具有内带和外带冷却的涡轮喷嘴制造技术

一种涡轮喷嘴(100)包括翼型件(400)，其在从内带(200)到外带(300)的跨度中延伸，其中内带(200)和外带(300)限定涡轮喷嘴(100)的外流动边界。内带(200)包括由一个或更多个内板(226)至少部分地覆盖的气体侧表面(216)。内带(200)还包括在一个或更多个内板(226)下方形成在气体侧表面(216)内的多个冷却通道(214)。外带(300)包括由一个或更多个外板(326)至少部分地覆盖的气体侧表面(316)。外带(300)包括在一个或更多个外板(326)下方形成在气体侧表面(316)内的多个冷却通道(314)。

Turbine nozzle with inner and outer cooling

A turbine nozzle (100) includes an airfoil (400) extending in the span from the inner belt (200) to the outer (300), wherein the inner belt (200) and the outer (300) define the outer flow boundary of the turbine nozzle (100). The inner belt (200) includes a gas side surface (216) at least partially covered by one or more inner plates (226). The inner belt (200) also includes a plurality of cooling passages (214) formed at one side of the gas side (216) below one or more inner panels (226). The outer belt (300) comprises a gas side surface (316) covered at least partially by one or more outer plates (326). The outer portion (300) comprises a plurality of cooling passages (314) formed at the gas side surface (316) below one or more outer plates (326).

