包括多个冷却通道的涡轮机护罩制造技术

本发明专利技术公开了用于涡轮机系统的涡轮机护罩。所述涡轮机护罩可以包括整体主体，所述整体主体包括：前端和后端，面向在所述整体主体与所述涡轮机系统的涡轮机壳体之间形成的冷却室的外表面，以及面向热气体流动路径的内表面。所述护罩还可以包括在所述整体主体内延伸的第一冷却通道，以及通过所述整体主体的所述外表面形成以将所述第一冷却通道流体地联接到所述冷却室的多个冲击开口。附加地，所述护罩可以包括第二冷却通道和/或第三冷却通道。所述第二冷却通道可以邻近所述前端延伸，并且可以与所述第一冷却通道流体连通。所述第三冷却通道可以邻近所述后端延伸，并且可以与所述第一冷却通道流体连通。

Turbine shroud including multiple cooling channels

【技术实现步骤摘要】
包括多个冷却通道的涡轮机护罩
技术介绍
本公开整体涉及用于涡轮机系统的涡轮机护罩，并且更具体地讲，涉及包括形成在其中的多个冷却通道的整体主体式涡轮机护罩。常规涡轮机(诸如燃气涡轮机系统)用于为发电机生成动力。通常，燃气涡轮机系统通过使流体(例如，热气体)穿过燃气涡轮机系统的涡轮机部件来生成动力。更具体地讲，入口空气可以被吸入压缩机中并可以被压缩。一旦被压缩，入口空气与燃料混合以形成燃烧产物，该燃烧产物可以由燃气涡轮机系统的燃烧器点燃以形成燃气涡轮机系统的操作流体(例如，热气体)。然后，流体可以流过流体流动路径以用于旋转涡轮机部件的多个旋转桨片和转子或轴以用于生成动力。流体可以经由多个旋转桨片以及定位于旋转桨片之间的多个固定喷嘴或叶片来引导通过涡轮机部件。当多个旋转桨片旋转燃气涡轮机系统的转子时，联接到转子的发电机可以从转子的旋转中生成电力。为了改善操作效率，涡轮机部件可以包括涡轮机护罩和/或喷嘴带以进一步限定操作流体的流动路径。例如，涡轮机护罩可以径向邻近涡轮机部件的旋转桨片定位，并且可以引导涡轮机部件内的操作流体和/或限定用于操作流体的流体流动路径的外边界。在操作期间，涡轮机护罩可暴露于流过涡轮机部件的高温操作流体。随着时间的推移和/或在暴露期间，涡轮机护罩可能经历不期望的热膨胀。涡轮机护罩的热膨胀可能导致对护罩的损坏，并且/或者可能不允许护罩保持涡轮机部件内的密封以限定用于操作流体的流体流动路径。当涡轮机护罩变得损坏或不再在涡轮机部件内形成令人满意的密封时，操作流体可能从流动路径泄漏，这继而降低了涡轮机部件和整个涡轮机系统的操作效率。为了使热膨胀最小化，通常冷却涡轮机护罩。用于冷却涡轮机护罩的常规过程包括薄膜冷却和冲击冷却。薄膜冷却涉及在涡轮机部件的操作期间使冷却空气在涡轮机护罩的表面上方流动的过程。冲击冷却利用通过涡轮机护罩形成的孔或孔口以在操作期间向涡轮机护罩的各个部分提供冷却空气。这些冷却过程中的每一个冷却过程在涡轮机部件的操作期间产生问题。例如，薄膜冷却中利用的冷却空气可以与流过流体流动路径的操作流体混合，并且可以引起涡轮机部件内的湍流。附加地，涡轮机护罩通常具有可在操作期间改善与转子的密封的图案化表面。然而，图案化表面通常不利于用于冷却护罩的薄膜冷却过程。如果护罩的外壁尽可能薄，则冲击冷却是最有效的。然而，结构要求可能需要较厚壁，这继而降低了冲击冷却的效率。附加地，为了形成通过涡轮机护罩的各个部分的冲击孔或孔口，涡轮机护罩必须由多个件形成，该多个件必须在安装到涡轮机部件中之前组装和/或固定在一起。随着组装以形成涡轮机护罩的零件的数量增加，涡轮机护罩和/或涡轮机部件可能脱离和/或损坏的可能性也增加。
技术实现思路
本公开的第一方面提供了联接到涡轮机系统的涡轮机壳体的涡轮机护罩。涡轮机护罩包括：整体主体，该整体主体包括：前端；后端，该后端与前端相对地定位；外表面，该外表面面向在整体主体与涡轮机壳体之间形成的冷却室；以及内表面，该内表面面向用于涡轮机系统的热气体流动路径；在整体主体内延伸的第一冷却通道，该第一冷却通道包括邻近整体主体的前端定位的前部分、邻近整体主体的后端定位的后部分、以及定位在前部分与后部分之间的中心部分；多个冲击开口，该多个冲击开口通过整体主体的外表面形成以将第一冷却通道流体地联接到冷却室；以及以下中的至少一个：邻近前端在整体主体内延伸的第二冷却通道，该第二冷却通道与第一冷却通道流体连通，或者邻近后端在整体主体内延伸的第三冷却通道，该第三冷却通道与第一冷却通道流体连通。本公开的第二方面提供了涡轮机系统，该涡轮机系统包括：涡轮机壳体；以及第一级，该第一级定位在涡轮机壳体内。