[发明专利]用于燃气涡轮机系统的冷却组件

说明书

技术领域

本发明涉及燃气涡轮机系统，且更确切地说，涉及用于此种燃气涡轮机系统内的各部件的冷却组件。

背景技术

在燃气涡轮机系统中，燃烧器将燃料或空气燃料混合物的化学能转化为热能。热能由流体（通常为压缩空气）从压缩机传送到涡轮，在涡轮中，热能转化为机械能。作为转化过程中的一部分，热气在涡轮的若干部分上方流动，并且流过作为热气路径的所述涡轮的若干部分。沿着所述热气路径的高温可以加热涡轮部件，从而导致部件的功能退化。

涡轮部分的径向外部件（例如，涡轮防护罩组件）以及涡轮部分的径向内部件为易受热气路径影响的部件的实例。尽管已尝试采用各种冷却方案来切实有效地对此类涡轮部件进行冷却，但是供应到此类涡轮部件的冷却空气通常会被浪费，并且会降低涡轮发动机的总体效率。

发明内容

根据本发明的一个方面，用于燃气涡轮机系统的冷却组件包括具有至少一条通道的涡轮喷嘴，所述至少一条通道包括通道入口，所述通道入口经配置以从冷却源接收冷却流，其中所述至少一条通道以第一压力在径向方向上引导冷却流穿过涡轮喷嘴到达通道出口。还包括出口腔室，所述出口腔室用于使所述通道出口与涡轮部件区域流体连通，其中所述涡轮部件的所述区域处于第二压力，其中所述第一压力大于所述第二压力。

优选的，其中所述冷却源为设置在所述涡轮喷嘴上游的压缩机，并且所述冷却流冲击在所述至少一条通道上。

优选的，其中所述涡轮喷嘴设置在径向内区段与径向外区段之间，并且有效地连接到所述径向内区段和所述径向外区段。

优选的，其中所述通道入口设置在所述径向内区段邻近处，其中所述冷却流被径向向外引导至所述通道出口。

优选的，其中所述涡轮部件包括涡轮防护罩组件，所述涡轮防护罩组件设置在所述涡轮喷嘴的所述通道出口的下游，其中所述出口腔室由护罩区段包围，并且将所述冷却流引导至位于所述涡轮防护罩组件的前表面邻近处的内部区域。

优选的，其中所述涡轮喷嘴为第一级涡轮喷嘴，并且所述涡轮防护罩组件为设置在第一涡轮转子级的径向外部的第一级涡轮防护罩组件。

优选的，其中所述涡轮喷嘴包括多条路径，所述多条路径包括蛇形冷却回路，其中所述通道入口设置在所述多条路径中的至少一条路径的邻近处，其中所述冷却流被径向向外引导至所述通道出口，其中所述涡轮部件包括涡轮防护罩组件，所述涡轮防护罩组件设置在所述涡轮喷嘴的所述通道出口的下游，其中所述出口腔室由护罩区段包围，并将所述冷却流引导至位于所述涡轮防护罩组件的前表面邻近处的内部区域。

优选的，其中所述涡轮喷嘴以悬臂方式安装到径向外区段，其中所述通道入口设置在冲击后区域的邻近处，并且所述冷却流被径向向内引导至所述通道出口。

优选的，其中所述出口腔室包括喷嘴隔板，所述喷嘴隔板设置在所述涡轮喷嘴的所述通道出口的邻近处，且邻近于径向内区段。

优选的，其中所述涡轮喷嘴包括多条路径，所述多条路径包括蛇形冷却回路，其中所述通道入口设置在所述多条路径中的至少一条路径的邻近处，其中所述冷却流被径向向内引导至所述通道出口，其中所述出口腔室包括喷嘴隔板，所述喷嘴隔板设置在所述涡轮喷嘴的所述通道出口的邻近处，且邻近于径向内区段。

根据本发明的另一方面，用于燃气涡轮机系统的冷却组件包括设置在径向内区段（inner segment）与径向外区段（outer segment）之间的涡轮喷嘴，所述涡轮喷嘴具有多条通道，每条通道包括通道入口，所述通道入口经配置以从冷却源接收冷却流，其中所述多条通道在径向方向上引导冷却流穿过涡轮喷嘴到达通道出口。还包括多个转子叶片，所述多个转子叶片以可旋转的方式设置在转子轴与由涡轮外壳支撑的固定式涡轮防护罩组件之间，其中所述固定式涡轮防护罩组件位于涡轮喷嘴的下游。进一步包括由护罩区段完全包围的出口腔室，所述出口腔室用于使通道出口与固定式涡轮防护罩组件流体连通，其中所述冷却流被传输到固定式涡轮防护罩组件。

优选的，其中所述冷却源包括设置在所述涡轮喷嘴上游的压缩机，并且所述冷却流以第一压力冲击在所述多条通道上。

优选的，其中所述涡轮喷嘴有效地连接到所述径向内区段和所述径向外区段。

优选的，其中所述通道入口设置在所述径向内区段邻近处，其中所述冷却流被径向向外引导至所述通道出口。

优选的，其中所述出口腔室将所述冷却流引导至位于所述固定式涡轮防护罩组件的前表面邻近处的内部区域，其中所述内部区域包括小于所述第一压力的第二压力。