用于燃气轮机叶片的具有隔壁的冲击管的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于装配在涡轮的导向叶片中的管道、一种涡轮的导向叶片装置和一种制造用于涡轮的导向叶片的管道的方法。
【背景技术】
[0002]涡轮喷嘴导向叶片可包括内部冲击冷却系统，冷却空气经由安装在导向叶片的叶片主体中的管道供给进内部冲击冷却系统中。该管道包括孔，以朝向导向叶片的内部引导分立的冷却空气流。该管道通常以紧密配合的方式固定在导向叶片的主体内，以限定冷却空气的径向泄漏流。为了获得管道在导向叶片内的紧密配合固定，该管道可以是部分柔性的，以提供良好的制造变化性。
[0003]而且，已知将管道沿管道长度分为分离的腔室，从而从涡轮内的不同源单独地给每个腔室供给冷却空气。这种构造使得可选择冷却空气，以优化叶片翼面上的冷却效率。为了产生这些分离的腔室，分隔器或隔板特征结合进管道中。分割器影响管道的硬度，使得管道的硬度由分割器增加。由于污垢，管道的增加的硬度导致困难的组装，或者难以产生管道和导向叶片主体之间的紧密配合。
[0004]分割器可钎焊到管道的表面。因此，在组装管道期间，由于分割器产生的管道的更高硬度会导致分割器和管道表面之间的钎焊连接破裂。
[0005]US4252501公开了一种用于燃气轮机发动机的中空冷却叶片，其包括至少两个有孔的构件，每个构件与叶片内部表面的分离部分分隔开。这些构件中的第一个具有冷却空气的供给，冷却空气以喷射的形式穿过所述孔，以冲击冷却相应第一表面。而且，提供互连通道以将冷却空气带至第二有孔构件，在第二有孔构件，冲击冷却相应第二表面。
[0006]US5516260A公开了一种具有浮壁冷却插件的粘合涡轮翼面。翼面包括内部空腔，内部空腔由前壁和后壁分开。
[0007]US5259730A公开了一种具有焊涫插件(bonding foil insert)的冲击冷却翼面。肋插入翼面的内部空腔内，以在导向叶片的内部容积内提供若干空腔。
[0008]US2873944包括涡轮轮叶冷却。金属片固定在轮叶的内部容积内，以在轮叶的内部容积内形成用于冷却流体的通道。
【发明内容】
[0009]本发明的目的是提供一种用于涡轮的导向叶片，其是坚固的，并易于制造。
[0010]该目的通过根据独立权利要求的一种用于装配在涡轮的导向叶片中的管道、一种涡轮机的导向叶片装置和一种制造用于涡轮的导向叶片的管道的方法来实现。
[0011]根据本发明的第一方面，提供了一种用于装配在涡轮的导向叶片中的管道。该管道包括用于形成流体通路的管道壁和布置在流体通路内的分割壁。分割壁包括第一边缘和与第一边缘间隔开的第二边缘。第一边缘固定到涡轮壁的第一表面部分。分割壁形成为第二边缘以可拆卸的方式弹性地抵靠管道壁的第二表面部分，使得分割壁将流体通路分割为第一通路和第二通路。
[0012]而且，根据本发明的另一方面，提供了一种涡轮机的导向叶片装置。该导向叶片装置包括上述管道以及包含内部容积的导向叶片。该管道布置在内部容积内。
[0013]而且，根据本发明的另一方面，提供了一种制造用于涡轮的导向叶片的管道的方法。根据该方法，提供了包括管道壁的管道，管道壁用于形成流体通路。分割壁的第一边缘固定到管道壁的第一表面部分。分割壁的与第一边缘间隔开的第二边缘以可拆卸的方式弹性地抵靠管道壁，使得分割壁将流体通路分割为第一通路和第二通路。
[0014]导向叶片包括气动型轮廓，并在期望方向上引导涡轮的热工作气体。导向叶片安装到涡轮壳体，特别地，安装到导向叶片载体。导向叶片包括中心轴线(例如，对称轴线)，其总体上沿导向叶片的长度延伸，并特别地沿涡轮的涡轮轴的旋转轴线的径向方向延伸。导向叶片包括内部容积，管道可安装到内部容积中。
[0015]该管道包括流体通路，冷却流体(例如空气)流过流体通路。因此，管道的管道壁由冷却空气冷却，使得导向叶片也由冷却空气冷却。另外，管道壁可包括孔，冷却流体可经由孔从流体通路流向导向叶片的内表面，以用于冷却的目的。
[0016]管道和尤其是流体通路包括沿管道长度且大致平行于导向叶片中心轴线延伸的中心轴线。流体通路包括流体入口和流体出口，其中，流体出口沿中心轴线相对于流体入口位于管道的相对端。特别地，流体入口和流体出口布置在管道的相对两端，使得冷却流体沿径向方向相对于涡轮轴的旋转轴线流过流体通路。
