[實用新型]具有帶變化直徑的冷卻通道的渦輪機部件

有效

• 申請號: 201320816044.2
• 申請日: 2013-12-11
• 公開（公告）號: CN203835473U
• 公開（公告）日: 2014-09-17
• 發明（設計）人: 張修章;A.O.本森;R.R.皮爾森;S.W.特什
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F01D25/12
• 分類號: F01D25/12;F01D5/18
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 肖日松;傅永霄

技術領域

本實用新型所公開的主題涉及渦輪機部件中的冷卻通道，更具體地，涉及在其中具有帶變化直徑（例如，收斂形狀、發散形狀等）的成形管電化學加工（STEM）冷卻孔的渦輪機噴嘴、護罩和/或葉片。

背景技術

在一些渦輪機（例如，燃氣渦輪機）中，效率與沿著熱氣體路徑流動并且驅動渦輪機葉片的渦輪機氣體的溫度成正比。這些燃氣渦輪機典型地具有大約2700華氏度（1482攝氏度）左右的溫度，所述溫度可能施加應力和/或損壞渦輪機部件（例如，渦輪機葉片、護罩、噴嘴等）。為了耐受這些高溫，部件由高級材料制造并且典型地包括帶恒定直徑的平滑腔孔冷卻通道以便使冷卻介質（典型地是壓縮器排出空氣）流動通過葉片。這些通道也典型地以恒定直徑從徑向內葉片根部延伸到徑向外葉片尖端。

許多發電渦輪機葉片使用成形管電化學加工（STEM）圓形鉆孔來形成渦輪機翼型的內部的徑向冷卻流動通道。STEM用于以例如300:1的縱橫比（例如，孔的長度或深度與最大橫向尺寸（例如，孔的直徑）的比率，在某些具體應用中所述最大橫向尺寸可以小至幾毫米）在導電材料中非接觸鉆出小、深孔。STEM過程通過電解溶解去除原料，使用電流在電極和工件之間流動通過在居間中間中流動的電解液來形成徑向冷卻流動通道。

盡管已使用平滑腔孔通道，但是紊流促進器（例如，紊流器）也在許多燃氣渦輪機葉片中使用以增強內部熱傳遞效率。對于相同的冷卻流率該熱傳遞增強可以將熱傳遞效率增加到平滑腔孔通道的兩倍以上。紊流器常規地包括沿著冷卻通道的內表面的內部脊或糙化表面。然而，這些平滑腔孔通道和/或紊流器的形成可能由渦輪機葉片內的壁厚度要求限制，特別是鄰近典型地具有很小/薄尺寸的渦輪機葉片的尖端和/或后緣。這些限制導致平滑腔孔通道具有靠近渦輪機葉片的根部部段的小直徑從而滿足尖端中的壁厚度要求。

實用新型內容

本實用新型公開了具有帶變化直徑（例如，收斂形狀、發散形狀等）的成形管電化學加工（STEM）冷卻孔的渦輪機部件（例如，渦輪機噴嘴、護罩和/或葉片）。

本實用新型的第一方面包括：一種渦輪機部件，其包括：至少一個長形冷卻通道，所述至少一個長形冷卻通道從葉片的根部延伸到葉片的尖端，其中所述長形冷卻通道具有沿著所述葉片的長度的可變直徑。

本實用新型的第二方面包括：一種渦輪機葉片，其包括：根部，所述根部配置成連接到渦輪機；基部，所述基部布置在所述根部上并且配置成延伸到渦輪機流動路徑中，所述基部具有翼型形狀并且包括尖端；以及至少一個長形冷卻通道，所述至少一個長形冷卻通道形成于所述根部和所述基部中，所述至少一個長形冷卻通道包括：第一部段，所述第一部段鄰近所述根部布置并且包括在所述至少一個長形冷卻通道的末端處的孔，所述第一部段延伸到所述基部中，以及第二部段，所述第二部段流體地連接到所述第一部段并且鄰近所述尖端布置，其中所述第二部段的第二直徑小于所述第一部段的第一直徑。

本實用新型的第三方面包括：一種渦輪機，其包括：定子；工作流體通道，所述工作流體通道大致由所述定子圍繞；轉子，所述轉子在所述定子的徑向內側并且在所述工作流體通道中布置；以及連接到所述轉子的渦輪機葉片，所述渦輪機葉片包括：至少一個長形冷卻通道，所述至少一個長形冷卻通道從所述渦輪機葉片的根部延伸到所述渦輪機葉片的尖端，其中所述長形冷卻通道具有沿著所述葉片的長度的可變直徑。

附圖說明

從結合描繪本實用新型的各實施例的附圖進行的本實用新型的各方面的以下詳細描述將更容易理解本實用新型的這些和其它特征，其中：

圖1顯示根據本實用新型的實施例的渦輪機部件；

圖2顯示根據本實用新型的實施例的渦輪機部件；

圖3顯示根據本實用新型的實施例的冷卻通道；

圖4顯示根據本實用新型的實施例的冷卻通道；

圖5顯示根據本實用新型的實施例的冷卻通道；

圖6顯示根據本實用新型的實施例的冷卻通道；

圖7顯示根據本實用新型的實施例的冷卻通道；

圖8顯示根據本實用新型的實施例的冷卻通道的橫截面圖；

圖9顯示根據本實用新型的實施例的冷卻通道的橫截面圖；

圖10顯示根據本實用新型的實施例的冷卻通道的橫截面圖；

圖11顯示示意性方塊圖，示出根據本實用新型的實施例的聯合循環發電機組系統的部分；以及

圖12顯示示意性方塊圖，示出根據本實用新型的實施例的單軸聯合循環發電機組系統的部分。