具有交替式复合角的喷嘴气膜冷却制造技术

本发明专利技术公开了一种用于燃气涡轮发动机喷嘴环的喷嘴段。该喷嘴段包括第一端壁、第二端壁，以及在第一端壁和第二端壁之间延伸的翼片。该翼片包括相互隔开并在方向上交替的多组冷却孔，使得第一组冷却孔朝向第一端壁形成角度，第二组冷却孔朝向第二端壁形成角度并且与第一组冷却孔隔开，第三组冷却孔朝向第一端壁形成角度并且与第二组冷却孔隔开。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有交替式复合角的喷嘴气膜冷却
本专利技术大体涉及燃气涡轮发动机，更具体而言，针对一种包括带有交替式复合角的气膜冷却孔的喷嘴段。
技术介绍
燃气涡轮发动机包括压缩机、燃烧器以及涡轮部分。涡轮部分承受高温。尤其是，涡轮部分的第一级承受如此高的温度，以致于第一级通常由从压缩机引导的空气进行冷却，并且所述空气被引导到，除其它之外，所述喷嘴段和涡轮叶片中。导入所述喷嘴段的空气的部分可以被引导经过喷嘴段翼片的壁且沿着所述壁的压侧表面以对所述壁进行气膜冷却。授予D.Flodman的美国专利No.7,377,743公开了一种涡轮喷嘴，其包括在位于外部带和内部带中的一对端叶片之间安装的中间叶片。该中间叶片包括第一模式的气膜冷却孔，所述第一模式的气膜冷却孔配置成比各自具有第二模式的气膜冷却孔的所述两个端叶片的每一个排放更多的冷却空气。本专利技术旨在克服本专利技术人所发现的或现有技术中已知的一个或多个问题。
技术实现思路
本专利技术公开了一种用于燃气涡轮发动机的喷嘴环的喷嘴段。所述喷嘴段包括第一端壁、第二端壁，以及在所述第一端壁和所述第二端壁之间延伸的翼片。所述翼片包括导缘、尾缘、压侧壁，以及吸侧壁。所述导缘从所述第一端壁径向延伸至所述第二端壁。所述尾缘从所述第一端壁径向延伸至所述第二端壁、轴向远离于所述导缘。所述压侧壁从所述导缘延伸至所述尾缘。所述吸侧壁也从所述导缘延伸至所述尾缘。所述翼片还包括多个莲蓬头式冷却孔、多个前冷却孔，以及多个中间冷却孔。所述多个莲蓬头式冷却孔沿着所述导缘横跨。所述多个前冷却孔成组在一起、接近于所述多个莲蓬头式冷却孔。所述多个中间冷却孔在所述压侧壁中成组在一起、在所述尾缘和所述多个前冷却孔之间。所述多个莲蓬头式冷却孔、所述多个前冷却孔，以及所述多个中间冷却孔在方向上交替，使得所述多个莲蓬头式冷却孔朝向所述第一端壁形成角度，所述多个前冷却孔朝向所述第二端壁形成角度，且多个中间冷却孔朝向所述第一端壁形成角度。附图说明图1是示例性燃气涡轮发动机的示意图。图2是用于图1的燃气涡轮发动机的喷嘴段的透视图。图3是图2的喷嘴段的一部分的横截面图，其示出莲蓬头式冷却孔。图4是图2的前冷却孔的详细视图。图5是图2的中间冷却孔的详细视图。图6是图2的后冷却孔的详细视图。图7是图2的翼片的横截面。具体实施方式本文所公开的系统和方法包括用于燃气涡轮发动机的喷嘴环的喷嘴段。在实施例中，所示喷嘴段包括上端壁、内端壁，以及位于两者之间的一个或多个翼片。各翼片包括穿过该翼片的压侧壁的隔开的成组的冷却孔。一组朝向所述下端壁形成角度，并且下一组对于后续组的冷却孔以交替模式朝向所述上端壁形成角度。所述成组的冷却孔朝向所述下端壁和所述上端壁的方向交替，可以降低所述下端壁和所述上端壁的温度，并且可以减少有效冷却所述喷嘴段所需冷却空气量。图1是示例性燃气涡轮发动机100的示意图。为了清楚并便于说明，一些表面被省略或夸大(本图或其他图中)。此外，本专利技术可以参照向前或向后方向。