一种用于燃气涡轮发动机的冲击冷却系统，该冲击冷却系统包括：初始冲击表面(10)，该初始冲击表面(10)具有位于中央的开口(12)。多个通道(14)和多个子通道(22)，多个通道(14)和多个子通道(22)从开口(12)径向向外延伸，并且由多个固定件(16)和多个子固定件(24)形成，多个固定件(16)和多个子固定件(24)各自分别将每个相邻的通道(14)和子通道(22)隔开。多个固定件(16)和多个子固定件(24)各自具有在相对于初始冲击表面(10)平行的平面中倒圆的上游端部(18)。多个固定件(16)和多个子固定件(24)各自具有沿固定件(16)和子固定件(24)的中间部分(54、56)的沿垂直于初始冲击表面(10)的轴线的凹形形状。多个通道(14)被分成多个子通道(22)，多个子通道(22)从产生在子固定件(24)的上游端部(26)处的通道(14)中的停滞点(34)从每个通道(14)的入口径向向外延伸。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于燃气轮机的冲击冷却特征背景1.
本专利技术涉及涡轮发动机，并且更具体地涉及用于燃气轮机的冲击冷却特征。2.相关技术的描述在工业燃气涡轮发动机中，产生热压缩气体。热气流通过涡轮机并膨胀以产生用于驱动发电机以进行发电的机械功。涡轮机通常包括多级定子静叶片和转子动叶片，以将来自热气流的能量转换成驱动发动机的转子轴的机械能。涡轮机入口温度受涡轮机部件的材料特性和冷却能力的限制。燃烧系统接收来自压缩机的空气并且通过混合燃料并燃烧混合物将空气升高至高能量水平，在这之后燃烧器的产物通过涡轮机膨胀。燃气轮机变得越来越大、越有效且越坚固。正在生产大的动叶片和静叶片，特别是在发动机系统的热部分中生产大的动叶片和静叶片。这些热部分或热路径部分具有暴露于热涡轮机流的部件并经受高温。对燃气轮机的热部分中的部件进行冷却的一种常见方法是使用较冷空气的射流冲击到热部件上。射流冲击的目标表面是平坦的并且位于部件的冷侧，如图1和图2所示。目前，冷却射流质量流量增大，但这不会导致效率增大。随着燃气轮机效率的增大，可以提高燃烧温度，这又使热部分部件的金属温度升高，或者减小冷却流量，这也会导致热部分金属温度的升高。
技术实现思路
在本专利技术的一个方面中，一种用于燃气涡轮发动机的冲击冷却系统，包括：初始冲击表面，该初始冲击表面具有位于中央的开口；多个通道，所述多个通道从开口径向向外延伸，并且由多个固定件形成，多个固定件各自将每个相邻的通道隔开；其中，多个固定件各自具有在相对于初始冲击表面平行的平面中沿位于中央的开口的边缘定位的倒圆的上游端部和在相对于初始冲击表面平行的平面中沿初始冲击表面的边缘定位的倒圆的下游端部；其中，多个固定件各自具有在连接至初始冲击表面的基部部分与相反侧的顶部部分之间的中间部分；其中，多个固定件各自具有沿固定件的中间部分的沿垂直于初始冲击表面的平面的凹形形状；其中，多个通道被分成多个子通道，多个子通道从产生在子固定件的上游端部处的通道中的停滞点从每个通道的入口径向向外延伸；其中，多个子固定件中的每个子固定件具有倒圆的上游端部和沿初始冲击表面的边缘定位的大致平坦的下游端部；其中，多个子固定件各自具有在连接至初始冲击表面的基部部分与相反侧的顶部部分之间的中间部分；其中，多个子固定件各自具有沿子固定件的中间部分的沿垂直于初始冲击表面的平面的凹形形状。冲击冷却特征的优点包括通道和子通道的形状，以朝向多个停滞点导引流从而增大传热，同时在通道和子通道内保持流。另一优点包括具有沿初始冲击表面的沿子通道的多个球形固定件，从而进一步增大了系统的湍流和冷却效率。参照以下附图、描述和权利要求，本专利技术的这些和其他特征、方面以及优点将变得更好理解。附图说明本专利技术借助于附图被更详细地示出。附图示出了优选构型并且附图不限制本专利技术的范围。图1是现有技术的冷却射流和冲击表面的侧视图。图2是图1的冲击表面的俯视图。