用于冷却涡轮发动机的系统技术方案

在一方面中，本主题涉及用于冷却涡轮发动机的系统。该系统包括冷却介质源、定子导叶、和涡轮护罩组件，定子导叶具有与冷却介质源流体地连通的内部流动通路，涡轮护罩组件具有与定子导叶的内部流动通路流体地连通的内部流动通路。该系统允许由冷却介质源提供的冷却介质与各种涡轮硬件构件如涡轮护罩组件之间的减小的峰值热梯度。

【技术实现步骤摘要】

本主题大体上涉及涡轮发动机。更具体而言，本主题涉及用于冷却涡轮发动机的各种涡轮构件如涡轮护罩组件的系统。
技术介绍
燃气涡轮发动机以依次流过的顺序大体上包括压缩机区段、燃烧区段、涡轮区段和排气区段。在操作中，空气进入压缩机区段的入口，在此，一个或更多个轴向压缩机逐渐地压缩空气，直到其达到燃烧区段。燃料在燃烧区段内与压缩空气混合且燃烧，以提供燃烧气体。燃烧气体从燃烧区段发送至涡轮区段。在特定构造中，涡轮区段以依次流过的顺序包括高压(HP)涡轮和低压(LP)涡轮。HP涡轮和LP涡轮至少部分地限定燃气涡轮发动机的热气体路径。燃烧气体然后经由排气区段发送出热气体路径。在燃烧气体流过热气体路径时，热能从燃烧气体传递至各种涡轮硬件构件，诸如定子导叶(stator vane)、涡轮转子叶片(turbine rotor blade)、涡轮护罩密封件和其他涡轮硬件构件。结果，冷却各种涡轮硬件构件来满足热和/或机械性能要求是必须和/或有益的。通常，冷却介质，诸如来自压缩机区段的压缩空气，通过限定在各种涡轮硬件构件内或周围的各种冷却通路或回路来发送。然而，各种涡轮硬件构件中的不合乎需要地高的热应力可由于与热燃烧气体温度和显著较低的冷却介质温度相关的热梯度而发生。因此，减小各种涡轮硬件构件，特别是涡轮组件中的热应力的用于冷却涡轮发动机的系统在本技术中将是受欢迎的。
技术实现思路
本专利技术的方面和优点将在以下描述中部分地提出，或可从描述中清楚，或可通过本专利技术的实践而习得。在一方面中，本主题涉及一种用于冷却涡轮发动机的系统。系统包括第一冷却介质源、第一定子导叶、和第一涡轮护罩组件，第一定子导叶具有与冷却介质源流体地连通的内部流动通路，第一涡轮护罩组件具有与第一定子导叶的内部流动通路流体地连通的内部流动通路。系统还包括第二冷却介质源、配置在第一定子导叶的下游且包括内部流动通路的第二定子导叶。第一定子导叶和第二定子导叶至少部分地限定穿过涡轮的热气体路径。系统还包括旁通流动通路，该旁通流动通路至少部分地限定在挡板与定子导叶的外带环部分之间。旁通流动通路和第二定子导叶的内部流动通路与第二冷却介质源流体地连通。系统还包括第二涡轮护罩组件，该第二涡轮护罩组件具有与第二定子导叶的内部流动通路和旁通通路中的至少一者流体地连通的内部流动通路。在另一方面中，本主题涉及一种用于冷却涡轮发动机的系统。系统包括第一冷却介质源、第一定子导叶、和第一涡轮护罩组件，第一定子导叶具有与冷却介质源流体地连通的内部流动通路，第一涡轮护罩组件具有与第一定子导叶的内部流动通路流体地连通的内部流动通路。系统还包括第二冷却介质源。第二定子导叶配置在第一定子导叶的下游。第二定子导叶包括内部流动通路。第一定子导叶和第二定子导叶至少部分地限定穿过燃气涡轮发动机的热气体路径。旁通流动通路至少部分地限定在挡板与定子导叶的外带环之间。旁通流动通路和第二定子导叶的内部流动通路与第二冷却介质源流体地连通。系统还包括第二涡轮护罩组件，该第二涡轮护罩组件具有与第二定子导叶的内部流动通路和旁通通路中的至少一者流体地连通的内部流动通路。本主题的另一方面涉及一种用于冷却涡轮发动机的系统。该系统包括涡轮发动机的第一级，该第一级具有定子导叶和涡轮护罩组件。定子导叶具有与冷却介质源流体地连通的内部流动通路。涡轮护罩组件包括与定子导叶的内部流动通路流体地连通的内部流动通路。该系统还包括配置在第一级下游的涡轮发动机的第二级。第二级包括定子导叶和涡轮护罩组件。第二级的定子导叶包括与第一级的涡轮护罩组件的内部流动通路流体地连通的内部流动通路。第二级的涡轮护罩组件包括与第二级的定子导叶的内部流动通路流体地连通的内部流动通路。技术方案1：一种用于冷却涡轮的系统，所述系统包括：冷却介质源；定子导叶，其具有与所述冷却介质源流体地连通的内部流动通路；和涡轮护罩组件，其具有与所述定子导叶的内部流动通路流体地连通的内部流动通路。技术方案2：根据技术方案1所述的系统，其中，所述冷却介质源包括低压压缩机和高压压缩机中的至少一种。技术方案3：根据技术方案1所述的系统，其中，所述定子导叶的内部流动通路包括至少一个孔，其中，所述至少一个孔提供沿所述定子导叶的跨度的到内部流动通路外的流体连通。