大体上，对“前”或“后”的所有参照关联于主要空气(即，燃烧过程中所用的空气)的流动方向，除非另有说明。例如，“前”是相对于主要空气流的“上游”，而“后”是相对于主要空气流的“下游”。另外，本专利技术可大体参照燃气涡轮发动机的旋转中心轴线95，该轴线大体由它的轴120(其通过多个轴承组件150支撑)的纵向轴线限定。中心轴线95可以与各种其他发动机同心部件共用或共享。对轴向、径向、圆周方向的所有参照和测量是参照中心轴线95，除非另有说明；并且诸如“内”和“外”等术语大体表示较小或较大的径向距离，其中径向96可以是从中心轴线95向外辐射的且垂直的任何方向。燃气涡轮发动机100包括入口110、轴120、压缩机200、燃烧器300、涡轮400、排气管500，以及功率输出耦合器600。燃气涡轮发动机100可以具有单轴或双轴配置。压缩机200包括压缩机转子组件210、压缩机固定叶片(定子)250、和入口导向叶片255。压缩机转子组件210机械地耦合到轴120。如图所示，压缩机转子组件210是轴流转子组件。压缩机转子组件210包括一个或多个压缩机盘组件220。每一压缩机盘组件220包括周向地组装有压缩机转子刀片的压缩机转子盘。定子250轴向地跟随每一压缩机盘组件220。每一压缩机盘组件220，其与跟随该压缩机盘组件220的邻近定子250成对，被视为压缩机级。压缩机200包括多个压缩机级。入口导向叶片255轴向地位于压缩机级之前。燃烧器300包括一个或多个燃料喷射器310，并且包括一个或多个燃烧室390。涡轮机400包括涡轮转子组件410和涡轮喷嘴450。涡轮转子组件410机械地耦合到轴120。如图所示，涡轮转子组件410是轴流转子组件。涡轮转子组件410包括一个或多个涡轮盘组件420。每一涡轮盘组件420包括周向地组装有涡轮刀片的涡轮盘。涡轮喷嘴450或喷嘴环轴向地位于每一涡轮盘组件420之前。每一涡轮喷嘴450包括成组在一起形成环的多个喷嘴段451。每一涡轮盘组件420，其与位于涡轮盘组件420之前的邻近涡轮喷嘴450成对，被视为涡轮级。涡轮机400包括多个涡轮级。涡轮机400还可以包括涡轮壳体430和涡轮隔板440。涡轮壳体430可以从涡轮转子组件410和涡轮喷嘴450径向向外地设置。涡轮壳体430可以包括一个或多个圆柱形状。每一喷嘴段451可以构造为附接、耦合至、或者悬挂自涡轮壳体430。每一涡轮隔板440可以轴向地位于每一涡轮盘组件420之前，并且可以邻近涡轮盘。每一涡轮隔板440还可以从涡轮喷嘴450径向向内地设置。每一喷嘴段451还可以构造为附接或耦合到涡轮隔板440。排气口500包括排气扩散器520和排气收集器550。动力输出耦合600可以设置在轴120的一端。图2是用于图1的燃气涡轮发动机100的喷嘴段451的透视图。喷嘴段451包括上罩壳452、下罩壳456、翼片460和第二翼片470。在其他实施例中，喷嘴段451可以包括更多或更少的翼片。当喷嘴段451安装在燃气涡轮发动机100中时，上罩壳452可以邻近且从涡轮壳体430径向向内地设置。上罩壳452包括上端壁453。上端壁453可以是环形形状的一部分或一区段，比如环形的一区段或者空心圆筒的一区段。该环形形状可以由具有包括凸起形状的内边缘的横截面来限定。多个上端壁453布置成形成环形形状并且限定通过涡轮喷嘴450的流动路径的径向外表面。当安装在燃气涡轮发动机100中时，上端壁453可以与中心轴线95同轴。上罩壳452还可以包括前上轨道454和后上轨道455。前上轨道454从上端壁453径向向外地延伸。