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1、10申请公布号CN104126054A43申请公布日20141029CN104126054A21申请号201280069754122申请日2012121212155394520120214EPF01D5/18200601F01D9/0220060171申请人西门子公司地址德国慕尼黑72发明人法蒂艾哈迈德尼哈尔屈特马里奥尼切马可许勒尔安德烈亚什瓦恩霍尔特74专利代理机构北京集佳知识产权代理有限公司11227代理人张春水丁永凡54发明名称具有节流元件的涡轮机导向叶片57摘要本发明涉及一种具有空气动力学弯曲的叶身14的涡轮机导向叶片10，所述叶身具有配设有节流元件32的由通道部段26构成的用于引导冷。
2、却介质的通道系统28。为了提供在其中能够调节在内部流动的冷却介质流和再次从涡轮机导向叶片10引出的冷却介质流的替选的涡轮机导向叶片而提出，节流元件32设计成用于取出冷却介质。30优先权数据85PCT国际申请进入国家阶段日2014081486PCT国际申请的申请数据PCT/EP2012/0752562012121287PCT国际申请的公布数据WO2013/120560DE2013082251INTCL权利要求书1页说明书4页附图1页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书4页附图1页10申请公布号CN104126054ACN104126054A1/1页21一种具有空气。
3、动力学弯曲的叶身14的涡轮机导向叶片10，所述叶身具有配设有节流元件32的由通道部段26构成的用于引导冷却介质的通道系统28，其特征在于，所述节流元件32设计成用于取出冷却剂。2根据权利要求1所述的涡轮机导向叶片10，其中所述节流元件32插入到所述涡轮机导向叶片10中并且罐状地设计成具有在周向侧上设置的用于冷却介质的流入开口37，其中所述节流元件32的罐口38设置在所述涡轮机导向叶片10的外部面中。3根据权利要求1或2所述的涡轮机导向叶片10，所述涡轮机导向叶片包括用于固定的根部区域12和头部区域16，所述根部区域和头部区域在两侧设置在所述叶身14上并且所述节流元件32设置在所述根部区域12中。
4、和/或所述头部区域16中。4根据权利要求1、2或3所述的涡轮机导向叶片10，其中在所述叶身14中，两个相互间近似平行设置的通道部段26经由在根部侧或在头部侧设置的转向区域30以流体的方式彼此连接，并且所述节流元件32横向地伸入到所述转向区域30中。5根据权利要求2并且根据权利要求3或4中的任一项或多项所述的涡轮机导向叶片10，其中所述流入开口37朝向进入的冷却介质流。6根据权利要求2并且根据权利要求3、4或5中的任一项或多项所述的涡轮机导向叶片10，其中设有至少一个穿流开口。权利要求书CN104126054A1/4页3具有节流元件的涡轮机导向叶片技术领域0001本发明涉及一种具有空气动力学弯曲。
5、的叶身的涡轮机导向叶片，所述叶身具有配设有节流元件的由通道部段构成的用于引导冷却介质的通道系统。背景技术0002这种涡轮机叶片例如从WO01/36790A1中已知。已知的涡轮机叶片的冷却空气消耗的节流借助于塞子来实现，所述塞子从外部在冷却通道的回转部位上安置到涡轮机导向叶片中。取决于塞子的塞入深度，能够简单地以预定的量来调节回转部位的可穿流的横截面进而调节冷却空气的通流量。由此，借助于塞子能够补偿铸造相关的、由于涡轮机叶片的制造而出现的尺寸差，由此能够避免冷却空气的过度消耗。0003此外，已知的是，替代回转部位上的节流器，也能够安置用于取出冷却空气的开口。在该情况下，迄今为止不能在该位置上使用。
6、节流器。发明内容0004本发明的目的是，提供一种替选的涡轮机导向叶片，其中虽然在回转部位上存在用于从涡轮机叶片引出冷却介质的开口，但后续的节流是可行的。0005针对涡轮机导向叶片的目的借助这种根据权利要求1的特征来实现。有利的设计方案在从属权利要求中说明。其特征能够以任意的方式彼此组合。0006本发明基于下述知识，在具有空气动力学弯曲的叶身的涡轮机导向叶片中，节流元件设计成，使得所述节流元件也能够实现取出冷却介质，其中所述叶身具有配设有节流元件的由通道部段构成的用于引导冷却介质的通道系统。因此，能够配设有流入开口、流出开口以及将这两个开口连接的通道。就此而言，节流元件现在不仅仅用于节流。所述节。
