[實用新型]用于多壁葉片的冷卻回路及對應的渦輪設備及渦輪機械

有效

• 申請號: 201721044587.1
• 申請日: 2017-08-18
• 公開（公告）號: CN207363711U
• 公開（公告）日: 2018-05-15
• 發明（設計）人: D.W.韋伯;L.M.奧蘇斯基
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F01D5/18
• 分類號: F01D5/18
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 郭帆揚;譚祐祥

根據實施例，本實用新型涉及一種用于多壁葉片的冷卻回路及對應的渦輪設備及渦輪機械。所述冷卻回路包括：具有與多壁葉片的壓力側相鄰的表面的壓力側空腔；具有與多壁葉片的吸力側相鄰的表面的吸力側空腔；具有與多壁葉片的壓力側和吸力側相鄰的表面的第一前緣空腔，第一前緣空腔定位在壓力側空腔和吸力側空腔的前方；以及具有與多壁葉片的壓力側和吸力側相鄰的表面的第二前緣空腔，第二前緣空腔定位在第一前緣空腔的前方。

技術領域

本實用新型大致涉及渦輪系統，更加具體地涉及用于多壁葉片的冷卻回路及對應的渦輪設備及渦輪機械。

背景技術

燃氣渦輪機(gas turbine)系統是廣泛用于比如為發電領域的渦輪機械(turbomachines)的一個示例。常規燃氣渦輪機系統包括壓縮機區段、燃燒器區段和渦輪區段。在燃氣渦輪機系統操作期間，系統中的各個部件，比如渦輪葉片(turbine blades)，承受高溫流，這可能導致部件失效。由于高溫流通常導致燃氣渦輪機系統的性能、效率和功率輸出的增大，因此冷卻承受高溫流的部件以允許燃氣渦輪機系統在升高的溫度下操作是有利的。

渦輪葉片一般包含復雜迷宮式內部冷卻通道(internal cooling channels)。例如由燃氣渦輪機系統的壓縮機提供的冷卻空氣可以穿過內部冷卻通道以冷卻渦輪葉片。

多壁渦輪葉片(multi-wall turbine blade)冷卻系統可以包括內部近壁冷卻回路(cooling circuits)。這種近壁冷卻回路可以包括例如與多壁葉片的外部壁相鄰的近壁冷卻通道。近壁冷卻通道一般較小，需要更小的冷卻流，同時仍然保持存在用于有效冷卻的足夠的速度。多壁葉片的其他一般較大的低冷卻效率中心通道可被用作冷卻空氣源，并且可以用于一個或多個再利用回路以收集和重引導“用盡的”冷卻流，用于再分配至多壁葉片的較低熱負荷區域。

實用新型內容

本實用新型的第一方面提供用于多壁葉片的冷卻回路，該冷卻回路包括具有與多壁葉片的壓力側相鄰的表面的壓力側空腔；具有與多壁葉片的吸力側相鄰的表面的吸力側空腔；具有與多壁葉片的壓力側和吸力側相鄰的表面的第一前緣空腔，第一前緣空腔定位在壓力側空腔和吸力側空腔的前方；以及具有與多壁葉片的壓力側和吸力側相鄰的表面的第二前緣空腔，第二前緣空腔定位在第一前緣空腔的前方。

所述的冷卻回路還包括用于將所述第一前緣空腔流體地聯接至所述多壁葉片的尖端的至少一個通道。

所述的冷卻回路還包括用于將所述第一前緣空腔流體地聯接至所述多壁葉片的所述壓力側和所述吸力側中的至少一個的至少一個薄膜孔。

所述的冷卻回路還包括：導入所述第二前緣空腔內的冷卻空氣流；用于將所述冷卻空氣流的第一部分從所述第二前緣空腔導入所述壓力側空腔內的轉向部；用于將所述冷卻空氣流的第二部分從所述第二前緣空腔導入所述吸力側空腔內的轉向部；用于將所述冷卻空氣流的所述第一部分從所述壓力側空腔導入所述第一前緣空腔內的轉向部；以及用于將所述冷卻空氣流的所述第二部分從所述吸力側空腔導入所述第一前緣空腔內的轉向部，所述冷卻空氣流的所述第一部分和所述第二部分在所述第一前緣空腔中重新組合成重組空氣流。

所述的冷卻回路還包括至少一個通道，其中，所述重組空氣流的一部分從所述第一前緣空腔通過所述至少一個通道排出至所述多壁葉片的尖端，以提供所述多壁葉片的所述尖端的薄膜冷卻。

所述的冷卻回路還包括至少一個薄膜孔，其中，所述重組空氣流的一部分從所述第一前緣空腔通過所述至少一個薄膜孔排出至所述多壁葉片的所述壓力側和所述吸力側中的至少一個。

其中，所述第二前緣空腔中的所述冷卻空氣流和所述第一前緣空腔中的所述重組冷卻空氣流沿第一方向流動通過所述多壁葉片，以及其中，所述冷卻空氣流的所述第一部分和所述第二部分沿第二方向流動通過所述多壁葉片。

其中，所述第一方向為通過所述多壁葉片徑向向外，以及其中，所述第二方向為通過所述多壁葉片徑向向內。