[發明專利]用于靜止葉片的冷卻結構

有效

• 申請號: 201610557723.0
• 申請日: 2016-07-15
• 公開（公告）號: CN106351700B
• 公開（公告）日: 2018-04-24
• 發明（設計）人: A.G.溫;G.A.蓋爾蓋伊;M.V.霍羅維;P.K.史密斯
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F01D9/02
• 分類號: F01D9/02;F01D9/06
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 嚴志軍,肖日松

技術領域

本公開大體上涉及靜止葉片，并且更具體地涉及用于靜止葉片的冷卻結構。

背景技術

靜止葉片在渦輪應用中用于引導熱氣體流來移動葉片以生成功率。在蒸汽渦輪和燃氣渦輪應用中，靜止葉片稱為噴嘴，并且由端壁安裝于外部結構，如，殼和/或內部密封結構。各個端壁連結于靜止葉片的翼型件的對應端。靜止葉片還可包括通路或其它特征，用于使冷卻流體循環，該冷卻流體吸收來自渦輪機的操作構件的熱。

為了在極端溫度環境中操作，翼型件和端壁需要冷卻。例如，在一些環境中，冷卻流體從輪空間吸出，并且引導至靜止葉片的內部端壁用于冷卻。相比之下，在許多燃氣渦輪應用中，隨后級的噴嘴可被供給從燃氣渦輪的壓縮機抽取的冷卻流體，例如，空氣。外徑端壁可直接地接收冷卻流體，而內徑端壁可在冷卻流體從外徑發送穿過翼型件之后接收冷卻流體。除冷卻的有效性之外，靜止葉片及其構件的結構可影響其它因素，如，可制造性、容易檢查，以及渦輪機的耐久性。

發明內容

本公開的第一方面提供了一種用于靜止葉片的冷卻結構，其包括：聯接于關于渦輪機的轉子軸線的翼型件的徑向端的端壁，翼型件包括壓力側表面、吸入側表面、前緣和后緣；定位在端壁內并且從翼型件的后緣的徑向端沿徑向移位的室，室接收來自冷卻流體源的冷卻流體，其中室包括一對相對室壁，一對相對室壁中的一個定位在翼型件的壓力側表面近側，并且一對相對室壁中的另一個定位在翼型件的吸入側表面和后緣近側，并且其中室中的冷卻流體與定位在翼型件的壓力側表面和后緣近側的端壁的至少一部分熱連通；以及定位在室內并且大致均勻地分布在室各處的多個導熱附件(fixture)。

本公開的第二方面提供了一種用于靜止葉片的冷卻結構，其包括：聯接于關于渦輪機的轉子軸線的翼型件的徑向端的端壁，翼型件包括壓力側表面、吸入側表面、前緣和后緣；定位在端壁內并且從翼型件的后緣的徑向端沿徑向移位的室，室接收來自冷卻流體源的冷卻流體，其中室包括一對相對室壁，一對相對室壁中的一個定位在翼型件的壓力側表面近側，并且一對相對室壁中的另一個定位在翼型件的吸入側表面近側，并且從翼型件的后緣大致沿徑向移位，室中的冷卻流體與定位在翼型件的壓力側表面和后緣近側的端壁的至少一部分熱連通，并且其中室還包括從翼型件的后緣和壓力側表面附近的靜止葉片的高馬赫區域沿徑向移位的腔；以及定位在腔內的至少一個導熱附件。

本公開的第三方面提供了一種用于靜止葉片的冷卻結構，其包括：聯接于關于渦輪機的轉子軸線的翼型件的徑向端的端壁，翼型件包括壓力側表面、吸入側表面、前緣和后緣；定位在端壁內并且從翼型件的后緣的徑向端沿徑向移位的室，室接收來自冷卻流體源的冷卻流體，其中室包括一對相對室壁，一對相對室壁中的一個定位在翼型件的壓力側表面近側，并且一對相對室壁中的另一個定位在翼型件的吸入側表面近側，并且從翼型件的后緣大致沿徑向移位，室中的冷卻流體與定位在翼型件的壓力側表面和后緣近側的端壁的至少一部分熱連通，并且其中室還包括從翼型件的后緣和壓力側表面附近的靜止葉片的高馬赫區域沿徑向移位的腔；以及定位在室內并且大致均勻地分布在室各處的多個導熱附件。

技術方案1. 一種用于靜止葉片的冷卻結構，包括：

端壁，其聯接于關于渦輪機的轉子軸線的翼型件的徑向端，所述翼型件包括壓力側表面、吸入側表面、前緣和后緣；

室，其定位在所述端壁內并且從所述翼型件的所述后緣的所述徑向端沿徑向移位，所述室接收來自冷卻流體源的冷卻流體，其中所述室包括一對相對室壁，所述一對相對室壁中的一個定位在所述翼型件的所述壓力側表面近側，并且所述一對相對室壁中的另一個定位在所述翼型件的所述吸入側表面和所述后緣近側，并且其中所述室中的所述冷卻流體與定位在所述翼型件的所述壓力側表面和所述后緣近側的所述端壁的至少一部分熱連通；以及

多個導熱附件，其定位在所述室內并且大致均勻地分布在所述室各處。

技術方案2. 根據技術方案1所述的冷卻結構，其特征在于，所述多個導熱附件包括從所述翼型件的所述后緣大致沿徑向移位的基座。

技術方案3. 根據技術方案1所述的冷卻結構，其特征在于，所述冷卻結構還包括：

第一多個通路，其定位在所述端壁內，延伸穿過所述一對相對室壁中的一個，并且與所述室流體連通；以及

第二多個通路，其定位在所述端壁內，延伸穿過所述一對相對室壁中的另一個，并且與所述室流體連通。

技術方案4. 根據技術方案3所述的冷卻結構，其特征在于，所述第一多個通路和所述第二多個通路中的各個還包括相應的冷卻流體入口和相應的冷卻流體出口。