封件的横截面的尺寸/形状可以是相同的或不同的。该横截面形状在松弛状态下可以为圆形。该横截面尺寸的直径例如可以在3毫米和5毫米之间，在应用到大燃气轮机时甚至更大。
[0052]为了支撑和/或保持其他密封件，所述支撑结构可以包括其他凹部或凹槽。所述凹部和其他凹部可以表示支撑结构的整体形成/铸造的部件。与此相反，所述冲击板可以是独立于支撑结构的部件，并且可以不与支撑结构的其他部件形成为一体。其他密封件可以沿轴向在上游突出于其他凹部。其他密封件可以沿轴向在下游、径向向内、径向向外接触其他凹部，但不是沿轴向在上游。密封件可以沿轴向在下游、径向向内接触凹部，但不是径向向外且不是沿轴向在上游。
[0053]冷却流体的排放可以通过所述其他密封件在上游侧得到密封，并且可以通过所述密封件在下游侧得到密封，以将冷却流体保持在内室中，冷却流体可以从该内室被部分地引入喷嘴内部，并且部分地通过薄膜冷却孔进入靠近喷嘴后缘的工作流体通道。
[0054]当完全组装时，所述密封件和其他密封件可以是环形的。
[0055]根据本发明的实施例，所述第二平台壁部的第一表面是所述第二平台壁部的径向外表面，并且沿径向向内至少部分地限定所述内腔。
[0056]根据本发明的实施例，所述支撑结构包括保持壁，其沿径向特别是向外延伸并且布置在所述凹部的下游，用于在径向特别是向内的力由所述第二壁部的第二表面作用于所述密封件上时防止密封件沿轴向在下游移动。
[0057]所述保持壁可以与支撑结构的其他元件一体地形成。作用于平台部的力可以由部分地撞击到第一平台壁部的工作流体相互作用表面上的流动工作流体而引起。由此，该力可以包括径向向内的分量，使得第二平台壁部的第二表面在径向向内的方向上推到密封件上，从而使密封件变形。由此，密封功能可以得到保持，因为密封件是弹性的，并且可以将其密封功能提供给施加于其上的不同量值的力。
[0058]所述保持壁可以紧邻凹部，并且可以将密封件与保持壁的上游表面接触。该保持壁可以在其上游部分提供接触密封件的表面积，其中在从剖视图中观察时，该表面部分可以主要在径向方向上延伸。由此，该装置可以用于涉及施加至密封件的不同量值的力的燃气轮机的不同运转级。
[0059]根据本发明的实施例，所述保持壁沿径向向外延伸得比密封件更远。由此，可以有效地防止密封件滑出或者沿轴向在下游移动，从而适当地将密封件保持在支撑结构的凹部内。此外，压缩限制功能可以由保持壁提供，从而避免过度地压缩或变形密封件。
[0060]根据本发明的实施例，所述保持壁的最径向突出部接触(在特定的运行状态下)所述第二平台壁部的第二表面，以提供第二平台壁部的第二表面在径向方向上运动的限制和/或以提供密封压缩限制功能，特别是如果在径向方向上的力大于阈值的话。
[0061]所述保持壁的最径向(特别是向外)突出部可以在特别高的径向向内的力由工作流体施加到平台部上且因此经由第二平台壁部的第二表面而被施加到密封件上时的情况下接触第二平台壁部的第二表面。当建立此接触时，密封功能依然得到保持。
[0062]根据本发明的实施例，所述装置还包括安装钩(或多个安装钩)，以将所述平台部沿轴向安装在所述密封件上游和保持壁上游的支撑结构上。因此，在一个或多个位置，平台部可以不通过弹性元件而连接到支撑结构。由此，稳定性可以得到改进。同时，拆卸平台部以及将包括平台部的整个喷嘴导向叶片与支撑结构拆开能够得以实现或成为可能，例如用于调换磨坏的喷嘴导向叶片装置。
[0063]根据本发明的实施例，提供了一种喷嘴导向叶片装置，包括:根据如上所述的实施例之一的喷嘴导向叶片支撑装置；以及由所述喷嘴导向叶片支撑装置支撑的喷嘴导向叶片翼型件。
[0064]所述喷嘴导向叶片可以包括喷嘴导向叶片内平台部、喷嘴导向叶片外平台部以及布置在喷嘴导向叶片外平台部与喷嘴导向叶片内平台部之间的喷嘴导向叶片翼型件。
[0065]根据实施例，提供了一种燃气轮机，包括:至少一个燃烧器；根据如上所述实施例的至少一个喷嘴导向叶片装置，其中，所述喷嘴导向叶片特别是从所述燃烧器排出的工作流体对其撞击的第一喷嘴导向叶片。
[0066]喷嘴导向叶片的完整环可以由可沿周向布置并且彼此连接的多个喷嘴导向叶片装置组装。此外，燃气轮机可以包括连接到绕着轴向方向旋转的旋转轴的一级或多级转子叶片。
