[发明专利]燃气轮机发动机涡轮机喷嘴分叉冲击隔板

说明书

技术领域

本发明涉及燃气轮机发动机涡轮机喷嘴段，特别是，涉及具有带有用来容纳冷却空气分配隔板的空腔的中空叶片或翼型的喷嘴段。

背景技术

在传统的燃气轮机发动机中，空气在压缩机中压缩并在燃烧室中与燃料混合并被点燃燃烧，用于产生热的燃气。所产生的燃气向下流过具有一级或多级的高压涡轮机(HPT)，其中的级包括有一个或多个HPT涡轮机喷嘴和HPT转子叶片列。而后该燃气流到低压涡轮机(LPT)，低压涡轮机一般包括带有相应的LPT涡轮机喷嘴和LPT转子叶片的多个级。

HPT涡轮机喷嘴包括多个沿周向间隔开的固定中空喷嘴叶片，这些叶片固定在径向的外带板和内带板(或带)之间。通常单一腔室冲击隔板插入每一个中空翼型内，以向翼型提供冷却空气。可以通过一个位于喷嘴的外带板的径向外侧的单一短管(spoolie)向每一个隔板供送冷却空气。

涡轮机转子级包括多个沿周向间隔开的转子叶片，该转子叶片由转子盘沿径向向外延伸，使转子盘在运行过程中产生旋转扭矩。HPT喷嘴形成在具有连接在外带板和内带板的对应段之间的两个或多个中空叶片的弓形段内。每一个喷嘴段一般在其径向外端由一个栓件连接到一环形外壳上的法兰支撑。每一个叶片都具有一设置在径向内带嵌板和外带嵌板之间的被冷却的中空翼型，该内带嵌板和外带嵌板形成内带板和外带板。翼型、内带板部分、外带板部分、法兰部分和进入口一般是铸造在一起的，这样每一个叶片都是一个单一铸件。叶片是沿法兰段、内带嵌板和外带嵌板的接触面铜焊在一起的，以形成喷嘴段。在一单一叶片或喷嘴段中还可以将两个或多个翼型铸造在一起。

某些两级涡轮机具有一悬臂式第二级喷嘴，该喷嘴安装在外带板上并从外带板悬臂伸出。在第一级和第二级转子盘之间有很小的或没有入口，以将喷嘴段固定在内带板上。一般第二级喷嘴的构造具有多个翼型或叶片段。两叶片设计，如一种两个叶片相同的成对叶片设计，是一种很通常的设计。成对叶片设计在降低叶片段之间分裂线泄漏流动上具有性能优势。然而，安装结构和外带板的翼弦长度越长则成对叶片的耐久性就越差。较长的翼弦长度由于带板上的温度梯度和翼型应力的不均匀增加而使得翼弦应力增加。成对叶片的箱形结构也使得喷嘴段内的应力不均匀。成对叶片的尾缘的相当高的应力限制了喷嘴段的使用寿命。

实践中很需要具有在第一级和第二级转子盘之间的用于供给冷却空气的入口并能够固定在外带板上且从外带板悬臂伸出的涡轮机喷嘴段。还需要能够避免降低多叶片段的耐久力的涡轮机喷嘴段，其中耐久力的降低是由于较长的外带板弦长和安装结构引起的。还需要能够避免弦长应力的增加的涡轮机喷嘴段，其中弦长应力的增加是由于带板的温度梯度和多叶片喷嘴段的较长的弦长所引起的翼型应力的非均匀性的增加所带来的。还需要能够避免成对叶片或其它的多叶片喷嘴段的尾缘叶片中应力增加的涡轮机喷嘴段，该应力增加限制了喷嘴段的使用寿命。

单一叶片段，如一种单个叶片的叶片段，公开在确认为案卷号为No.139104美国专利申请中，其具有一分叉加强肋，将分叉空腔分隔成需要两个隔板的前空腔和后空腔。一种用于涡轮机喷嘴段的悬臂式安装公开在确认为案卷号为No.129664的美国专利申请中。由于第二级喷嘴的悬臂式设计，在第一级和第二级转子盘之间没有足够的入口以从喷嘴的径向内侧提供冷却空气。因此两个隔板都必须从喷嘴的径向外侧提供冷却空气。所以，需要提供一种用于分叉空腔的隔板，使得能够从喷嘴的外侧提供冷却空气至前空腔和后空腔。还需要提供一种隔板，使得能够从隔板至级间密封空腔提供冷却空气。

发明内容

根据本发明，提供了一种分叉冲击隔板，其包括：在其间轴向上具有间隙的前室和后室；分别穿过前室和后室的前隔板壁和后隔板壁的冲击孔；与前室和后室流体流动连通的充气增压室，和包封充气增压室的充气增压室封闭件。

一种用于燃气轮机发动机涡轮机喷嘴的分叉冲击隔板，其包括在其间轴向上具有间隙的前室和后室，分别穿过前室的前隔板壁和后室的后隔板壁的冲击孔，和与前室和后室流体流动连通的充气增压室。分叉冲击隔板的示例性实施例还包括通至充气增压室的单一冷却空气入口。充气增压室封闭件包围该充气增压室。密封板安装在充气增压室封闭件和前、后室之间并密封到其上。密封板具有分别设置在充气增压室和前、后室之间的前、后入口孔。盖住前室和后室的径向内端的前端板和后端板。在前端板内的出口孔具有通过其中设置的级间密封腔供给管。管端盖密封级间密封腔供给管。级间密封腔供给管从隔板至级间密封腔供给冷却空气。