專利名稱：分割式雙動力噴嘴及相關(guān)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及燃氣輪機技術(shù)，且更具體而言，涉及渦輪噴嘴的制造或修復(fù)。
背景技術(shù)：
渦輪噴嘴通常鑄造成導(dǎo)葉雙體(doublet)，即每段具有兩個導(dǎo)葉或翼型件的弧形段，以降低鑄造成本。然而，雙體構(gòu)造導(dǎo)致雙體有些區(qū)域中的高應(yīng)力/應(yīng)變，這可能自身以裂縫的形式來表現(xiàn)。 一旦裂縫擴大到臨界尺寸，就必須在維護中將零件拆下并進行修復(fù)以防止其在渦輪中引起災(zāi)難性故障。
在更現(xiàn)代的燃氣輪機噴嘴設(shè)計中，普遍的方案是采用單體構(gòu)造，即每革殳一個翼型件，而不是雙體構(gòu)造。采用單體構(gòu)造消除了雙體構(gòu)造中導(dǎo)致開裂的大部分應(yīng)力/應(yīng)變，但是一般而言，單體的制造要昂貴得多。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的一個示例性但非限制性的實施例中，通過分割雙體的內(nèi)圈和外圈(即側(cè)壁)中的一個或另一個來將在其它方面為常規(guī)的導(dǎo)葉雙體渦輪噴嘴修改成為性能更加與單體噴嘴相似。
因此，在一個方面，本發(fā)明涉及一種用于渦輪噴嘴的導(dǎo)葉雙體，包括徑向內(nèi)圈；徑向外圈；以及在內(nèi)圈和外圈之間延伸的一對翼型件，其中，沿著經(jīng)過該對翼型件之間的分割線在大體軸向的方向上對內(nèi)圈和外圈中的一者進行分割；且其中，將密封件固定在分割線的正對的邊緣之間或附近。
在另 一個方面，本發(fā)明涉及一種修復(fù)渦輪噴嘴雙體導(dǎo)葉以減少出現(xiàn)開裂并延長維護間隔的方法，其中，該雙體導(dǎo)葉包括內(nèi)圏和外圈，
在其之間具有一對延伸的翼型件，該方法包括a)從渦輪噴嘴組件拆 下雙體導(dǎo)葉；以及b)在該對翼型件之間從前端到后端對內(nèi)圏和外圏 中的一者進行分割，以及將密封件固定在分割線的正對的邊緣之間或 附近。
現(xiàn)在將關(guān)于鑒別如下的附圖來描述本發(fā)明。


圖i是才艮據(jù)本發(fā)明的一個示例性但非限制性的實施例的渦輪噴嘴
雙體的透一見圖2是圖1所示雙體的示意性仰枧圖3是圖2所示雙體的一個變型的示意性仰視圖4是根椐本發(fā)明的另 一個示例性但非限制性的實施例的渦輪噴
嘴雙體的透視圖5是圖4所示雙體的示意性俯視圖；以及
圖6是圖5所示雙體的一個變型的示意性俯^L圖。
具體實施例方式
首先參考圖l和圖2，用于燃氣輪機噴嘴的雙體噴嘴段(或簡單而 言，導(dǎo)葉雙體)IO包括徑向內(nèi)圈或側(cè)壁12以及徑向外圈或側(cè)壁14。噴 嘴雙體基本上形成固定在環(huán)形隔板(diaphragm)中的多個此類噴嘴雙體 段的一個弧形段，使得導(dǎo)葉環(huán)繞渦輪轉(zhuǎn)子(未示出)，轉(zhuǎn)子上的多排葉 片或翼型件以常規(guī)方式定位在靜止噴嘴的相對側(cè)上。
在該示例性實施例中， 一對導(dǎo)葉或翼型件16、 18在內(nèi)圏12和外 圈14之間沿徑向延伸。翼型件具有相應(yīng)的前緣20、 22和相應(yīng)的后緣 24、 26。如圖1中所定向，噴嘴雙體內(nèi)圈12可—見為具有前向端或前 端28以及后向端或后端30，即空氣沿著/人端部28到端部30的方向 流動。在如此理解定向的情況下，翼型件18可視為右手翼型件，而翼型件20可^L為左手翼型件。
