[实用新型]涡轮发动机及涡轮机喷嘴轮叶段

说明书

技术领域

本实用新型总体上涉及改进涡轮发动机的效率和/或运行。具体但不限定地说，本实用新型涉及改进涡轮机喷嘴轮叶或叶片的冷却。

背景技术

燃气涡轮发动机通常包括压缩机、一个或多个燃烧器以及至少一个涡轮机部分。所述压缩机和涡轮机部分通常包括轴向堆叠在各级中的多行轮叶和动叶。每一级可以包括多行交替的周向隔开的定子轮叶，所述定子轮叶是固定的，以及周向隔开的动叶，所述动叶安装在固定到涡轮机转子的轮上。运行中，压缩机中的转子叶片随着转子旋转，以压缩供应到压缩机的空气流。大多数经压缩的空气与一个或多个燃烧器中的气体或液体燃料混合并且点燃，以提供高温气体流，所述气体流膨胀穿过发动机的涡轮机部分，致使涡轮机转子旋转。因此，燃料中所含的能量被转换成旋转转子的机械能，用于旋转压缩机的转子叶片，从而产生燃烧所需的压缩空气供应，同时，所述机械能还用于旋转发电机的线圈，从而发电。

运行中，由于高温气体通道中的极端温度、工作流体的速度以及发动机的旋转速度，因此旋转动叶(或翼片)以及固定定子轮叶均由于机械和热载荷而变得高度受压。

所属领域中的普通技术人员将认识到，一种减轻热应力的策略是冷却喷嘴轮叶和/或动叶，以便轮叶和/或动叶承受的温度小于高温气体通道的温度。例如，通过有效冷却，这些高温气体通道部件能够承受更高点火温度、在高工作温度下承受较大热-机械应力并且/或者延长使用寿命，这些均能够使涡轮发动机变得更成本有效和高效。一种 在运行期间冷却轮叶和动叶的方法是使用内部冷却通道或环路。通常，这包括将可以通过压缩机供应的较低温度空气输送穿过轮叶或翼片内的内部冷却环路。

但是，仍然需要对暴露于高温燃烧气体中的固定喷嘴轮叶的前缘等提供更有效且高效的冷却，尤其是在第一涡轮机级中，在该级中，经历的温度和热应力最大。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种涡轮发动机及涡轮机喷嘴轮叶段，其具有冷却增强作用的燃气涡轮机翼片，以提供高效冷却。

在一个示例性但非限定性实施例中，提供了一种涡轮机喷嘴轮叶段，所述涡轮机喷嘴轮叶段包括：一个或多个喷嘴轮叶，所述喷嘴轮叶延伸在径向内侧壁与径向外侧壁之间，每个喷嘴轮叶具有边缘壁，所述边缘壁包括前缘和后缘；以及至少一个大体径向定向的冷却通路，所述冷却通路形成于外围边缘壁中，具有位于所述内侧壁和所述外侧壁其中一个侧壁处的入口。

如该实施例中的涡轮机喷嘴轮叶段，其中所述至少一个径向定向的冷却通路包括多个径向定向的冷却通路，所述多个径向定向的冷却通路包括位于所述前缘的最前部的一个冷却通路；

其中所述喷嘴轮叶中空，并且其中径向定向的肋提供在所述外围边缘壁的内表面上，邻接所述至少一个径向定向的冷却通路并且沿其延伸；

其中所述喷嘴轮叶中空，并且其中径向定向的肋提供在所述外围边缘壁的内表面上，邻接所述多个径向定向的冷却通路中的每个冷却通路并且沿其延伸；

其中所述径向定向的肋位于所述喷嘴轮叶中的内部冷却腔内；

其中所述至少一个径向定向的冷却通路包括多个冷却通路，所述多个冷却通路位于所述前缘与后缘之间所述外围边缘壁周围的隔开位置处，并且其中径向定向的肋提供在所述外围边缘壁的内表面上， 邻接所述多个冷却通路中的每个冷却通路并且沿其延伸；

其中所述多个径向定向的冷却通路具有出口，位于所述内侧壁与外侧壁之间的不同径向位置处；

其中每个所述轮叶包括内部冷却环路，所述内部冷却回路与所述至少一个径向定向的冷却通路独立并且不连接，并且所述至少一个通路的出口位于所述内侧壁和外侧壁中的另一个侧壁中；

其中所述至少一个径向定向的冷却通路具有圆形、矩形或跑道形截面形状；

其中至少一个径向定向的冷却通路沿径向长度尺寸具有多个不同直径的部分。

在另一个非限定性方面中，本实用新型提供了一种涡轮发动机，所述涡轮发动机包括压缩机、至少一个燃烧器和至少一个涡轮机级，所述涡轮机级包括一行固定喷嘴轮叶，所述固定喷嘴轮叶延伸在径向内侧壁与径向外侧壁之间，每个喷嘴轮叶具有外围边缘壁，所述外围边缘壁包括前缘和后缘；以及至少一个大体径向定向的冷却通路，所述冷却通路形成于外围边缘壁中，具有位于所述内侧壁和外侧壁其中一个侧壁处的入口。

如该实施例中的涡轮发动机，其中所述至少一个径向定向的冷却通路包括多个径向定向的冷却通路，所述多个径向定向的冷却通路包括位于所述前缘的最前部的一个冷却通路；