[发明专利]涡轮护罩部段冷却系统和方法

说明书

技术领域

本文公开的主题涉及冷却涡轮发动机的零件，且更具体地涉及冷却燃气涡轮发动机的护罩部段。

背景技术

一般而言，燃气轮机燃烧压缩空气和燃料的混合物以产生热燃烧气体。燃烧气体可流经一个或更多涡轮，以产生用于驱动诸如发电机和/或压缩机之类的负载的动力。在燃气轮机内，燃烧气体可流经喷嘴和叶片的一个或更多级。涡轮喷嘴可包括将燃烧气体引向叶片的周向导叶环。随着燃烧气体流经叶片，燃烧气体驱动叶片旋转，由此驱动负载。可使用包围叶片的周向护罩来容纳热燃烧气体，这也有助于引导热燃烧气体的流通过燃气涡轮发动机。遗憾的是，难以冷却护罩的某些区域，例如护罩部段之间的中间密封区域。结果，护罩可能在这些区域内承受热点和高热应力。

发明内容

下文概述了范围与要求保护的主题相称的某些实施例。这些实施例并非旨在限制权利要求的范围，相反，这些实施例仅旨在提供对本公开内容的可能形式的简要概述。实际上，本文所述的实施例可涵盖可与下文陈述的实施例相似或不同的各种形式。

在第一实施例中，一种系统包括构造成至少部分包围涡轮发动机的涡轮叶片的护罩部段，该护罩部段包括本体和设置在该本体中的微通道。该微通道构造成使冷却流体流经本体。

在第二实施例中，一种系统包括具有带密封区域的本体的涡轮护罩部段。该护罩部段还包括设置在本体中的多个微通道，并且该多个微通道构造成使冷却流体流经本体，以冷却密封区域。

在第三实施例中，一种方法包括在涡轮发动机的涡轮护罩部段中形成微通道凹部。该方法还包括用一层覆盖微通道凹部，以限定构造成冷却涡轮护罩部段的一部分的微通道冷却通路。

附图说明

当参考附图阅读下文的详细描述时，本公开内容的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解，全部附图中相似的附图标记表示相似的零件，其中：

图1是可采用具有冷却通道的护罩部段的燃气涡轮发动机的一个实施例的示意性流动图；

图2是贯穿发动机的纵向轴线剖切的图1的燃气涡轮发动机的剖视图；

图3是图2的燃气涡轮发动机在线3-3内所取的局部剖视图，并且示出了具有多个护罩部段的涡轮级的一个实施例；

图4是图2的燃气涡轮发动机在线4-4内所取的局部剖视图，并且示出了具有冷却通道的多个护罩部段的一个实施例；

图5是图3的护罩部段在线5-5内所取的侧视截面图，并且示出了通向多个冷却通道的多个流体孔的一个实施例；

图6是具有可用于在护罩部段的面对涡轮叶片的表面上形成冷却通道的多个凹部的护罩部段的一个实施例的透视图；

图7是图6的护罩部段的前表面的平面图，并且示出了通向多个冷却通道的多个流体孔的一个实施例；

图8是具有可用于形成多个冷却通道的多个凹部的护罩部段的面对涡轮叶片的表面的另一实施例的平面图；

图9是具有可用于形成冷却通道的凹部的护罩部段的面对涡轮叶片的表面的另一实施例的平面图；

图10是具有多个凹部的护罩部段的面对涡轮叶片的表面的另一实施例的平面图，该多个凹部会聚以沿护罩部段的一侧流动，然后在远离凹部的流体孔的一端发散；

图11是具有凹部的护罩部段的面对涡轮叶片的表面的另一实施例的平面图，所述凹部会聚而沿护罩部段的一侧流动，然后朝护罩部段的一侧发散；

图12是具有凹部的护罩部段的面对涡轮叶片的表面的另一实施例的平面图，所述凹部沿着护罩部段的一定长度延伸，然后朝护罩部段的一侧弯曲；

图13是具有沿着护罩部段的一定长度呈之字形的凹部的护罩部段的面对涡轮叶片的表面的另一实施例的平面图；

图14是具有沿着护罩部段的一定长度大致平行地延伸的凹部的护罩部段的面对涡轮叶片的表面的另一实施例的平面图；

图15是具有凹部的护罩部段的面对涡轮叶片的表面的另一实施例的平面图，所述凹部在护罩部段的一端会聚，然后朝护罩部段的一侧发散；

图16是具有凹部的护罩部段的面对涡轮叶片的表面的另一实施例的平面图，所述凹部朝护罩部段的前端延伸，然后弯曲而朝护罩部段的后端延伸，并且然后再次弯曲而延伸到护罩部段的一侧；

图17是护罩部段的一个实施例在形成冷却通道前的剖视图；

图18是图17的护罩部段的一个实施例在凹部已形成之后的剖视图；

图19是图18的护罩部段的一个实施例在凹部已充填有填料之后的剖视图；

图20是图19的护罩部段的一个实施例在凹部已覆盖有一层之后的剖视图；