图3是本专利技术的示例性实施方式的侧视图。图4是图3的冲击表面的俯视图。图5是示例性实施方式的冷却通道的详细立体图。图6是示例性实施方式的冷却通道的另一详细立体图。图7至图10示出了通过本专利技术的示例性实施方式的冷却通道的流动速度流线和传热分布。具体实施方式在优选实施方式的以下详细描述中，参照构成详细描述的一部分的附图，并且在附图中，通过说明的方式而非限制的方式示出了可以实施本专利技术的特定实施方式。应当理解的是，可以利用其他实施方式并且在不脱离本专利技术的主旨和范围的情况下可以进行改变。概括地说，本专利技术的实施方式提供了一种用于燃气涡轮发动机的冲击冷却系统，该冲击冷却系统包括具有位于中央的开口的初始冲击表面。多个通道和多个子通道从开口径向向外延伸，并且由多个固定件和多个子固定件形成，多个固定件和多个子固定件各自分别将每个相邻的通道和子通道隔开。多个固定件和多个子固定件各自具有位于相对于初始冲击表面平行的平面中的倒圆的上游端部。多个固定件和多个子固定件具有沿固定件和子固定件的中间部分的沿垂直于初始冲击表面的轴线的凹形形状。多个通道被分成多个子通道，所述多个子通道从产生在子固定件的上游端部处的通道中的停滞点从每个通道的入口径向向外延伸。燃气涡轮发动机可以包括压缩机部分、燃烧器和涡轮机部分。压缩机部分压缩环境空气。燃烧器将压缩空气与燃料组合并点燃混合物，从而产生包括形成工作流体的热气体的燃烧产物。工作流体行进至涡轮机部分。在涡轮机部分内存在周向交替的成排的静叶片和动叶片，动叶片联接至转子。成排的静叶片和动叶片中的每对静叶片和动叶片在涡轮机部分中形成一级。涡轮机部分包括固定的涡轮壳体，该涡轮壳体容纳静叶片、动叶片和转子。期望在不增大质量流的情况下增大流冷却部件的能力。本专利技术的各实施方式提供了用于燃气轮机部件的冲击冷却特征，该冲击冷却特征可以允许减少损失。涡轮发动机的环段、动叶片、静叶片、平台和其他部件可以具有能够通过下述冲击冷却系统冷却的表面。现在参照图3，示出了燃气涡轮发动机的涡轮机部分的一部分。部件48示出为沿着热涡轮机流F的路径。部件48接触热涡轮机流F并且使部件48的温度升高。冷却射流42被引向热涡轮机流的相反侧上的表面40。该表面需要冷却。冷却射流42具有如所示出的直径d。停滞区50位于部件的定轮廓冲击表面的中央。冷却射流排出则转动约90度而沿着壁喷射区52。冲击冷却系统和定轮廓冲击表面的示例性实施方式的细节在图4中通过俯视图、即从冷却射流42的方向示出。通过图5和图6中的侧视图示出了细节。冲击冷却系统可以包括初始冲击表面10。初始冲击表面10具有位于中央的开口12。位于中央的开口12具有假想边缘32，该假想边缘32可以沿围绕位于中央的开口12的中心的圆形路径延伸。沿位于中央的开口12的边缘32可以存在有多个通道14。多个通道14可以从开口12径向向外延伸，并且可以由多个固定件16形成，所述多个固定件16各自将每个相邻通道14隔开。多个固定件16中的每个固定件包括沿开口12的边缘32的上游端部18和沿初始冲击表面10的边缘30定位的下游端部20。固定件16中的每个固定件的下游端部20和上游端部18可以在相对于初始冲击表面10平行的平面中倒圆，如图4所示。多个固定件16中的每个固定件可以具有沿固定件的中间部分54的沿竖向轴线62——垂直于初始冲击表面10的轴线——的凹形形状。每个固定件16的中间部分54都位于基部部分44与顶部部分46之间。基部部分44连接至初始冲击表面10并且顶部部分46位于相反侧。在某些实施方式中，每个固定件16的基部部分44和顶部部分46可以外扩，从而为固定件16提供比如嵌边(fillet)64的上凸缘和下凸缘或延伸部分。初始冲击表面10的边缘30可以沿着多个固定件16和多个子固定件24的基部部分的多个嵌边64的边缘延伸。初始冲击表面10的边缘30为冲击冷却系统提供端部。沿着沿多个固定件的基部部分44的嵌边64端部中的每个端部的边缘的点形成的近似圆形提供了位于中央的开口12的边缘32。