冲击圈元件附接和密封制造技术

本发明专利技术描述包括沿涡轮(100)的周向方向(102)延伸的支撑结构(101)的涡轮(100)，其中支撑结构(101)包括冷却空气可引导通过的槽(103)。槽(103)沿周向方向(102)延伸。涡轮(100)包括有多个第一冷却孔的第一冲击圈元件(110)和有多个第二冷却孔的第二冲击圈元件(120)，其中第一冲击圈元件(110)和第二冲击圈元件(120)沿周向方向(102)依次安装至槽(103)使槽(103)被第一冲击圈元件(110)和第二冲击圈元件(120)覆盖。第一联接圈元件(130)布置在第一冲击圈元件(110)与第二冲击圈元件(120)间使槽(103)被第一冲击圈元件(110)与第二冲击圈元件(120)间的第一联接圈元件(130)覆盖。第一联接圈元件(130)与第二冲击圈元件(120)形成滑动接触。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】冲击圈元件附接和密封
本专利技术涉及包括通过联接圈元件联接在一起的至少两个冲击圈元件的涡轮和用于制造该涡轮的方法。
技术介绍
在涡轮中，特别是在涡轮的涡轮级中，诸如内壁或平台等的涡轮部件暴露于涡轮的热工作流体。因此，冷却系统被用于冷却涡轮部件。为了冷却目的，冷却空气系统被安装，用于将冷却空气流提供至热涡轮部件和/或用于防止燃烧气体的热流经过主流动环体的内、外壁溢出。用于安装冷却空气系统和用于提供冷却流体的有效冷却循环的空间是有限的。此外，复杂的冷却系统昂贵且可靠性低。此外，高量的冷却空气可能会不利地影响到涡轮性能。为了控制冷却流体，用环形冲击圈覆盖用于供给冷却流体的冷却通道。环形冲击圈包括多个冷却孔，冷却流体通过该多个冷却孔被从冷却通道排出至燃气涡轮内的期望位置。冲击圈和安装冲击圈的支撑结构包括相对于各个冲击圈的不同的热膨胀使得引起了归因于由不同热膨胀产生的间隙的空气泄漏。US2005/0241314A1公开一种用于燃气涡轮尾管的冷却结构。截面为近似L型的冲击冷却板包括大量孔并且通过焊接被安装至燃气涡轮的导叶罩的肋。GB2035466Al公开了一种具有冲击挡板的涡轮罩支撑。冲击挡板的冲击挡板腿被安装至燃气涡轮的罩。EP1500789Al公开了一种燃气涡轮的冲击冷却的圈段，其中环形冲击圈元件被安装至导叶承载件。EP1038093Bl公开了一种用于改进的叶尖间隙控制的涡轮被动热阀。冷却通道形成在燃气涡轮的罩与冲击圈元件之间，其中冷却流体通过冲击圈元件流动至内侧罩或者从内侧罩离开。US4,805,398公开了一种包括环形冲击圈元件的涡轮机。环形冲击圈元件沿着周向方向彼此重叠以便提供闭合圈型冲击圈元件布置。EP2299063Al公开了一种用于燃气涡轮发动机的冲击挡板。冲击挡板是在冲击圈元件的两个自由端部具有紧固元件以使得能够实现冲击圈元件的闭合的单件式分裂冲击圈元件。US4337016A公开了一种用于限制冷却空气至外壳与邻接结构之间的流路的设备。讨论了使得该装置能够将邻接结构密封地接合以阻塞冷却空气的泄漏并以容纳直径上的改变的各种构造细节。密封装置是环形的并且具有双壁、分段圈和位于分段圈的径向内侧的分段内壁。
技术实现思路
本专利技术的目的可以是提供一种包括具有在燃气涡轮组成部件的热膨胀期间的降低了的冷却空气损失的冲击冷却系统的涡轮。该目的通过根据独立权利要求的涡轮、特别是燃气涡轮及用于制造该涡轮的方法来解决。根据本专利技术的第一方面，呈现出一种涡轮、特别是燃气涡轮。涡轮包括沿着涡轮的周向方向延伸的支撑结构。支撑结构包括冷却空气可被引导通过的槽。槽沿着周向方向延伸。涡轮进一步包括具有多个第一孔的第一冲击圈元件和具有第二冷却孔的第二冲击圈元件。第一冲击圈元件和第二冲击圈元件沿着周向方向被依次地安装至槽，使得槽被第一冲击圈元件和第二冲击圈元件覆盖。涡轮进一步包括布置在第一冲击圈元件与第二冲击圈元件之间的第一联接圈元件，使得槽被第一冲击圈元件与第二冲击圈元件之间的第一联接圈元件覆盖。第一联接圈元件形成与第二冲击圈元件的滑动接触使得可提供第一联接圈元件与第二冲击圈元件之间的相对移动。根据本专利技术的进一步的方面，呈现出一种用于制造涡轮、特别是燃气涡轮的方法。根据该方法，形成沿着涡轮的周向方向延伸的支撑结构。支撑结构包括冷却空气可被引导通过的槽。槽沿着周向方向延伸。形成包括多个第一冷却孔的第一冲击圈元件和包括多个第二冷却孔的第二冲击圈元件。