[发明专利]耐久涡轮静叶、耐久燃气涡轮静叶和耐久涡轮喷嘴静叶

说明书

相关申请的交叉引用

本申请主张对在2012年4月27日申请的美国临时申请号No. 61/639,303和在2013年3月15日申请的美国临时申请号NO. 61/790,885的权益，它们都通过参照而整体并入。

背景技术

本实施例大体涉及用于改善用于涡轮发动机的喷嘴节段的耐久性的装置、方法和/或系统。更具体地，不作为限制，本实施例涉及用于燃气涡轮发动机的喷嘴的更耐久的叶片，其具有改善的冷却能力并且在不负面影响气动性能的情况下允许更高温度的操作。

燃气涡轮发动机通常包括压缩机、燃烧器和涡轮。压缩机和涡轮通常包括分级轴向堆叠的翼形件的排。每个级包括一组周向分开的定子静叶和围绕中央轴或涡轮发动机的轴线旋转的一组转子叶片。

在涡轮发动机中，空气在压缩机中加压并且在燃烧器中与燃料混合，以用于产生向下游流过涡轮级的热燃烧气体。这些涡轮级从燃烧气体获取能量。高压涡轮包括第一级喷嘴和包括盘和多个涡轮叶片的的转子组件。高压涡轮首先接纳来自燃烧器的热燃烧气体并包括第一级定子喷嘴，该第一级定子喷嘴将从燃烧器离开的燃烧气体向下游引导穿过从第一转子盘径向向外延伸的一排高压涡轮转子叶片。对于包括两个或更多个涡轮级的实施例，各级包括定子喷嘴和一组转子叶片的。例如，不意图限制，两级涡轮的第二级定子喷嘴定位在第一级叶片的下游，该第一级叶片后面又跟着从第二转子盘径向向外延伸的一组第二级涡轮叶片。定子喷嘴以使相邻的下游涡轮叶片处的获取最大化的方式引导并且瞄准热燃烧气体。

第一和第二转子盘通过用于在操作期间对压缩机供能的对应的转子轴连接至压缩机。涡轮发动机可包括通常称为静叶的多级静止翼形件，其在发动机轴向方向上占据通常称为叶片的旋转翼形件之间的空间。多级低压涡轮跟随该两级高压涡轮并且典型地通过第二轴连接至风扇，该风扇配置为在用于在飞行中对飞行器供能的典型涡轮风扇飞行器发动机构造中的压缩机的下游。

在燃烧气体向下游流过涡轮级时，能量从其中取出并且降低了燃烧气体的压力。燃烧气体用于对压缩机和涡轮输出轴供能，以用于动力和航海用途，或在航空使用中提供推力。以此方式，燃料能量变换为旋转轴的机械能以对压缩机供能，并且供应继续该过程所需的压缩空气。

在现有技术中，用于提高涡轮发动机性能已知手段是提高发动机的操作温度，这允许更热的燃烧气体和增加的能量获取。因此，在操作期间并由于燃烧气体流路的超高温和操作参数，定子叶片可变为在非常高的机械和热负载下高度应变。但是，在本实施例的创造之前，现有技术已不能提供在降低施加在定子喷嘴节段(包括定子静叶)上的操作应力和/或温度，并因此允许它们更好地经受更高的操作温度状态方面与本文中的实施例一样有效的装置、方法和系统。

再次关于本文中的实施例，一些发动机包括定子喷嘴组件(例如为由单件制成的环形圈)。其它发动机包括涡轮定子喷嘴组件，该涡轮定子喷嘴组件通过布置成为环形阵列的多个定子喷嘴节段而形成为环带。喷嘴节段各自包括内部带、外部带和在其间延伸的静叶。静叶为中空的并且从压缩机接收加压空气的一部分，其用于在操作的全部时间期间，但是特别是在非常高的操作温度期间，具体而言为在一定条件(例如起飞或爬陡坡)下。此外，压缩空气可通过在喷嘴静叶中的表面开孔释放，以形成围绕静叶的相对冷的空气的热屏蔽(也称为冷却膜)。

在过去，未满足的需求为，由于静叶前缘附近的曲率，不能充分地提供加压空气孔口，以允许更高温度的操作。此外，由于该区域中的静叶曲率，不能随意成功地制造出加压空气孔，且因此，冷却膜常常将不一定充分地“附连”至静叶表面，从而使静叶暴露于高温燃烧气体流路。

如在背景部分可看到的，存在对于提高喷嘴静叶耐久性的需要，提高喷嘴静叶耐久性允许提高的操作温度并因此提高涡轮性能。还期望延长喷嘴的有效使用寿命。本实施例满足这些和更多的需要和期望。

发明内容

根据本实施例的一些方面，教导有一种喷嘴，其具有用于加强喷嘴静叶的冷却的改良孔布置。

根据本实施例的一些方面，教导有一种喷嘴，其具有允许冷却膜的改良附连的改良外形。

所有上述概括的特征应理解为仅作为示范，并且可从本文公开中收集本发明的许多更多特征和目的。因此，没有对整个说明书、权利要求以及在此包括的附图的进一步阅读，就不能理解本总结的限制性阐述。

附图说明

通过参考结合附图进行的本发明的实施例的下列说明，这些示范实施例的上述和其他特征和优点以及获得他们的方式将变得更显而易见，并且，将更好地理解喷嘴的特征，其中：