用于冷却燃气涡轮发动机的部件的系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及一种用于冷却燃气涡轮发动机的部件的方法，其包括使冷却气流流过涡轮转子叶片的冷却通道，其中，冷却通道包括进口和形成在涡轮转子叶片的叶片尖端上的出口。该方法还包括利用限定在燃气涡轮发动机的壳体中的孔接收离开冷却通道的出口的冷却气流的至少一部分，其中，壳体沿着径向方向与叶片尖端间隔开。另外，该方法包括通过燃气涡轮发动机的冷却剂管道组件向燃气涡轮机的部件提供利用限定在壳体中的孔所接收的冷却气流。

System and method for cooling components of a gas turbine engine

The invention relates to a method for cooling gas turbine engine components, including the cooling channel, the cooling air flow through the turbine rotor blade in which the cooling channel consists of import and export is formed at the tip of the blade on the turbine rotor blade. At least in part, the method also includes cooling airflow by defined in the shell of the gas turbine engine in the receiving hole left cooling channel outlet of the housing along the radial direction and spaced blade tip. In addition, the method includes providing cooling air received by defined in the housing bore to the gas turbine parts through the coolant pipe of the gas turbine engine components.

【技术实现步骤摘要】
用于冷却燃气涡轮发动机的部件的系统和方法
当前主题大致涉及燃气涡轮发动机，更具体地涉及用于冷却燃气涡轮发动机的部件的系统和方法。
技术介绍
燃气涡轮发动机一般包括具有处于顺次流动关系的高压压缩机、燃烧室和高压涡轮机的涡轮机芯部。芯部能够以已知方式操作以产生主要气流。高压压缩机包括将进入发动机的空气导入压缩机的下游旋转叶片内的轮叶的环形阵列(“排”)。一排压缩机轮叶和一排压缩机叶片共同地构成压缩机的“级”。类似地，高压涡轮机包括将离开燃烧室的气体导入涡轮机的下游旋转叶片内的轮叶的环形排。一排喷嘴轮叶和一排涡轮转子叶片共同地构成涡轮机的“级”。一般地，压缩机和涡轮机两者包括多个连续级。在操作中，具有在大约3000华氏度与大约3500华氏度之间的温度的热气流过涡轮机及其连续级中的每一级。然而，涡轮机在操作期间所经受的高温可以加压涡轮机的部件，特别是涡轮转子叶片。这样，为了冷却涡轮转子叶片，来自压缩机的排气流过限定在涡轮转子叶片内的冷却通道。冷却通道大致沿着径向方向从涡轮转子叶片的根部部分延伸至涡轮转子叶片的叶片尖端。此外，当排气通过形成在涡轮转子叶片上的出口离开冷却通道时，排气与热气混合。因此，排气不能被用于冷却涡轮机内的其他部件。因此，用于冷却燃气涡轮发动机的部件的系统和方法在本领域内将是受欢迎的。特别地，更多有效地利用冷却气流的系统和方法将是特别有利的。
技术实现思路
本专利技术的各方面和优点将在以下说明书中进行部分地阐述，或者从说明书中变得明显，或者可以通过本专利技术的实施来习得。在第一示例性实施例中，提供一种用于冷却燃气涡轮发动机的部件的系统，其中，燃气涡轮发动机限定径向方向。该系统包括限定用于通过涡轮转子叶片提供冷却气流的冷却通道的涡轮转子叶片。冷却通道包括进口和沿着径向方向与进口间隔开的出口。另外，涡轮转子叶片还包括在其上形成冷却通道的出口的叶片尖端。该系统还包括沿着径向方向与叶片尖端间隔开的壳体，壳体限定与出口气流连通的孔。另外，该系统包括与壳体的孔气流连通的冷却剂管道组件，使得冷却剂管道组件接收通过出口离开冷却通道的冷却气流的至少一部分。该系统还将通过冷却剂管道组件提供的冷却气流分送至燃气涡轮发动机的部件。在第二示例性实施例中，提供一种用于冷却燃气涡轮发动机的部件的方法，其中，燃气涡轮发动机限定径向方向并且包括限定冷却通道的涡轮转子叶片。该方法包括使冷却气流流过涡轮转子叶片的冷却通道，冷却通道包括进口和形成在涡轮转子叶片的叶片尖端上的出口。该方法还包括利用限定在燃气涡轮发动机的壳体中的孔接收离开冷却通道的出口的冷却气流的至少一部分，其中，壳体沿着径向方向与叶片尖端间隔开。另外，该方法包括通过燃气涡轮发动机的冷却剂管道组件向燃气涡轮机的部件提供利用限定在壳体中的孔所接收的冷却气流。本专利技术的这些以及其他特征、方面和优点将通过参照以下说明书和所附权利要求书变得更加容易理解。