[發(fā)明專利]用于冷卻燃?xì)鉁u輪的熱氣體路徑中的構(gòu)件的布置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410530191.2
• 申請(qǐng)日: 2014-10-10
• 公開（公告）號(hào): CN104564350B
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: H.布蘭德;A.A.塞德洛夫;A.伊瓦諾夫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 安薩爾多能源英國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)有限公司
• 主分類號(hào): F02C7/12
• 分類號(hào): F02C7/12
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 嚴(yán)志軍;周心志

本發(fā)明涉及一種燃?xì)鉁u輪的熱氣體路徑中的冷卻的壁節(jié)段，具體涉及冷卻的定子熱屏障。此類構(gòu)件必須適當(dāng)冷卻以便避免這些構(gòu)件的熱破壞和確保足夠的壽命。根據(jù)本發(fā)明的壁節(jié)段至少包括暴露于相對(duì)高溫度的介質(zhì)的第一表面(11)、暴露于相對(duì)低溫度的介質(zhì)的第二表面(12)，以及連接所述第一表面(11)和所述第二表面(12)并且限定壁節(jié)段(10)的高度的側(cè)表面(13)，用于流體冷卻介質(zhì)(15)的流過的至少一個(gè)冷卻通道(14,14',14'')延伸穿過壁節(jié)段(10)，各個(gè)冷卻通道(14,14',14'')設(shè)有用于冷卻介質(zhì)(15)的入口(16)和用于冷卻介質(zhì)(15)的出口(17)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及燃?xì)鉁u輪的領(lǐng)域，具體地涉及燃?xì)鉁u輪的熱氣體路徑中的冷卻的定子構(gòu)件。此類構(gòu)件(例如，定子熱屏障)必須適當(dāng)冷卻，以便避免這些構(gòu)件的熱破壞，并且確保足夠的壽命。

背景技術(shù)

定子熱屏障的冷卻是有挑戰(zhàn)的任務(wù)。熱屏障暴露于燃?xì)鉁u輪中的熱氣體路徑的熱和侵蝕性氣體。熱屏障的熱氣體暴露表面的膜冷卻至少在布置成與旋轉(zhuǎn)葉片末端相對(duì)的表面的那些區(qū)域處是不可能的。這出于兩個(gè)原因。首先，熱屏障與葉片末端之間的間隙中的復(fù)雜流場(chǎng)不允許在該構(gòu)件的表面之上形成冷卻膜。第二，在摩擦事件的情況下，冷卻孔開口通常由該事件閉合，因此防止了用于可靠的膜形成的足夠的冷卻介質(zhì)的流出，結(jié)果在于使熱屏障元件過熱。為了減輕該風(fēng)險(xiǎn)，葉片末端與熱屏障之間的間隙必須增大。

具有在構(gòu)件的側(cè)面處噴射的冷卻空氣的當(dāng)前的沖擊冷卻方法是用于冷卻定子熱屏障的廣泛使用的解決方案。

WO 2010/009997公開了一種具有定子熱屏障的燃?xì)鉁u輪，該定子熱屏障借助于沖擊冷卻來冷卻，其中壓力下的冷卻介質(zhì)(尤其是冷卻空氣)從外環(huán)形腔經(jīng)由穿孔的沖擊冷卻板流入熱屏障節(jié)段的沖擊冷卻腔中，并且冷卻熱屏障的熱氣體路徑限制壁。通過熱屏障的側(cè)面處的噴射孔，使用的冷卻介質(zhì)噴射到熱氣體路徑中。

根據(jù)專利申請(qǐng)CA 2644099，沖擊冷卻結(jié)構(gòu)包括沿周向方向連接于彼此的多個(gè)熱屏障元件，以便形成包繞熱氣體路徑的環(huán)形護(hù)罩，以及安裝在徑向外表面上以形成其間的中空腔的護(hù)罩蓋。所述蓋具有沖擊孔，該沖擊孔與腔連通，并且通過將冷卻空氣噴射到腔內(nèi)側(cè)的其表面上來執(zhí)行熱屏障的徑向內(nèi)壁的沖擊冷卻。開孔的翅片將腔分成子腔。冷卻空氣流過翅片中的冷卻孔，從第一子腔穿過翅片進(jìn)入第二子腔。

升高熱氣體溫度需要為熱氣體暴露構(gòu)件的壁厚所接受，以使金屬溫度下降到可接受的水平。此外，現(xiàn)代燃?xì)鉁u輪的效率要求需要旋轉(zhuǎn)葉片的末端與熱屏障之間的小空隙。然而，該要求使這些元件的設(shè)計(jì)和它們的制造讓步，該制造變得越來越復(fù)雜并且因此更昂貴，并且使熱氣體暴露表面的摩擦阻力的要求讓步，因?yàn)楸”谠谀Σ潦录那闆r下提高了破壞的風(fēng)險(xiǎn)。

專利申請(qǐng)WO 2004/035992公開了燃?xì)鉁u輪的熱氣體路徑的冷卻構(gòu)件，例如，壁節(jié)段。壁節(jié)段包括用于冷卻介質(zhì)的多個(gè)平行的冷卻通道。冷卻通道的內(nèi)表面配備有凸出元件，其具有特定形狀和大小以生成靠近壁的湍流，其中效果為增大的熱傳遞。

文獻(xiàn)DE 4443864教導(dǎo)了燃?xì)鉁u輪的冷卻壁部分，其具有多個(gè)單獨(dú)的對(duì)流冷卻的縱向冷卻導(dǎo)管，該縱向冷卻導(dǎo)管在內(nèi)壁附近延伸并且平行于其，相鄰的縱向冷卻導(dǎo)管在各種情況下經(jīng)由中間肋條連接于彼此。在縱向冷卻導(dǎo)管的下游端處提供了偏轉(zhuǎn)裝置，其連接于至少一個(gè)回流冷卻導(dǎo)管，該至少一個(gè)回流冷卻導(dǎo)管布置在壁部分中的外壁附近，并且多個(gè)小管從該至少一個(gè)回流冷卻導(dǎo)管延伸至冷卻壁部分的內(nèi)壁，并且布置在中間肋條分支中。借助于該壁部分，冷卻介質(zhì)可投入多次使用用于冷卻(對(duì)流、滲出、膜冷卻)。