定子构件冷却制造技术

一方面，本主题涉及喷嘴节段，其包括定子构件，定子构件具有翼型件。翼型件包括前缘部分、后缘部分、压力侧壁和吸力侧壁，以及与径向冷却通道处于流体连通的多个膜孔。支柱设置在径向冷却通道内，并且在径向冷却通道内限定内部径向冷却通路。支柱限定多个孔口，该多个孔口提供从内部径向冷却通路到径向冷却通道的流体连通，并且该多个膜孔对翼型件的压力侧壁或吸力侧壁中的至少一个提供膛孔冷却，并且在弦长的大约50%和100%之间对翼型件的后缘部分提供膜冷却。

【技术实现步骤摘要】

632本主题大体涉及一种用于燃气涡轮发动机的定子构件。更特别地，本主题涉及冷却定子构件的翼型件部分。
技术介绍
涡轮风扇型燃气涡轮发动机包括燃气涡轮核心，其具有成连续流关系的低压压缩机、高压压缩机、燃烧器、高压涡轮和低压涡轮。燃气涡轮可按已知的方式工作，以产生主气体流。高压涡轮和低压涡轮一般包括成环形阵列(“排”)的固定导叶或喷嘴，它们向下游将离开燃烧器的燃烧气体引导到成对应的排的旋转涡轮叶片或轮叶中。一排喷嘴和一排涡轮叶片共同组成“级”。典型地，按连续流的关系使用两个或更多个级。成排的固定导叶和涡轮叶片在非常高的温度下工作，并且必须由空气流或其它冷却介质冷却，以确保充分的使用寿命。固定导叶常常构造成成环形阵列的定子构件，其具有翼型件或翼型件形导叶，它们在环形内部带和外部带之间沿径向延伸，内部带和外部带至少部分地限定通过喷嘴的主流或热气路径。由于燃气涡轮发动机内的工作温度极高，所以合乎需要的是对翼型件和/或内部带和外部带使用热膨胀系数低的材料。例如，为了在这种激烈的温度和压力条件下有效地工作，已经提出了复合材料，特别是例如，陶瓷基质复合(CMC)材料。热膨胀系数较低的CMC材料比金属部件具有更高的耐高温能力，从而允许发动机内有较高的工作温度，从而提高发动机效率。如同金属材料一样，CMC材料具有最高温度极限，其低于当前商业燃气涡轮发动机的最高燃烧温度。因此，必须通过冷却介质来冷却由CMC材料形成的固定导叶，诸如发送通过在定子构件内限定的各种冷却回路的压缩空气。如果冷却方案或系统未正确地构造成以便恰当地控制在翼型件的内侧上的冷却介质流，则可导致不合需要的弦向和/或贯通壁热梯度。因此，用于冷却由CMC材料形成的定子导叶构件的翼型件部分的改进系统将是合乎需要的。
技术实现思路
将在以下描述中部分地阐述本专利技术的各方面和优点，或者根据该描述，本专利技术的各方面和优点可为显而易见的，或可通过实践本专利技术来学习本专利技术的各方面和优点。一方面，本主题涉及诸如用于燃气涡轮发动机的喷嘴节段。喷嘴节段包括定子构件，其具有翼型件，翼型件在内部带和外部带之间沿径向延伸。定子构件限定径向冷却通道。翼型件包括前缘部分、后缘部分、压力侧壁、吸力侧壁，以及与径向冷却通道处于流体连通的多个膜孔。喷嘴节段进一步包括支柱，其设置在径向冷却通道内，并且在径向冷却通道内限定内部径向冷却通路。支柱限定多个孔口，该多个孔口提供从内部径向冷却通路到径向冷却通道的流体连通。多个孔口布置成在翼型件的弦长的0%和大约60%之间对翼型件的内表面提供冲击冷却。多个膜孔在弦长的大约40%至大约80%对翼型件的压力侧壁或吸力侧壁中的至少一个提供膛孔冷却(borecooling)。另外，多个膜孔对翼型件的后缘部分提供膜冷却。本主题的另一方面涉及一种喷嘴组件。该喷嘴组件包括多个喷嘴节段，它们布置成环形，并且通过外部支承环和内部支承环联接在一起，各个喷嘴节段包括定子构件，其具有翼型件，翼型件在连接到内部支承环上的内部带和连接到外部支承环上的外部带之间沿径向延伸。