用于冷却流的涡轮轮叶气室的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及燃气涡轮。本发明特别涉及对涡轮轮叶中的冷却通道和轮叶平台提供冷却流。
【背景技术】
[0002]燃气涡轮的涡轮区段在运行期间经受高温。涡轮的旋转部分包括布置在轴上的一系列叶轮。叶轮的缘边包括成环形排列的楔形榫槽口，它们构造成接收涡轮轮叶的楔形榫部分。涡轮轮叶从叶轮的缘边向外延伸到通过涡轮的热气通道中。各个叶轮上的轮叶在涡轮中形成一排轮叶。流过热气通道的热的燃烧气体对轮叶施加空气动力，这使轮叶、叶轮和轴旋转，驱动压缩机和外部装置，诸如发电机。
[0003]涡轮区段包括安装到固定涡轮壳上的成排的导叶。各排导叶从壳向内延伸到热气通道中。成排的导叶与成排的轮叶交错。导叶转动，并且将流过热气通道的气体导引到连续的各排轮叶中。
[0004]热的燃烧气体可使涡轮轮叶过热和损伤涡轮轮叶。为了避免过热和热损伤，用流过轮叶中的内部通道的冷却气体来冷却轮叶。
[0005]参照图1，涡轮轮叶10包括翼型件12、柄部部分14、平台16和根部部分18。涡轮轮叶10尤其易于沿着轮叶10的平台16退化。
[0006]涡轮轮叶退化将导致燃气涡轮效率降低，而且需要更换。更换退化轮叶的材料成本通常较高，而且更换涡轮轮叶将需要燃气涡轮运行停止。因为，运行燃气涡轮的成本将由于更换材料成本而增加。
[0007]一直以来都在不断研究改进，以解决涡轮轮叶的耐用性问题。涡轮轮叶的高耐用性将要求较少地更换轮叶，以及降低涡轮的运行成本。
[0008]涡轮轮叶一般在涡轮轮叶的内部铸造有固定数量的空气管道或冷却通道。取决于冷却要求，将不同类型的冷却通道铸造到涡轮轮叶中。
[0009]许多人试图对轮叶平台提供冷却。一般对平台上的冷却通道提供冷却流体，诸如空气流，从铸造在根部部分、翼型件部分或者根部和翼型件部分两者中的空气管道获得冷却流体。
[0010]在例如美国专利N0.8, 641, 368 ；N0.8, 641, 377 ；N0.2012/0082567 ；N0.7, 416, 391 ；N0.7, 309, 212 ；N0.5, 382, 135 ；N0.2009/0202339 ；N0.6，416，284 ;以及日本专利公开N0.2008202547中已经描述了对解决涡轮轮叶平台冷却问题的努力。
【发明内容】
[0011]本发明涉及用于在铸造式(casted)涡轮轮叶中添加或改良冷却通道的方法和设备。本发明提供可调气室(一个或多个)，其用于在涡轮轮叶中输送冷却流，以提供与高温环境相互作用的冷却作用。将可调气室加工到铸造式涡轮轮叶中，而且可调气室可用作新涡轮轮叶，或者可用来改进目前正在运行的涡轮轮叶，以及对其改型。
[0012]具有至少一个加工式(machined)气室的铸造式涡轮轮叶的实施例包括已经铸造好的涡轮轮叶，而且至少一个气室加工到涡轮轮叶中。气室包括至少一个气室腔室、至少一个气室通道，以及在涡轮轮叶的根部部分处的入口。
[0013]—种对铸造式涡轮轮叶供应额外的冷却流的方法包括:在涡轮轮叶的内部加工至少一个新气室，新气室具有至少一个气室腔室、至少一个气室通道，以及在涡轮轮叶的根部部分处的入口 ；将涡轮轮叶连接到涡轮叶轮上，涡轮叶轮在叶轮的内部具有冷却流源；以及使冷却流改变方向，以使其进入涡轮轮叶的根部部分处的气室的入口，朝向涡轮轮叶内部的气室腔室。
[0014]技术方案1.一种加工铸造式涡轮轮叶(300，400，500)的方法，所述铸造式涡轮轮叶具有翼型件部分(302，402，502)、平台部分(306，406，506)和根部部分(308，408)，所述方法包括:
将内部气室加工到所述涡轮轮叶(300，400，500)中，其中，所述气室包括气室腔室(320，420，520)、气室通道(328，428)，以及在所述涡轮轮叶(300，400，500)的根部部分(308，408)处的气室入口(329，429)。
[0015]技术方案2.根据技术方案I所述的方法，其特征在于，使用以下工艺来加工所述至少一个气室:型管电化学加工(STEM)工艺、放电加工(EDM)工艺、电化学加工工艺或者它们的组合。
[0016]技术方案3.根据技术方案I或2所述的方法，其特征在于，在所述根部部分(308，408)处的气室入口(329，429)连接到冷却流源(342)上。