在某些实施方式中，每个固定件16的形状可以沿相对于初始冲击表面10平行的平面最初在每一侧向内弯曲并且膨胀，并且然后靠近下游端部20再次变窄，如图4所示。每个固定件16和每个子固定件24的形状允许流尽可能久地保留在多个通道14和多个子通道22中，从而本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于燃气涡轮发动机的冲击冷却系统，包括：初始冲击表面(10)，所述初始冲击表面(10)具有位于中央的开口(12)；多个通道(14)，所述多个通道(14)从所述开口(12)径向向外延伸并且由多个固定件(16)形成，所述多个固定件(16)各自将每个相邻的通道(14)隔开；其中，所述多个固定件(16)各自具有在相对于所述初始冲击表面(10)平行的平面中沿着所述位于中央的开口(12)的边缘(32)定位的倒圆的上游端部(18)和在相对于所述初始冲击表面(10)平行的平面中沿着所述初始冲击表面(10)的边缘(30)定位的倒圆的下游端部(20)；其中，所述多个固定件(16)各自具有位于连接至所述初始冲击表面(10)的基部部分(44)与相反侧的顶部部分(46)之间的中间部分(54)；其中，所述多个固定件(16)各自具有沿着所述固定件(16)的中间部分(54)的沿着垂直于所述初始冲击表面的平面的凹形形状；其中，所述多个通道(14)被分成多个子通道(22)，所述多个子通道(22)从产生在子固定件(24)的上游端部(26)处的通道(14)中的停滞点(34)从每个通道(14)的入口径向向外延伸；其中，所述多个子固定件(24)中的每个子固定件具有倒圆的上游端部(26)和沿着所述初始冲击表面(10)的边缘(30)定位的大致平坦的下游端部(28)；其中，所述多个子固定件(24)各自具有位于连接至所述初始冲击表面(10)的基部部分(58)与相反侧的顶部部分(60)之间的中间部分(56)；其中，所述多个子固定件(24)各自具有沿着所述子固定件(24)的中间部分(56)的沿着垂直于所述初始冲击表面(10)的平面的凹形形状。...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于燃气涡轮发动机的冲击冷却系统，包括：初始冲击表面(10)，所述初始冲击表面(10)具有位于中央的开口(12)；多个通道(14)，所述多个通道(14)从所述开口(12)径向向外延伸并且由多个固定件(16)形成，所述多个固定件(16)各自将每个相邻的通道(14)隔开；其中，所述多个固定件(16)各自具有在相对于所述初始冲击表面(10)平行的平面中沿着所述位于中央的开口(12)的边缘(32)定位的倒圆的上游端部(18)和在相对于所述初始冲击表面(10)平行的平面中沿着所述初始冲击表面(10)的边缘(30)定位的倒圆的下游端部(20)；其中，所述多个固定件(16)各自具有位于连接至所述初始冲击表面(10)的基部部分(44)与相反侧的顶部部分(46)之间的中间部分(54)；其中，所述多个固定件(16)各自具有沿着所述固定件(16)的中间部分(54)的沿着垂直于所述初始冲击表面的平面的凹形形状；其中，所述多个通道(14)被分成多个子通道(22)，所述多个子通道(22)从产生在子固定件(24)的上游端部(26)处的通道(14)中的停滞点(34)从每个通道(14)的入口径向向外延伸；其中，所述多个子固定件(24)中的每个子固定件具有倒圆的上游端部(26)和沿着所述初始冲击表面(10)的边缘(30)定位的大致平...
【专利技术属性】
技术研发人员：阿里·阿克蒂尔克，乔斯·L·罗德里格斯，马可·克劳迪奥·皮奥·布鲁内利，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE
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