[发明专利]用于燃气涡轮发动机的喷嘴冷却系统

说明书

本发明涉及一种用于燃气涡轮发动机的喷嘴冷却系统。冲击板定位在喷嘴的内侧壁的径向内表面的径向内部。所述冲击板和所述内侧壁共同限定内室。所述冲击板包括限定一个或多个冲击孔的第一部分，以及限定一个或多个冲击后孔(post‑impingement aperture)的第二部分。槽板(duct plate)围封所述冲击板的所述第一部分。所述槽板、所述冲击板的所述第一部分以及内侧壁共同限定外室，所述外室经由一个或多个冲击孔与内室流体连通。来自外室的压缩空气经由一个或多个冲击孔流入内室中，并且经由一个或多个冲击后孔从所述内室排出。

技术领域

本发明大体上涉及一种燃气涡轮发动机。更确切地说，本发明涉及一种用于燃气涡轮发动机的冷却系统。

背景技术

燃气涡轮发动机通常包括压缩机部分、燃烧部分、涡轮部分和排气部分。所述压缩机部分渐进地增大进入燃气涡轮发动机的工作流体的压力，并且将此压缩工作流体供应到燃烧部分。所述压缩工作流体和燃料(例如，天然气)在燃烧部分内混合并且在燃烧室内燃烧，以产生高压高温的燃烧气体。燃烧气体从燃烧部分流入涡轮部分中，在所述涡轮部分中，燃烧气体膨胀做功。例如，燃烧气体在涡轮部分中膨胀可以使连接到如发电机的转子轴旋转，从而发电。燃烧气体随后经由排气部分从燃气涡轮机排出。

涡轮部分包括一个或多个涡轮喷嘴，所述一个或多个涡轮喷嘴将燃烧气体流输送到一个或多个涡轮转子叶片上。所述一个或多个涡轮转子叶片转而从所述燃烧气体中提取动能和/或热能，从而驱动转子轴。通常，一个或多个涡轮喷嘴中的每个涡轮喷嘴包括内侧壁，所述内侧壁具有与燃烧气体接触的径向外表面以及与燃烧气体相隔离的径向内表面。由于每个所述内侧壁的径向外表面与燃烧气体直接接触，因此可能有必要向其提供冷却空气。

在特定配置中，燃气涡轮发动机可以包括将冷却空气引导到内侧壁的径向内表面的系统。用过的冷却空气通常经由延伸穿过内侧壁的一个或多个孔排出。尽管如此，形成由内侧壁限定的孔十分昂贵，并且会增加燃气涡轮发动机的总成本。

发明内容

本发明的各方面和优点将在以下说明中部分地阐明，或者可以从本说明书中显而易见地了解，或者可以通过实践本发明习得。

在一个方面中，本发明涉及一种用于燃气涡轮发动机的喷嘴冷却系统，喷嘴冷却系统包括具有内侧壁的喷嘴。所述内侧壁包括径向内表面和径向外表面。冲击板定位在所述内侧壁的所述径向内表面的径向内部。所述冲击板和所述内侧壁共同限定内室。所述冲击板包括限定一个或多个冲击孔的第一部分，以及限定一个或多个冲击后孔(post-impingement aperture)的第二部分。槽板(duct plate)围封所述冲击板的第一部分。所述槽板、所述冲击板的第一部分以及内侧壁共同限定外室，所述外室经由一个或多个冲击孔与内室流体连通。来自外室的压缩空气经由一个或多个冲击孔流入内室中，并且经由一个或多个冲击后孔从所述内室排出。

基于上述一个方面，本发明还提供以下技术方案：

技术方案1：根据上述一个方面的喷嘴冷却系统，其中所述喷嘴包括外侧壁以及从所述外侧壁延伸到所述内侧壁的翼型，并且其中所述翼型限定与所述外室流体连通的翼型通道。

技术方案2：根据技术方案1的喷嘴冷却系统，其中所述压缩空气经由所述翼型通道进入所述外室中。

技术方案3：根据上述一个方面的喷嘴冷却系统，其中从所述一个或多个冲击后孔排出的所述压缩空气流入隔膜腔中。

技术方案4：根据上述一个方面的喷嘴冷却系统，其中所述槽板限定一个或多个出口孔，所述一个或多个出口孔提供所述外室与隔膜腔之间的流体连通。

技术方案5：根据技术方案4的喷嘴冷却系统，其中所述一个或多个出口孔与所述一个或多个冲击孔以及所述一个或多个冲击后孔周向隔开。

技术方案6：根据技术方案5的喷嘴冷却系统，其中所述一个或多个出口孔与所述一个或多个冲击孔以及所述一个或多个冲击后孔由所述翼型周向隔开。