结合在该说明书中并且构成本说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本专利技术的实施例，用于解释本专利技术的原理。附图说明在参照附图的说明书中阐述了本专利技术的包括对本领域普通技术人员来说为最佳方式的完整的和能够实现的公开内容，在附图中：图1是根据本专利技术的一个实施例的燃气涡轮发动机的示意性截面图。图2是根据本专利技术的一个实施例的燃气涡轮发动机的高压涡轮机部分的放大的横截面侧视图。图3示出可以与图1所示的燃气涡轮发动机一起使用的示例性涡轮转子叶片的局部截面侧视图。图4示出可以与图1所示的燃气涡轮发动机一起使用的另一个示例性涡轮转子叶片的局部截面侧视图。图5示出用于冷却图1所示的燃气涡轮发动机的部件的系统的一个实施例的简化视图。图6示出用于冷却图1所示的燃气涡轮发动机的部件的系统的另一个实施例的简化视图。图7示出用于冷却图1所示的燃气涡轮发动机的部件的系统的再一个实施例的简化视图。图8示出用于冷却图1所示的燃气涡轮发动机的部件的系统的仍然的另一个实施例的简化视图。图9示出用于冷却图1所示的燃气涡轮发动机的部件的方法的一个实施例的流程图。图10示出用于冷却图1所示的燃气涡轮发动机的部件的方法的另一个实施例的流程图。本说明书和附图中重复使用的附图标记旨在表示本专利技术的相同或类似的特征或元件。具体实施方式现在将对本专利技术的实施例进行详细地参照，在附图中示出本专利技术的一个或更多个实施例。每个示例提供用于说明本专利技术，而非限制本专利技术。事实上，对于本领域技术人员来说明显的是，在不脱离本专利技术的范围和精神的情况下可以对本专利技术作出各种变型和改进。例如，所示出或所说明的作为一个实施例的一部分的特征可以用于另一个实施例以产生进一步的实施例。因此，本专利技术旨在覆盖落入所附权利要求及其等价物的范围内的这些修改和变型。如在本文中使用的，术语“第一”、“第二”和“第三”可被互换地使用以区分一个部件与另一个部件，并且非旨在表示独立部件的位置或重要性。术语“上游”和“下游”指的是相对于流体路径中的流体流的相对方向。例如，“上游”指的是流体流自的方向，以及“下游”指的是流体流向的方向。此外，如本文所使用的，术语“轴向”或“轴向地”指的是沿着发动机的纵向轴线的维度。用于与“轴向”或“轴向地”一起使用的术语“前”指的是朝向发动机进气口或与另一个部件相比相对更靠近发动机进气口的部件的方向。用于与“轴向”或“轴向地”一起使用的术语“后”指的是朝向发动机喷嘴或与另一个部件相比相对更靠近发动机喷嘴的部件的方向。术语“径向”或“径向地”指的是在发动机的中心纵向轴线与外部发动机圆周之间延伸的尺寸。一般说来，本主题涉及用于冷却燃气涡轮发动机的部件的系统和方法。具体地，在几个实施例中，该系统可以包括涡轮转子叶片和沿着径向方向与涡轮转子叶片间隔开的壳体。涡轮转子叶片可以由金属、陶瓷基体复合材料(CMC)或金属和CMC的组合物组成，并且可以包括叶片燕尾和沿着径向方向与叶片燕尾间隔开的叶片尖端。此外，涡轮转子叶片可以限定从叶片燕尾处的进口延伸至叶片尖端处的出口的冷却通道。这样，冷却气流可以经由冷却通道流过涡轮转子叶片。壳体可以包括燃气涡轮发动机的护罩组件，并且可以限定与出口气流连通的孔，使得通过出口离开冷却通道的冷却气流的一部分可以接收在孔中。另外，系统可以包括与壳体的孔气流连通的冷却剂管道组件。更具体地，在几个实施例中，冷却剂管道可以将在壳体中接收的冷却气流输送至燃气涡轮发动机的部件。作为例子，冷却剂管道组件可以将冷却气流输送至定位于涡轮转子叶片前方的轮叶。应该理解的是，本专利技术的系统和方法可以大致用于改善任何适当类型的燃气涡轮发动机内的冷却，包括飞机涡轮发动机和陆上涡轮发动机。现在参考附图，图1是如在本文中可以采用本专利技术的各个实施例的被称为“涡轮风扇10”的示例性高旁通涡轮风扇式发动机10的示意性横截面图。如图1所示，涡轮风扇10具有用于参照目的的贯穿延伸的纵向或轴向中心线轴线12。一般说来，涡轮风扇10可以包括布置在风扇区段16下游的中心涡轮机或燃气涡轮发动机14。燃气涡轮发动机14可以大致包括限定环形进气口20的基本管状外壳18。外壳18可以由多个壳体形成。外壳18以顺次流动关系包覆具有助推器的压缩机区段或低压(LP)压缩机22、高压(HP)压缩机24、燃烧区段26、包括高压(HP)涡轮28的涡轮区段、低压(LP本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于冷却限定径向方向的燃气涡轮发动机的部件的系统，所述系统包括：涡轮转子叶片，所述涡轮转子叶片限定用于提供穿过所述涡轮转子叶片的冷却气流的冷却通道，所述冷却通道具有进口和沿着径向方向与所述进口间隔开的出口，所述涡轮转子叶片包括叶片尖端，所述冷却通道的出口形成在所述涡轮叶片的所述叶片尖端上；壳体，所述壳体沿着径向方向与所述叶片尖端间隔开，所述壳体限定与所述冷却通道的出口气流连通的孔；以及冷却剂管道组件，所述冷却剂管道组件与所述壳体的孔气流连通，用于从所述涡轮转子叶片中的所述冷却通道的出口接收所述冷却气流的至少一部分并且将所述冷却气流分配至所述燃气涡轮发动机的所述部件。