[0067]根据下文所要描述的实施例的示例，上述各方面及本发明的其他方面将变得显而易见，并且参照实施例的示例对其进行解释。下面将参照实施例的示例(本发明并不局限于此)对本发明进行更详细地说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0068]图1示意性地示出了包括根据本发明实施例的喷嘴导向叶片装置的燃气轮机的一部分的剖视图。
[0069]图2示意性地示出了图1的详细视图，示出了根据本发明实施例的喷嘴导向叶片支撑装置。
【具体实施方式】
[0070]图1示意性地示出了根据本发明实施例的用于燃气轮机的喷嘴导向叶片装置100。该喷嘴导向叶片装置100包括根据本发明实施例的喷嘴导向叶片支撑装置101，下面参照图2对其进行详细描述。
[0071]喷嘴导向叶片装置100用于包括在轴向方向103上绕着轴线旋转的旋转轴的燃气轮机。图1中示意性地示出了燃烧器102，其排出沿着工作流体方向105流动的工作流体104，由此允许分别通过使用规定“上游”和“下游”来指定元件相对于工作流体方向105的相对位置。
[0072]径向方向由附图标记107表示，其中该径向方向107被引导远离旋转轴线103。圆周方向垂直于图1和2的绘图平面。
[0073]喷嘴导向叶片装置100包括径向外平台109、径向内平台111、以及布置在径向外平台部109和径向内平台部111之间的翼型件113。元件109、111、113通过铸造一体地形成。径向外平台部109、径向内平台部111和翼型件113代表燃气轮机的定子部分，其在燃气轮机的运转过程中不移动。翼型件113具有上游边缘115和下游边缘117。具体地，在燃气涡轮的运转过程中，径向内平台部111的下游区域119因冲击的高温工作流体104而经受特别地磨损。因此，该部119可能需要特别的冷却。
[0074]径向内平台部111通过未示出的钩(例如，在翼型件113上游的位置处的钩)而安装在支撑结构121。径向内平台部111包括第一平台壁部123和第二平台壁部125。密封件129特别是编织线绳索密封件129布置在凹部127中，其中，支撑结构121成形为提供其中装配有密封件129的凹部127。
[0075]该装置还包括其他密封件165特别是绳索密封件来密封内腔133，该密封件在密封件129上游的轴向位置布置在支撑结构121和平台部111之间。由此，通过冲击板163引入至内腔133的冷却流体容纳在内腔133中以便进行冷却。
[0076]图2示意性地示出了根据本发明实施例的图1的喷嘴导向叶片支撑装置101的详细视图。支撑结构121在径向方向107上延伸并且包括凹部127，特别是在径向方向107上形成凹陷的形状，用于接收圆形、椭圆形或圆环形的密封件129。
[0077]保持壁131设置在支撑结构121的下游部分，该保持壁沿径向延伸达比密封件129的径向长度r2更大的量rl。因此，保持壁131在径向方向107上突出于密封件129，特别是在没有任何力作用于密封件上的松弛状态下。
[0078]支撑结构121包括冲击带163 (特别地不形成一体，但表示固定至支撑结构的单独结构)，用于将(其中被供给有冷却空气的)冷却流体供给室161与内腔133分开，其中，冲击带/板163包括至少一个孔167，以允许冷却流体从冷却流体供给室161进入到内室133中。
[0079]其他密封件165特别是绳索密封件(其在密封件129上游的轴向位置布置在支撑结构121和平台部111之间)密封内腔133，禁止冷却流体从内腔133流出。
[0080]冷却流体141在内腔133中是可导向的。换句话说，冷却流体141在内腔133中是可引导的。
[0081]密封件129和其他密封件165减少包含在内腔133中的冷却流体141朝向支撑结构121下游且因此密封件129下游的盘腔135的泄漏。平台部111即径向内平台部111包括第一平台壁部123，该壁部包括工作流体相互作用表面137和与该工作流体相互作用表面137相对的冷却表面139。冷却表面139部分地限定内腔133，冷却流体141特别是压缩空气包含在该内腔中或者在其中流动。另外，冷却表面139与供给至内腔133的冷却液体141热接触。
[0082]径向内平台111还包括第二平台壁部125，其连接至第一平台壁部123，在径向内平台部111的下游端形成弯曲部143。特别地，角度α形成在工作流体相互作用表面137和第二平台壁部125的第二表面145之间。特别地，第一平台壁部123的工作流体相互作用表面137和第二平台壁部125的第二表面145(在弯曲部143)包括可在20°和35°之间范围内的锐角。
