用于燃气涡轮转子的隔热屏制造技术

本发明专利技术公开一种涡轮机，其包括转子，所述转子具有轴线和在轴向方向上定位成彼此相邻的多个盘，每个盘包括相对的轴向面向表面和定位在所述轴向面向表面之间的周向延伸径向面向表面。至少一排叶片定位在所述盘的每个上，并且所述叶片包括从所述盘径向向外延伸的翼片。未分段的周向连续环状结构包括限定隔热层的外轮缘，所述隔热层以重叠关系在至少一个盘的径向面向表面的一部分上方轴向延伸，并且延伸到与所述盘上的叶片相邻的位置。柔顺元件定位在所述环状结构的径向内周向部分和从所述盘的轴向面向表面轴向延伸的凸缘结构之间。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】关于联邦政府赞助的开发的声明本专利技术的开发部分地由美国能源部授予的合约第DE- FC26-05NT42644号支持。因此，美国政府对本专利技术拥有一些权利。
本专利技术涉及涡轮机，并且更具体地说，涉及用于涡轮机中转子的隔热屏。
技术介绍
燃气涡轮发动机通常包括压缩机区段、燃烧器区段、涡轮区段和排气区段。在操作时，压缩机区段可引导周围环境空气并压缩其。来自压缩机区段的压缩空气进入燃烧器区段中的一个或多个燃烧器。压缩空气在燃烧器中与燃料混合，并且该空气-燃料混合物可在燃烧器中燃烧以形成热工作气体。热工作气体按路线输送到涡轮区段，在涡轮区段处其膨胀穿过交替排的固定翼片和旋转翼片并且用于生成可驱动转子的电力。膨胀气体可然后通过排气区段离开发动机。在发动机的操作期间，发动机中的各种部件经受机械和热应力，该机械和热应力在发动机操作时间的时段内可降低部件的机械完整性。在压缩机区段中，转子未被叶片覆盖的区域可由隔热屏保护。隔热屏通常形成为节段，其支撑在转子上的各个安装点处以便将节段围绕转子的周边保持在周向和径向位置中。
技术实现思路
根据本专利技术的一方面，提供一种涡轮机，其包括转子，所述转子具有轴线和在轴向方向上定位成彼此相邻的多个盘，每个盘包括相对的轴向面向表面。至少一排叶片定位在所述盘中的每个上，每排叶片从相应盘的径向面向表面径向向外延伸。周向连续的环状结构限定隔热层，所述隔热层在两个相邻盘的径向面向表面之间轴向延伸并重叠所述两个相邻盘的所述径向面向表面。柔顺元件定位在所述环状结构的径向内周向部分和所述盘中的一个的轴向延伸凸缘结构之间。所述环状结构可具有外轴向延伸轮缘、形成所述环状结构的所述径向内周向部分的径向内脚部、以及在轴向上比所述轮缘和所述脚部更窄并在所述轮缘和所述脚部之间形成连接的径向延伸腹板，其中所述柔顺元件可将所述脚部以可移动方式支撑在所述凸缘结构上。保持板结构可以以可拆卸方式紧固至所述盘以接合所述脚部以便将所述环状结构轴向保持到所述凸缘结构。所述脚部可包括用于与所述盘的轴向面向表面接合的轴向延伸部。所述轴向延伸部可形成抗旋转特征件，所述抗旋转特征件具有定位成与形成在所述盘的所述面向表面上的配合周向面向表面接合的周向面向表面。轴向延伸空气通道可延伸穿过所述柔顺元件以在所述脚部和所述凸缘结构之间提供空气的通道，并且所述环状结构可包括具有相邻于所述叶片的边缘定位的边缘的外轮缘，其中在所述外轮缘和所述叶片的相邻边缘之间可限定间隙用于冷却空气流相对于所述外轮缘从径向内部位置流到径向外部位置的通道。所述柔顺元件可以是圆形波状弹簧。所述盘可由第一材料形成并且所述环状结构可由第二材料形成，其使所述盘的所述径向面向表面免受穿过包括所述叶片的轴向气体流路径的热气体的温度，并且所述第二材料可具有比所述第一材料高的耐热性。所述柔顺元件可定位在以下位置中的一者处：a) 所述环状结构的径向向内面向侧和所述凸缘结构的径向向外面向侧之间；以及b) 所述环状结构的径向向外面向侧和所述凸缘结构的径向向内面向侧之间。