第一级包括：多个涡轮机桨片，该多个涡轮机桨片定位在涡轮机壳体内并周向地围绕转子；多个定子叶片，该多个定子叶片定位在涡轮机壳体内，位于多个涡轮机桨片的下游；以及多个涡轮机护罩，该多个涡轮机护罩径向邻近多个涡轮机桨片并在多个定子叶片的上游定位，多个涡轮机护罩中的每一个涡轮机护罩包括：整体主体，该整体主体包括：前端；后端，该后端与前端相对地定位；外表面，该外表面面向在整体主体与涡轮机壳体之间形成的冷却室；以及内表面，该内表面面向用于涡轮机系统的热气体流动路径；在整体主体内延伸的第一冷却通道，该第一冷却通道包括邻近整体主体的前端定位的前部分、邻近整体主体的后端定位的后部分、以及定位在前部分与后部分之间的中心部分；多个冲击开口，该多个冲击开口通过整体主体的外表面形成以将第一冷却通道流体地联接到冷却室；以及以下中的至少一个：邻近前端在整体主体内延伸的第二冷却通道，该第二冷却通道与第一冷却通道流体连通，或者邻近后端在整体主体内延伸的第三冷却通道，该第三冷却通道与第一冷却通道流体连通。本公开的示例性方面被设计成解决本文描述的问题和/或未讨论的其他问题。附图说明从结合描绘本公开的各种实施方案的附图的对本公开的各个方面的以下详细描述，将更容易理解本公开的这些和其他特征，其中：图1示出了根据本公开的实施方案的燃气涡轮机系统的示意图。图2示出了根据本公开的实施方案的图1的燃气涡轮机系统的涡轮机的一部分的侧视图，该涡轮机包括涡轮机桨片、定子叶片、转子、壳体和涡轮机护罩。图3示出了根据本公开的实施方案的图2的涡轮机护罩的等轴视图。图4示出了根据本公开的实施方案的图3的涡轮机护罩的顶视图。图5示出了根据本公开的实施方案的图3的涡轮机护罩的侧视图。图6示出了根据本公开的实施方案的沿着图4中的线6-6截取的涡轮机护罩的横截面侧视图。图7示出了根据本公开的附加实施方案的包括冷却通道壁的涡轮机护罩的顶视图。图8示出了根据本公开的附加实施方案的沿着图7中的线8-8截取的涡轮机护罩的横截面侧视图。图9示出了根据本公开的另外实施方案的包括两个冷却通道壁的涡轮机护罩的顶视图。图10示出了根据本公开的另外实施方案的沿着图9中的线10-10截取的涡轮机护罩的横截面侧视图。图11示出了根据本公开的另一个实施方案的包括两个冷却通道壁的涡轮机护罩的顶视图。图12示出了根据本公开的另外实施方案的包括冷却通道壁的涡轮机护罩的顶视图。图13示出了根据本公开的另外实施方案的沿着图12中的线13-13截取的涡轮机护罩的横截面侧视图。图14示出了根据本公开的附加实施方案的图4的涡轮机护罩的横截面侧视图。图15示出了根据本公开的另外实施方案的图4的涡轮机护罩的横截面侧视图。图16示出了根据本公开的另一个实施方案的图4的涡轮机护罩的横截面侧视图。图17示出了根据本公开的其他实施方案的涡轮机护罩的顶视图。图18示出了根据本公开的其他实施方案的沿着图17中的线18-18截取的涡轮机护罩的横截面侧视图。应当注意，本公开的附图未按比例绘制。附图旨在仅描绘本公开的典型方面，并且因此不应当被视为限制本公开的范围。在附图中，相同的编号表示附图之间的相同元件。具体实施方式作为初始事项，为了清楚地描述当前公开，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种联接到涡轮机系统(10)的涡轮机壳体(36)的涡轮机护罩(100)，所述涡轮机护罩(100)包括：/n整体主体(106)，所述整体主体包括：/n前端(108)；/n后端(110)，所述后端与所述前端(108)相对地定位；/n外表面(120)，所述外表面面向在所述整体主体(106)与所述涡轮机壳体(36)之间形成的冷却室(122)；以及/n内表面(124)，所述内表面面向用于所述涡轮机系统(10)的热气体流动路径(FP)；/n第一冷却通道(130)，所述第一冷却通道在所述整体主体(106)内延伸，所述第一冷却通道(130)包括邻近所述整体主体(106)的所述前端(108)定位的前部分(134)、邻近所述整体主体(106)的所述后端(110)定位的后部分(136)、以及定位在所述前部分(134)与所述后部分(136)之间的中心部分(132)；/n多个冲击开口(138)，所述多个冲击开口通过所述整体主体(106)的所述外表面(120)形成以将所述第一冷却通道(130)流体地联接到所述冷却室(122)；以及/n以下中的至少一个：/n第二冷却通道(142)，所述第二冷却通道邻近所述前端(108)在所述整体主体(106)内延伸，所述第二冷却通道(142)与所述第一冷却通道(130)流体连通，或者/n第三冷却通道(152)，所述第三冷却通道邻近所述后端(110)在所述整体主体(106)内延伸，所述第三冷却通道(152)与所述第一冷却通道(130)流体连通。/n...