上述雙體構(gòu)造基本上為四桿連接裝置(linkage),其在燃氣輪機噴嘴的環(huán)境中產(chǎn)生如上所述的不期望的高應(yīng)力，特別是在雙體右手側(cè)的翼型件18中。為了減輕翼型件18上趨于沿徑向受熱擴大的應(yīng)力，已發(fā)現(xiàn)可通過釋放翼型件上的應(yīng)力來減少因此造成的開裂問題。在該示例性實施方式中，這可通過分割內(nèi)圏12并因此拆開四桿連接裝置來實現(xiàn)。具體而言，在翼型件16和18之間形成從前端28延伸到后端30的分割線32。在圖1中的示例性構(gòu)造中，其中外圏固定在防止外圈徑向膨脹的保持環(huán)上，分割允許翼型件18在翼型件由于受熱擴大而膨脹時沿徑向向內(nèi)推動內(nèi)圏。雖然該運動不過是千分之幾英寸，但是足以減輕熱致應(yīng)力。在優(yōu)選的布置中，分割線32大致沿著翼型件16吸力側(cè)37或翼型件18壓力側(cè)38的曲率延伸，以有利于切割工藝。分割的內(nèi)圈12可通過任意適當(dāng)?shù)募夹g(shù)實現(xiàn)，例如通過線切割放電加工或碳電極切割。如果分割線32以一定的角度進行切割和/或如果足夠薄，則沿徑向穿過內(nèi)圈12的流動泄漏將無關(guān)緊要。然而，優(yōu)選而言，可在限定分割線的正對的內(nèi)圈邊緣中切割側(cè)凹口或凹槽34,并且可將柔性密封件如柔性編織金屬線織物36塞入對齊的凹槽34中，以提供更結(jié)實的防漏密封件。也可采用其它密封件，例如金屬片密封件，將密封件定位焊在適當(dāng)位置使得發(fā)動機內(nèi)的壓力將沿分割線提供足夠的密封而無需固結(jié)。
圖3示出了內(nèi)圈分割線的備選路徑或形狀。在這種情況下，分割線40由兩個直線段42、 44組成，段42大致平行于內(nèi)圏或側(cè)壁12的側(cè)邊緣46、 48，而段44大致平4亍于內(nèi)圏12的傾斜側(cè)邊緣50中的一者。在其它方面，圖3所示的噴嘴雙體與圖1和圖2所示的噴嘴雙體大體相同。應(yīng)當(dāng)理解的是，在該分割線布置中，密封件36可由從分割線的相對端塞入的兩個分離的密封條組成。密封條然后將在段42、44的交叉處匯合。
圖4和圖5示出了備選的噴嘴導(dǎo)葉雙體構(gòu)造，其中，對該雙體的外圈進^"分割。就本發(fā)明的目的而言，該雙體在其它方面可碎見為與雙體IO相同，并且為了方便起見，使用類似的參考標號表示相應(yīng)的元 件、表面等，但增加前綴"1"。因此，雙體導(dǎo)葉110包括徑向內(nèi)圈
或側(cè)壁112和徑向外圏或側(cè)壁114。
在該示例性實施例中， 一對翼型件116、 118在內(nèi)圈112和外圈 114之間沿徑向延伸。翼型件具有相應(yīng)的前緣120、 122和相應(yīng)的后緣 124、 126(圖5)。如圖4中所定向，噴嘴雙體內(nèi)圏112可一見為具有前向 端或前端128以及后向端或后端130，并且這里同樣的是，空氣沿著 從端部128到端部130的方向流動。在該示例性實施例中，分割線132 形成在外圈114中，在翼型件116和118之間從前端128延伸到后端 130。在優(yōu)選的布置中，分割線132大致沿著圖1和圖2中的分割線 的曲率延伸。
分割線132的側(cè)邊緣也可與上述實施例一樣具有凹口或凹槽，以 容納密封件36。
圖6示出了其中分割線138由兩個直線段140、 142組成的變型， 并且這里同樣的是，密封件(在圖6中未示出)可由在密封件線段140、 142的接合處相接合的分離段組成。
為了進一步減少翼型件中的熱致應(yīng)力，翼型件的壓力側(cè)可涂覆有 常規(guī)隔熱涂層。這在右手翼型件18(或118)中特別有用，因為應(yīng)力在 每個雙體的右手側(cè)都較大。通過涂覆翼型件的高溫側(cè)，對翼型件進行 冷卻并因此趨于受熱擴大的可能性較小。同樣有利的是，通過例如沿 一個或兩個翼型件的后緣增設(shè)冷卻開口 52并在后緣孔(僅在圖1中可 見)的上游增設(shè)薄膜冷卻孔54來更有效地冷卻翼型件16、 18、 116或 118。應(yīng)當(dāng)理解的是，開口位置和孔位置可按需改變以將效果最優(yōu)化。 這種冷卻減少了翼型件和內(nèi)圈及外圏或側(cè)壁之間的溫差。當(dāng)然，涂層 和冷卻開口的組合連同分割線一起可用來加強降^氐應(yīng)力并因此減少
或至少延遲開裂的發(fā)生。