根据本专利技术的另一方面，提供一种涡轮机，其包括转子，所述转子具有轴线和在轴向方向上定位成彼此相邻的多个盘，每个盘包括相对的轴向面向表面和定位在所述轴向面向表面之间的周向延伸的径向面向表面。至少一排叶片定位在所述盘中的每个上，所述叶片包括横穿相应盘的径向面向表面的一部分轴向地延伸的平台，并且所述叶片包括从所述平台径向向外延伸的翼片。未分段的周向连续环状结构包括限定隔热层的外轮缘，所述隔热层从第一盘上的第一平台的边缘轴向延伸到相邻第二盘上的第二平台的边缘。所述外轮缘重叠两个相邻盘的径向面向表面的一部分。柔顺元件定位在所述环状结构的径向内周向部分和从所述盘中的一个的轴向面向表面轴向延伸的凸缘结构之间。所述环状结构的所述径向内周向部分可由通过腹板连接至所述外轮缘的脚部形成，从而为所述环状结构限定大致T形横截面，并且所述腹板以轴向间隔关系从相邻盘的相邻轴向面向表面径向延伸。所述环状结构可非刚性支撑到所述盘中的一个以准许冷却空气沿着所述腹板的任何侧径向向外流动，从所述脚部流到所述外轮缘，并且流过所述外轮缘与所述第一和第二平台的边缘之间的间隙，流进所述涡轮机的轴向气体流路径中。所述柔顺元件可保持穿过其的空气通道以准许所述冷却空气从所述腹板的一侧传到另一侧。所述柔顺元件可准许所述环状结构的周边相对于所述盘的周边径向移动。所述环状结构可通过所述环状结构相对于所述盘的轴向移动组装到所述盘的所述凸缘结构，并且所述环状结构可由以可拆卸方式紧固至所述盘的保持板结构保持到所述盘。根据本专利技术的又一方面，提供一种涡轮机，其包括转子，所述转子具有轴线和在轴向方向上定位成彼此相邻的多个盘，每个盘包括相对的轴向面向表面和定位在所述轴向面向表面之间的周向延伸的径向面向表面。至少一排叶片定位在所述盘中的每个上，并且所述叶片包括从所述盘径向向外延伸的翼片。未分段的周向连续环状结构包括限定隔热层的外轮缘，所述隔热层以重叠关系在至少一个盘的径向面向表面的一部分上轴向延伸，并且延伸到与所述盘上的叶片相邻的位置。柔顺元件定位在所述环状结构的径向内周向部分和从所述盘的轴向面向表面轴向延伸的凸缘结构之间。所述环状结构的所述径向内周向部分可由通过腹板连接至所述外轮缘的脚部形成，并且所述腹板以轴向间隔关系从所述盘的所述轴向面向表面径向延伸。所述环状结构可非刚性支撑到所述盘以准许冷却空气在所述腹板和所述轴向面向表面之间的空间中径向流动，从所述脚部流到所述外轮缘，并且流过所述外轮缘和所叶片之间的间隙，流到所述涡轮机的轴向气体流动路径中。附图说明尽管说明书以特别指出并明确主张本专利技术的权利要求书结束，但相信，根据结合附图的以下描述将更好地理解本专利技术，其中相似参考编号标识相似元件，并且其中：图1是示出本专利技术的方面的涡轮发动机的局部横截面视图；图2是示出本专利技术的方面的用于涡轮发动机的压缩机的下游盘的放大横截面视图；图3是示出本专利技术的方面的分解透视图；图4是示出包括本专利技术的方面的盘的轴向面的正视图；图5是根据本专利技术的方面的抗旋转特征件的横截面径向视图；并且图6是示出本专利技术方面的类似于图2示出替代构造的放大横截面视图。具体实施方式在优选实施例的以下详细描述中，对形成本专利技术的一部分的附图做出参考，并且其中以图解方式并不以限制方式示出，其中可实践本专利技术的特定优选实施例。应理解，可利用其它实施例，并且可在不偏离本专利技术的精神和范围的情况下作出改变。参见图1，示出涡轮机11（在本文中绘示为燃气涡轮发动机）的转子10，并且转子10包括压缩机区段12、延伸穿过发动机的燃烧器区段的中间区段14、和涡轮区段16。转子10支撑为用于围绕转子轴线20旋转，其中转子10响应于从中间区段14中的燃烧器（未示出）提供的热气体膨胀穿过涡轮区段16而旋转。转子10的旋转致使压缩机区段12中的叶片22（图2）旋转并压缩空气穿过压缩机区段12的连续级。