[發明專利]燃氣渦輪發動機的冷卻結構

有效

• 申請號: 201780033806.2
• 申請日: 2017-05-30
• 公開（公告）號: CN109196202B
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發明（設計）人: 都留智子;石田克彥;川原結和
• 申請（專利權）人: 川崎重工業株式會社
• 主分類號: F02C7/18
• 分類號: F02C7/18;F23R3/42
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 張晶;謝順星

在利用工作氣體(A)來冷卻燃氣輪機(GT)的結構部件(5)的結構中，在與供冷卻介質(CL)流動的冷卻介質流路(19)面對的流路壁(13)的壁面上突出設置多個W字形狀的傳熱促進肋(15)，所述傳熱促進肋(15)的面向上游側的角部(21a)形成為角狀，面向上游側的角部(21a)以外的角部(23a)及拐角部(21b、23b)中的至少任一個形成為彎曲狀。

相關申請

本申請主張2016年6月1日申請的日本專利申請2016-109874的優先權，并通過參照其整體而引用作為本申請的一部分。

技術領域

本發明涉及一種用于對構成燃氣渦輪發動機的部件進行冷卻的結構。

背景技術

近年來，為了在燃氣渦輪發動機中抑制因高溫燃燒而產生氮氧化合物(NOx)，期望增大燃燒用空氣量來抑制火焰溫度上升。因此，為了減少無助于燃燒本身的空氣(冷卻空氣)，而謀求提高燃燒器內襯的對流冷卻性能。作為燃燒器內襯的冷卻結構，公知有在燃燒器內襯的外周面并排設置V字形的傳熱促進肋的結構(參照專利文獻1)、將W字形的傳熱促進肋相連設置的結構等。如果使用這種形狀的肋，則由于肋的上游側側面的角部是角狀，因此壓縮空氣沖撞傳熱促進肋而有效地產生紊流，并促進燃燒器內襯的外周面冷卻。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利公開2006-63984號公報

發明內容

(一)要解決的技術問題

然而，在呈W字形狀相連而成的傳熱促進肋中存在可靠性的問題。也就是說，通常在燃燒器內襯，由于內外的溫度差而產生較大的熱應力，而且由于內外的壓力差，在工作中始終從外側對內側作用壓力載荷。因此，在具有如V字形狀、W字形狀這樣的角狀的角部、拐角部的傳熱促進肋中，應力集中于角狀部分而容易產生裂紋。

本發明的目的在于，為了解決上述問題，提供一種具有優異的冷卻性能和高可靠性的燃氣渦輪發動機的冷卻結構。

(二)技術方案

為了實現上述目的，本發明的燃氣渦輪發動機的冷卻結構用于將該燃氣渦輪發動機的工作氣體用作冷卻介質來冷卻燃氣渦輪發動機的結構部件，所述冷卻結構具備：流路壁，其由所述結構部件的一部分形成，且面向供所述冷卻介質流動的冷卻介質流路；以及多個傳熱促進肋，其是在所述流路壁的壁面上突出設置的多個W字形狀的傳熱促進肋，且配置為各傳熱促進肋的鄰接的角壁部在所述冷卻介質的流動方向上的上游側和下游側交替地突出，所述傳熱促進肋的面向上游側的角部形成為角狀，所述傳熱促進肋的面向上游側的拐角部、面向下游側的角部以及面向下游側的拐角部中的至少一個形成為彎曲狀。

也可以使所述面向上游側的拐角部、面向下游側的角部以及面向下游側的拐角部全部形成為彎曲狀。

根據該結構，冷卻介質直接碰撞的、熱傳遞率高的區域即面向上游側的角部保持角狀，維持基于該傳熱促進肋組起到的冷卻效果，另一方面，通過將熱傳遞率比較低、對冷卻效果的影響小的其它角部及拐角部做成彎曲狀，從而緩和向成為彎曲狀的角部及拐角部的應力集中。由此，能夠維持具有傳熱促進肋組的冷卻結構的優異的冷卻效果，并提高可靠性。

在本發明的一個實施方式中，也可以為，所述多個傳熱促進肋以各傳熱促進肋的向上游側突出的所述角壁部和向下游側突出的所述角壁部分別相對于所述冷卻介質通路的橫截方向位于相同位置的方式排列，所述傳熱促進肋的面向上游側的拐角部及面向下游側的拐角部形成為彎曲狀，所述傳熱促進肋的面向下游側的角部形成為角狀，所述面向上游側的拐角部的曲率半徑與所述面向下游側的拐角部的曲率半徑相同，且與鄰接的傳熱促進肋之間的距離相同。根據該結構，能夠使用如立銑刀這樣的切削加工工具以極少的工序數形成能夠維持冷卻效果并且提高機械強度的傳熱促進肋。