用于固定叶片的冷却结构制造技术

本发明专利技术提供一种用于固定叶片的冷却结构。冷却结构可以包括：在固定叶片的端壁中的第一室，所述第一室将来自固定叶片的第一冷却流体引导到第一冷却回路；以及在固定叶片的端壁中的第二室，所述第二室将来自固定叶片的第二冷却流体引导到不同于第一冷却回路的第二冷却回路。第一冷却流体具有比第二冷却流体低的温度。

【技术实现步骤摘要】

本公开总体上涉及固定叶片，并且更特别地，涉及用于固定叶片的冷却结构。
技术介绍
固定叶片在涡轮机应用中使用以将热气流引导到移动叶片从而生成动力。在蒸汽和燃气涡轮机应用中，固定叶片被称为喷嘴，并且通过端壁安装到诸如壳体的外部结构和/或内部密封结构。每个端壁联接到固定叶片的翼型部分的端部。每个端壁包括从翼型的端部向外延伸的芯体。为了在极端温度环境下操作，翼型和端壁需要被冷却。例如，在一些环境下，冷却流体从叶轮空间被牵引并且被引导到内部端壁以便冷却。与之相比，在许多燃气涡轮机应用中，后级喷嘴可以被进给冷却流体，例如，从其压缩器提取的空气。外径端壁直接接收冷却流体，而在冷却流体从外径端壁被引导通过翼型之后内径端壁接收冷却流体。常规地，通过使冷却流体穿过翼型的芯体开口内的冲击插入件(也称为挡板)并且进入从端壁分离并且定位在端壁的径向内部的加压隔膜而执行该引导。一旦冷却流体在隔膜中，冷却流体径向向外被引导到端壁中的冷却回路。端壁冷却回路可以采用各种形式，如销-座(pin-pedestal)布置和/或端壁中的曲折通道，其将冷却流体引导到其芯体的必要部分。隔膜布置提出许多挑战。一个挑战是产生隔膜的部件所需的物理空间需要涡轮机更长，或者可能没有用于诸如近流动路径密封的叶轮空间密封创新的空间。产生隔膜也是复杂的过程，原因在于它必须适合很短/小空间并且在铸造固定叶片之后需要复杂的机械加工(或其它制造步骤)。
技术实现思路
本公开的第一方面提供一种用于固定叶片的冷却结构，所述冷却结构包括:在所述固定叶片的端壁中的第一室，所述第一室将来自所述固定叶片的第一冷却流体引导到第一冷却回路；以及在所述固定叶片的端壁中的第二室，所述第二室将来自所述固定叶片的第二冷却流体引导到不同于所述第一冷却回路的第二冷却回路，其中所述第一冷却流体具有比所述第二冷却流体低的温度。本公开的第二方面提供一种固定叶片，所述固定叶片包括:翼型，所述翼型具有在其芯体开口中的冲击插入件，所述冲击插入件包括通过其侧壁的多个冲击孔和在其端部处的插入件通道；以及在所述翼型的端壁中的冷却结构，所述冷却结构包括:在所述固定叶片的端壁中的第一室，所述第一室将来自所述翼型的第一冷却流体引导到第一冷却回路；以及在所述固定叶片的端壁中的第二室，所述第二室将来自所述翼型的第二冷却流体引导到不同于所述第一冷却回路的第二冷却回路，其中所述第一冷却流体穿过所述翼型而不穿过所述多个冲击孔，并且所述第二冷却流体穿过所述多个冲击孔以冷却所述翼型，使得所述第一冷却流体具有比所述第二冷却流体低的温度。本公开的第三方面提供一种用于具有翼型的固定叶片的冷却结构，所述翼型具有在其中的曲折翼型冷却回路，所述冷却结构包括:在所述固定叶片的端壁中的第一室，所述第一室将来自所述固定叶片的第一冷却流体引导到第一冷却回路；在所述固定叶片的端壁中的第二室，所述第二室将来自所述固定叶片的第二冷却流体引导到不同于所述第一冷却回路的第二冷却回路，其中所述第一冷却流体在第一位置处从所述曲折翼型冷却回路被提取，并且所述第二冷却流体在第二位置处从所述曲折翼型冷却回路被提取，所述第二位置在所述第一位置的下游使得所述第一冷却流体具有比所述第二冷却流体低的温度；第一冷却流体通道，所述第一冷却流体通道在所述固定叶片的端壁中并且从所述第一室延伸到所述第一冷却回路；以及第二冷却流体通道，所述第二冷却流体通道在所述固定叶片的端壁中并且从所述第二室延伸到所述第二冷却回路。设计本公开的示例性方面以解决本文中所述的问题和a或未论述的其它问题。【附图说明】从结合描绘本公开的各实施例的附图进行的本公开的各方面的以下详细描述将更容易理解本公开的这些和其它特征，其中:图1是包括根据本公开的冷却结构的固定叶片的一个实施例的示意性横截面图。