【技术实现步骤摘要】
具有内带和外带冷却的涡轮喷嘴
本专利技术大体上涉及用于燃气涡轮的涡轮喷嘴。更具体而言，本专利技术涉及具有内带和外带冷却的涡轮喷嘴。
技术介绍
燃气涡轮如工业、飞行器或船舶燃气涡轮大体上包括以串流顺序的压缩机、燃烧器和涡轮。涡轮具有多个级，其中各个级包括一排涡轮喷嘴和设置在涡轮喷嘴下游的相邻的一排涡轮转子叶片。涡轮喷嘴在涡轮内保持静止，并且涡轮转子与转子轴一起旋转。各种涡轮级限定穿过涡轮的热气体路径。在操作期间，压缩机提供压缩空气至燃烧器。压缩空气与燃料混合，并且在限定于燃烧器内的燃烧室或反应区中焚烧，以产生高速热气体流。热气体从燃烧器经由涡轮入口流动到涡轮的热气体路径中。在热气体流动穿过各个相继的级时，来自高速热气体的动能传递至成排的涡轮转子叶片，因此引起转子轴旋转并且产生机械功。涡轮效率可至少部分地关于流动穿过涡轮热气体路径的热气体的温度。例如，热气体的温度越高，涡轮的总效率越高。热气体的最高温度至少部分地由涡轮构件如涡轮喷嘴和涡轮转子叶片的材料性质，以及由各种冷却回路的效力和循环穿过冷却回路来将冷却提供至各种涡轮构件的冷却介质限制。涡轮喷嘴和涡轮转子叶片的第一级定位成最接近涡轮入口，并且因此暴露于最高热气体温度。第一级涡轮喷嘴包括在内带或护罩与外带或护罩之间的跨度中延伸的翼型件。内带和外带限定热气体路径的内流动边界和外流动边界，并且暴露于热气体。第一级涡轮喷嘴典型地通过使冷却介质如压缩空气穿过沿径向延伸穿过涡轮喷嘴的翼型件部分的中心或芯部冷却通道来冷却。冷却介质的一部分流动穿过沿翼型件限定的各种膜孔，因此将膜冷却提供至翼型件。涡轮喷嘴的内带和外带经由后侧或冲击冷却来冷却。然而，后侧冷却的益处可为有限的。因此，具有改进的冷却的涡轮喷嘴将是有用的。
技术实现思路
本专利技术的方面和优点在以下描述中在下面阐述，或者可从描述为明显的，或者可通过本专利技术的实践学习。本专利技术的一个实施例为一种涡轮喷嘴。涡轮喷嘴包括在从内带到外带的跨度中延伸的翼型件。内带和外带一起限定涡轮喷嘴的内流动边界和外流动边界。内带具有由一个或更多个内板至少部分地覆盖的气体侧表面。内带还包括在一个或更多个内板下方形成在气体侧表面内的多个冷却通道。外带具有由一个或更多个外板至少部分地覆盖的气体侧表面。外带还包括在一个或更多个外板下方形成在气体侧表面内的多个冷却通道。本专利技术的另一个实施例为一种燃气涡轮。燃气涡轮包括压缩机、在压缩机下游的燃烧器，以及设置在燃烧器下游的涡轮。涡轮包括具有以串流顺序的一排涡轮喷嘴和一排涡轮转子叶片的级。至少一个涡轮喷嘴包括翼型件，其在从内带到外带的跨度中延伸，其中内带和外带限定涡轮喷嘴的内流动边界和外流动边界。内带包括由一个或更多个内板至少部分地覆盖的气体侧表面。内带还包括在一个或更多个内板下方形成在气体侧表面内的多个冷却通道。外带具有由一个或更多个外板至少部分地覆盖的气体侧表面。外带还包括在一个或更多个外板下方形成在气体侧表面内的多个冷却通道。技术方案1.一种涡轮喷嘴，包括：翼型件，其在从内带到外带的跨度中延伸，所述内带和所述外带限定所述涡轮喷嘴的内流动边界和外流动边界；其中所述内带具有由一个或更多个内板至少部分地覆盖的气体侧表面，其中所述内带包括在所述一个或更多个内板下方形成在所述气体侧表面内的多个冷却通道；并且其中所述外带具有由一个或更多个外板至少部分地覆盖的气体侧表面，其中所述外带包括在所述一个或更多个外板下方形成在所述气体侧表面内的多个冷却通道。技术方案2.根据技术方案1所述的涡轮喷嘴，其特征在于，所述外带的所述多个冷却通道包括至少一个蛇线形冷却通道。技术方案3.根据技术方案1所述的涡轮喷嘴，其特征在于，所述外带的所述多个冷却通道包括限定在所述翼型件的前缘部分与所述外带的前壁之间的至少一个蛇线形冷却通道。技术方案4.根据技术方案1所述的涡轮喷嘴，其特征在于，所述外带的所述多个冷却通道包括限定在所述翼型件的压力侧壁与所述外带的压力侧壁之间的至少一个蛇线形冷却通道。技术方案5.根据技术方案1所述的涡轮喷嘴，其特征在于，所述内带的所述多个冷却通道包括至少一个蛇线形冷却通道。技术方案6.根据技术方案1所述的涡轮喷嘴，其特征在于，所述内带的所述多个冷却通道包括限定在所述翼型件的前缘部分与所述内带的前壁之间的至少一个蛇线形冷却通道。技术方案7.根据技术方案1所述的涡轮喷嘴，其特征在于，所述内带的所述多个冷却通道包括限定在所述翼型件的压力侧壁与所述外带的压力侧壁之间的至少一个蛇线形冷却通道。技术方案8.根据技术方案1所述的涡轮喷嘴，其特征在于，所述内带的所述多个冷却通道包括沿所述内带的前缘部分设置且在所述内带的压力侧壁与吸入侧壁之间延伸的至少一个冷却通道。技术方案9.根据技术方案1所述的涡轮喷嘴，其特征在于，所述外带的所述多个冷却通道包括一组密集间隔的冷却通道和一组稀疏间隔的冷却通道。技术方案10.根据技术方案1所述的涡轮喷嘴，其特征在于，所述内带的所述多个冷却通道包括一组密集间隔的冷却通道和一组稀疏间隔的冷却通道。技术方案11.一种燃气涡轮，包括：压缩机；在所述压缩机下游的燃烧器；以及设置在所述燃烧器下游的涡轮，其中所述涡轮包括具有一排涡轮喷嘴和一排涡轮转子叶片的级，至少一个涡轮喷嘴包括：翼型件，其在从内带到外带的跨度中延伸，其中所述内带和所述外带限定所述涡轮喷嘴的内流动边界和外流动边界；其中所述内带具有由一个或更多个内板至少部分地覆盖的气体侧表面，其中所述内带包括在所述一个或更多个内板下方形成在所述气体侧表面内的多个冷却通道；并且其中所述外带具有由一个或更多个外板至少部分地覆盖的气体侧表面，其中所述外带包括在所述一个或更多个外板下方形成在所述气体侧表面内的多个冷却通道。技术方案12.根据技术方案11所述的燃气涡轮，其特征在于，所述外带的所述多个冷却通道包括至少一个蛇线形冷却通道。技术方案13.根据技术方案11所述的燃气涡轮，其特征在于，所述外带的所述多个冷却通道包括限定在所述翼型件的前缘部分与所述外带的前壁之间的至少一个蛇线形冷却通道。技术方案14.根据技术方案11所述的燃气涡轮，其特征在于，所述外带的所述多个冷却通道包括限定在所述翼型件的压力侧壁与所述外带的压力侧壁之间的至少一个蛇线形冷却通道。技术方案15.根据技术方案11所述的燃气涡轮，其特征在于，所述内带的所述多个冷却通道包括至少一个蛇线形冷却通道。技术方案16.根据技术方案11所述的燃气涡轮，其特征在于，所述内带的所述多个冷却通道包括限定在所述翼型件的前缘部分与所述内带的前壁之间的至少一个蛇线形冷却通道。技术方案17.根据技术方案11所述的燃气涡轮，其特征在于，所述内带的所述多个冷却通道包括限定在所述翼型件的压力侧壁与所述外带的压力侧壁之间的至少一个蛇线形冷却通道。技术方案18.根据技术方案11所述的燃气涡轮，其特征在于，所述内带的所述多个冷却通道包括沿所述内带的前缘部分设置且在所述内带的压力侧壁与吸入侧壁之间延伸的至少一个冷却通道。技术方案19.根据技术方案11所述的燃气涡轮，其特征在于，所述外带的所述多个冷却通道包括一组密集间隔的冷却通道和一组稀疏间隔的冷却通道。技术方案20.根据技术方案11所述的燃气涡轮，其特征在于，所述内带的所述多个冷却通道包括一组密本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种涡轮喷嘴(100)，包括：翼型件(400)，其在从内带(200)到外带(300)的跨度中延伸，所述内带(200)和所述外带(300)限定所述涡轮喷嘴(100)的内流动边界和外流动边界；其中所述内带(200)具有由一个或更多个内板(226)至少部分地覆盖的气体侧表面(216)，其中所述内带(200)包括在所述一个或更多个内板(226)下方形成在所述气体侧表面(216)内的多个冷却通道(214)；并且其中所述外带(300)具有由一个或更多个外板(326)至少部分地覆盖的气体侧表面(316)，其中所述外带(300)包括在所述一个或更多个外板(326)下方形成在所述气体侧表面(316)内的多个冷却通道(314)。

