[发明专利]用于燃气涡轮的热气路径构件

说明书

一种用于燃气涡轮发动机的热气路径构件，包括管状壁结构(25)和在管状壁结构的上游端(28)与下游端(29)之间延伸通过管状壁结构的多个冷却通道(27)。管状壁结构的限定于内表面(30)与冷却通道之间的内部部分(33)具有第一厚度(T1)，并且，管状壁结构的限定于外表面(31)与冷却通道之间的外部部分(35)具有大于第一厚度(T1)的第二厚度(T2)。冷却通道具有径向高度(H)，径向高度(H)由在管状壁结构(25)的内部部分(33)与外部部分(35)之间跨过冷却通道(27)的最大径向距离所限定，并且，冷却通道(27)的径向高度(H)大于管状壁结构(25)的内部部分(33)的第一厚度(T1)。

对相关申请的交叉引用

本申请要求提交于2017年11月15日的欧洲专利申请No. 17201913.5的优先权，该专利申请的公开通过引用而合并。

技术领域

本发明涉及一种用于燃气涡轮发动机的热气路径构件。

背景技术

如已知的那样，燃气涡轮发动机的燃烧器包括热气路径，在热气路径的内部，燃料与空气混合且燃烧。因而产生的热气随后供给到燃气涡轮发动机的涡轮或膨胀区段，用于使热能和动能转化为机械能。

热气路径实质上由带有热的内表面和冷的外表面的管状壁所界定，且可以由若干构件形成。热气路径构件可以包括一个或多个燃烧区段，和过渡导管，燃烧区段限定对应的燃烧空间(例如，在顺序燃烧器的情况下)。过渡导管构造成将热气引导到涡轮入口中，且因而暴露于高温。如燃气涡轮发动机的其它构件那样，界定热气路径的构件(且尤其是过渡导管)也要求冷却，以避免由过热引起的损伤，且延长寿命。出于使热气路径构件冷却的目的，一般从压缩机中获取总空气流的一部分，且通过围绕燃烧器的气室而将其供给到冷却系统。可以使用若干种类的已知的冷却系统，诸如冲击冷却系统、对流冷却系统或近壁冷却系统。然而，所有的已知的系统都受到不允许进一步提高热气路径内的燃烧温度(如将为期望的那样)，而实际上或相反影响燃气涡轮装置的运行的限制。典型的限制是，与所实现的冷却效果相比大的压力损失、降低发动机效率的空气消耗、尤其影响近壁冷却系统的热提取。近壁冷却实际上利用小的冷却通道，冷却通道设在热气路径壁内，因而非常接近于热气路径壁的热表面，且原则上相当地有效。然而，小的通道仅仅能够运载迅速地变热的小的空气流。因此，已知的近壁冷却系统实际上对于使热气路径壁的短的部分冷却来说是高效的，但在较长的距离上冷却效果快速地下降。

除了热负荷之外，热气路径构件还需要承受在燃气涡轮发动机的运行的期间可能发生的机械振动和/或热声振动所引起的相当剧烈的机械应力。出于此原因，筒形燃烧器的热气壁通常相对较厚，以提供所要求的机械抵抗力。然而，壁的更大的厚度与冲击布置和对流布置的冷却效率相冲突。

发明内容

本发明的目标是提供一种用于燃气涡轮发动机的热气路径构件，该热气路径构件允许克服或至少减弱所描述的限制。

根据本发明，提供有一种热气路径构件，其包括：

管状壁结构，其具有上游端、下游端、内表面以及外表面；

多个冷却通道，其在上游端与下游端之间延伸通过管状壁结构；

其中，管状壁结构的限定于内表面与冷却通道之间的内部部分具有第一厚度，并且，管状壁结构的限定于外表面与冷却通道之间的外部部分具有大于第一厚度的第二厚度；并且，

其中，冷却通道具有径向高度，径向高度由在管状壁结构的内部部分与外部部分之间跨过冷却通道的最大径向距离所限定，并且，冷却通道的径向高度大于管状壁结构的内部部分的第一厚度。