雖然已關(guān)于目前認為是最實用和優(yōu)選的實施例描述了本發(fā)明，但是要 理解本發(fā)明并不限于所公開的實施例，相反而言，本發(fā)明旨在涵蓋包 括在所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)的各種改型和等同裝置。
權(quán)利要求
1.一種用于渦輪噴嘴的導(dǎo)葉雙體(10)，包括徑向內(nèi)圈(12)；徑向外圈(14)；以及在所述內(nèi)圈和所述外圈之間延伸的一對翼型件(16，18)，其中，所述內(nèi)圈和所述外圈中的一者以大體軸向方向沿著經(jīng)過所述一對翼型件之間的分割線(32)被分割；且其中，密封件(36)固定在所述分割線的正對的邊緣之間或附近。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)葉雙體，其特征在于，所述分割線(32) 形成在所述徑向內(nèi)圏中。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1的導(dǎo)葉雙體，其特征在于，所述密封件(36) 乂人所述徑向內(nèi)圈或外圈的前端(28)延伸到所述徑向內(nèi)圈或外圏的后端 (30)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的導(dǎo)葉雙體，其特征在于，所述密封件(36) /人所述徑向內(nèi)圈的前端(28)延伸到所述徑向內(nèi)圈的后端(30)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)葉雙體，其特征在于，所述密封件(36) 包括沿所述分割線(32)固定地附接的柔性編織金屬密封件或金屬片密 封件。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)葉雙體，其特征在于，所述翼型件 (16,18)之一 的壓力側(cè)(3 8)涂覆有隔熱涂層。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的導(dǎo)葉雙體，其特征在于，所述翼型件 (16,18)之一的壓力側(cè)(38)涂覆有隔熱涂層。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的導(dǎo)葉雙體，其特征在于，沿著從前到 后的方向，所述一對翼型件中右手邊的一個翼型件(18)在其壓力側(cè)上 涂覆有隔熱涂層。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)葉雙體，其特征在于，所述分割線(132) 形成在所述徑向外圈中。
10. —種修復(fù)渦輪噴嘴雙體導(dǎo)葉(10)以減少開裂的出現(xiàn)并延長維 護間隔的方法，其中，所述雙體導(dǎo)葉包括具有在其之間延伸的一對翼型件(16,18)的內(nèi)圏(12)和外圏(14)，所述方法包括a) 從所述渦輪噴嘴組件拆下所述雙體導(dǎo)葉(10);以及b) 在所述一對翼型件之間從前端(28)到后端(30)對所述內(nèi)圈(12) 和所述外圈(14)中的一者進行分割。
全文摘要
本發(fā)明涉及分割式雙動力噴嘴及相關(guān)方法。具體而言，一種用于渦輪噴嘴的導(dǎo)葉雙體(10)，包括徑向內(nèi)圈(12)；徑向外圈(14)；以及在內(nèi)圈和外圈之間延伸的一對翼型件(16，18)。沿著經(jīng)過該對翼型件之間的分割線(32)以大體軸向方向?qū)?nèi)圈和外圈中的一者進行分割，并且將密封件(36)固定在分割線的正對的邊緣之間或附近。
文檔編號F01D9/02GK101638996SQ20091016582
公開日2010年2月3日 申請日期2009年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月1日
發(fā)明者C·E·湯普遜, M·拜利 申請人:通用電氣公司