定子构件限定径向冷却通道。翼型件包括前缘部分、后缘部分、压力侧壁、吸力侧壁，并且限定多个膜孔，它们与径向冷却通道处于流体连通。支柱设置在径向冷却通道内，并且在径向冷却通道内限定内部径向冷却通路。支柱限定多个孔口，它们提供从内部径向冷却通路到径向冷却通道的流体连通。多个孔口布置成在翼型件的弦长的0%和大约60%之间对翼型件的内表面提供冲击冷却。多个膜孔在弦长的大约40%至大约80%对翼型件的压力侧壁或吸力侧壁中的至少一个提供膛孔冷却。另外，多个膜孔对翼型件的后缘部分提供膜冷却。本主题的另一方面涉及一种燃气涡轮。该燃气涡轮包括压缩机、设置在压缩机下游的燃烧器和设置在燃烧器下游的涡轮。涡轮包括喷嘴组件，其设置在成排的涡轮叶片的上游。喷嘴组件包括多个喷嘴节段，它们布置成环形，并且通过外部支承环和内部支承环联接在一起，各个喷嘴节段包括定子构件，其具有翼型件，翼型件在之间连接到内部支承环上的内部带和连接到外部支承环上的外部带沿径向延伸。定子构件限定径向冷却通道。翼型件包括前缘部分、后缘部分、压力侧壁、吸力侧壁，并且限定多个膜孔，它们与径向冷却通道处于流体连通。支柱设置在径向冷却通道内，并且在径向冷却通道内限定内部径向冷却通路。支柱限定多个孔口，它们提供从内部径向冷却通路到径向冷却通道的流体连通。多个孔口布置成在翼型件的弦长的0%和大约60%之间对翼型件的内表面提供冲击冷却。多个膜孔在弦长的大约40%至大约80%对翼型件的压力侧壁或吸力侧壁中的至少一个提供膛孔冷却。另外，多个膜孔对翼型件的后缘部分提供膜冷却。技术方案1.一种喷嘴节段，包括：定子构件，其具有翼型件，所述翼型件在内部带和外部带之间沿径向延伸，所述定子构件限定径向冷却通道，所述翼型件包括前缘部分、后缘部分、压力侧壁和吸力侧壁，以及与所述径向冷却通道处于流体连通的多个膜孔；以及支柱，其设置在所述径向冷却通道内，并且在所述径向冷却通道内限定内部径向冷却通路，所述支柱限定多个孔口，所述多个孔口提供从所述内部径向冷却通路到所述径向冷却通道的流体连通；其中，所述多个孔口布置成在所述翼型件的弦长的0%和大约60%之间对所述翼型件的内表面提供冲击冷却；其中，所述多个膜孔在所述弦长的大约40%至大约80%对所述翼型件的所述压力侧壁或所述吸力侧壁中的至少一个提供膛孔冷却；以及其中，所述多个膜孔在所述弦长的大约50%至大约80%对所述翼型件的所述后缘部分提供膜冷却。技术方案2.根据技术方案1所述的喷嘴节段，其特征在于，所述翼型件的所述后缘部分从所述翼型件的弦长的大约70%至100%是实心的。技术方案3.根据技术方案1所述的喷嘴节段，其特征在于，所述定子构件由陶瓷基质复合材料形成。技术方案4.根据技术方案1所述的喷嘴节段，其特征在于，所述喷嘴节段进一步包括连接到所述插件上的挡板，其中，所述挡板在翼展方向上沿径向且在弦向方向上围绕所述插件的后部部分延伸，并且在所述挡板和所述插件之间限定流通路。技术方案5.根据技术方案4所述的喷嘴节段，其特征在于，所述挡板在翼展方向上在所述插件的大约50%和100%之间延伸。技术方案6.根据技术方案4所述的喷嘴节段，其特征在于，所述挡板的流通路与所述内部径向冷却通路和所述径向冷却通道处于流体连通。技术方案7.根据技术方案4所述的喷嘴节段，其特征在于，所述挡板限定多个排气孔，其中，所述排气孔提供从所述流通路通过所述挡板且进入到所述径向冷却通道中的流体连通。技术方案8.