7、流元件同时也用作为分流器以用于将冷却介质分成两个分开的冷却介质子流。两个冷却介质子流中的第一冷却介质子流继续在涡轮机导向叶片之内流动并且用于冷却叶身和其后缘。两个冷却介质子流中的另一个冷却介质子流被直接从涡轮机导向叶片中引出。那么，后者在下述情况下是尤其有利的在将冷却介质从涡轮机导向叶片引出的端部上设置有另外的燃气轮机部件，所述燃气轮机部件或者必须被冷却或者涡轮机导向叶片或者还有其他的构件与所述燃气轮机部件一起围成间隙，燃气轮机的热气能够进入到所述间隙中。通过在这些燃气轮机部件上提供冷却介质，所涉及的间隙被流出的冷却介质阻隔，使得能够可靠地避免热气进入。不仅将另外的燃气轮机部件冷却、而且阻隔间。
8、隙以抵御热气进入防止了构件由于不允许高的材料温度造成的过早老化进而延长了其使用寿命。0007根据第一有利的改进形式，节流元件插入到涡轮机导向叶片中并且罐状地配设有在周向侧上设置的用于冷却介质的流入开口，其中节流元件的罐口设置在涡轮机导向叶片的外部面中。在该情况下，罐口为用于流入到节流元件中的冷却介质子流的流出开口。借助于所述设计方案，提供流动分流器的相对简单的构造，其中两个冷却介质子流中的另一个冷却介质子流通过下述方式产生进入的冷却介质从节流元件旁流过更准确地说从说明书CN104126054A2/4页4节流元件的流入开口旁流过并且继续流动到通道系统的位于下游的通道部段中。所述构造的另一个优点在。
9、于，借助唯一的插入到铸造的涡轮机导向叶片中的构件节流元件能够实现将进入的冷却介质流分成两个子流。冷却介质流的划分取决于流入开口的大小并且取决于在通道系统中的节流部位处所保留的穿流横截面。0008该设计方案具有其他的优点必要时能够对已经实地存在的承受工作应力的涡轮机导向叶片后续地配设这种节流设备，而不必加工、修整或为此准备涡轮机导向叶片。0009此外，罐口还能够具有凸缘，所述凸缘的直径大于插入有节流元件的开口。这防止在插入节流元件时所述节流元件掉到通道部段中进而丢失。0010通常，涡轮机导向叶片为下述铸造件，所述铸造件尽可能地或完全地设计成是整体的。适当地，涡轮机导向叶片包括用于固定的头部区域和。
10、根部区域。两个区域设置在叶身两侧。节流元件能够设置在根部区域和/或头部区域中。涡轮机导向叶片的根部区域用于将涡轮机导向叶片固定在环形的导向叶片承载件上。叶身从根部区域起径向向内延伸，在所述叶身的内部端部上连接有头部区域。根部区域和头部区域通常分别包括所谓的平台以用于对燃气轮机的热气通道局部地、径向地限界。在内部平台的背离热气通道的一侧上设有钩，所述钩是头部区域的一部分并且所谓的U形环通常固定在所述钩上。借助所述U形环，燃气轮机的导向叶片环的涡轮机导向叶片或还有涡轮机导向叶片部段彼此耦联。因为必要时必须冷却所述U形环并且必须阻隔由这些部件与转子一起形成的间隙以抵御热气进入，尤其有利的是，通常引导。
11、穿过涡轮机导向叶片的冷却介质能够在涡轮机导向叶片的头部侧的端部上通过节流元件再次取出并且在那里在毂侧应用。0011更有利的是下述改进形式，其中在叶身中两个近似相对于彼此平行设置的冷却通道部段经由在根部侧或在头部侧设置的转向区域以流体的方式彼此连接，并且节流元件横向于冷却介质在转向区域中的局部的穿流方向伸入到所述转向区域中。在该情况下，在两个彼此平行设置的通道部段之间存在分隔壁，所述分隔壁在转向区域处终止，使得节流元件能够根据进入深度而更靠近或更远离所述分隔壁的端部终止。就此而言，所述分隔壁是节流设备的一部分，使得当后续安装节流元件时，已经在燃气轮机叶片中存在的元件承担其他的功能，这些元件初始并。
12、不设为用于这些功能。0012当流入开口朝向进入的冷却介质流时，能够通过节流元件以压力损耗小的方式取出冷却介质。0013为了避免直接在节流元件下游在冷却介质流或在通道系统中的所谓的死水区域进而避免叶片壁的较差的冷却，优选地提出，在节流元件中设有至少一个其他的在周向侧上设置的穿流开口。在此，全部穿流开口的横截面积优选地明显小于流入开口的横截面积。优选地，穿流开口与流入开口相对置并且因此位于节流元件的下述侧上，在所述侧上，目前保留在涡轮机导向叶片中的冷却介质子流流出。甚至能够考虑的是，此外，当所述节流元件设计成不用于取出冷却空气，即不设计成是部分管形的、而是设计成是实心的时，这种穿流开口本身安置在节。
