[发明专利]用于燃气轮机的轴向段的导向叶片支架

说明书

本发明涉及一种特别是用于燃气轮机的、由多个轴向段组成的导向叶片支架。

燃气轮机在众多领域被用于驱动发电机或做功机械。在此，燃料的能含量/内能用于产生涡轮机轴的旋转运动。为此，燃料在燃烧室内进行燃烧，其中，由空气压缩机压缩的空气被输入。在此，在燃烧室内通过燃料燃烧产生的、处于高压和高温下的工作介质被引导通过接在燃烧室后面的涡轮单元，在这里工作介质以做功的方式降低压力。

为了产生涡轮机轴的旋转运动，在此，在该涡轮机轴上设置多个通常组成叶片组或叶片排的涡轮叶片，该涡轮叶片通过来自工作介质的脉冲传输来驱动涡轮机轴。为了对于在涡轮单元内的工作介质进行导流，此外通常在相邻的涡轮叶片排之间设置与涡轮壳体连接的并组成导向叶片排的导向叶片。

燃气轮机的燃烧室可以构成为所谓的环形燃烧室，其中多个沿周向围绕涡轮机轴设置的燃烧器通入到一共同的、由耐高温的包围壁包围的燃烧腔室内。为此，燃烧室在其总体上构成为环形结构。除了唯一的燃烧室外，也可以设置多个燃烧室。

通常，涡轮单元的第一导向叶片排直接连接到燃烧室上，该第一导向叶片排与沿工作介质的流动方向观察紧接在后面的涡轮叶片排共同形成涡轮单元的第一涡轮机级，接着在该涡轮机级的后面通常设置其它涡轮机级。

在此，导向叶片分别通过还称为平台的叶根部固定在涡轮单元的导向叶片支架上。在这种情况下，用于固定导向叶片平台的导向叶片支架可以包括绝缘段。在两个相邻的导向叶片排的导向叶片的、沿燃气轮机的轴向方向彼此间隔开地设置的平台之间，在涡轮单元的导向叶片支架上分别设置一导向环。这种类型的导向环通过径向间隙与所属涡轮叶片排的、固定在涡轮机轴上相同的轴向位置上的涡轮叶片的叶尖间隔开。因此导向叶片的平台和本身必要时沿燃气轮机的周向分段地构成的导向环形成涡轮单元的多个壁部件，该壁部件作为用于工作介质的流动通道的外部界定结构。

在这种类型的燃气轮机的设计方案中，除了能达到的功率之外，通常特别高的效率是设计目标。在此，效率的提高出于热力学的原因原则上通过提高排出温度来实现，工作介质以该排出温度从燃烧室排出并且流入到涡轮单元内。因此，力求并达到约1200℃至1500℃的温度用于这种类型的燃气轮机。

但在工作介质的这样高的温度下，承受这种温度的元件和部件承受高的热负荷。因此，特别是燃气轮机的导向叶片支架通常由铸钢制成。这种导向叶片支架适合于承受住燃气轮机内部的高温，并因此可以确保燃气轮机更加安全的运行。

在此，根据燃气轮机的设计目标，燃气轮机的导向叶片固定在共同的导向叶片支架上，或者为每个涡轮机级设置单独的轴向段。但在任何情况下，至少在大型燃气轮机的情况下形成一个或多个非常大的铸件，该铸件需要相当高的成本和技术上复杂的结构。此外，不是整个涡轮导向叶片支架都要承受极高的温度、该温度要求一种耐高热的铸钢，而是存在一种温度曲线，该温度曲线具有带高温的较小的区域以及带低温的较大的靠后的区域。

因此，本发明的目的在于，提供一种导向叶片支架，该导向叶片支架在保持运行安全性的情况下，允许技术上更加简单的结构以及与在导向叶片支架上存在的温度曲线更加灵活的匹配。

所述目的根据本发明通过下述方式来实现，即至少一个轴向段设计为网栅结构。

在此，本发明基于这种构思，即特别是可以通过导向叶片支架的各个轴向段的不同材料来实现：在导向叶片支架的区域中更灵活地匹配于在燃气轮机内部的温度曲线。在此，特别是在环形段以及导向叶片的卡接的区域内出现高温，因为这些部件引起在其固定的区域内的局部的热导入。此外，导向叶片支架最前面的区域承受比较高的压缩机温度。在这些部位上，从热学角度来说需要价值较高的材料。但这种材料的耐热性并不需要用于涡轮机支架的大部分区域。这些区域可以由更加适合的且低成本的材料制成。此外，为了降低导向叶片支架的重量并可以使燃气轮机的结构更加简单，轴向段在低温区域内此外无需实心构成。因此这些轴向段应构成为具有多个管、棒、杆、梁、型材或类似构件的网栅结构，也就是说，构成为相互连接的以网栅管结构的方式设置的支柱。

在有利的设计方案中，所述各个网栅结构在其内侧和/或外侧上具有板罩(Blechverkleidung)。因此能实现导向叶片支架特别简单的结构。具有被板覆盖的网栅管结构的设计方案可以通过更简单的结构来替代导向叶片支架的此前作为铸件设置的部段，而在此不会危及燃气轮机的运行安全性。同时因此需要更少量的材料。