具有沖擊冷卻和支座冷卻的熱氣路徑構件的制作方法
【技術領域】
[0001]本申請和得到的專利大體涉及燃氣渦輪發(fā)動機，并且更特別地涉及熱氣路徑構件，諸如渦輪輪葉平臺，它具有聯(lián)合的沖擊冷卻和支座冷卻，以提高效率和構件使用壽命。
【背景技術】
[0002]已知的燃氣渦輪發(fā)動機大體包括多排沿周向隔開的噴嘴和輪葉。渦輪輪葉包括翼型件，翼型件具有壓力側(cè)和吸力側(cè)，并且從平臺沿徑向向上延伸。空心柄部分可從平臺沿徑向向下延伸，并且可包括鳩尾榫等，以便將渦輪輪葉固定到渦輪輪上。平臺大體限定流過熱氣路徑的熱的燃燒氣體的內(nèi)部邊界。因而，由于熱的燃燒氣體和平臺上的機械負載的原因，平臺可為高應力集中的區(qū)域。為了減小一部分熱引起的應力，渦輪輪葉可包括某種類型的平臺冷卻方案或其它組件，以便降低平臺的頂部和底部之間的溫差。
[0003]各種類型的平臺冷卻方案是已知的。例如，沖擊冷卻在例如第一級噴嘴冷卻方案中是眾所周知的。但是，由于沖擊冷卻回路上的大部分壓降出現(xiàn)在沖擊板上，沖擊孔大體必須較小，或者冷卻回路可能需要比整體冷卻要求可能需要的更多的流來管理壓力。其它類型的平臺冷卻示例包括使用支座(pedestal)冷卻。支座冷卻在例如第一級輪葉后緣等中是眾所周知的。其它類型的熱氣路徑構件也可能需要相似類型的冷卻。
[0004]因此需要一種用于燃氣渦輪發(fā)動機的改進的熱氣路徑構件，諸如渦輪輪葉等。優(yōu)選地，這種渦輪輪葉可在沒有過多的冷卻介質(zhì)損失的情況下對平臺及其其它構件提供冷卻，以實現(xiàn)高效運行和延長的構件使用壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]因而本申請和得到的專利提供一種用于在燃氣渦輪發(fā)動機的熱氣路徑中使用的熱氣路徑構件。熱氣路徑構件可包括內(nèi)壁、面向熱氣路徑的外壁、沖擊壁、定位在內(nèi)壁和沖擊壁之間的多個內(nèi)壁支座，以及定位在外壁和沖擊壁之間的多個外壁支座，以實現(xiàn)聯(lián)合的支座冷卻和沖擊冷卻。
[0006]本申請和得到的專利進一步提供一種冷卻燃氣渦輪發(fā)動機的熱氣路徑中的熱氣路徑構件的方法。該方法可包括以下步驟:使冷卻介質(zhì)流過具有多個內(nèi)壁支座的內(nèi)壁支座冷卻區(qū)，使冷卻介質(zhì)流過具有多個沖擊孔的沖擊冷卻區(qū)，以及使冷卻介質(zhì)流過具有多個外壁支座的外壁支座冷卻區(qū)，以實現(xiàn)聯(lián)合的支座冷卻和沖擊冷卻。
[0007]本申請和得到的專利進一步提供一種用于在燃氣渦輪發(fā)動機的熱氣路徑中使用的輪葉平臺。輪葉平臺可包括內(nèi)壁、面向熱氣路徑的外壁、其中具有多個沖擊孔的沖擊壁、定位在內(nèi)壁和沖擊壁之間的多個內(nèi)壁支座，以及定位在外壁和沖擊壁之間的多個外壁支座，以實現(xiàn)聯(lián)合的支座冷卻和沖擊冷卻。
[0008]一種用于在燃氣渦輪發(fā)動機的熱氣路徑中使用的熱氣路徑構件，包括:
內(nèi)壁；
面向所述熱氣路徑的外壁； 沖擊壁；
定位在所述內(nèi)壁和所述沖擊壁之間的多個內(nèi)壁支座；以及定位在所述外壁和所述沖擊壁之間的多個外壁支座。
[0009]在一個實施例中，所述熱氣路徑構件包括輪葉。
[0010]在一個實施例中，所述熱氣路徑構件包括平臺。
[0011]在一個實施例中，所述沖擊壁包括通過其中的多個沖擊孔。
[0012]在一個實施例中，所述內(nèi)壁和所述沖擊壁在它們之間限定內(nèi)壁支座冷卻區(qū)。
[0013]在一個實施例中，所述沖擊壁限定沖擊冷卻區(qū)。
[0014]在一個實施例中，所述外壁和所述沖擊壁在它們之間限定外壁支座冷卻區(qū)。