13、流元件中。0014对于本发明不重要的是，冷却介质的供给在此在根部侧或者还是在头部侧进行。然而，优选地，节流元件设置在与供给相对置的区域中。附图说明说明书CN104126054A3/4页50015本发明的其他的优点和特征根据下面的附图详细阐述。附图示出0016图1示出涡轮机导向叶片的立体图，其中示出剖开的叶身和在根部侧插入的节流元件，并且0017图2示出贯穿涡轮机导向叶片的叶身连同位于其中的节流元件的毂侧的横截面。具体实施方式0018在图1中示出用于固定式燃气轮机的涡轮机导向叶片10的立体图。涡轮机导向叶片10包括沿着纵轴线18彼此相继的根部区域12、空气动力学弯曲的叶身14以及头部区域16。在。
14、燃气轮机中的安装位置中，根部区域12在径向外部安置并且头部区域16在径向内部安置。不仅根部区域12、而且头部区域16分别包括平台20，所述平台形成对燃气轮机在相关的涡轮机导向叶片10的区域中的环形的热气路径的局部的径向的限界。就此而言，叶身14延伸穿过环形的热气通道22。不仅根部区域12、而且头部区域16在其背离热气通道22的一侧上具有多个用于固定的钩24。设在根部区域12上的钩24用于将涡轮机导向叶片10固定在没有示出的环形的涡轮机导向叶片承载件上。相反地，安置在头部区域16中的钩用于固定所谓的U形环，所述U形环在此也没有进一步示出。0019叶身14包括前缘17和后缘19，压力侧的和抽吸侧的。
15、叶身壁40、42在所述前缘和后缘之间延伸。在图1中示出的叶身14并非完全立体地、而是部分地以纵剖图示出。由此，示出通道系统28的在叶身14的内部中存在的通道部段26。因此，具有通道部段26的通道系统28设置在两个壁40、42图2之间。通道系统28设计成用于引导冷却介质，所述冷却介质能够经由在根部侧上设置的开口30输送给涡轮机导向叶片10。在示出的实施例中，设有三个平行并排设置的通道部段26，所述通道部段中的两个通道部段在头部侧的区域上经由转向区域30以流体的方式彼此连接。在所述转向区域30中，涡轮机导向叶片10具有开口31，节流元件32从外部插入到所述开口中。为了保护涡轮机导向叶片10以防止节。
16、流元件丢失，能够将节流元件32点状地或环绕地与铸造的涡轮机导向叶片10焊接或钎焊。0020节流元件32罐状地构成有圆柱形的侧罩和罐底部34，所述罐底部以形成间隙的方式与将两个通道部段26分隔的分隔壁36相对置。0021相同的特征在全部图中设有相同的附图标记。因此，图2示出根据图1中的剖面线IIII的具有头部区域16和设置在其上的钩24的涡轮机导向叶片10的立体图。从外部在头部侧插入到涡轮机导向叶片10中的节流元件32立体示出并且具有流入开口37，所述流入开口朝向通道部段26中的一个通道部段26A。穿过流入开口37能够看到罐口38。罐底部34以形成间隙的方式与分隔壁36的头部侧的端部39图1相对。
17、置。0022在示出的实施例中，节流元件32圆柱形地构成为具有恒定的直径。当然可能的是，节流元件也圆柱形地设计成具有分区段不同的直径或也锥形地设计。0023在节流元件32旁边，叶身壁40、42的内面被间隔，使得从通道部段26A进入的冷却介质流、通常是冷却空气为了分成两个冷却空气流或者流动到流入开口37中或流动到叶片壁内面或间隔壁36与节流元件32之间的间隙中。后一子流随后流动通过通道部段26B并且目前保留在涡轮机导向叶片10中。流入到流入开口37中的子流通过罐口38流出并且能够在毂侧用于冷却安置在那里的构件或用于阻隔间隙以抵御热气进入。0024为了避免具有低的流动速度的冷却介质流动区域，还能够在。
18、节流元件中设有一个说明书CN104126054A4/4页6或多个穿流开口41。0025尤其有利的是，借助于节流元件32一方面能够调节涡轮机导向叶片10的总的冷却空气量并且另一方面也能够调节两个冷却介质子流的分配关系，甚至在涡轮机导向叶片10已经铸造之后也如此。通过节约冷却空气，配设有根据本发明的涡轮机导向叶片10的燃气轮机具有提高的效率。同时，只要涡轮机导向叶片10具有用于取出流到其中的冷却介质的开口，就可对已经承受工作应力的涡轮机导向叶片10后续地配设节流元件32，而不必从根本上加工所述涡轮机导向叶片。也可借助于用于插入燃气轮机中的节流元件32来加强新型的、然而并非符合说明书的涡轮机导向叶片10。因此，能够减少构件的废品率，这使成本最小化。0026整体上，本发明涉及一种具有空气动力学弯曲的叶身14的涡轮机导向叶片10，所述叶身具有配设有节流元件32的由通道部段26构成的用于引导冷却介质的通道系统28。为了提供能够调节在内部流动的冷却介质流和调节再次从涡轮机导向叶片10引出的冷却介质流的替选的涡轮机导向叶片而提出，节流元件32设计成用于取出冷却介质。说明书CN104126054A1/1页7图1图2说明书附图CN104126054A。