[发明专利]用于涡轮机系统桨叶的冷却组件以及冷却方法

说明书

技术领域

在本说明书中披露的本发明涉及涡轮机系统，并且更为具体地说，涉及一种用于此类涡轮机系统桨叶的冷却组件以及一种冷却桨叶的方法。

背景技术

在涡轮机系统中，如燃气涡轮机系统，燃烧室将燃料或空气燃料混合物的化学能转化成热能。热能通过流体传递到涡轮机，所述流体通常是来自压缩机的压缩空气，在涡轮机中，热能被转化成机械能。作为转化过程的一部分，热气流过涡轮机的作为热气路径的部分并且穿过所述部分。沿着热气路径的高温会加热涡轮机部件，从而导致部件劣化。

需要冷却的一个此类部件是在涡轮机系统的运行期间直接受到热气路径影响的桨叶。已经利用各种冷却方案来尝试有效地并高效地冷却所述桨叶。通常，尤其是对于涡轮部分的较大末级桨叶，冷却通过以下方式实现：将冷却流从径向内部叶根区域注射到桨叶的空腔中，所述径向内部叶根区域还必须包括相对大的金属部分，用于支撑在所述桨叶的外部叶尖部分处施加在所述桨叶上的高应力负载。在叶根处的空气供应与金属支撑部分之间的空间竞争（competing space）对涡轮部分的空气动力学设计提出问题。

发明内容

根据本发明的一方面，一种用于涡轮机系统的桨叶的冷却组件包括防护罩组件，所述防护罩组件可操作地连接到涡轮部分的外壳。还包括的是翼型，所述翼型具有至少一个空腔，其中所述至少一个空腔被配置成通过设置在所述防护罩组件内的至少一条通道从冷却源接收冷却流。

根据本发明的另一方面，一种用于涡轮机系统的桨叶的冷却组件包括旋转翼型，所述旋转翼型具有前缘和后缘以及位于两者之间的至少一个空腔。还包括的是至少一条密封轨道，所述至少一条密封轨道设置在所述旋转翼型的外部叶尖附近。进一步包括的是防护罩组件，所述防护罩组件可操作地连接到涡轮部分的外壳，其中所述防护罩组件包括至少一个凹口，所述至少一个凹口被配置成接收非常接近所述凹口的所述至少一条密封轨道，从而在所述至少一个空腔的外部区域附近形成加压腔室，以便从冷却源接收冷却流，其中所述冷却流通过在所述防护罩组件内的至少一条通道输送到所述加压腔室。

根据本发明的又一方面，提供一种冷却涡轮机系统的桨叶的方法。所述方法包括将翼型的至少一个外部叶尖设置在位于其径向向外方向的防护罩组件附近，其中所述翼型包括至少一个空腔。还包括的是对腔室进行加压，所述腔室位于所述至少一个空腔的外部区域附近并且相对邻近设置在所述防护罩组件内的至少一条通道的至少一个出口。进一步包括的是通过所述至少一条通道将冷却流注射到所述腔室中。

这些和其它优点和特征将从结合附图的以下描述中变得更加清楚。

附图说明

本专利申请文件中的权利要求书详细指出并明确主张了本发明。通过以下结合附图的详细说明可以清楚本发明的上述和其他特征以及优点，在附图中：

图1是涡轮机系统的示意图；

图2是在涡轮机系统的涡轮部分内具有径向对准的冷却流供应的桨叶的第一实施例的截面图；

图3是桨叶的第二实施例的截面图；

图4是具有轴向对准的冷却流供应的桨叶的截面图；以及

图5是示出一种冷却桨叶的方法的流程图。

具体实施方式参考附图以实例方式介绍本发明的各项实施例以及优点和特征。

具体实施方式

参照图1，燃气涡轮机系统以参考数字10示意性地示出。所述燃气涡轮机系统10包括压缩机部分12、燃烧室部分14、涡轮部分16、轴18以及燃料喷嘴20。需要了解的是：所述燃气涡轮机系统10的一个实施例可以包括多个压缩机12、燃烧室14、涡轮16、轴18以及燃料喷嘴20。所述压缩机部分12和所述涡轮部分16由所述轴18连接。所述轴18可以是单轴，或者是连接在一起的多个轴节段以形成所述轴18。