[0083]第二平台壁部125的第一表面147也部分地限定内腔133，冷却液体141包含在该内腔中或者在其中流动。
[0084]第一平台壁部123在轴向方向103上的长度Ia比在径向方向107上的长度Ir大得多。另外，在轴向方向103上翼型件113下游的整个平台部111的长度比在径向方向107上翼型件113下游的平台部的长度大得多(比如在3倍和10倍之间)。
[0085]另外，第一平台壁部123，特别是其中的下游部分，包括开口或导管147，以提供内腔133和沿径向设置在径向内平台部111之外的工作流体通道149之间的冷却液体连通。工作流体104可以沿着工作流体方向105在工作流体通道149中扩散。包含在内腔133内的冷却流体通过开口 147流出到工作流体通道149中，特别是在其中的下游部分提供平台部111的薄膜冷却。
[0086]保持壁131通过其径向最外侧部分(径向位置rl)防止冷却液体141流过保持壁131和第二壁部的第二表面145之间的间隙或接触点151到达盘腔135。支撑结构121或者保持壁131的径向极端向外部分特别是接触点151提供限制功能，当高(压)力153通过工作流体相互作用表面137被施加到平台部111上、从而被施加到第二平台壁部125的第二表面145上并由此至密封件129时，以限制第二平台壁部125的径向向内运动。
[0087]平台部111因其在轴向方向103上的很大长度而主要在轴向方向103上膨胀，但在径向方向107上程度较小。相反，由于支撑结构121在径向方向107上的相对很大长度大于在轴向方向103上的长度，所以支撑结构121主要在径向方向107上膨胀。
[0088]为了允许燃气轮机在不同温度下运转，考虑到热膨胀到不同方向，平台部111需要被允许相对于支撑结构121移动。因此，倾斜的表面145 (包括与轴向方向103或者与第一平台壁部123的工作流体相互作用表面137的方向成角度α )确保对于所有或至少大部分的燃气轮机运转状态来说，正的机械压力153保持在绳索密封件129上。例如，在启动喷嘴过程中，特别是平台部111可以加热得比支撑结构121 (也被称为载体)更快，在此期间，平台部111可以在轴向方向上膨胀并且可以相对于支撑结构滑动。气体压力可以将该平台部111推向密封件129。
[0089]保持壁131可以确保密封件129不能被推到盘腔135中，并且还提供了密封压缩限制特征，使得密封件129在瞬态燃气轮机状况期间不能被过度地压缩。
[0090]凹部127 (也被称为密封槽口(rebate))可以以双重方式起作用。首先，凹部127设计成在冷构建过程中将密封件129保持在适当位置，并且与可能以其它方式与所述载体或支撑结构121上平坦面相适应相比，允许更大直径的密封件。
[0091]突起，也就是保持壁131的径向突起，即接触点151，提供了压缩限制特征。特别地，在燃气轮机的运转期间，喷嘴后缘117可能因该部分的热负荷而无法均匀地变形。该段的端部可以向下倾斜(dip)，且中心可以上提。所述压缩限制特征限制了喷嘴拐角的运动。
[0092]由此，本发明的实施例可以增加部件的使用寿命并且提高冷却空气的效率。
[0093]应当指出的是，术语“包括”不排除其他元件或步骤，“一”或“一个”不排除多个。此外，与不同实施例相关的所述元件可以组合。还应当注意的是，权利要求中的附图标记不应当被解释为限制权利要求的范围。
【权利要求】
1.喷嘴导向叶片密封装置，包括: 喷嘴导向叶片(109、115、111)的平台部(111)，特别是在喷嘴导向叶片翼型件的后缘(117)，平台部(111)具有平台壁， 所述平台壁具有第一平台壁部(123)和第二平台壁部(125)， 所述第一平台壁部(123)包括在其第一侧上的工作流体相互作用表面(137)和在其第二侧上的冷却表面(139)，所述冷却表面(139)至少部分地限定平台部(111)的内腔(133)，冷却流体(141)在该内腔(133)中是可导向的； 所述第二平台壁部(125)在平台部(111)的下游端(143)连接至所述第一平台壁部(123)，第二平台壁部(125)的第一表面(147)至少部分地限定所述内腔(133)； 支撑结构(121)，用于支撑平台部(111)，所述支撑结构具有凹部(127)； 密封件(129)，特别是绳索密封件，设置在所述支撑结构(121)和所述第二壁部(125)的第二表面(145)之间的凹部(127)中， 其中，所述密封件(129)适于减少冷却液体(141)从所述内腔(133)泄漏至支撑结构(121)下游的空间(135)。