【技术特征摘要】
2016.05.03 US 15/1448571.一种用于冷却限定径向方向的燃气涡轮发动机的部件的系统，所述系统包括：涡轮转子叶片，所述涡轮转子叶片限定用于提供穿过所述涡轮转子叶片的冷却气流的冷却通道，所述冷却通道具有进口和沿着径向方向与所述进口间隔开的出口，所述涡轮转子叶片包括叶片尖端，所述冷却通道的出口形成在所述涡轮叶片的所述叶片尖端上；壳体，所述壳体沿着径向方向与所述叶片尖端间隔开，所述壳体限定与所述冷却通道的出口气流连通的孔；以及冷却剂管道组件，所述冷却剂管道组件与所述壳体的孔气流连通，用于从所述涡轮转子叶片中的所述冷却通道的出口接收所述冷却气流的至少一部分并且将所述冷却气流分配至所述燃气涡轮发动机的所述部件。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述壳体限定凹部，以及其中，所述孔形成在所述内表面上。3.根据权利要求1所述的系统，其中所述涡轮转子叶片的所述叶片尖端包括叶片尖端护罩。4.根据权利要求3所述的系统，其中所述冷却通道的所述出口形成在所述叶片尖端护罩的表面上。5.根据权利要求1所述的系统，其中所述部件是涡轮护罩。6.根据权利要求1所述的系统，其中所述部件是轮叶。7.根据权利要求6所述的系统，其中所述轮叶定位于所述涡轮转子叶片的尾部。8.根据权利要求6所述的系统，其中所述轮叶定位于所述涡轮转子叶片的前方。9.根据权利要求1所述的系统，其中所述部件包括第一轮叶和第二轮叶，所述第一轮叶定位于所述涡轮转子叶片的前方，所述第二轮叶定位于所述涡轮转子叶片的尾部。10.根据权利要求1所述的系统，其中所述冷却剂管道组件包括用于从要被提供至所述部件的所述冷却气流去除热的热交换器。11.根据权利要求10所述的系统，其中所述热交换器构造成空气-空气热交换器、油-空气热交换器或燃料-空气热交换器中的至少一者。12.一种用于冷却燃气涡轮发动机的部件的方法，所述燃气涡轮发动机限定径向方向并且包括涡轮转子叶片和壳体，所述涡轮转子...

【专利技术属性】
技术研发人员：RS班克，RC格罗夫斯二世，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US