将第一冲击圈元件和第二冲击圈元件沿着周向方向依次地安装至槽使得槽被第一冲击圈元件和第二冲击圈元件覆盖。形成沿着周向方向布置在第一冲击圈元件与第二冲击圈元件之间延伸的第一联接圈元件，使得槽被第一冲击圈元件与第二冲击圈元件之间的第一联接圈元件覆盖。形成在第一联接圈元件与第二冲击圈元件之间的滑动接触使得可提供第一联接圈元件与第二冲击圈元件之间的相对移动。涡轮可以特别地是例如用于发电或用于航空器推进的燃气涡轮。涡轮通常包括可围绕转动轴线转动的转动轴。转动轴线限定了燃气涡轮的轴向方向。与转动轴线交叉且垂直于转动轴线的方向被表示为径向方向。以到转动轴线的恒定半径围绕转动轴线行进的方向被表示为周向方向。周向方向的切线垂直于径向方向和轴向方向。支撑结构表示燃气涡轮的例如适于承载叶片、导叶或涡轮的其他壳体部件的结构。例如，支撑结构可以包括内侧导叶承载件、外侧导叶承载件、内侧罩、外侧罩、内侧壳体和/或外侧壳体。槽可以形成在支撑结构的径向内侧或外侧表面中。具体地，槽可以沿着周向方向走向并且包括圈型环形状。槽被联接至用于将冷却流体注入到槽内的冷却流体入口并且可以被联接至冷却流体出口，冷却流体可以从由冷却流体出口从槽中流掉。第一、第二冲击圈元件可以由金属或复合纤维形成，其中第一、第二冲击圈元件是薄的并且具有板和片材金属状结构。第一、第二冲击圈元件包括相应的第一、第二冷却孔，冷却流体可以通过这些第一、第二冷却孔在槽与围绕各个冲击圈元件的部位之间流动。第一、第二冲击圈元件可以具有I型、L型或U型轮廓。具体地，第一冲击圈元件和第二冲击圈元件是结构上不同的元件。换言之，第一冲击圈元件和第二冲击圈元件不能被看作一体的且整体上唯一的结构，而是必须被理解为单独空间上隔的开且沿着周向方向邻接的非重叠冲击圈元件。第一冲击圈元件和第二冲击圈元件沿着周向方向被依次地安装至槽。第一、第二冲击圈元件可以沿着周向方向覆盖槽并一起形成环形圈型轮廓。可选地，第一冲击圈元件和第二冲击圈元件可以仅覆盖槽的沿着周向方向的特定部分并且可以因此形成半个圈型轮廓。第一联接圈元件可以由于第一冲击圈元件和第二冲击圈元件相同的材料制成。例如，第一联接圈元件可以由金属材料或纤维复合材料制成。第一联接圈元件可与第一冲击圈元件和第二冲击圈元件中的至少一个滑动接触。具体地，第一联接圈元件被固定至第一冲击圈元件并从第一冲击圈元件沿着周向方向延伸至第二冲击圈元件。第一联接圈元件与第二冲击圈元件重叠且可以沿着第二冲击圈元件在周向方向上滑动。因此，第一联接圈元件形成了相对于第二冲击圈元件的浮动和滑动接触。特别地，第一联接圈元件包括径向内侧和径向外侧表面。相应地，第二冲击圈元件包括径向内侧表面和径向外侧表面。第一联接圈元件以其径向内侧表面与第二冲击圈元件的径向外侧表面接触或者以其径向外侧表面与第二冲击圈元件的径向内侧表面接触。第一联接圈元件将第一冲击圈元件与第二冲击圈元件之间的空隙(间隙)桥接。因此，通过本专利技术，提供了包括至少两个冲击圈元件、即第一冲击圈元件和第二冲击圈元件的冲击圈元件系统。因此，因为冲击圈元件系统被分裂成多个圈元件、即至少第一、第二冲击圈，所以冲击圈元件的热膨胀被限制并降低，并且允许了第一联接圈元件跨越各个第一、第二冲击圈元件的邻接表面滑动。根据传统途径，使用了整体形成的单个带状冲击圈，其全部围绕周向方向延伸并形成了环形且圈型的轮廓。因此，在重叠的接头和各个端部处，单个带状的传统冲击圈具有处理复杂的大的热膨胀。与此相比，通过本专利技术，冲击圈系统被分成多个冲击圈元件，使得在各个冲击圈元件之间的接口处，仅发生与产生一个大空隙的一个巨大的热膨胀相比容易处理的较小的热膨胀。因此，因为各个第一、第二冲击圈元件之间的较小空隙在密封要求方面易于处理，所以降低了冷却空气的泄漏。根据本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种涡轮(100)、特别是燃气涡轮，所述涡轮(100)包括：沿着所述涡轮(100)的周向方向(102)延伸的支撑结构(101)，其中所述支撑结构(101)包括冷却空气能被引导通过的槽(103)，其中所述槽(103)沿着所述周向方向(102)延伸，包括多个第一冷却孔的第一冲击圈元件(110)，包括多个第二冷却孔的第二冲击圈元件(120)，其中所述第一冲击圈元件(110)和所述第二冲击圈元件(120)沿着所述周向方向(102)被依次地安装至所述槽(103)，使得所述槽(103)被所述第一冲击圈元件(110)和所述第二冲击圈元件(120)覆盖，和布置在所述第一冲击圈元件(110)与所述第二冲击圈元件(120)之间的第一联接圈元件(130)，使得所述槽(103)在所述第一冲击圈元件(110)与所述第二冲击圈元件(120)之间被所述第一联接圈元件(130)覆盖，和其中所述第一联接圈元件(130)与所述第二冲击圈元件(120)形成滑动接触，使得能提供在所述第一联接圈元件(130)与所述第二冲击圈元件(120)之间的相对移动。