[发明专利]用于固定叶片的冷却结构

说明书

本发明提供一种用于固定叶片的冷却结构。冷却结构可以包括：在固定叶片的端壁中的第一室，所述第一室将来自固定叶片的第一冷却流体引导到第一冷却回路；以及在固定叶片的端壁中的第二室，所述第二室将来自固定叶片的第二冷却流体引导到不同于第一冷却回路的第二冷却回路。第一冷却流体具有比第二冷却流体低的温度。

技术领域

本公开总体上涉及固定叶片，并且更特别地，涉及用于固定叶片的冷却结构。

背景技术

固定叶片在涡轮机应用中使用以将热气流引导到移动叶片从而生成动力。在蒸汽和燃气涡轮机应用中，固定叶片被称为喷嘴，并且通过端壁安装到诸如壳体的外部结构和/或内部密封结构。每个端壁联接到固定叶片的翼型部分的端部。每个端壁包括从翼型的端部向外延伸的芯体。

为了在极端温度环境下操作，翼型和端壁需要被冷却。例如，在一些环境下，冷却流体从叶轮空间被牵引并且被引导到内部端壁以便冷却。与之相比，在许多燃气涡轮机应用中，后级喷嘴可以被进给冷却流体，例如，从其压缩器提取的空气。外径端壁直接接收冷却流体，而在冷却流体从外径端壁被引导通过翼型之后内径端壁接收冷却流体。常规地，通过使冷却流体穿过翼型的芯体开口内的冲击插入件(也称为挡板)并且进入从端壁分离并且定位在端壁的径向内部的加压隔膜而执行该引导。一旦冷却流体在隔膜中，冷却流体径向向外被引导到端壁中的冷却回路。端壁冷却回路可以采用各种形式，如销-座(pin-pedestal)布置和/或端壁中的曲折通道，其将冷却流体引导到其芯体的必要部分。

隔膜布置提出许多挑战。一个挑战是产生隔膜的部件所需的物理空间需要涡轮机更长，或者可能没有用于诸如近流动路径密封的叶轮空间密封创新的空间。产生隔膜也是复杂的过程，原因在于它必须适合很短/小空间并且在铸造固定叶片之后需要复杂的机械加工(或其它制造步骤)。

发明内容

本公开的第一方面提供一种用于固定叶片的冷却结构，所述冷却结构包括：在所述固定叶片的端壁中的第一室，所述第一室将来自所述固定叶片的第一冷却流体引导到第一冷却回路；以及在所述固定叶片的端壁中的第二室，所述第二室将来自所述固定叶片的第二冷却流体引导到不同于所述第一冷却回路的第二冷却回路，其中所述第一冷却流体具有比所述第二冷却流体低的温度。

本公开的第二方面提供一种固定叶片，所述固定叶片包括：翼型，所述翼型具有在其芯体开口中的冲击插入件，所述冲击插入件包括通过其侧壁的多个冲击孔和在其端部处的插入件通道；以及在所述翼型的端壁中的冷却结构，所述冷却结构包括：在所述固定叶片的端壁中的第一室，所述第一室将来自所述翼型的第一冷却流体引导到第一冷却回路；以及在所述固定叶片的端壁中的第二室，所述第二室将来自所述翼型的第二冷却流体引导到不同于所述第一冷却回路的第二冷却回路，其中所述第一冷却流体穿过所述翼型而不穿过所述多个冲击孔，并且所述第二冷却流体穿过所述多个冲击孔以冷却所述翼型，使得所述第一冷却流体具有比所述第二冷却流体低的温度。

本公开的第三方面提供一种用于具有翼型的固定叶片的冷却结构，所述翼型具有在其中的曲折翼型冷却回路，所述冷却结构包括：在所述固定叶片的端壁中的第一室，所述第一室将来自所述固定叶片的第一冷却流体引导到第一冷却回路；在所述固定叶片的端壁中的第二室，所述第二室将来自所述固定叶片的第二冷却流体引导到不同于所述第一冷却回路的第二冷却回路，其中所述第一冷却流体在第一位置处从所述曲折翼型冷却回路被提取，并且所述第二冷却流体在第二位置处从所述曲折翼型冷却回路被提取，所述第二位置在所述第一位置的下游使得所述第一冷却流体具有比所述第二冷却流体低的温度；第一冷却流体通道，所述第一冷却流体通道在所述固定叶片的端壁中并且从所述第一室延伸到所述第一冷却回路；以及第二冷却流体通道，所述第二冷却流体通道在所述固定叶片的端壁中并且从所述第二室延伸到所述第二冷却回路。

设计本公开的示例性方面以解决本文中所述的问题和a或未论述的其它问题。

附图说明