具有冷却通道和冷却剂分配增压室的涡轮机喷嘴制造技术

本发明专利技术提供一种涡轮机喷嘴。所述涡轮机喷嘴包括从内带跨越延伸到外带的翼型，其中内带和外带限定涡轮机喷嘴的内流动边界和外流动边界。内带和外带中的至少一个限定有形成在相应的内带和/或外带的气体侧表面下方的第一组冷却通道和第二组冷却通道。内带或外带还限定与第一组冷却通道和第二组冷却通道流体连通的冷却剂分配增压室。冷却剂分配增压室将冷却剂流提供给第一组冷却通道和第二组冷却通道中的至少一个。

Turbine nozzle having cooling passage and coolant dispensing plenum chamber

The present invention provides a turbine nozzle. The turbine nozzle includes an airfoil extending from the inner belt to the outer portion, wherein the inner band and the outer portion define the internal flow boundary and the outer flow boundary of the turbine nozzle. At least one of the inner and outer strips defines a first set of cooling channels and a second set of cooling passages formed below the gas side surface of the respective inner band and / or the outer strip. The inner belt or the outer portion also defines a coolant distribution booster chamber that is in fluid communication with the first set of cooling passages and the second set of cooling passages. The coolant distribution booster chamber supplies coolant flow to at least one of the first set of cooling passages and the second set of cooling passages.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体上涉及一种用于燃气涡轮机(agasturbine)的涡轮机喷嘴(aturbinenozzle)。更特别地，本专利技术涉及一种具有冷却通道和冷却剂分配增压室的涡轮机喷嘴，所述冷却通道和冷却剂分配增压室限定在涡轮机喷嘴的内带(aninnerband)或外带(anouterband)内。
技术介绍
燃气涡轮机(如工业、航空或船用燃气涡轮机)按照串行流动顺序(inserialfloworder)大体上包括压缩机、燃烧器和涡轮机。涡轮机具有多个级，每个级包括一排涡轮机喷嘴和布置在涡轮机喷嘴的下游的相邻的一排涡轮机转子叶片。涡轮机喷嘴在涡轮机内保持静止并且涡轮机转子叶片随着转子轴旋转。各种涡轮机级限定通过涡轮机的热气体路径(ahotgaspath)。在操作期间，压缩机将压缩空气提供给燃烧器。压缩空气在限定于燃烧器内的燃烧室或反应区中与燃料混合并且燃烧以产生高速热气体流。热气体经由涡轮机入口从燃烧器流动到涡轮机的热气体路径中。当热气体流动通过每个连续级时，来自高速热气体的动能传递到多排涡轮机转子叶片，因此导致转子轴旋转并且产生机械功。涡轮机效率可以至少部分地与流动通过涡轮机热气体路径的热气体的温度相关。例如，热气体的温度越高，涡轮机的总效率越大。热气体的最大温度至少部分地由各种涡轮机部件(如涡轮机喷嘴和涡轮机转子叶片)的材料性质和由各种冷却回路的有效性和通过冷却回路循环以将冷却提供给各种涡轮机部件的冷却介质的有效性限制。涡轮机喷嘴大体上包括在内带或护罩和外带或护罩之间跨越延伸(extendsinspan)的翼型(anairfoil)。内带和外带限定热气体路径的内流动边界和外流动边界(innerandouterflowboundaries)并且暴露于热气体。通过使冷却介质(如压缩空气)穿过径向地延伸通过涡轮机喷嘴的翼型部分的中心或核心冷却通道可以冷却翼型。冷却介质的一部分流动通过沿着翼型限定的各种膜孔，因此将膜冷却(filmcooling)提供给翼型。
技术实现思路
本专利技术的方面和优点在以下描述中阐述、或者可以从描述显而易见、或者可以通过本专利技术的实施而获悉。本专利技术的一个实施例是一种涡轮机喷嘴。所述涡轮机喷嘴包括从内带跨越延伸到外带的翼型，其中所述内带和所述外带限定所述涡轮机喷嘴的内流动边界和外流动边界。所述内带限定有形成在所述内带的气体侧表面(agassidesurface)下方的第一组冷却通道(afirstsetofcoolingchannels)和第二组冷却通道(asecondsetofcoolingchannels)。所述内带还限定有与所述第一组冷却通道和第二组冷却通道流体连通的冷却剂分配增压室(acoolantdistributionplenum)。所述冷却剂分配增压室将冷却剂流提供给所述第一组冷却通道和所述第二组冷却通道中的至少一个。在较佳实施例中，所述内带限定有提供冷却剂供给和所述第一组冷却通道之间的直接流体连通(directfluidcommunication)的入口通道(aninletpassage)。在较佳实施例中，所述内带限定有提供冷却剂供给和所述冷却剂分配增压室之间的直接流体连通的入口通道。在较佳实施例中，所述第一组冷却通道在冷却剂供给的直接下游，所述冷却剂分配增压室在所述第一组冷却通道的直接下游，并且所述第二组冷却通道在所述冷却剂分配增压室的直接下游。在更佳实施例中，所述第二组冷却通道与沿着所述内带的气体侧表面限定的至少一个冷却剂排出口(coolantexhaustport)流体连通。在更佳实施例中，所述第一组冷却通道与沿着所述内带的气体侧表面限定的至少一个冷却剂排出口流体连通。在较佳实施例中，所述冷却剂分配增压室在冷却剂供给的直接下游，并且所述第一组冷却通道和所述第二组冷却通道都在所述冷却剂分配增压室的直接下游。在更佳实施例中，所述第一组冷却通道与沿着所述内带的气体侧表面限定的至少一个冷却剂排出口流体连通。在更佳实施例中，所述第二组冷却通道与沿着所述内带的气体侧表面限定的至少一个冷却剂排出口流体连通。在更佳实施例中，所述第一组冷却通道和所述第二组冷却通道中的至少一个与冷却剂排出口流体连通，其中所述冷却剂排出口提供通过所述内带的压力侧壁或吸力侧壁的流体连通。本专利技术的另一实施例是一种涡轮机喷嘴。所述涡轮机喷嘴包括从内带跨越延伸到外带的翼型，其中所述内带和所述外带限定所述涡轮机喷嘴的内流动边界和外流动边界。所述外带限定有形成在所述外带的气体侧表面下方的第一组冷却通道和第二组冷却通道。所述外带还限定有与所述第一组冷却通道和第二组冷却通道流体连通的冷却剂分配增压室。所述冷却剂分配增压室将冷却剂流提供给所述第一组冷却通道和所述第二组冷却通道中的至少一个。在较佳实施例中，所述外带限定有提供冷却剂供给和所述第一组冷却通道之间的直接流体连通的入口通道。在较佳实施例中，所述外带限定有提供冷却剂供给和所述冷却剂分配增压室之间的直接流体连通的入口通道。在较佳实施例中，所述第一组冷却通道在冷却剂供给的直接下游，所述冷却剂分配增压室在所述第一组冷却通道的直接下游，并且所述第二组冷却通道在所述冷却剂分配增压室的直接下游。在更佳实施例中，所述第二组冷却通道与沿着所述外带的气体侧表面限定的至少一个冷却剂排出口流体连通。在更佳实施例中，所述第一组冷却通道与沿着所述外带的气体侧表面限定的至少一个冷却剂排出口流体连通。在较佳实施例中，所述冷却剂分配增压室在冷却剂供给的直接下游，并且所述第一组冷却通道和所述第二组冷却通道都在所述冷却剂分配增压室的直接下游。在更佳实施例中，所述第一组冷却通道与沿着所述外带的气体侧表面限定的至少一个冷却剂排出口流体连通。在更佳实施例中，所述第二组冷却通道与沿着所述外带的气体侧表面限定的至少一个冷却剂排出口流体连通。在更佳实施例中，所述第一组冷却通道和所述第二组冷却通道中的至少一个与冷却剂排出口流体连通，其中所述冷却剂排出口提供通过所述外带的压力侧壁或吸力侧壁的流体连通。当阅览说明书时，本领域的普通技术人员将更好地领会这样的实施例以及其它实施例的特征和方面。附图说明包括对于本领域的技术人员来说是本专利技术的最佳模式的本专利技术的完整和能够实现的公开在包括对附图的引用的说明书的剩余部分中更具体地阐述，其中：图1是可以包含本专利技术的各种实施例的示例性燃气涡轮机的示意图；图2是可以包含在本专利技术的各种实施例中的燃气涡轮机的示例性涡轮机部段的横截面侧视图；图3是可以包含本专利技术的一个或多个实施例的示例性涡轮机喷嘴的透视侧视图；图4是根据本专利技术的至少一个实施例的、沿着截面线4-4获得的如图3中所示的包括内带的涡轮机喷嘴的一部分的横截面俯视图；图5是根据本专利技术的一个或多个实施例的、如图4中所示的内带的一部分的放大简化横截面侧视图；图6是根据本专利技术的一个或多个实施例的、如图4中所示的内带的一部分的放大简化横截面侧视图；图7提供根据本专利技术的一个实施例的内带的俯视流动图(topviewflowdiagram)；图8提供根据本专利技术的一个实施例的内带的俯视流动图；图9是根据本专利技术的至少一个实施例的、沿着截面线9-9获得的如图3中所示的包括外带的涡轮机喷嘴的一部分的横截面俯视图；图10是根据本专利技术的一个或多个实施例的、如图9本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种涡轮机喷嘴，其包括：从内带跨越延伸到外带的翼型，其中所述内带和所述外带限定所述涡轮机喷嘴的内流动边界和外流动边界；其中所述内带和/或外带限定有第一组冷却通道和第二组冷却通道，所述第一组冷却通道和第二组冷却通道被形成在所述内带和/或外带的气体侧表面下方，所述内带和/或外带还限定有与所述第一组冷却通道和第二组冷却通道流体连通的冷却剂分配增压室，其中所述冷却剂分配增压室将冷却剂流提供给所述第一组冷却通道和所述第二组冷却通道中的至少一个。

