[发明专利]涡轮机翼型件和用于冷却涡轮机翼型件的方法

说明书

技术领域

本文公开的主题涉及涡轮机。更具体地说，本主题涉及定位在涡轮机中的翼型件。

背景技术

在燃气涡轮发动机中，燃烧器将燃料或空气-燃料混合物的化学能转换成热能。热能通过流体(常为来自压缩机的空气)传送至涡轮，在该涡轮处将热能转换成机械能。若干因素会影响热能至机械能的转换效率。这些因素可能包括叶片穿过频率、燃料补给波动、燃料类型和反应性、燃烧器头部体积(head-on volume)、燃料喷嘴设计、空气-燃料分布、火焰形状、空气-燃料混合、驻焰、燃烧温度、涡轮机构件设计、热气道温度稀释、以及排放温度。例如，在所选择的位置，例如在燃烧器和涡轮喷嘴区域中，高燃烧温度可使得能够实现改善的燃烧效率和功率生产。在一些情况下，在某些燃烧器和涡轮机区域中的高温可能缩短某些构件的寿命，并增加某些构件的磨损。因此，需要管理涡轮机中的温度，以减少磨损和增加涡轮机构件的寿命。

发明内容

根据本发明的一个方面，涡轮机包括第一侧壁、定位在第一侧壁和第二侧壁之间的翼型件、以及翼型件中靠近高温区域的第一通道，第一通道构造为接纳冷却流体，其中高温区域靠近第一侧壁和翼型件后缘的界面。涡轮机还包括与第一通道流体连通的第一扩散器，第一扩散器构造为引导冷却流体，从而在第一侧壁的表面上形成薄膜。

根据本发明的另一方面，公开了一种用于冷却翼型件后缘与燃气涡轮机侧壁的界面的方法。该方法包括将冷却流体引导至后缘中的至少一个通道，将冷却流体从该至少一个通道引导至靠近后缘与侧壁的界面的扩散器，并使冷却流体从扩散器流出，以便在侧壁的表面上形成薄膜，从而冷却侧壁。

这些优势和特征以及其它优势和特征从以下结合附图所做的描述将变得更加明显。

附图说明

在说明书所附的权利要求中特别指出并明确要求保护被认为是本发明的主题。从以下结合附图的详细说明，本发明的前述及其它特征和优势是显而易见的，其中：

图1是燃气涡轮发动机的一个实施例的示意图，其包括燃烧器、燃料喷嘴、压缩机和涡轮；

图2是涡轮喷嘴部段的一个实施例的透视图；

图3是涡轮翼型件的一部分的一个实施例的详细示意图；

图4是涡轮翼型件的一部分的一个实施例的详细透视图；且

图5是涡轮翼型件的一部分的另一实施例的详细透视图。

以下详细说明将参照附图通过示例解释本发明的实施例以及优势和特征。

零部件列表

图1

100    涡轮机系统

102    压缩机

104    燃烧器

106    涡轮

108    轴

110    喷嘴

112    燃料源

图2

200    涡轮喷嘴的部分

202    翼型件

204    外侧壁

206    内侧壁

208    热气体流

209    冷却流体

210    前缘

212    后缘

214    后缘和侧壁的界面

216    后缘和侧壁的界面

219    冷却通道

220    扩散器

222    扩散器

224    侧壁的表面

226    侧壁的表面

228    侧壁的背面

230    侧壁的背面

图3

300    涡轮的部分

302    扩散器

304    界面

306    后缘

308    侧壁

310    通道

312    冷却流体的源

314    冷却流体流

316    高压区域

318    表面

320    热屏蔽涂层

图4

400    涡轮喷嘴的部分

402    椭圆形扩散器

404    界面

406    后缘

408    侧壁

410    侧壁的表面

412    后缘中的通道

图5

500    涡轮喷嘴的部分