[發明專利]用于多壁葉片的冷卻回路

有效

• 申請號: 201711013675.X
• 申請日: 2017-10-26
• 公開（公告）號: CN107989655B
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發明（設計）人: D.W.韋伯;G.T.福斯特
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F01D5/18
• 分類號: F01D5/18;F01D9/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 肖日松;劉林華

本發明公開了一種用于多壁葉片的后邊緣冷卻系統，其包括冷卻回路，所述冷卻回路包括：朝向所述多壁葉片的后邊緣延伸并流體地連接到冷卻劑饋線的向外支路；遠離所述多壁葉片的所述后邊緣延伸并流體地連接到冷卻劑收集通道的返回支路；以及用于連接所述向外支路和所述返回支路的彎曲部；其中所述向外支路沿著所述多壁葉片的徑向軸與所述返回支路徑向偏移。

技術領域

本發明大體上涉及渦輪系統，且更具體地說涉及用于多壁葉片的冷卻回路。

背景技術

燃氣渦輪系統是廣泛用于例如發電等領域的渦輪機的一個實例。常規燃氣渦輪系統包括壓縮機區段、燃燒室區段和渦輪區段。在燃氣渦輪系統操作期間，系統中的各種部件(如渦輪葉片和噴嘴翼型)會經受可能致使部件發生故障的高溫流。由于較高溫度的流一般會使燃氣渦輪系統的性能、效率和功率輸出提高，因此使經受高溫流的部件冷卻以允許燃氣渦輪系統在增加的溫度下操作是有利的。

多壁葉片通常包括錯綜復雜的內部冷卻通道迷宮。例如由燃氣渦輪系統的壓縮機提供的冷卻空氣(或其它合適的冷卻劑)可穿過冷卻通道并從冷卻通道排出以使多壁葉片的各個部分冷卻。由多壁葉片中的一個或多個冷卻通道形成的冷卻回路可包括(例如)內部近壁冷卻回路、內部中心冷卻回路、尖端冷卻回路以及鄰近多壁葉片的前后邊緣的冷卻回路。

發明內容

本發明的第一方面提供一種用于多壁葉片的后邊緣冷卻系統，包括：冷卻回路，其包括：向外支路，其朝向所述多壁葉片的后邊緣延伸并流體地連接到冷卻劑饋線；返回支路，其遠離所述多壁葉片的所述后邊緣延伸，并且流體地連接到冷卻劑收集通道；以及彎曲部，其用于連接所述向外支路與所述返回支路；其中所述向外支路沿著所述多壁葉片的徑向軸與所述返回支路徑向偏移。

進一步地，所述冷卻劑收集通道流體地連接到所述多壁葉片中的至少一個其它冷卻回路。

進一步地，還包括冷卻劑流，所述冷卻劑流穿過所述冷卻回路，進入所述冷卻劑收集通道，且從所述冷卻劑收集通道到所述多壁葉片的至少一個其它冷卻回路。

進一步地，所述至少一個其它冷卻回路提供膜冷卻、對流冷卻或沖擊冷卻中的至少一個。

進一步地，所述向外支路與所述返回支路的所述徑向偏移是由以下各物組成的群組中選出：從所述返回支路徑向向外和從所述返回支路徑向向內。

進一步地，所述返回支路相較于所述向外支路為不同大小。

進一步地，所述返回支路相對于所述向外支路周向偏移。

進一步地，所述向外支路沿著所述多壁葉片的吸力側延伸，且所述返回支路沿著所述多壁葉片的壓力側延伸，或其中：所述向外支路沿著所述多壁葉片的所述壓力側延伸，且所述返回支路沿著所述多壁葉片的所述吸力側延伸。

進一步地，還包括至少部分地沿著所述多壁葉片的所述后邊緣的徑向長度延伸的多個所述冷卻回路。

進一步地，還包括多個所述冷卻回路，其中：所述多個所述冷卻回路中的每一個中的所述向外支路和返回支路的大小根據所述多壁葉片的所述后邊緣中的所述冷卻回路的徑向位置而變化。

本發明的第二方面提供一種多壁渦輪葉片，包括：后邊緣冷卻系統，其安置在所述多壁渦輪葉片內，所述后邊緣冷卻系統包括：多個冷卻回路，其至少部分地沿著所述多壁葉片的后邊緣的徑向長度延伸，每一冷卻回路包括：向外支路，其朝向所述多壁葉片的所述后邊緣延伸并流體地連接到冷卻劑饋線；返回支路，其遠離所述多壁葉片的所述后邊緣延伸并流體地連接到冷卻劑收集通道；以及彎曲部，其用于連接所述向外支路與所述返回支路；其中所述向外支路沿著所述多壁葉片的徑向軸與所述返回支路徑向偏移。

進一步地，所述冷卻劑收集通道流體地連接到所述多壁葉片中的至少一個其它冷卻回路，所述多壁渦輪葉片還包括冷卻劑流，所述冷卻劑流穿過所述冷卻回路,進入所述冷卻劑收集通道，且從所述冷卻劑收集通道到所述多壁葉片的至少一個其它冷卻回路。