專利名稱：閉環(huán)蒸汽冷卻的渦輪機(jī)罩的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及對(duì)渦輪機(jī)罩的冷卻，且更特定地涉及閉環(huán)蒸汽冷卻的燃?xì)鉁u輪機(jī)內(nèi)罩。
背景技術(shù)：
在燃?xì)鉁u輪機(jī)中的熱燃?xì)饨?jīng)?？赡芴幱诟哂诮饘俨考娜埸c(diǎn)的溫度。為將熱燃?xì)獍谛D(zhuǎn)的渦輪機(jī)葉片的尖端上方，一般地需要分段冷卻的靜止罩。因此需要建立冷卻方案以在運(yùn)行期間保護(hù)這些部件。
渦輪機(jī)罩經(jīng)常通過(guò)傳導(dǎo)、沖擊冷卻、膜冷卻或它們的組合來(lái)冷卻。一個(gè)冷卻方案在共同擁有的美國(guó)專利No-6,390,769中示出。如所示出，此罩使用一系列四個(gè)沖擊冷卻的室。每個(gè)室具有焊接到內(nèi)罩鑄件的沖擊隔板。此裝置提供了對(duì)于蒸汽冷卻劑的受控的路徑和分配，使其噴射到燃?xì)饴窂奖诘谋硞?cè)、被收集且然后在室的每個(gè)內(nèi)重復(fù)。雖然此方法對(duì)于冷卻有效，但罩具有許多零件和伴隨的制造過(guò)程步驟。在此通過(guò)參考合并美國(guó)專利No.6,390,769。
因此，存在對(duì)于以簡(jiǎn)化的制造方法和技術(shù)提供了有效的冷卻的改進(jìn)的內(nèi)罩的希望。罩不應(yīng)降低渦輪機(jī)作為整體的總效率。

發(fā)明內(nèi)容
本申請(qǐng)因此描述了用于燃?xì)鉁u輪機(jī)的閉環(huán)內(nèi)罩組件。罩組件可以包括罩主體、覆蓋板、通過(guò)覆蓋板到罩主體的入口、通過(guò)罩主體的蜿蜒通道和從罩主體到覆蓋板的出口。
罩組件進(jìn)一步可以包括施加到罩主體的內(nèi)涂層。內(nèi)涂層可以包括多個(gè)陶瓷和金屬層。內(nèi)涂層可以包括用于保護(hù)罩主體不直接暴露于熱燃?xì)獾臒崞琳贤繉?，且可以包括等離子體噴射施加。
罩主體可以包括單晶超耐熱合金金屬或等軸鎳基超耐熱合金金屬。罩主體通過(guò)內(nèi)芯鑄造制成。罩主體可以包括蒸汽入口腔和出口腔。覆蓋板可以包括鈷基合金。
蜿蜒通道可以包括多個(gè)大約九十度的轉(zhuǎn)彎。蜿蜒通道可以包括預(yù)先確定的尺寸用于其內(nèi)的平滑的且良好地分布的蒸汽流，且蜿蜒通道也可以包括多個(gè)平行的路徑。蜿蜒通道可以在其內(nèi)包括多個(gè)湍流器。
本申請(qǐng)進(jìn)一步描述了用于燃?xì)鉁u輪機(jī)的閉環(huán)內(nèi)罩組件。罩組件可以包括罩主體、覆蓋板、通過(guò)覆蓋板到罩主體的入口、和通過(guò)罩主體的蜿蜒通道。蜿蜒通道可以包括多個(gè)大約九十度的轉(zhuǎn)彎。
蜿蜒通道可以包括預(yù)先確定的尺寸用于其內(nèi)的平滑的且良好地分布的蒸汽流，且蜿蜒通道也可以包括多個(gè)平行的路徑。蜿蜒通道可以在其內(nèi)包括多個(gè)湍流器。
對(duì)本領(lǐng)域一般技術(shù)人員，本申請(qǐng)的這些和其他特征將通過(guò)結(jié)合附圖和附帶的權(quán)利要求書(shū)閱讀如下的詳細(xì)描述變得顯見(jiàn)。


圖1示出了如在此所描述的罩組件的透視圖；圖2是如使用在圖1的罩組件內(nèi)的內(nèi)罩鑄件的透視圖；圖3是使用于造成圖2的內(nèi)罩鑄件的通道的內(nèi)芯的透視圖；圖4是圖3中所示的內(nèi)芯的下側(cè)的透視圖；圖5是圖1的罩組件的剖視透視圖，圖中示出了由圖3和圖4的陶瓷芯造成的通道。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參考附圖，其中在所有數(shù)個(gè)視圖中同樣的數(shù)字指示同樣的元件，圖1圖示了如在此描述的罩組件100。罩組件100可以繞常規(guī)的一級(jí)葉片或類似類型的前方渦輪機(jī)級(jí)定位。罩組件100可以與渦輪機(jī)殼界面和鉤噴嘴界面或外罩殼體(未示出)相關(guān)。雖然蒸汽將被描述為在此使用的冷卻介質(zhì)，但罩組件100可以使用任何冷卻介質(zhì)的類型。