[0017]导向叶片包括前缘和后缘，涡轮的热工作气体朝向前缘流动，在后缘，热工作气体远离导向叶片流动。因此，与导向叶片的位于后缘附近的部分相比，热工作气体更多地加热导向叶片的位于前缘附近的部分。因此，为了提供对导向叶片的更有效的冷却，期望在前缘附近比在后缘附近提供更冷的冷却流体或更高的冷却流体质量流。
[0018]为此，管道的流体通路由分割壁分割为第一通路和第二通路。第一通路和第二通路由分割壁分割，使得与流过第二通路的冷却流体的参数相比，提供具有不同参数(温度、质量流、压力)的冷却流体流过第一通路。
[0019]或者，两个或更多个分割壁还可布置在流体通路内部，以在流体通道内提供相应多个另外的通路。
[0020]分割壁可以分别是片状金属和金属板，其将流体通路分割为第一通路和第二通路。分割壁大致沿管道的长度延伸。根据本发明，分割壁的第一边缘固定到管道壁的第一表面部分，第二边缘抵靠管道壁的第二表面部分。
[0021]第一边缘和第二边缘可以是例如分割壁的平行边缘，其中，第一边缘和第二边缘是分割壁的相对定位边缘。第一边缘是板的自由端。第一边缘具有纵向延伸部，换言之，是分割壁的一侧的自由端。相应地，第二边缘具有类似的纵向延伸部，换言之，是分割壁的另一侧的自由端，即与第一边缘相对。分割壁可具有矩形形状，其中，边缘和由此的分割壁分别沿管道的长度和中心轴线延伸。或者，分割壁还可包括弯曲形状。特别地，分割壁可从流体通路的第一流体开口延伸到流体通路的第二流体开口。相应地，第一通路和第二通路(由分割壁形成)均可具有相应的第一流体开口和相应的第二流体入口。具有不同参数的流体可注射通过相应的第一和第二通路。
[0022]术语“以可拆卸的方式弹性地抵靠”意味着第二边缘未通过任何固定手段(比如熔焊、钎焊或胶合手段)固定到第二表面部分，而是仅(即密封地)接触第二表面部分。特别地，与第二表面部分相比，第二边缘的轮廓形成并适配成在第一通路和第二通路之间实现密封。而且，第二边缘到管道壁(即，第二表面部分)的接触足够强，使得在第一通路和第二通路之间提供密封。分割壁可以是金属板，并因此可弹性变形，从而包括弹性属性。
[0023]因此，如果第一通路关于涡轮的热工作气体的流动方向位于更上游，且因此位于导向叶片的前缘附近，则可注射更多的冷却流体或更冷的冷却流体，使得冷却流体在第一通路中的冷却效率高于注射通过第二通路的冷却流体，其中，第二通路更靠近导向叶片的后缘附近。
[0024]通过本发明，分割壁(仅)以第一边缘固定到管道的管道壁。相对的第二边缘仅以可拆卸的方式弹性地抵靠管道壁的第二表面部分。因此，如果在管道插入导向叶片的内容积期间管道受压，则第二边缘可沿第二表面部分滑动。因此，分割壁的硬度得以减小，实现管道的更易制造和在导向叶片内的装配。而且，如果管道装备进导向叶片的内容积中，则管道可再次弹性地膨胀，使得第二边缘沿第二表面部分滑动进其初始位置。然而，在管道压缩和膨胀期间，第二边缘保持与第二表面接触，并保持抵靠第二表面，使得在第一通路和第二通路之间提供密封。
[0025]因此，通过本发明，在没有复杂制造方法的情况下，产生用于导向叶片的可压缩和可膨胀管道。为了提供具有第一通路和第二通路的上述创造性管道，仅需要将分割壁固定到管道壁的一个固定加工步骤，即将第一边缘固定到管道壁的第一表面部分。
[0026]根据另一示例性实施例，第一边缘钎焊、熔焊或胶合到管道壁的第一表面部分。
[0027]根据另一示例性实施例，分割壁布置在流体通路内，使得如果第一通路中的第一流体压力高于第二通路中的第二流体压力，则第二边缘通过流体压力压靠管道壁，尤其通过第一流体压力和第二流体压力之间的压力差压靠管道壁。
[0028]根据另一示例性实施例，第一表面部分具有第一法线，其中，分割壁包括另一第一表面部分，其具有另一第一法线，并包括第一边缘。第一表面部分的法线和另一第一表面部分的另一法线之间的角度相差90°。特别地，分割壁从第一边缘不垂直于管道的第一表面部分的第一法线延伸。因此，如果一力平行于第一表面部分的第一法线作用(例如，由于管道的压缩)，则该力在一边按压分割壁，使得第二边缘沿第二