[发明专利]具有卡合冲击板的冷却装置

说明书

关于联邦资助研发声明

本发明的研发是受合同号DE-FC26-05NT42644部分支持的，由美国能源部授予。因此，美国政府可以拥有本发明的某些权利。

技术领域

本发明涉及一种用于燃气涡轮发动机部件的冷却装置。特别是，本发明包括袋部内表面的冲击冷却和改善的限定袋部的几何尺寸的对流冷却。

背景技术

目前典型的燃气涡轮发动机可以以超过2500摄氏度的温度燃烧燃料和空气。这些燃烧气体可以在燃烧室中点燃并燃烧，输送到涡轮入口，并且经由导叶导向经过涡轮，以便使转子叶片旋转，从燃烧气体提取能量。形成这些热气路径部件的材料通常处于它们的热容量极限下，并且必须被冷却以延长其使用寿命。

冲击冷却是一种冷却形式，其中冷却流体流朝向表面指引以进行冷却。这种流(或喷射)可以由与要被冷却的表面分开并具有冲击孔的片材形成。冲击片材的外侧较高的压力驱动冷却流体通过冲击孔，由此形成了以一定角度达到并且包括垂直于被冷却表面的角度冲击到被冷却的表面的喷射流。然而，燃烧的温度升高继续推进部件和冷却装置的限度，而这提供了在该领域的改善空间。

附图说明

在下面的描述中结合附图来对本发明进行解释，图中：

图1是现有技术的部件的剖面图；

图2是冲击装置的示例性实施方式的截面图；

图3是冲击板的示例性实施方式的透视图；

具体实施方式

本发明设计了一个聪明而简单的冲击装置，在部件的冷却侧较深的袋部的表面提供了足够的冲击冷却。通过冲击作用，冷却的表面能够更好通过传导来冷却该部件的相对较热侧表面。该装置还提供了对肋或者限定袋部的并为部件提供结构支撑的其他特征改进的冷却，这增强了传导冷却也能更好地冷却在结构的肋下方的热侧。具体地，发明人设计了冲击装置，它利用卡合的冲击板，该冲击板可在挨着待冲击冷却的表面安装到袋部中和从袋部移除，而不损害冲击板和不拆卸所述部件。随着冲击板降入袋部，结构肋暴露在外，并且通过对流冷却更好的冷却。通过传导，对流冷却肋进而更好冷却在结构肋下方的部件的不能够从冲击冷却中获益的热侧。

新兴的燃气涡轮发动机技术包括例如Charron等人公开号为2012/0121381的美国专利，以及Lee等人的公开号为2012/0272521的美国专利。在这一新兴技术中，传输通道在使燃烧气体加速并且适当定向的状态下将燃烧气体从独立燃烧器引导到涡轮入口，使得以适当的速度和定向离开传输管道，而直接输送到涡轮转子叶片的第一行。该配置消除了对用于现有燃烧装置中的在涡轮入口前的用于加速并定向直接递送气体到第一行涡轮叶片的成行导叶的需要。

加速燃烧气体的一个结果是减少传输管道中的加速燃烧气体的静压力。由于传输管道布置在充满了相对缓慢移动压缩空气的充气室中，从压缩空气的静态压力到正加速和加速后的燃烧气体的静压力横跨该传输管道具有非常大的压力差。而现有的燃烧装置加速燃烧气体到类似的速度，此发生所在的成行的导叶的结构非常重要并能够更好地承受压力差。然而，归因于由在传输管道中非常热的燃烧气体的相对快速移动流所导致的高温，出于热考虑，传输管道必须保持相对较薄。为了提供足以克服更大的压力差的结构强度，结构肋已被使用。然而，这些结构肋在传输管道中形成袋部。来自充气室的自然流动的冷却空气可以不流入袋部并且对袋部的底部和侧表面进行冷却。结果是，在袋部里相对停滞的空气可能会加热袋部的材料并且由此袋部的材料可能会发热，从而缩短部件的使用寿命。