一种喷嘴组件，包括：多个喷嘴节段，其布置成环形，并且通过外部支承环和内部支承环联接在一起，各个喷嘴节段包括：定子构件，其具有翼型件，所述翼型件在连接到所述内部支承环上的内部带和连接到所述外部支承环上的外部带之间沿径向延伸，所述定子构件限定径向冷却通道，所述翼型件包括前缘部分、后缘部分、压力侧壁和吸力侧壁，以及与所述径向冷却通道处于流体连通的多个膜孔；以及支柱，其设置在所述径向冷却通道内，并且在所述径向冷却通道内限定内部径向冷却通路，所述支柱限定多个孔口，所述多个孔口提供从所述内部径向冷却通路到所述径向冷却通道的流体连通；其中，所述多个孔口布置成在所述翼型件的弦长的0%和大约60%之间对所述翼本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种喷嘴节段，包括：定子构件，其具有翼型件，所述翼型件在内部带和外部带之间沿径向延伸，所述定子构件限定径向冷却通道，所述翼型件包括前缘部分、后缘部分、压力侧壁和吸力侧壁，以及与所述径向冷却通道处于流体连通的多个膜孔；以及支柱，其设置在所述径向冷却通道内，并且在所述径向冷却通道内限定内部径向冷却通路，所述支柱限定多个孔口，所述多个孔口提供从所述内部径向冷却通路到所述径向冷却通道的流体连通；其中，所述多个孔口布置成在所述翼型件的弦长的0%和大约60%之间对所述翼型件的内表面提供冲击冷却；其中，所述多个膜孔在所述弦长的大约40%至大约80%对所述翼型件的所述压力侧壁或所述吸力侧壁中的至少一个提供膛孔冷却；以及其中，所述多个膜孔在所述弦长的大约50%至大约80%对所述翼型件的所述后缘部分提供膜冷却。

【技术特征摘要】
2015.09.18 US 14/8578651.一种喷嘴节段，包括：定子构件，其具有翼型件，所述翼型件在内部带和外部带之间沿径向延伸，所述定子构件限定径向冷却通道，所述翼型件包括前缘部分、后缘部分、压力侧壁和吸力侧壁，以及与所述径向冷却通道处于流体连通的多个膜孔；以及支柱，其设置在所述径向冷却通道内，并且在所述径向冷却通道内限定内部径向冷却通路，所述支柱限定多个孔口，所述多个孔口提供从所述内部径向冷却通路到所述径向冷却通道的流体连通；其中，所述多个孔口布置成在所述翼型件的弦长的0%和大约60%之间对所述翼型件的内表面提供冲击冷却；其中，所述多个膜孔在所述弦长的大约40%至大约80%对所述翼型件的所述压力侧壁或所述吸力侧壁中的至少一个提供膛孔冷却；以及其中，所述多个膜孔在所述弦长的大约50%至大约80%对所述翼型件的所述后缘部分提供膜冷却。2.根据权利要求1所述的喷嘴节段，其特征在于，所述翼型件的所述后缘部分从所述翼型件的弦长的大约70%至100%是实心的。3.根据权利要求1所述的喷嘴节段，其特征在于，所述定子构件由陶瓷基质复合材料形成。4.根据权利要求1所述的喷嘴节段，其特征在于，所述喷嘴节段进一步包括连接到所述插件上的挡板，其中，所述挡板在翼展方向上沿径向且在弦向方向上围绕所述插件的后部部分延伸，并且在所述挡板和所述插件之间限定流通路。5.根据权利要求4所述的喷嘴节段，其特征在于，所述挡板在翼展方向上在所述插件的大约50%和100%之间延伸。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：BS惠真加，DG塞尼尔，RA弗雷德里克，PJ克雷策尔，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US