【技术特征摘要】
2015.10.12 US 14/8805651.一种涡轮喷嘴(100)，包括：翼型件(400)，其在从内带(200)到外带(300)的跨度中延伸，所述内带(200)和所述外带(300)限定所述涡轮喷嘴(100)的内流动边界和外流动边界；其中所述内带(200)具有由一个或更多个内板(226)至少部分地覆盖的气体侧表面(216)，其中所述内带(200)包括在所述一个或更多个内板(226)下方形成在所述气体侧表面(216)内的多个冷却通道(214)；并且其中所述外带(300)具有由一个或更多个外板(326)至少部分地覆盖的气体侧表面(316)，其中所述外带(300)包括在所述一个或更多个外板(326)下方形成在所述气体侧表面(316)内的多个冷却通道(314)。2.根据权利要求1所述的涡轮喷嘴(100)，其特征在于，所述外带(300)的所述多个冷却通道(314)包括至少一个蛇线形冷却通道(318,320)。3.根据权利要求1所述的涡轮喷嘴(100)，其特征在于，所述外带(300)的所述多个冷却通道(314)包括限定在所述翼型件(400)的前缘部分(406)与所述外带(300)的前壁(306)之间的至少一个蛇线形冷却通道(318)。4.根据权利要求1所述的涡轮喷嘴(100)，其特征在于，所述外带(300)的所述多个冷却通道(314)包括限定在所述翼型件(400)的压力侧壁(412)与所述外带(300)的...

【专利技术属性】
技术研发人员：S杜塔，BP莱西，JA韦伯，PG斯蒂芬斯，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US