[0017]技术方案4.根据技术方案I至3中的任一项所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括在所述涡轮轮叶(300，400，500)中的至少一个冷却通道(424，524)。
[0018]技术方案5.根据技术方案4所述的方法，其特征在于，所述气室连接到所述涡轮轮叶(300，400，500)中的至少一个冷却通道(424，524)上。
[0019]技术方案6.根据技术方案I至5中的任一项所述的方法，其特征在于，所述气室具有为长方形、圆锥形、圆柱形、六边形、弧形、金字塔形或者它们的组合的形状。
[0020]技术方案7.根据技术方案I至6中的任一项所述的方法，其特征在于，所述气室包括连接到一个气室腔室(320，420，520)上的不止一个气室通道(328，428)。
[0021]技术方案8.根据技术方案I至7中的任一项所述的方法，其特征在于，所述气室包括连接到不止一个气室腔室(320，420，520)上的一个气室通道(328，428)。
[0022]技术方案9.根据技术方案I至8中的任一项所述的方法，其特征在于，所述气室与所述涡轮轮叶(300，400，500)内部的至少一个铸造式空气管道(20，22)不重合。
[0023]技术方案10.根据技术方案I至9中的任一项所述的方法，其特征在于，将所述气室腔室(320，420，520)加工成具有水平尺寸(Dl)和径向尺寸(D2)，并且所述尺寸大于或等于所述气室通道(328，428)的直径的1.2倍。
[0024]技术方案11.根据技术方案I至10中的任一项所述的方法，其特征在于，所述气室通道(328，428)在所述气室腔室(320，420，520)和所述气室入口(329，429)之间的通道(328，428)的整个长度上没有一致的直径。
[0025]技术方案12.根据技术方案I至11中的任一项所述的方法，其特征在于，所述气室不包括延伸到所述翼型件部分(302，402，502)中的径向贯通孔。
[0026]技术方案13.—种将额外的冷却流(340，440，540)供应到铸造式涡轮轮叶(300，400，500)的方法，包括:
将气室加工到涡轮轮叶(300，400，500)中，其中，对所述气室的加工会形成气室腔室(320，420，520)、气室通道(328，428)，以及在所述涡轮轮叶(300，400，500)的根部部分(308，408)处的气室入口(329，429)；
将所述涡轮轮叶(300，400，500)连接到涡轮叶轮(330)上；
所述加工步骤包括将通往所述气室通道(328，428)的入口(329，429)定位在冷却空气源(342)附近，并且所述入口(329，429)构造成将冷却空气(340，440，540)接收到所述气室中，以及
使冷却流(340，440，540)改变方向，以使其进入所述涡轮轮叶(300，400，500)的根部部分(308，408)处的气室的入口(329，429)，朝向所述涡轮轮叶(300，400，500)内部的气室腔室(320，420，520)。
[0027]技术方案14.根据技术方案13所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括在所述涡轮轮叶(300，400，500)内部的至少一个冷却通道(424，524)。
[0028]技术方案15.根据技术方案14所述的方法，其特征在于，所述至少一个冷却通道(424，524)在所述涡轮轮叶(300，400，500)的平台部分(306，406，506)的内部。
[0029]技术方案16.根据技术方案14或15所述的方法，其特征在于，引导冷却流(340，440,540)流过所述气室通道(328，428)、所述气室腔室(320，420，520)和所述至少一个冷却通道(424，524) ο
[0030]技术方案17.根据技术方案13至16中的任一项所述的方法，其特征在于，使用以下工艺来加工所述至少一个气室:型管电化学加工(STEM)工艺、放电加工(EDM)工艺、电化学加工工艺或者它们的组合。
[0031 ] 技术方案18.根据技术方案13至17中的任一项所述的方法，其特征在于，所述加工工艺包括从