图2显示图1的固定叶片的端部的径向向外透视和详视(see-through)图。图3显示两个固定叶片布置的径向向外、横截面图。图4显示端壁芯体开口的一个替代实施例的示意性横截面图。图5显示包括冷却结构的固定叶片的另一实施例的示意性横截面图。图6显示包括冷却结构的固定叶片的替代实施例的示意性横截面图。图7显示具有曲折翼型冷却回路并且包括冷却结构的固定叶片的另一实施例的示意性横截面图。图8显示具有曲折翼型冷却回路并且包括冷却结构的固定叶片的替代实施例的示意性横截面图。图9和10显示端壁芯体开口的替代实施例的示意性横截面图。应当注意本公开的附图不按比例绘制。附图旨在仅仅描绘本公开的典型方面，并且因此不应当被认为限制本公开的范围。在附图中，在附图之间相似的附图标记表示相似的元件。【具体实施方式】如上所述，本公开提供一种用于固定叶片的冷却结构。如本文中将描述，冷却结构可以采用各种形式。在一个实施例中，冷却结构可以包括:在固定叶片的端壁中的第一室，所述第一室将来自固定叶片的第一冷却流体引导到第一冷却回路；以及在固定叶片的端壁中的第二室，所述第二室将来自固定叶片的第二冷却流体引导到不同于第一冷却回路的第二冷却回路。第一冷却流体具有比第二冷却流体低的温度。由于每个室在端壁的内部，并且特别地，在铸造叶片期间产生的端壁芯体开口内，因此本公开不需要具有较大的和泄漏的加压隔膜。可以通过封顶(例如，通过焊接金属片部件)在去除翼型铸件芯体之后由它们留下的端壁芯体开口空间而形成每个室。在使用冲击插入件的情况下，冷却结构可以使用离开翼型的翼型冲击后插入件冷却流体和/或新的冲击前插入件冷却流体。以该方式，冷却结构允许仅仅在必要时使用更冷(较高冷却能力)的冲击前冷却流体并且在适当情况下使用更热(较低冷却能力)的冲击后冷却流体，并且为特定应用提供节省的总体直接冷却流动。对于使用曲折翼型冷却回路的固定叶片可以通过牵引来自翼型冷却回路的不同位置的冷却流体获得类似的益处。参考图1-3，在示意性横截面中示出用于固定叶片102的冷却结构100。固定叶片102包括可以安装到固定结构(如涡轮发动机的壳体(未显示))的外径向端部104。固定叶片102的内径向端部106可以以常规方式密封到转子(未显示)。固定叶片102可以包括适合于它所用于的应用的任何现在已知的或以后开发的材料，例如高温钢，并且可以通过铸造形成。固定叶片102包括联接到端壁110的翼型108。翼型108用于朝着邻近固定叶片102的、安装到转子(未显示)的多个旋转叶片(未显示)引导工作流体流动。为了描述目的如图所示，端壁110包括在固定叶片102的内径向端部处的扩大区域，所述扩大区域包括在其芯体113部分中的多个冷却回路112。需要强调的是类似的端壁也可以定位在固定叶片102的外径向端部104处；本公开的教导同等地适用于定位在外径向端部104处的端壁。参考图2和3，示出多个示例性冷却回路112。图2显示具有在其中的各冷却回路112的单个固定叶片102，并且图3显示共用端壁110并且具有在其中的各冷却回路112的一对固定叶片102。冷却回路112可以延伸通过端壁110的任何部分并且可能进入邻近固定叶片102的叶轮空间120 (图1)或翼型108的部分中。在本领域中众所周知，并且如图2中最佳地所示，每个冷却回路112可以采取通过端壁110的特定部分(例如，前缘部分110LE、后缘部分110TE、压力本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于固定叶片的冷却结构，所述冷却结构包括：在所述固定叶片的端壁中的第一室，所述第一室将来自所述固定叶片的第一冷却流体引导到第一冷却回路；以及在所述固定叶片的端壁中的第二室，所述第二室将来自所述固定叶片的第二冷却流体引导到不同于所述第一冷却回路的第二冷却回路，其中所述第一冷却流体具有比所述第二冷却流体低的温度。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：DW韦伯，DM伊恩哈德特，GT福斯特，MJ伊杜亚特，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US