罩組件100可以包括內(nèi)罩主體110、內(nèi)涂層120和覆蓋板200。罩主體110可以由單晶超耐熱合金金屬、等軸鎳基超耐熱合金金屬或類似類型的具有良好的高溫冶金特性的材料制成。罩主體110可以通過(guò)使用陶瓷內(nèi)芯170的鑄造方法制成，以造成內(nèi)流道180。內(nèi)涂層120可以由陶瓷和金屬層二者制成，或由可以抵抗長(zhǎng)期非常高溫環(huán)境且提供了罩主體110和熱燃?xì)庵g的熱屏障的類似類型的材料制成。覆蓋板200可以由具有很好的磨損特性的超耐熱合金金屬制成，例如鈷基合金，且可以通過(guò)鑄造方法制成或完全地加工成形。罩主體110和覆蓋板200可以通過(guò)電子束焊接、釬焊或類似的技術(shù)結(jié)合。內(nèi)涂層120可以作為高溫等離子體噴射施加。內(nèi)涂層120的使用是選擇的。
覆蓋板200可以包括蒸汽入口端口130和蒸汽出口端口140。類似地，罩主體110可以包括與覆蓋板200的蒸汽入口端口130連通的蒸汽入口腔150和與覆蓋板200的蒸汽出口端口140連通的蒸汽出口腔160。罩主體110的蒸汽入口150和蒸汽出口160又通向使用陶瓷內(nèi)芯170整體地鑄造在罩主體110內(nèi)的內(nèi)流道180。如上所描述，流道180在移除作為熔模鑄造加工的零件的陶瓷內(nèi)芯170后形成在其內(nèi)。
如所示出，流道180在很大程度上是蜿蜒形狀的且可以包括用于冷卻劑同時(shí)流動(dòng)的多個(gè)平行的路徑。流道180具有多個(gè)位于罩主體110的前端和后端處的大約九十度(90°)的轉(zhuǎn)彎，以允許冷卻劑幾乎完全地流到前部邊緣和后部邊緣。這些轉(zhuǎn)彎合并了多個(gè)轉(zhuǎn)向輪葉185，它們便于平滑的且良好地分布的蒸汽流從其通過(guò)。流道180也可以定尺寸為對(duì)于流動(dòng)通過(guò)它們的蒸汽產(chǎn)生高的對(duì)流系數(shù)，且同時(shí)產(chǎn)生緊湊的通道高度。此外，這些緊湊的流道180便于在鉤的下方向前和向后的流道的容易的安排而無(wú)干涉。
流道180可以具有多個(gè)定位在其內(nèi)的湍流器190?？梢允褂萌魏蝹€(gè)數(shù)的湍流器190。湍流器190提高了蒸汽冷卻劑的熱傳遞特征。湍流器190的使用是選擇的。
在使用中，覆蓋板200的蒸汽入口130和蒸汽出口140定位在罩組件100的中心以避免與前部鉤和后部鉤的干涉。流道180的蜿蜒的屬性允許冷卻劑同時(shí)地向前和向后流過(guò)罩組件100的中心區(qū)域，同時(shí)也允許蒸汽被供給到此相同的中心區(qū)域內(nèi)和從此相同的中心區(qū)域供給出。蒸汽因此流動(dòng)通過(guò)覆蓋板200的蒸汽入口端口130、罩主體110的蒸汽入口端口150、通過(guò)流道180，且再次通過(guò)蒸汽出口腔160和蒸汽出口端口140流出，以提供對(duì)流冷卻且無(wú)蒸汽損失。測(cè)試指出，在使用期間罩組件100不產(chǎn)生顯著的壓力損失同時(shí)仍提供有效的對(duì)流冷卻。
罩組件100可以與燃?xì)鉁u輪機(jī)的前部級(jí)一起使用且與裝置(例如蒸汽渦輪機(jī))組合以從在對(duì)罩冷卻期間施加到蒸汽的熱能中獲取功。隨后，此蒸汽可以以閉環(huán)方式被送回到罩以再次作為冷卻劑使用。例如，罩組件100可以與由General Electric Corporation ofSchenectady，New York銷售的組合的9H循環(huán)蒸汽冷卻渦輪機(jī)一起使用，或使用在類似類型的設(shè)備中。
