[發(fā)明專利]用于冷卻燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的部件的系統(tǒng)和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710293959.2
• 申請(qǐng)日: 2017-04-28
• 公開（公告）號(hào): CN107339125B
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: R.S.班克;R.C.格羅夫斯二世
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 通用電氣公司
• 主分類號(hào): F01D5/18
• 分類號(hào): F01D5/18
• 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;李強(qiáng)

本發(fā)明涉及一種用于冷卻燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的部件的方法，其包括使冷卻氣流流過渦輪轉(zhuǎn)子葉片的冷卻通道，其中，冷卻通道包括進(jìn)口和形成在渦輪轉(zhuǎn)子葉片的葉片尖端上的出口。該方法還包括利用限定在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的殼體中的孔接收離開冷卻通道的出口的冷卻氣流的至少一部分，其中，殼體沿著徑向方向與葉片尖端間隔開。另外，該方法包括通過燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻劑管道組件向燃?xì)鉁u輪機(jī)的部件提供利用限定在殼體中的孔所接收的冷卻氣流。

技術(shù)領(lǐng)域

當(dāng)前主題大致涉及燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，更具體地涉及用于冷卻燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的部件的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)一般包括具有處于順次流動(dòng)關(guān)系的高壓壓縮機(jī)、燃燒室和高壓渦輪機(jī)的渦輪機(jī)芯部。芯部能夠以已知方式操作以產(chǎn)生主要?dú)饬鳌８邏簤嚎s機(jī)包括將進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣導(dǎo)入壓縮機(jī)的下游旋轉(zhuǎn)葉片內(nèi)的輪葉的環(huán)形陣列(“排”)。一排壓縮機(jī)輪葉和一排壓縮機(jī)葉片共同地構(gòu)成壓縮機(jī)的“級(jí)”。類似地，高壓渦輪機(jī)包括將離開燃燒室的氣體導(dǎo)入渦輪機(jī)的下游旋轉(zhuǎn)葉片內(nèi)的輪葉的環(huán)形排。一排噴嘴輪葉和一排渦輪轉(zhuǎn)子葉片共同地構(gòu)成渦輪機(jī)的“級(jí)”。一般地，壓縮機(jī)和渦輪機(jī)兩者包括多個(gè)連續(xù)級(jí)。

在操作中，具有在大約3000華氏度與大約3500華氏度之間的溫度的熱氣流過渦輪機(jī)及其連續(xù)級(jí)中的每一級(jí)。然而，渦輪機(jī)在操作期間所經(jīng)受的高溫可以加壓渦輪機(jī)的部件，特別是渦輪轉(zhuǎn)子葉片。這樣，為了冷卻渦輪轉(zhuǎn)子葉片，來自壓縮機(jī)的排氣流過限定在渦輪轉(zhuǎn)子葉片內(nèi)的冷卻通道。冷卻通道大致沿著徑向方向從渦輪轉(zhuǎn)子葉片的根部部分延伸至渦輪轉(zhuǎn)子葉片的葉片尖端。此外，當(dāng)排氣通過形成在渦輪轉(zhuǎn)子葉片上的出口離開冷卻通道時(shí)，排氣與熱氣混合。因此，排氣不能被用于冷卻渦輪機(jī)內(nèi)的其他部件。

因此，用于冷卻燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的部件的系統(tǒng)和方法在本領(lǐng)域內(nèi)將是受歡迎的。特別地，更多有效地利用冷卻氣流的系統(tǒng)和方法將是特別有利的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的各方面和優(yōu)點(diǎn)將在以下說明書中進(jìn)行部分地闡述，或者從說明書中變得明顯，或者可以通過本發(fā)明的實(shí)施來習(xí)得。

在第一示例性實(shí)施例中，提供一種用于冷卻燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的部件的系統(tǒng)，其中，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)限定徑向方向。該系統(tǒng)包括限定用于通過渦輪轉(zhuǎn)子葉片提供冷卻氣流的冷卻通道的渦輪轉(zhuǎn)子葉片。冷卻通道包括進(jìn)口和沿著徑向方向與進(jìn)口間隔開的出口。另外，渦輪轉(zhuǎn)子葉片還包括在其上形成冷卻通道的出口的葉片尖端。該系統(tǒng)還包括沿著徑向方向與葉片尖端間隔開的殼體，殼體限定與出口氣流連通的孔。另外，該系統(tǒng)包括與殼體的孔氣流連通的冷卻劑管道組件，使得冷卻劑管道組件接收通過出口離開冷卻通道的冷卻氣流的至少一部分。該系統(tǒng)還將通過冷卻劑管道組件提供的冷卻氣流分送至燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的部件。

在第二示例性實(shí)施例中，提供一種用于冷卻燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的部件的方法，其中，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)限定徑向方向并且包括限定冷卻通道的渦輪轉(zhuǎn)子葉片。該方法包括使冷卻氣流流過渦輪轉(zhuǎn)子葉片的冷卻通道，冷卻通道包括進(jìn)口和形成在渦輪轉(zhuǎn)子葉片的葉片尖端上的出口。該方法還包括利用限定在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的殼體中的孔接收離開冷卻通道的出口的冷卻氣流的至少一部分，其中，殼體沿著徑向方向與葉片尖端間隔開。另外，該方法包括通過燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻劑管道組件向燃?xì)鉁u輪機(jī)的部件提供利用限定在殼體中的孔所接收的冷卻氣流。

本發(fā)明的這些以及其他特征、方面和優(yōu)點(diǎn)將通過參照以下說明書和所附權(quán)利要求書變得更加容易理解。結(jié)合在該說明書中并且構(gòu)成本說明書的一部分的附圖與說明書一起示出了本發(fā)明的實(shí)施例，用于解釋本發(fā)明的原理。

附圖說明

在參照附圖的說明書中闡述了本發(fā)明的包括對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說為最佳方式的完整的和能夠?qū)崿F(xiàn)的公開內(nèi)容，在附圖中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的示意性截面圖。

圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的高壓渦輪機(jī)部分的放大的橫截面?zhèn)纫晥D。