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第二平台壁部(125)的第二表面(145)相对于所述第一平台壁部(123)以锐角(α)延伸成倾斜的。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述第一壁部(123)在轴向方向(103)上的长度(Ia)大于在径向方向(107)上的长度(Ir)， 其中，所述第一壁部在轴向方向上的长度特别是在径向方向上的长度的5倍至30倍。
4.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述第二壁部(125)和/或所述第二平台壁部(125)的第一表面(147)和/或所述第二平台壁部(125)的第二表面(145)相对于轴向方向倾斜25°至45°的角度(α)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述平台壁(111)包括至少一个开口(147)，以提供所述内腔(133)和工作流体通道(149)之间的冷却液体连通，以便提供薄月旲冷却。
6.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述平台部(111)是径向内平台部， 并且/或者 其中，所述第一平台壁部(123)的第一侧(137)是所述第一平台壁部的径向外侧， 并且/或者 其中，所述第一平台壁部(123)的第二侧(139)是所述第一平台壁部的径向内侧。
7.根据前述权利要求中任一项所述的装置，还包括板结构(163)，特别是冲击带，用于将冷却流体供给室(161)与所述内腔(133)分开，其中，所述板结构(163)特别包括至少一个孔(167)，用于允许冷却流体从冷却流体供给室(161)进入到内室(133)中。
8.根据权利要求7所述的装置，还包括其他密封件(165)，特别是绳索密封件，其在所述密封件(129)上游的轴向位置布置在所述支撑结构(121)和平台部(111)之间，以密封所述内腔(133)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述第二平台壁部(125)的第一表面(147)是所述第二平台壁部的径向外表面，并且沿径向向内限定所述内腔(133)。
10.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述支撑结构(121)包括保持壁(131)，其沿径向(107)特别是向外延伸并且布置在所述凹部(127)的下游，用于在径向特别是向内的力(153)由所述第二壁部(125)的第二表面(147)作用于所述密封件上时防止所述密封件(129)沿轴向(103)在下游移动。
11.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述保持壁(131)沿径向向外延伸得比密封件更远。
12.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述保持壁(131)的最径向突出部(151)接触所述第二平台壁部(125)的第二表面(147)，以提供所述第二平台壁部(125)的第二表面(147)在所述径向方向(107)上运动的限制和/或以提供密封压缩限制功能。
13.根据前述权利要求中任一项所述的装置，还包括安装钩，以将所述平台部安装在所述密封件和保持壁的轴向上游的支撑结构。
14.喷嘴导向叶片装置(100)，包括: 根据前述权利要求中任一项所述的喷嘴导向叶片支撑装置(101);以及 由所述喷嘴导向叶片支撑装置支撑的喷嘴导向叶片翼型件(113)。
15.燃气轮机，包括: 至少一个燃烧器(105)； 根据前述权利要求所述的喷嘴导向叶片装置(100)， 其中，所述喷嘴导向叶片翼型件(113)特别是从所述燃烧器(105)排出的工作流体(104)对其撞击的第一喷嘴导向叶片翼型件。
【文档编号】F01D9/04GK104334833SQ201380027342
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2013年4月16日 优先权日:2012年5月3日
【发明者】P.黑德兰 申请人:西门子公司