【技术特征摘要】
20180719 US 16/040,0621.一种联接到涡轮机系统(10)的涡轮机壳体(36)的涡轮机护罩(100)，所述涡轮机护罩(100)包括：
整体主体(106)，所述整体主体包括：
前端(108)；
后端(110)，所述后端与所述前端(108)相对地定位；
外表面(120)，所述外表面面向在所述整体主体(106)与所述涡轮机壳体(36)之间形成的冷却室(122)；以及
内表面(124)，所述内表面面向用于所述涡轮机系统(10)的热气体流动路径(FP)；
第一冷却通道(130)，所述第一冷却通道在所述整体主体(106)内延伸，所述第一冷却通道(130)包括邻近所述整体主体(106)的所述前端(108)定位的前部分(134)、邻近所述整体主体(106)的所述后端(110)定位的后部分(136)、以及定位在所述前部分(134)与所述后部分(136)之间的中心部分(132)；
多个冲击开口(138)，所述多个冲击开口通过所述整体主体(106)的所述外表面(120)形成以将所述第一冷却通道(130)流体地联接到所述冷却室(122)；以及
以下中的至少一个：
第二冷却通道(142)，所述第二冷却通道邻近所述前端(108)在所述整体主体(106)内延伸，所述第二冷却通道(142)与所述第一冷却通道(130)流体连通，或者
第三冷却通道(152)，所述第三冷却通道邻近所述后端(110)在所述整体主体(106)内延伸，所述第三冷却通道(152)与所述第一冷却通道(130)流体连通。