技术方案4：根据技术方案1所述的系统，其中，所述定子导叶的内部流动通路包括与所述冷却介质源流体地连通的入口和与所述涡轮护罩组件流体地连通的出口。技术方案5：根据技术方案4所述的系统，其中，所述定子导叶的入口和出口可沿所述定子导叶的外带环部分形成。技术方案6：根据技术方案4所述的系统，其中，所述入口沿所述定子导叶的内带环部分形成。技术方案7：根据技术方案1所述的系统，其中，所述涡轮护罩组件的内部流动通路包括限定在所述涡轮护罩组件的护罩密封件部分内的冷却空气仓室。技术方案8：根据技术方案1所述的系统，其中，所述定子导叶包括在所述定子导叶的内部流动通路的下游的由所述定子导叶的外带环部分限定的旁通流动通路，其中，所述旁通流动通路提供所述定子导叶的内部流动通路与所述涡轮的热气体路径之间的流体连通。技术方案9：根据技术方案1所述的系统，其中，所述定子导叶和所述涡轮护罩组件为所述高压涡轮的第一级部分或高压涡轮的第二级部分中的一者的涡轮硬件构件。技术方案10：根据技术方案1所述的系统，还包括与所述涡轮护罩组件的护罩密封件的密封表面径向地间隔的涡轮转子叶片，所述涡轮转子叶片包括多个冷却通路，其中，所述冷却通路朝所述护罩密封件的密封表面定向。技术方案11：一种用于冷却涡轮的系统，所述系统包括：第一冷却介质源；第一定子导叶，其具有与所述冷却介质源流体地连通的内部流动通路；第一涡轮护罩组件，其具有与所述第一定子导叶的内部流动通路流体地连通的内部流动通路；第二冷却介质源；第二定子导叶，其配置在所述第一定子导叶的下游，所述第二定子导叶具有内部流动通路，其中，所述第一定子导叶和所述第二定子导叶至少部分地限定穿过所述涡轮的热气体路径；旁通流动通路，其至少部分地限定在挡板与所述定子导叶的外带环部分之间，其中，所述旁通流动通路和所述第二定子导叶的内部流动通路与所述第二冷却介质源流体地连通；和第二涡轮护罩组件，其具有与所述第二定子导叶的内部流动通路和所述旁通通路中的至少一者流体地连通的内部流动通路。技术方案12：根据技术方案11所述的系统，其中，所述第一冷却介质源包括低压压缩机和高压压缩机中的至少一种。技术方案13：根据技术方案11所述的系统，其中，所述第一定子导叶的内部流动通路包括至少一个孔，其中，所述至少一个孔提供沿所述第一定子导叶的跨度的到内部流动通路外的流体连通。技术方案14：根据技术方案11所述的系统，其中，所述第二定子导叶的内部流动通路包括至少一个孔，其中，所述至少一个孔提供沿所述第二定子导叶的跨度的到内部流动通路外的流体连通。技术方案15：根据技术方案11所述的系统，其中，所述定子导叶的内部流动通路包括与所述冷却介质源流体地连通的入口和与所述涡轮护罩组件流体地连通的出口。技术方案16：根据技术方案11所述的系统，其中，所述第一涡轮护罩组件的内部流动通路包括限定在所述第一涡轮护罩组件的护罩密封件部分内的冷却空气仓室。技术方案17：根据技术方案16所述的系统，其中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于冷却涡轮的系统，所述系统包括：冷却介质源；定子导叶，其具有与所述冷却介质源流体地连通的内部流动通路；和涡轮护罩组件，其具有与所述定子导叶的内部流动通路流体地连通的内部流动通路。

【技术特征摘要】
2015.03.31 US 14/6741861. 一种用于冷却涡轮的系统，所述系统包括：冷却介质源；定子导叶，其具有与所述冷却介质源流体地连通的内部流动通路；和涡轮护罩组件，其具有与所述定子导叶的内部流动通路流体地连通的内部流动通路。2. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述冷却介质源包括低压压缩机和高压压缩机中的至少一种。3. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述定子导叶的内部流动通路包括至少一个孔，其中，所述至少一个孔提供沿所述定子导叶的跨度的到内部流动通路外的流体连通。4. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述定子导叶的内部流动通路包括与所述冷却介质源流体地连通的入口和与所述涡轮护罩组件流体地连通的出口。5. 根据权利要求4所述的系统，其中，所述定子导叶的入口和出口可沿所述定子导叶的外带环部分形成。...

【专利技术属性】
技术研发人员：宁卫，DP德伊，MV斯林瓦斯，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US