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.04.09 EP 13162976.81.一种涡轮(100)，所述涡轮(100)包括：沿着所述涡轮(100)的周向方向(102)延伸的支撑结构(101)，其中所述支撑结构(101)包括冷却空气能被引导通过的槽(103)，其中所述槽(103)沿着所述周向方向(102)延伸，包括多个第一冷却孔的第一冲击圈元件(110)，包括多个第二冷却孔的第二冲击圈元件(120)，其中所述第一冲击圈元件(110)和所述第二冲击圈元件(120)沿着所述周向方向(102)被依次地安装至所述槽(103)，使得所述槽(103)被所述第一冲击圈元件(110)和所述第二冲击圈元件(120)覆盖，和布置在所述第一冲击圈元件(110)与所述第二冲击圈元件(120)之间的第一联接圈元件(130)，使得所述槽(103)在所述第一冲击圈元件(110)与所述第二冲击圈元件(120)之间被所述第一联接圈元件(130)覆盖，和其中所述第一联接圈元件(130)与所述第二冲击圈元件(120)形成滑动接触，使得能提供在所述第一联接圈元件(130)与所述第二冲击圈元件(120)之间的相对移动；其中所述第一联接圈元件(130)包括第二孔口(203)，使得所述冷却空气能流动通过所述第二孔口(203)和所述第二冷却孔中的部分第二冷却孔。2.根据权利要求1所述的涡轮(100)，其中所述涡轮是燃气涡轮。3.根据权利要求1所述的涡轮(100)，其中所述第一联接圈元件(130)通过下面群组中的任意一种方式被固定至第一冲击圈元件(110)，所述群组包括一体成型、焊接、熔接、铆接和粘结。4.根据权利要求1所述的涡轮(100)，其中所述第二冲击圈元件(120)包括沿着所述周向方向(102)延伸的引导槽(201)，其中所述引导槽(201)被形成为用于与所述第一联接圈元件(130)接合，使得所述第一联接圈元件(130)能在所述引导槽(201)内滑动。5.根据权利要求1至4中的任一项所述的涡轮(100)，其中所述第一联接圈元件(130)包括第一孔口(202)，使得所述冷却空气能流动通过所述第一孔口(202)和所述第一冷却孔中的部分第一冷却孔。6.根据权利要求1至4中的任一项所述的涡轮(100)，其中在所述第一冲击圈元件(110)和所述第二冲击圈元件(120)的第一相对位置中，所述第一联接圈元件(130)包括第一孔口(202)的阵列，使得所述冷却空气能流动通过所述第一孔口(202)中的部分第一孔口和所述第一冷却孔中的部分第一冷却孔；和其中所述第一联接圈元件(130)包括第二孔口(203)，使得所述冷却空气能流动通过所述第二孔口(203)和所述第二冷却孔中的部分。7.根据权利要求1至4中的任一项所述的涡轮(100)，其中在所述第一冲击圈元件(110)和所述第二冲击圈元件(120)的第二相对位置中，所述第一联接圈元件(130)包括第一孔口(202)的阵列，使得冷却空气能流动通过所述第一孔口(202)中的部分第一孔口和所述第一冷却孔中的部分第一冷却孔，使得冷却空气能仅流动通过其它的第一孔口(202)中的部分第一孔口，和其中所述第一联接圈元件(130)包括第二孔口(203)，使得冷却空气能流动通过所述第二孔口(203)和所述第二冷却孔中的部分第二冷却孔。8.根据权利要求1至4中的任一项所述的涡轮(100)，其中所述第一冲击圈元件(110)能弹性地变形，和其中所述第一冲击圈元件(110)和所述槽(103)相对于彼此形成为使得所述第一冲击圈元件(110)被以使得所述第一冲击圈元件(110)与所述支撑结构(101)形成压力配合连接的预应力方式插在所述槽(103)内。9.根据权利要求1至4中的任一项所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·黑德兰，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE