叶轮空间吹扫流混合腔室制造技术

抽取自燃气涡轮发动机压缩机的冷却空气发送到喷嘴导叶冷却通道入口，通过冷却通道，并且发送到成组的两个或更多个导叶的吹扫管。形成于导流盘腔体中的吹扫管之间的混合腔室接收来自吹扫管的流体，并且将其通过形成为通过混合腔室的壁的出口通道引导到导流盘的表面。出口通道可为倾斜的，以引起基本平行于表面和/或在涡轮叶轮的旋转方向上的流体速度分量。

Impeller; space sweep flow; mixing chamber

The cooling air drawn from the gas turbine engine compressor is sent to the nozzle guide blade cooling channel inlet through the cooling channel and sent to the purge tube of two or more guide vanes in a group. A mixing chamber formed between the purge tubes in the cavity of the deflector disk receives fluid from the purge tube and guides it to the surface of the deflector by forming an outlet passage for the wall through the mixing chamber. The outlet passage may be inclined to cause a fluid velocity component that is substantially parallel to the surface and / or in the direction of rotation of the turbine impeller.

【技术实现步骤摘要】
叶轮空间吹扫流混合腔室
本申请大体涉及涡轮机上的冷却系统，并且更特别地涉及用于调整涡轮机的叶轮空间区域内的冷却流体的系统。
技术介绍
诸如热燃气涡轮发动机的一些涡轮机可采用一个或多个燃烧室，在其中燃烧燃料空气混合物会产生热气供应。热气也可称为工作流体，热气从燃烧室被引导通过工作流体路径到达一个或多个涡轮叶轮，在涡轮叶轮处，使热气在涡轮轮叶或叶片之间流动，涡轮轮叶或叶片在各个涡轮叶轮上安装成周缘排。这些轮叶或叶片对冲击热气或工作流体起反作用，以将气体中的能量(诸如动能)转换成涡轮叶轮的旋转移动。在一些情况下，涡轮叶轮安装在公共轴上，然后空气压缩机和旋转涡轮叶轮还驱动压缩机，压缩机可供应空气，以使发动机中的燃料燃烧。因为发动机使用大量流过其中的非常热的气体供应，所以导致暴露于热气的许多构件和发动机结构达到非常高的温度。在一些情况下，这些部件和构件的温度达到可能有结构损伤的水平。在这样的情况下，冷却部件可减少或避免损伤。为了冷却一些涡轮机中的这样的部件，由压缩机压缩的一部分空气可从燃烧转移，以冷却各种固定构件和旋转构件，或者吹扫燃气涡轮内的腔体。冷却空气可从压缩机中获得，且用来冷却所提到的构件和结构。转移的空气流(在下文称为“冷却流体”)可消耗由压缩机压缩的总空气流中的较大量。转移的冷却流体不在燃烧中使用，从而降低燃气涡轮的性能。调整和控制冷却流体可大大提高涡轮的性能。典型地，冷却流体从压缩机中抽出，绕过燃烧系统，并且流过冷却回路。冷却回路典型地位于各种涡轮构件(包括转子压缩机-涡轮接头(在下文称为后部“合并接头”))以及各种叶轮空间区域的附近。冷却回路的构造可影响通往所提到的涡轮构件的冷却流体流率性和/或量的充分。冷却回路可包括腔室，诸如气室，腔室可将冷却流体引导到特定的叶轮空间区域，这考虑了可使用的大量冷却剂空气，以及最终在发动机中有利地处置冷却剂空气。
技术实现思路
在本专利技术的实施例中，涡轮机冷却回路可包括在涡轮机的固定构件的相应的导叶的径向内端处的至少两个吹扫管。导叶可设置在涡轮机的工作流体流径中，并且各个吹扫管可包括相应的导叶的相应的冷却通道的出口。与至少两个吹扫管中的各个处于流体连通的混合腔室可形成于固定构件的导流盘(diaphragm)的径向外部部分中，导流盘基本位于工作流体流径的外部。混合腔室可具有多个混合腔室壁，混合腔室壁可包括沿周向间隔开的混合腔室端壁、与混合腔室底壁沿径向间隔开的混合腔室顶壁，以及相对的前部和后部混合腔室侧壁。冷却回路可进一步包括至少一个出口通道，出口通道形成为通过混合腔室壁和导流盘的对应的部分中的一个，使得从至少两个吹扫管进入混合腔室的冷却流体流到混合腔室中，并且通过至少一个出口通道离开，到达导流盘的表面。在本专利技术的备选实施例中，涡轮机冷却系统可包括在涡轮机的压缩机区段中的冷却流体抽取端口，并且冷却流体通过冷却流体抽取端口选择性地从压缩机区段中流出。冷却流体管道可与抽取端口和涡轮机的涡轮区段中的固定构件的至少两个导叶中的各个的相应的冷却通道入口处于流体连通，至少两个导叶安装成使其径向内端基本在固定构件的导流盘的外周缘附近。腔体可形成于导流盘的外周缘中，并且可包括沿导流盘的基本周向方向延伸的腔体内壁，以及基本沿径向延伸远离腔体内壁的相对的前部和后腔体侧壁。在各个导叶的径向内端处的相应的吹扫管可与相应的冷却通道处于流体连通。混合腔室可形成于腔体中，并且可与至少两个导叶的吹扫管处于流体连通，并且还可包括相对的混合腔室端壁、与混合腔室底壁沿径向间隔开的混合腔室顶壁，以及相对的前部和后部混合腔室侧壁。至少一个出口通道可延伸通过一个混合腔室壁，以及通过对应的一个腔体壁，使得从吹扫管进入混合腔室的冷却流体流到混合腔室中，并且通过至少一个出口通道离开，到达导流盘的表面。在本专利技术的另一个实施例中，涡轮机可包括压缩机区段和涡轮区段。压缩机区段可包括冷却流体抽取端口，冷却流体通过冷却流体抽取端口选择性地从压缩机区段中流出，并且涡轮区段可包括多个固定构件和多个旋转构件。至少一个固定构件可包括导流盘，导流盘具有形成于其外部部分中的腔体，腔体具有基本周向腔体内壁和基本沿径向延伸远离腔体内壁的相对的前部和后腔体侧壁。固定构件还可包括沿径向延伸远离导流盘的多个导叶，并且各个旋转构件可包括涡轮叶轮。涡轮机可进一步包括与抽取端口处于流体连通的冷却流体回路，而且还可使各个导叶的冷却通道从与抽取端口处于流体连通的冷却通道入口延伸到相应的导叶的径向内端处的冷却通道出口。在冷却通道出口的径向内端处且与冷却通道出口处于流体连通的各个导叶的吹扫管还可为冷却流体回路的一部分，同样形成于腔体中的混合腔室可与至少一对导叶处于流体连通，混合腔室包括沿周向间隔开的混合腔室端壁、与混合腔室底壁沿径向间隔开的混合腔室顶壁，以及相对的前部和后部混合腔室侧壁。另外，冷却回路可具有从至少一对导叶的各个吹扫管延伸到混合腔室的端壁的相应的连接器，各个连接器通过端壁在相应的吹扫管和混合腔室之间提供流体连通，并且至少一个出口通道形成为通过混合腔室壁中的一个和对应的腔体壁，相对于其倾斜，使得从吹扫管进入混合腔室的冷却流体流到混合腔室中，并且在导流盘的表面处通过至少一个出口通道以基本平行于导流盘的表面速度分量离开。技术方案1.一种涡轮机冷却回路，包括：在涡轮机的固定构件的相应的导叶的径向内端处的至少两个吹扫管，所述导叶设置在所述涡轮机的工作流体流径中，各个吹扫管包括相应的导叶的相应的冷却通道的出口；以及混合腔室，其与所述至少两个吹扫管中的各个处于流体连通，并且形成于所述固定构件的导流盘的径向外部部分中，所述导流盘基本位于所述工作流体流径的外部，所述混合腔室具有多个混合腔室壁，其包括沿周向间隔开的混合腔室端壁、与混合腔室底壁沿径向间隔开的混合腔室顶壁，以及相对的前部混合腔室侧壁和后部混合腔室侧壁；以及至少一个出口通道，其形成为通过所述混合腔室壁中的一个和所述导流盘的对应的部分，使得从所述至少两个吹扫管进入所述混合腔室的冷却流体流到所述混合腔室中，并且通过所述至少一个出口通道而离开，到达所述导流盘的表面。技术方案2.根据技术方案1所述的涡轮机冷却回路，其特征在于，所述导流盘可包括在其径向外部部分中的基本周向凹槽，所述混合腔室形成于所述基本周向凹槽中，所述凹槽包括相对的前部凹槽侧壁和后部凹槽侧壁和基本周向凹槽内壁，并且所述导流盘的对应的部分是所述凹槽侧壁和所述凹槽内壁中的对应于所述至少一个出口通道形成为通过其中的一个混合腔室壁的一个。技术方案3.根据技术方案2所述的涡轮机冷却回路，其特征在于，所述混合腔室底壁和侧壁基本分别适形于所述凹槽内壁和所述凹槽侧壁。技术方案4.根据技术方案2所述的涡轮机冷却回路，其特征在于，所述混合腔室底壁和侧壁分别包括所述凹槽内壁和所述凹槽侧壁。技术方案5.根据技术方案2所述的涡轮机冷却回路，其特征在于，所述混合腔室顶壁从所述前部凹槽侧壁延伸到所述后部凹槽侧壁，并且所述混合腔室端壁从所述混合腔室顶壁延伸到所述混合腔室底壁，并且从所述前部混合腔室侧壁延伸所述后部混合腔室侧壁。技术方案6.根据技术方案1所述的涡轮机冷却回路，其特征在于，所述至少一个出口通道中的各个相对于所述一个混合腔室壁倾斜，以便对离开所述混合腔室的流体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种涡轮机冷却回路，包括：在涡轮机的固定构件的相应的导叶的径向内端处的至少两个吹扫管，所述导叶设置在所述涡轮机的工作流体流径中，各个吹扫管包括相应的导叶的相应的冷却通道的出口；以及混合腔室，其与所述至少两个吹扫管中的各个处于流体连通，并且形成于所述固定构件的导流盘的径向外部部分中，所述导流盘基本位于所述工作流体流径的外部，所述混合腔室具有多个混合腔室壁，其包括沿周向间隔开的混合腔室端壁、与混合腔室底壁沿径向间隔开的混合腔室顶壁，以及相对的前部混合腔室侧壁和后部混合腔室侧壁；以及至少一个出口通道，其形成为通过所述混合腔室壁中的一个和所述导流盘的对应的部分，使得从所述至少两个吹扫管进入所述混合腔室的冷却流体流到所述混合腔室中，并且通过所述至少一个出口通道而离开，到达所述导流盘的表面。

【技术特征摘要】
2015.10.20 US 14/9180051.一种涡轮机冷却回路，包括：在涡轮机的固定构件的相应的导叶的径向内端处的至少两个吹扫管，所述导叶设置在所述涡轮机的工作流体流径中，各个吹扫管包括相应的导叶的相应的冷却通道的出口；以及混合腔室，其与所述至少两个吹扫管中的各个处于流体连通，并且形成于所述固定构件的导流盘的径向外部部分中，所述导流盘基本位于所述工作流体流径的外部，所述混合腔室具有多个混合腔室壁，其包括沿周向间隔开的混合腔室端壁、与混合腔室底壁沿径向间隔开的混合腔室顶壁，以及相对的前部混合腔室侧壁和后部混合腔室侧壁；以及至少一个出口通道，其形成为通过所述混合腔室壁中的一个和所述导流盘的对应的部分，使得从所述至少两个吹扫管进入所述混合腔室的冷却流体流到所述混合腔室中，并且通过所述至少一个出口通道而离开，到达所述导流盘的表面。2.根据权利要求1所述的涡轮机冷却回路，其特征在于，所述导流盘可包括在其径向外部部分中的基本周向凹槽，所述混合腔室形成于所述基本周向凹槽中，所述凹槽包括相对的前部凹槽侧壁和后部凹槽侧壁和基本周向凹槽内壁，并且所述导流盘的对应的部分是所述凹槽侧壁和所述凹槽内壁中的对应于所述至少一个出口通道形成为通过其中的一个混合腔室壁的一个。3.根据权利要求2所述的涡轮机冷却回路，其特征在于，所述混合腔室底壁和侧壁基本分别适形于所述凹槽内壁和所述凹槽侧壁。4.根据权利要求2所述的涡轮机冷却回路，其特征在于，所述混合腔室底壁和侧壁分别包括所述凹槽内壁和所述凹槽侧壁。5.根据权利要求2所述的涡轮机冷却回路，其特征在于，所述混合腔室顶壁从所述前部凹槽侧壁延伸到所述后部凹槽侧壁，并且所述混合腔室端壁从所述混合腔室顶壁延伸到所述混合腔室底壁，并且从所述前部混合腔室侧壁延伸所述后部混合腔室侧壁。6.根据权利要求1所述的涡轮机冷却回路，其特征在于，所述至少一个出口通道中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：MP斯科丰，JE阿尔伯特，MR贝里，MA梅里尔，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US