在图2所示的实施例中，前上轨道454从上端壁453在上端壁453的轴向端处延伸。在其他实施例中，前上轨道454从上端壁453在接近或邻近上端壁453的轴向端处延伸。前上轨道454可以包括唇部、突出部或其它特征，其可以用于将喷嘴段451固定到涡轮壳体430。后上轨道455也可以从上端壁453径向向外地延伸。在图2所示的实施例中，后上轨道455是“L”形的，具有：从上端壁453之与前上轨道454的位置相对的轴向端径向向外延伸的第一部分，和在轴向延伸超过上端壁453的前上轨道454的位置相对的方向上延伸的第二部分。在其他实施例中，后上轨本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于燃气涡轮发动机喷嘴环的喷嘴段，所述喷嘴段包括：第一端壁；第二端壁；以及在所述第一端壁和所述第二端壁之间延伸的翼片，所述翼片包括：导缘，其从所述第一端壁径向延伸至所述第二端壁，尾缘，其从所述第一端壁径向延伸至所述第二端壁、轴向远离于所述导缘，压侧壁，其从所述导缘延伸至所述尾缘，吸侧壁，其从所述导缘延伸至所述尾缘，多个莲蓬头式冷却孔，其沿所述导缘横跨，多个前冷却孔，其在所述压侧壁中成组在一起、接近于所述多个莲蓬头式冷却孔，和多个中间冷却孔，其在所述压侧壁中成组在一起、在所述尾缘和所述多个前冷却孔之间，所述多个莲蓬头式冷却孔、所述多个前冷却孔，以及所述多个中间冷却孔在方向上交替，使得所述多个莲蓬头式冷却孔朝向所述第一端壁形成角度，所述多个前冷却孔朝向所述第二端壁形成角度，并且所述多个中间冷却孔朝向所述第一端壁形成角度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.06.21 US 13/924,1781.一种用于燃气涡轮发动机喷嘴环的喷嘴段，所述喷嘴段包括：第一端壁；第二端壁；以及在所述第一端壁和所述第二端壁之间延伸的翼片，所述翼片包括：导缘，其从所述第一端壁径向延伸至所述第二端壁，尾缘，其从所述第一端壁径向延伸至所述第二端壁、轴向远离于所述导缘，压侧壁，其从所述导缘延伸至所述尾缘，吸侧壁，其从所述导缘延伸至所述尾缘，多个莲蓬头式冷却孔，其沿所述导缘横跨，多个前冷却孔，其在所述压侧壁中成组在一起、接近于所述多个莲蓬头式冷却孔，和多个中间冷却孔，其在所述压侧壁中成组在一起、在所述尾缘和所述多个前冷却孔之间，所述多个莲蓬头式冷却孔、所述多个前冷却孔，以及所述多个中间冷却孔在方向上交替，使得所述多个莲蓬头式冷却孔朝向所述第一端壁形成角度，所述多个前冷却孔朝向所述第二端壁形成角度，并且所述多个中间冷却孔朝向所述第一端壁形成角度；其特征在于，所述翼片包括位于所述导缘、所述尾缘、所述压侧壁和所述吸侧壁之间的冷却腔，每个莲蓬头式冷却孔包括邻近于所述冷却腔的莲蓬头入口端和位于所述导缘外表面的莲蓬头出口端，所述莲蓬头入口端比所述莲蓬头出口端径向地更靠近所述第二端壁，所述莲蓬头出口端比所述莲蓬头入口端径向地更靠近所述第一端壁；所述压侧壁中的所述多个前冷却孔与所述多个莲蓬头式冷却孔相互分隔开所述压侧壁长度的至少1/8，每个前冷却孔包括与所述冷却腔相邻的前入口端和与所述压侧表面相邻的前出口端，所述前入口端比所述前出口端径向地更靠近所述第一端壁且轴向地更靠近所述导缘，并且所述前出口端比所述前入口端径向地更靠近所述第二端壁且轴向地更靠近所述尾缘；并且，所述多个中间冷却孔与所述多个前冷却...

【专利技术属性】
技术研发人员：L·张，J·尹，H·K·文，
申请(专利权)人：索拉透平公司，
类型：发明
国别省市：美国;US