【技术特征摘要】
2015.10.12 US 14/8805801.一种涡轮机喷嘴，其包括：从内带跨越延伸到外带的翼型，其中所述内带和所述外带限定所述涡轮机喷嘴的内流动边界和外流动边界；其中所述内带和/或外带限定有第一组冷却通道和第二组冷却通道，所述第一组冷却通道和第二组冷却通道被形成在所述内带和/或外带的气体侧表面下方，所述内带和/或外带还限定有与所述第一组冷却通道和第二组冷却通道流体连通的冷却剂分配增压室，其中所述冷却剂分配增压室将冷却剂流提供给所述第一组冷却通道和所述第二组冷却通道中的至少一个。2.根据权利要求1所述的涡轮机喷嘴，其特征在于，所述内带和/或外带限定有提供冷却剂供给和所述第一组冷却通道之间的直接流体连通的入口通道。3.根据权利要求1所述的涡轮机喷嘴，其特征在于，所述内带和/或外带限定有提供冷却剂供给和所述冷却剂分配增压室之间的直接流体连通的入口通道。4.根据权利要求1所述的涡轮机喷嘴，其特征在于，所述第一组冷却通道在冷却剂供给的直接下游，所述冷却剂分配增压室在所述第一组冷却通道的直接下游，并且所述第二组...

【专利技术属性】
技术研发人员：S杜塔，BP莱西，GM伊策尔，JW维尔，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US