[发明专利]用于与波状表面一起使用的冲击冷却系统

说明书

技术领域

本发明总体上涉及燃气涡轮发动机，并且更具体地涉及用于对燃气涡轮机中的波状表面(contoured surface)以及简化设计中的其它位置进行均匀冷却的冲击冷却系统。

背景技术

冲击冷却系统已经与涡轮机械一起使用，以对例如外壳、动叶、喷嘴等各种类型的部件进行冷却。冲击冷却系统通过空气流对涡轮部件进行冷却，以便保持部件之间的足够间隙并且增加足够的部件使用寿命。已知的冲击冷却系统所具有的一个问题是跨过非均匀的或波状的表面而保持均匀传热系数的能力。保持恒定的传热系数大体需要冲击板的总体形状符合待冷却的表面的轮廓。然而，制造波状冲击板可能是高成本的并且可能引起其中不均匀的冷却流。

因此，期望改进的冲击冷却系统。这种改进的冲击冷却系统可以以简化和低成本的构造同时保持足够的冷却效率的方式而提供波状表面上的恒定的传热系数。

发明内容

因此，本发明提供一种用于与波状表面一起使用的冲击冷却系统。该冲击冷却系统可以包括冲击增压室和冲击板，冲击板具有面向波状表面的线性形状。冲击板上可以包括具有多个冲击孔的多个突出区域，多个冲击孔具有不同的尺寸和不同的间距。

本发明还提供一种涡轮。该涡轮可以包括：涡轮喷嘴；具有多个冲击孔的冲击冷却系统，多个冲击孔具有多种尺寸和间距；以及涡轮部件，涡轮部件具有围绕冲击冷却系统定位的波状表面。

本发明还提供一种涡轮。该涡轮可以包括：涡轮喷嘴；具有线性形状并且具有多个冲击孔的冲击冷却系统，多个冲击孔具有多种尺寸和间距；以及涡轮部件，涡轮部件具有围绕冲击冷却系统定位的波状表面，使得冲击冷却系统保持波状表面具有跨过其上的基本恒定的传热系数。

当结合若干附图以及所附权利要求阅读以下的详细描述时，对于本领域技术人员而言，本发明的这些和其它的特征以及改进将变得显而易见。

附图说明

图1是燃气涡轮发动机的示意图，其中示出了压缩机、燃烧器、以及涡轮。

图2是喷嘴叶片的局部侧视图，该喷嘴叶片中具有冲击冷却系统。

图3是喷嘴叶片的局部侧视图，该喷嘴叶片具有可以如本说明书中所描述的冲击冷却系统。

图4是覆盖在图3的波状表面上的冲击网格的透视图。

图5是图3的冲击冷却板的一部分的平面图。

图6是图3的冲击冷却板的一部分的平面图。

具体实施方式

现在参照附图，其中相似的附图标记在全部若干视图中表示相似的元件，图1示出了可以如本说明书中所使用的燃气涡轮发动机10的示意图。燃气涡轮发动机10可以包括压缩机15。压缩机15对进入的空气流20进行压缩。压缩机15将压缩空气流20输送至燃烧器25。燃烧器25将压缩空气流20与加压燃料流30混合并且点燃该混合物，以产生燃烧气体流35。尽管仅示出了单个燃烧器25，但是燃气涡轮发动机10可以包括任何数量的燃烧器25。燃烧气体流35接着被输送至涡轮40。燃烧气体流35对涡轮40进行驱动，以产生机械功。涡轮40中所产生的该机械功通过轴45驱动压缩机15以及外部负载50，例如发电机等。

燃气涡轮发动机10可以使用天然气、各种类型的合成气以及/或者其它类型的燃料。燃气涡轮发动机10可以是由Schenectady(NewYork)的通用电气公司(General Electric Company)提供的多种不同的燃气涡轮发动机中的任何一种，其中包括但不限于例如7系列或9系列重型燃气涡轮发动机等的那些燃气涡轮发动机。燃气涡轮发动机10可以具有不同的构造并且可以使用其它类型的部件。本说明书中还可以使用其它类型的燃气涡轮发动机。本说明书中也可以一起使用多种燃气涡轮发动机、其它类型的涡轮机、以及其它类型的发电设备。

图2是可以与以上所描述的涡轮40一起使用的喷嘴55的示例。总体而言，喷嘴55可以包括喷嘴叶片60，喷嘴叶片60在内平台65与外平台70之间延伸。多个喷嘴55可以组合成周向阵列，以形成具有多个转子轮叶(未示出)的级。喷嘴55还可以包括呈冲击增压室80形式的冲击冷却系统。冲击增压室80可以具有形成在其中的多个冲击孔85。冲击增压室80可以通过冷却管道90与来自压缩机15或者另一个源的空气流20相连通。空气流20通过喷嘴叶片60流入冲击增压室80中，并且通过冲击孔85流出，以便对喷嘴55的一部分或者其它位置进行冲击冷却。其它类型的冲击增压室80是已知的。