2.根据权利要求1所述的涡轮机护罩(100)，其中所述整体主体(106)还包括定位在所述第一冷却通道(130)内的多个支撑销(140)。


3.根据权利要求1所述的涡轮机护罩(100)，其中所述整体主体(106)还包括以下中的至少一个：
第一肋(144)，所述第一肋邻近所述前端(108)形成，所述第一肋(144)定位在所述第一冷却通道(130)与所述第二冷却通道(142)之间并将所述第一冷却通道与所述第二冷却通道分开，或者
第二肋(154)，所述第二肋邻近所述后端(110)形成，所述第二肋(154)定位在所述第一冷却通道(130)与所述第三冷却通道(152)之间并将所述第一冷却通道与所述第三冷却通道分开。


4.根据权利要求3所述的涡轮机护罩(100)，其中所述整体主体(106)还包括以下中的至少一个：
第一多个冲击孔(146)，所述第一多个冲击孔通过所述第一肋(144)形成，所述第一多个冲击孔(146)流体地联接所述第一冷却通道(130)和所述第二冷却通道(142)，或者
第二多个冲击孔(156)，所述第二多个冲击孔通过所述第二肋(154)形成，所述第二多个冲击孔(156)流体地联接所述第一冷却通道(130)和所述第三冷却通道(152)。


5.根据权利要求1所述的涡轮机护罩(100)，其中所述整体主体(106)还包括以下中的至少一个：
第一多个支撑销(148)，所述第一多个支撑销定位在所述第二冷却通道(142)内，或者
第二多个支撑销(158)，所述第二多个支撑销定位在所述第三冷却通道(152)内。


6.根据权利要求1所述的涡轮机护罩(100)，其中所述第一冷却通道(130)还包括：
第一冷却通道壁(162)，所述第一冷却通道壁在所述整体主体(106)的两个相对侧(112,118)之间延伸，所述第一冷却通道壁(162)定位在所述第一冷却通道(130)内并平行于所述前端(108)和所述后端(110)延伸。


7.根据权利要求6所述的涡轮机护罩(100)，其中所述第一冷却通道(130)包括：
前区段(164)，所述前区段在所述整体主体(106)的所述前端(108)与所述第一冷却通道壁(162)之间形成；以及
后区段(166)，所述后区段在所述整体主体(106)的所述后端(110)与所述第一冷却通道壁(162)之间形成。


8.根据权利要求1所述的涡轮机护罩(100)，其中所述第一冷却通道(130)还包括：
第一冷却通道壁(162)，所述第一冷却通道壁在所述整体主体(106)的两个相对侧(112,118)之间延伸，所述第一冷却通道壁(162)定位在所述第一冷却通道(130)内并平行于所述前端(108)和所述后端(110)延伸；以及
第二冷却通道壁(168)，所述第二冷却通道壁在所述前端(108)与所述后端(110)之间平行于所述整体主体(106)的所述两个相对侧(112,118)延伸，所述第二冷却通道壁(168)定位在所述第一冷却通道(130)内并垂直于所述第一冷却通道壁(162)延伸。


9.根据权利要求8所述的涡轮机护罩(100)，其中所述第一冷却通道(130)包括：
第一前区段(170)，所述第一前区段在所述前端(108)与所述第一冷却通道壁(162)之间形成，所述第一前区段(170)在所述整体主体(106)的所述两个相对侧的第一侧(112)与所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：特拉维斯·J·帕克，本杰明·保罗·拉西，易卜拉欣·塞泽，扎卡里·约翰·斯奈德，布拉德·威尔逊·万塔塞尔，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US