[发明专利]用于燃气涡轮的内壳体毂

说明书

技术领域

本发明涉及用于燃气涡轮的内壳体毂(inner housing hub)。

背景技术

内壳体毂可以围绕燃气涡轮轴布置在燃气涡轮中，并且与内壳体一起用作内壳体部件，以将从燃烧室出来的热气体朝向布置在燃气轮轴的方向上的涡轮入口区域偏转。由此，待偏转的热气体在背离燃气涡轮轴的一侧撞击内壳体毂。

内壳体毂包括大致为筒状壳的形式的至少一个紧固部，紧固部具有筒状壳形式的主体，在紧固部上内壳体毂被紧固在燃气涡轮的适当设计的紧固部件上。在该上下文中，术语“筒状壳形式”不是在严格数学意义上取义。紧固部和主体被设计为管状壁。因此，术语“筒状壳的形式”仅是指壁的环绕形状并且不是指壁的厚度。例如，紧固部件可以间接地紧固在燃气涡轮的外壳上部件部分。内壳体毂的主体具有面对热气体路径的热侧和背离热气体路径的冷侧。至少一个腹板状(web-shaped)突起沿着冷侧延伸并且以筒状壳的形式布置在主体的冷侧上，以使得能够紧固内壳体毂。

这种紧固是常见的，特别是对于燃烧室壳体部件或具有筒式燃烧室的燃气涡轮的内壳体部件而言。

在该情况下，腹板状突起是在筒状壳形式的主体和紧固部件之间槽键联结的部分。例如，腹板状突起可以形成键，并且为了紧固的目的可以被布置在在紧固部件中延伸的槽中。然而，腹板状突起也可以形成槽键联结的槽，如果在其上侧存在与对应地形成在紧固部件上键的对应的延伸的槽的话。

归因于热侧和冷侧之间的操作温度差，所关注类型的内壳体毂遭受高热应力，特别是在紧固部分的区域中。这些热应力可以从主体传递至布置在热侧的热保护部件。热保护部件可以是隔热层，例如特别是陶瓷保护层。特别是在紧固的区域中，这导致内壳体毂的归因于启动-停止-被驱动的疲劳裂纹的高度磨损，导致裂纹的后继增长且热保护部件从主体的热侧剥落。

发明内容

本发明的潜在目的提供一种前面所述类型的内壳体毂，其遭受减小的磨损。

根据本发明，在开头所述的类型的内壳体毂的情况下，利用腹板状突起由第一材料构成并且主体由第二材料构成的事实来实现该目的，其中第一材料具有比第二材料大的热膨胀系数，结果，在燃气涡轮的至少一个操作状态下，与由所述第二材料构成的所述主体和腹板状突起一体设计相比，减小了在所述紧固部的区域中的热诱发应力。

因此，根据本发明不是在热侧改进热保护来减小磨损，而是改进主体的设计以减小热应力。根据本发明，主体不再与突起一体地形成。突起和主体由不同的材料制造。例如，两者可以分别制造并且通过焊接或钎焊接合在一起。这里，从筒状壳形式的主体(其比主体的剩余部分更冷)突出的腹板状突起由具有比更暖的主体的热膨胀系数的高的热膨胀系数的材料制造。归因于更大的热膨胀系数，突起不再限制主体或者在一定程度上不再限制主体。然而，还可以是这样的情况，热膨胀系数被选择成不必那么大使得在操作期间更冷的突起膨胀地比主体显著大的量，尽管在突起的区域中存在更小的温度差。第一材料和第二材料因此被选择成使得他们满足内壳体毂和紧固的要求，并且根据本发明，不同的热膨胀系数使得与由所述第二材料构成的所述主体和腹板状突起一体设计相比，减小了在所述紧固部的区域中的热诱发应力。主体可以具有根据本发明设计的一个或多个腹板状突起。

内壳体毂被暴露至在主体的热侧和冷侧之间的高温度差，因此使得根据本发明的设计的内壳体毂的紧固部伺服寿命的显著延长。有利地能够想到，为了在所述燃气涡轮中紧固所述内壳体毂，所述毂能够以使得所述腹板状突起能够被布置在由紧固部件包围的槽中的方式而被紧固到所述紧固部件。

腹板状突起由此形成槽键联结的键。主体可以包括根据本发明设计的一个或多个腹板状突起。这些例如可以沿着纵向延伸成排布置在冷侧上并且形成可以布置在紧固部件的槽中的共同的细分的腹板。

也可以视为是有利的是，所述紧固部是壳体壁，所述壳体壁围绕中心线布置并且所述热气体路径围绕着所述壳体壁流动，结果主体的热侧背离所述中心线。

归因于其垂直于壁的小的量，设计为壳体壁的紧固部特别易受由热应力引起的弯曲的影响。借助本发明，这种燃气涡轮部件的磨损可以减小特别到的程度。

本发明的另一有利的实施例可以提供至少在所述紧固部的区域中被设计成大体筒状壳的形式的所述内壳体毂，并且提供沿着圆形周向线被布置在所述主体上的至少一个腹板状突起，结果为连续的或分成多段的、或者为非连续环形式的腹板被布置在冷侧上。

也可以视为是有利的是，所述内壳体毂能够使其一端部布置在涡轮入口区内，其中所述紧固部被布置在所述端部的区域内。