應(yīng)顯見(jiàn)的是，前述內(nèi)容僅涉及本申請(qǐng)的優(yōu)選的實(shí)施例，且本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可對(duì)此進(jìn)行多個(gè)改變和修改而不偏離在如下的權(quán)利要求書(shū)及其等價(jià)物中限定的本發(fā)明的一般精神和范圍。
零件列表100 罩組件110 罩主體120 覆蓋板130 蒸汽入口140 蒸汽出口150 蒸汽入口腔160 蒸汽出口腔170 內(nèi)芯180 流道185 轉(zhuǎn)向輪葉190 湍流器200 內(nèi)涂層
權(quán)利要求
1.一種用于燃?xì)鉁u輪機(jī)的閉環(huán)內(nèi)罩組件(100)，其包括罩主體(110)；覆蓋板(120)；通過(guò)覆蓋板(120)到罩主體(110)的入口(130)；通過(guò)罩主體(110)的蜿蜒通道(180)；和從罩主體(110)到覆蓋板(120)的出口(140)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的罩組件(100)，進(jìn)一步包括施加到罩主體(110)的內(nèi)涂層(200)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的罩組件(100)，其中罩主體(110)包括單晶超耐熱合金金屬或等軸鎳基超耐熱合金金屬。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的罩組件(100)，其中罩主體(110)通過(guò)內(nèi)芯鑄造制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的罩組件(100)，其中覆蓋板(120)包括鈷基合金。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的罩組件(100)，其中罩主體(110)包括蒸汽入口腔(150)和蒸汽出口腔(160)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的罩組件(100)，其中蜿蜒通道(180)包括多個(gè)大約九十度的轉(zhuǎn)彎。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的罩組件(100)，其中蜿蜒通道(180)包括多個(gè)平行的路徑。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的罩組件(100)，其中蜿蜒通道(180)在其內(nèi)包括多個(gè)湍流器(190)。
全文摘要
用于燃?xì)鉁u輪機(jī)的閉環(huán)內(nèi)罩組件(100)。罩組件(100)包括罩主體(110)、覆蓋板(120)、通過(guò)覆蓋板(120)到罩主體(110)的入口(130)、通過(guò)罩主體(110)的蜿蜒通道(180)、和從罩主體(110)到覆蓋板(120)的出口(140)。
文檔編號(hào)F02C7/12GK101050713SQ20071009208
公開(kāi)日2007年10月10日 申請(qǐng)日期2007年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月7日
發(fā)明者C·A·巴爾格林, I·R·克洛克, S·W·特什, T·尼馬圖林 申請(qǐng)人:通用電氣公司