压缩机区段12的标识区段18标识压缩机区段12的高压和输出级，其中在方向24上流过限定在外壁（未示出）和转子10之间的流路径26的空气包括高度压缩的相对热气体。另外参见图2，转子10由在轴向方向上定位成彼此相邻的多个盘28形成在压缩机区段12中。下文将具体参考压缩机区段12的最后两个盘28（本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种涡轮机，其包括：转子，其具有轴线和在轴向方向上定位成彼此相邻的多个盘，每个盘包括相对的轴向面向表面；至少一排叶片，其定位在所述盘的每个上，每排叶片从相应盘的径向面向表面径向向外延伸；周向连续环状结构，其限定隔热层，所述隔热层在两个相邻盘的所述径向面向表面之间轴向延伸并重叠所述两个相邻盘的所述径向面向表面；以及柔顺元件，其定位在所述环状结构的径向内周向部分和所述盘中的一个的轴向延伸凸缘结构之间。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.25 US 14/1891471.一种涡轮机，其包括：转子，其具有轴线和在轴向方向上定位成彼此相邻的多个盘，每个盘包括相对的轴向面向表面；至少一排叶片，其定位在所述盘的每个上，每排叶片从相应盘的径向面向表面径向向外延伸；周向连续环状结构，其限定隔热层，所述隔热层在两个相邻盘的所述径向面向表面之间轴向延伸并重叠所述两个相邻盘的所述径向面向表面；以及柔顺元件，其定位在所述环状结构的径向内周向部分和所述盘中的一个的轴向延伸凸缘结构之间。2.如权利要求1所述的涡轮机，其中，所述环状结构具有外轴向延伸轮缘、形成所述环状结构的所述径向内周向部分的径向内脚部、以及在轴向上比所述轮缘和所述脚部更窄并在所述轮缘和所述脚部之间形成连接的径向延伸腹板，其中所述柔顺元件将所述脚部以可移动方式支撑到所述凸缘结构。3.如权利要求2所述的涡轮机，其包括保持板结构，所述保持板结构以可拆卸方式紧固至所述盘以接合所述脚部以便将所述环状结构轴向保持到所述凸缘结构。4.如权利要求3所述的涡轮机，其中，所述脚部包括用于与所述盘的轴向面向表面接合的轴向延伸部。5.如权利要求4所述的涡轮机，其中，所述轴向延伸部形成抗旋转特征件，所述抗旋转特征件具有定位成与形成在所述盘的所述面向表面上的配合周向面向表面接合的周向面向表面。6.如权利要求5所述的涡轮机，其包括轴向延伸空气通道，所述轴向延伸空气通道穿过所述柔顺元件在所述脚部和所述凸缘结构之间提供空气的通道，并且所述环状结构包括具有相邻于所述叶片的边缘定位的边缘的外轮缘，其中在所述外轮缘和所述叶片的相邻边缘之间限定间隙用于冷却空气流相对于所述外轮缘从径向内部位置流到径向外部位置的通道。7.如权利要求1所述的涡轮机，其中，所述柔顺元件是圆形波状弹簧。8.如权利要求1所述的涡轮机，其中，所述盘由第一材料形成并且所述环状结构由第二材料形成，其使所述盘的所述径向面向表面免受穿过包含所述叶片的轴向气体流路径的热气体的温度，并且所述第二材料具有比所述第一材料高的耐热性。9.如权利要求1所述的涡轮机，其中所述柔顺元件定位在以下位置中的一个处：在所述环状结构的径向向内面向侧和所述凸缘结构的径向向外面向侧之间；以及在所述环状结构的径向向外面向侧和所述凸缘结构的径向向内面向侧之间。10.一种涡轮机，其包括：转子，其具有轴线和在轴向方向上定位成彼此相邻的多个盘，每个盘包括相对的轴向面向表面和定位在所述轴向面向表面之间的周向延伸径向面向表面；至少一排叶片，其定位在所述盘的每个上，所述叶片包括横穿相应盘的径向面向表面的一部分轴向延伸的平台，并且所述叶片包括从所述平台径向向外延伸的翼片；未分段的周向连续环状结构，其包...

【专利技术属性】
技术研发人员：CW罗斯，B阿卡，
申请(专利权)人：西门子能源公司，
类型：发明
国别省市：美国;US