[发明专利]燃气涡轮中的叶片与定子隔热罩分界

说明书

本发明涉及燃气涡轮中的叶片与定子隔热罩分界。具体而言，一种燃气涡轮单元具有平行于主要气体流(M)的轴线(A)，该燃气涡轮单元包括：叶片(1)，其具有末梢(2)；定子隔热罩(3)，其具有面向叶片末梢(2)的内表面(4)；其中，定子隔热罩(3)的内表面(4)和叶片末梢(2)取决于应用的热条件限定可变间隙；其中，叶片末梢(2)构造成从在冷起动条件中沿着轴向方向的锥形形状开始在热运行条件中具有沿着轴向方向的圆柱形形状。

技术领域

本发明涉及燃气涡轮单元。

特别地，本发明涉及叶片和位于叶片外侧的定子隔热罩之间的分界。此分界因此在转子侧处由叶片末梢限定且在定子侧处由定子隔热罩的内表面限定。

更特别地，本发明涉及预成形叶片末梢和预成形定子隔热罩，它们适合实现在冷起动条件和热运行条件中具有不同构造的叶片与定子隔热罩分界。

背景技术

在燃气涡轮单元中，定子隔热罩和相对于定子隔热罩布置在内侧的旋转叶片限定在一侧允许叶片旋转且在另一侧防止热气越过末梢流动的分界。实际上，越过叶片末梢的热气体的这种通过(称为“叶顶流”)会导致氧化和性能损失。因此，必须控制在叶片与定子隔热罩分界处的间隙，以便减少以上报告的叶顶流。

此外，从冷起动条件到热运行条件，由于所应用的热条件不同，叶片末梢和定子隔热罩会改变相对原始形状。

特别地，定子隔热罩沿着涡轮轴线轴向地变形且沿着周向方向变形。在转子侧，叶片末梢轴向地和径向地变形。

图1-4显示了根据现有技术，从冷起动条件到热运行条件，叶片末梢与定子隔热罩分界如何热变形。

图1是沿着平行于主要流M的轴线A的示意图。此图公开了根据现有技术在冷起动条件中的叶片末梢与定子隔热罩分界。根据现有技术，沿着轴线A，叶片末梢在冷起动条件中是圆柱形末梢。用语“圆柱形”表示叶片末梢(即，叶片的面向定子隔热罩的外边缘)是由平行于轴线A的多条直线限定的表面。

在热运行条件或稳定条件期间，对叶片末梢应用的热负载沿着轴向方向是不相等的。特别地，对叶片末梢应用的热负载沿着轴向方向跟随主要流方向M增加。从初始圆柱形条件开始，以及由于上面提到的热负载不相等，热运行条件中的末梢包括相对于末梢前缘具有较大径向膨胀的末梢后缘。换句话说，图2中公开的根据现有技术的末梢叶片在热运行条件中变成“锥形的”。

参照图1，根据现有技术，在冷条件中的定子隔热罩的内表面沿着轴向方向为“圆柱形的”。换句话说，定子隔热罩的内表面由平行于轴线A的多条直线限定。

在热运行条件期间，对定子隔热罩应用的热负载沿着轴向方向在定子隔热罩的内表面的中间显露最大值。

由于这种应用的热负载，在热运行条件中的定子隔热罩的内表面显露弯曲内表面，其在沿着轴向方向位于定子隔热罩的内表面的中间处具有朝向叶片的最大热膨胀。

图2中公开了沿着叶片与定子隔热罩分界的轴向方向从冷条件到热条件的以上改变，其中，以虚线报告了叶片末梢和定子隔热罩的原始“冷”形状。

图3是根据现有技术的叶片末梢与定子隔热罩分界在冷起动条件中沿着垂直于轴线A且定心于轴线A的周向方向的示意图。如图1中公开的那样，定子隔热罩包括多个钩部件，它们相对于叶片布置在相对的侧部上，并且构造成将定子隔热罩联接到导叶架上。

根据图3的现有技术实施例，在冷起动条件中，定子隔热罩的内表面沿着周向方向显露弯曲形状，它与图3中以虚线报告的环带的弯曲内表面相同。根据这个实施例，钩部件的内表面也沿着周向方向显露弯曲形状，它与图3中以虚线报告的导叶架的弯曲内表面相同。

在热条件中沿着周向方向应用的热负载具有位于定子隔热罩的内表面的中间的最大值。

由于此热负载，定子隔热罩的内表面沿着周向方向显露弯曲形状，其在位于内表面的中间处具有朝向叶片的最大热膨胀。