[发明专利]用于涡轮机排气内部壳体的冷却通道

说明书

本发明公开一种用于涡轮机的内部壳体构件，所述内部壳体构件包括：环形内部壳体，所述环形内部壳体包括冷却通路，其中每个通路从冷却流体源到所述内部壳体的所述壁的外部表面延伸通过所述内部壳体的壁；以及支柱，所述支柱从所述内部壳体的所述外部表面向外延伸，其中所述冷却通路布置在所述内部壳体上，使得一对所述冷却通路是在每个所述支柱的相对侧上，并且在每对所述冷却通路中的所述冷却通路与所述对应的支柱是等间距的。

技术领域

本发明大体上涉及燃气涡轮机的排气段的冷却，并且更具体地，涉及在排气段中的燃气涡轮机内部壳体上的支柱的冷却。

背景技术

燃气涡轮发动机燃烧燃料与压缩空气的混合物以产生热燃烧气体，该热燃烧气体驱动涡轮机叶片来旋转排气段中由轴承和缸支撑的轴。轴的旋转可在涡轮机中产生大量热量。另外，流过排气段的热涡轮机排气可将热量传递到排气段中的排气缸上。

在燃气涡轮机的排气段中的内部壳体是由来自涡轮发动机的排气加热。由于来自缸中轴的摩擦，内部壳体也会经受热学加热。由于整个内部壳体的主体质量的差异，如在分模线处和在连接至内部壳体的支柱根部处的凸缘上的差异，在涡轮机排气部件中的内部壳体可能无法充分且均匀地冷却。支柱的不均匀冷却可能造成内部壳体的不同区域的热收缩和热膨胀的差异，并且引起与热应力相关联的损坏。

已经描述使用通过排气段的冷却流体(例如，环境空气)流来冷却涡轮机排气缸部件的方法。冷却系统在美国专利号7,493,769、6,578,363、7,373,773、2013/0064647和2013/0084172中公开。

发明内容

本说明书已构思并公开了一种用于在涡轮机排气段中提供冷却流来均匀冷却内部壳体上的支柱和分模线凸缘的根部的内部壳体冷却系统，以解决本领域中所存在的以上技术问题。

本申请的一个实施例公开了一种用于涡轮机的内部壳体构件，所述内部壳体构件包括：环形内部壳体，所述环形内部壳体包括冷却通路，其中每条通路从冷却流体源延伸穿过所述内部壳体的壁到达所述内部壳体的所述壁的外表面；以及支柱，所述支柱从所述内部壳体的所述外表面来向外延伸，其中所述冷却通路布置在所述内部壳体上，使得一对所述冷却通路位于所述支柱中的每个的相反侧，并且每对中的所述冷却通路与对应支柱是等间距的。

所述冷却通路可包括在分模线的相反侧的一对冷却通路，所述冷却通路在轴向方向上延伸穿过所述内部壳体的所述外表面，并且位于所述分模线的相反侧的所述一对冷却通路均与所述分模线是等间距的。所述冷却通路可不等间距地布置在所述内部壳体的圆周周围。所述冷却通路可包括沿所述内部壳体的轴线在所述支柱的前方和后方布置成环形阵列的冷却通路。所述冷却通路可定向成朝向所述支柱来引导冷却流出穿过所述通路。

本申请的另一个实施例公开了一种涡轮机排气段，所述涡轮机排气段包括：外部环形管道，所述外部环形管道配置用于接收来自涡轮机的排气，并且包括外部壳体外罩和内部壳体外罩；支柱，所述支柱在所述内部壳体外罩与所述外环形壳体外罩之间延伸，其中所述支柱延伸穿过所述外部环形管道；内部环形管道，所述内部环形管道是与所述外部环形管道同轴并且配置用于接收冷却空气，其中所述内部环形管道将冷却空气提供至所述内部壳体外罩，其中所述内部壳体包括具有用于所述冷却空气的冷却通路的外壁，并且每条冷却通路延伸穿过所述外壁以允许冷却空气流动到所述外壁的外表面，并且所述冷却通路布置在所述内部壳体上,使得一对所述冷却通路位于所述支柱中的每个的相对侧，并且每对中的所述冷却通路与对应支柱是等间距的。

附图说明

图1是具有冷却通路的内部壳体的常规前侧的前视图；

图2是具有冷却通路的内部壳体的常规后侧的前视图；

图3是具有包括均匀布置在支柱附近的冷却通路的内部壳体的燃气涡轮机的排气段的侧视图；

图4是内部壳体的前侧的前视图，示出在支柱附近的冷却通路布置；