[0015]在一個實施例中，所述熱氣路徑構件進一步包括圍繞所述多個內(nèi)壁支座、所述沖擊壁和所述多個外壁支座流動的冷卻介質(zhì)。
[0016]在一個實施例中，所述冷卻介質(zhì)包括流過所述沖擊壁的多個沖擊射流。
[0017]在一個實施例中，所述熱氣路徑構件包括噴嘴、護罩、襯套和/或過渡件。
[0018]一種用于冷卻燃氣渦輪發(fā)動機的熱氣路徑中的熱氣路徑構件的方法，包括:
使冷卻介質(zhì)流過具有多個內(nèi)壁支座的內(nèi)壁支座冷卻區(qū)；
使所述冷卻介質(zhì)流過具有多個沖擊孔的沖擊冷卻區(qū)；以及使所述冷卻介質(zhì)流過具有多個外壁支座的外壁支座冷卻區(qū)。
[0019]在一個實施例中，所述方法進一步包括以下步驟:通過所述多個內(nèi)壁支座，使熱從沖擊壁傳導到內(nèi)壁。
[0020]在一個實施例中，所述方法進一步包括以下步驟:通過所述多個內(nèi)壁支座，將應力從沖擊壁分布到內(nèi)壁上。
[0021]在一個實施例中，使所述冷卻介質(zhì)流過所述沖擊冷卻區(qū)的步驟包括增加所述外壁支座冷卻區(qū)的外壁上的熱傳遞。
[0022]在一個實施例中，所述方法進一步包括以下步驟:通過所述多個外壁支座，將熱從外壁傳導到?jīng)_擊壁，以及將應力從外壁分布到?jīng)_擊壁上。
[0023]一種用于在燃氣渦輪發(fā)動機的熱氣路徑中使用的輪葉平臺，包括:
內(nèi)壁；
面向所述熱氣路徑的外壁；
其中具有多個沖擊孔的沖擊壁；
定位在所述內(nèi)壁和所述沖擊壁之間的多個內(nèi)壁支座；以及定位在所述外壁和所述沖擊壁之間的多個外壁支座。
[0024]在一個實施例中，所述內(nèi)壁和所述沖擊壁在它們之間限定內(nèi)壁支座冷卻區(qū)。
[0025]在一個實施例中，所述沖擊壁限定沖擊冷卻區(qū)。
[0026]在一個實施例中，所述外壁和所述沖擊壁在它們之間限定外壁支座冷卻區(qū)。
[0027]在一個實施例中，所述輪葉平臺進一步包括圍繞所述多個內(nèi)壁支座、所述沖擊壁和所述多個外壁支座流動的冷卻介質(zhì)。
[0028]在審閱結(jié)合若干幅圖和所附權利要求得到的以下詳細描述之后，本申請和得到的專利的這些和其它特征和改進對本領域普通技術人員將變得顯而易見。
【附圖說明】
[0029]圖1是具有壓縮機、燃燒器和渦輪的燃氣渦輪發(fā)動機的示意圖。
[0030]圖2是具有從平臺延伸的翼型件的渦輪輪葉的透視圖。
[0031]圖3是可在本文描述的渦輪輪葉的平臺的一部分的側(cè)視橫截面圖。
[0032]圖4是圖3的平臺的那部分的俯視橫截面圖，它顯示了沖擊孔和支座。
【具體實施方式】
[0033]現(xiàn)在參照附圖，其中，相同標號在若干視圖中表示相同元件，圖1顯示可在本文使用的燃氣渦輪發(fā)動機10的示意圖。燃氣渦輪發(fā)動機10可包括壓縮機15。壓縮機15壓縮進入的空氣流20。壓縮機15將壓縮空氣流20輸送到燃燒器25。燃燒器25混合壓縮空氣流20與加壓燃料流30，并且點燃混合物，以產(chǎn)生燃燒氣體流35。雖然僅顯示了單個燃燒器25，但燃氣渦輪發(fā)動機10可包括任何數(shù)量的燃燒器25。燃燒氣體流35進而輸送到渦輪40。燃燒氣體流35驅(qū)動渦輪40，以便產(chǎn)生機械功。在渦輪40中產(chǎn)生的機械功通過軸45驅(qū)動壓縮機15且驅(qū)動外部負載50，諸如發(fā)電機等。
[0034]燃氣渦輪發(fā)動機10可使用天然氣、液體燃料、各種類型的合成氣體，以及/或者其它類型的燃料及其摻合物。燃氣渦輪發(fā)動機10可為紐約斯克內(nèi)克塔迪的通用電氣公司提供的多個不同的燃氣渦輪發(fā)動機中的任何一個，包括(但不限于)諸如7系列