[發明專利]渦輪噴嘴

無效

• 申請號: 201380017329.2
• 申請日: 2013-03-18
• 公開（公告）號: CN104220701A
• 公開（公告）日: 2014-12-17
• 發明（設計）人: L·張;J·殷;H·K·穆恩
• 申請（專利權）人: 索拉透平公司
• 主分類號: F01D9/02
• 分類號: F01D9/02;F01D9/00;F01D5/00
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 吳鵬;馬江立

技術領域

本發明總體涉及燃氣渦輪發動機(GTE)渦輪噴嘴，更具體地涉及用于冷卻GTE渦輪噴嘴的裝置。

背景技術

GTE通過從熱的燃氣流中提取能量來產生動力，所述燃氣通過燃料在壓縮空氣流中燃燒而產生。通常，渦輪發動機具有連接至下游渦輪的上游空氣壓縮機，在渦輪與空氣壓縮機之間具有燃燒室(燃燒器)。當壓縮空氣和燃料的混合物在燃燒器中燃燒時釋放能量。在典型的渦輪發動機中，一個或多個燃料噴射器將液態或氣態烴燃料引導到燃燒器中用于燃燒。所產生的熱的燃氣被引導至渦輪的葉片上以使渦輪旋轉并產生機械動力。

在高性能GTE中，一部分壓縮空氣用于冷卻GTE構件，例如暴露在熱的燃氣流中的渦輪構件。GTE包括用于接收該部分壓縮空氣的冷卻通道和冷卻流，以改善GTE內的單獨的構件的可靠性和循環壽命。GTE構件——諸如靜止的渦輪導向葉，其通常被稱為渦輪噴嘴——設置成使得該部分壓縮空氣流經渦輪噴嘴的多個內部冷卻通道。

授予Lee等人的美國專利7,836,703(’703專利)描述了一種冷卻的渦輪噴嘴組件。根據’703專利，該組件可以包括環狀的渦輪噴嘴20，該渦輪噴嘴包括成對地布置在噴嘴雙體內的交替的第一和第二靜葉36、38對。第一靜葉36和第二靜葉38中的每一者包括各自嵌設在靜葉36和38內的不同的冷卻回路63、64，從而與圓周“計時”單個燃料噴射器協作影響冷卻以避免熱損(hot?steaks)。

發明內容

本發明的實施例可涉及用于燃氣渦輪發動機的噴嘴裝置，該噴嘴裝置包括第一殼體部件和第二殼體部件。噴嘴裝置還可以包括第一噴嘴和第二噴嘴。所述第一噴嘴和第二噴嘴中的每一者都可以在所述第一殼體部件與第二殼體部件之間延伸以形成雙體。多個冷卻孔可以設置在所述第一噴嘴、第二噴嘴、第一殼體部件和第二殼體部件中的至少一者上，從而在雙體上提供不同程度的第一等級冷卻。

在另一些實施例中，本發明可包括具有第一殼體部件和第二殼體部件的噴嘴裝置。該噴嘴裝置還可以包括第一噴嘴和第二噴嘴。所述第一噴嘴和第二噴嘴中的每一者都可以在所述第一殼體部件與第二殼體部件之間延伸以形成雙體。多個冷卻孔可以設置在所述第一噴嘴、第二噴嘴、第一殼體部件和第二殼體部件中的至少一者上。孔的布置關于所述第一噴嘴和第二噴嘴可以是不對稱的。

在又一些實施例中，本發明可涉及用于燃氣渦輪發動機的噴嘴裝置，該噴嘴裝置可以包括第一殼體部件和第二殼體部件。所述噴嘴裝置還可以包括第一噴嘴和第二噴嘴。所述第一噴嘴和第二噴嘴中的每一者都可以在所述第一殼體部件與第二殼體部件之間延伸以形成雙體。所述第一噴嘴和第二噴嘴中的每一者都可以包括凹表面和對向地設置的凸表面。多個冷卻孔可以設置在所述第一噴嘴、第二噴嘴、第一殼體部件和第二殼體部件中的至少一者上。此外，所述多個孔可以在所述第一殼體部件和第二殼體部件中的至少一者上在所述第二噴嘴的凹表面與所述第一噴嘴的凸表面之間比在該第一噴嘴的凹表面與所述雙體的相鄰的端部之間包括更多的孔。

附圖說明

圖1是根據第一示例性實施例的GTE的渦輪噴嘴雙體的等距視圖；

圖2A是根據第二示例性實施例的GTE的渦輪噴嘴雙體的第一剖視圖；

圖2B是根據第二示例性實施例的GTE的渦輪噴嘴雙體的第二剖視圖；

圖3是根據第三示例性實施例的GTE的渦輪噴嘴雙體的等距視圖；和

圖4是說明冷卻GTE的渦輪噴嘴雙體的方法的流程圖。

具體實施方式

GTE包括一級或多級渦輪旋轉葉片和靜葉片。GTE的渦輪的每一級都可以包括一排上游靜渦輪葉片(即，渦輪噴嘴)和一排下游旋轉渦輪葉片。例如，一排渦輪噴嘴可以包括由具有翼型形狀的多個噴嘴組成的環狀環形件，而一排(旋轉)渦輪葉片可以包括具有翼型形狀的多個葉片并且構造成用于沿著GTE的中心旋轉軸(未示出)做旋轉運動。

如本領域已知的，渦輪噴嘴的環狀環形件可以沿周向分割為雙體10(即，成對的兩個翼型件)。圖1示出了GTE的渦輪噴嘴雙體10的示例性實施例，所述渦輪噴嘴雙體包括第一基本上中空的噴嘴20和第二基本上中空的噴嘴30。來自GTE——例如，軸向GTE——的燃燒器部分(未示出)的燃氣可以流經渦輪噴嘴雙體10以從GTE燃燒器部分導引空氣流。因此，雙體10的第一噴嘴20和第二噴嘴30中的每一者都可以包括前緣25和尾緣/后緣35，其構造成用于從前緣25朝向尾緣35引導燃氣。也就是說，前緣25在來自GTE的燃燒器部分(未示出)的空氣流中各自設置在第一噴嘴20和第二噴嘴30中的每一者的尾緣35的上游。