CN107438701A - 涡轮机翼型件的在两个压力下的冷却 - Google Patents
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Abstract
公开了一种用于燃气涡轮发动机(10)的翼型件冷却系统(54)。该翼型件冷却系统(54)能够至少由第一冷却流体供给系统(56)和第二冷却流体供给系统(58)形成。第一冷却流体供给系统(56)能够构造成将第一压力下的冷却流体供给至第一排(68)翼型件中的一个或更多个翼型件,并且第二冷却流体供给系统(58)能够构造成将第二压力下的冷却流体供给至第一排(68)翼型件中的一个或更多个翼型件。另外地,第二压力能够低于第一压力。因此,所述一个或更多个翼型件中的每个翼型件能够由两种不同压力下的冷却流体来冷却。在特定的实施方式中,这能够允许翼型件被冷却,同时降低用于提供这种冷却的涡轮发动机(10)的成本。
Description
对联邦政府资助的研究或开发的声明
本发明的开发由美国能源部先进氢涡轮机开发计划合同No.DE-FC26-05NT42644部分支持。相应地,美国政府对于本发明可以具有某些权利。
技术领域
本发明总体上涉及燃气涡轮发动机,并更具体地涉及用于涡轮机翼型件的冷却系统。
背景技术
涡轮发动机通常包括定位于涡轮发动机的涡轮机部段内的翼型件(比如涡轮机动叶片和/或涡轮机静叶片)。这种定位可能使翼型件经受可能导致翼型件发生热相关损坏或故障的温度。因此,翼型件通常由将冷却流体供给至翼型件内部的冷却系统来冷却。然而,这种典型的翼型件冷却系统可能存在缺陷并且/或可能准备改进。
发明内容
公开了一种用于燃气涡轮发动机的翼型件冷却系统。翼型件冷却系统可以至少由与压缩机的第一部分流体连通的第一冷却流体供给系统和与压缩机的第二部分流体连通的第二冷却流体供给系统形成。该第一冷却流体供给系统可以构造成将在第一压力下的冷却流体从压缩机的第一部分供给至围绕燃气涡轮发动机的转子组件周向地布置的第一排翼型件中的一个或更多个翼型件,并且该第二冷却流体供给系统可以构造成将在第二压力下的冷却流体从压缩机的第二部分供给至所述第一排翼型件中的一个或更多个翼型件。另外地,第二压力可以低于第一压力。因此,所述一个或更多个翼型件中的每个翼型件可以由两种不同压力下的冷却流体冷却。在特定的实施方式中,这可以允许在翼型件被冷却的同时降低用于提供这种冷却的涡轮发动机的成本。例如,第二压力下的冷却流体可以对于涡轮发动机而言成本不太高,原因在于第二压力下的冷却流体可以在涡轮发动机的压缩机处经受较少的压缩。另外地,这可以进一步允许翼型件被更有效地冷却,同时仍然防止热气体进入到每个翼型件中。例如,翼型件可以包括压力侧冷却系统、抽吸侧冷却系统以及位于压力侧冷却系统与抽吸侧冷却系统中间的一个或更多个弦向翼肋(或其他阻挡件)。在特定的实施方式中,可以将第一压力(第一压力可以高于第二压力)下的冷却流体供给至翼型件的压力侧冷却系统,从而防止翼型件的压力侧的外侧的较高压力的流体进入到翼型件中。另外地,在特定的实施方式中,可以将第二压力(第二压力可以低于第一压力)下的冷却流体供给至翼型件的抽吸侧冷却系统。
在至少一个实施方式中,涡轮发动机可以包括转子组件,该转子组件具有围绕转子组件周向地布置的第一排翼型件。涡轮发动机还包括位于该转子组件上游的压缩机以及与压缩机的第一部分流体连通的第一冷却流体供给系统。第一冷却流体供给系统构造成将第一压力下的冷却流体从压缩机的第一部分供给至所述第一排翼型件中的第一翼型件。涡轮发动机还包括与压缩机的第二部分流体连通的第二冷却流体供给系统。第二冷却流体供给系统构造成将第二压力下的冷却流体从压缩机的第二部分供给至所述第一排翼型件中的第一翼型件。另外地,第二压力低于第一压力。
第一冷却流体供给系统可以进一步构造成将第一压力下的冷却流体从压缩机的第一部分供给至所述第一排翼型件中的每个翼型件,并且第二冷却流体供给系统可以进一步构造成将第二压力下的冷却流体从压缩机的第二部分供给至所述第一排翼型件中的每个翼型件。所述第一排翼型件可以包括从转子组件径向向外延伸的周向对准的第一排涡轮机动叶片。此外,所述第一排翼型件可以包括附接至静叶片承载件的第一排涡轮机静叶片,所述第一排涡轮机静叶片围绕转子组件的至少一部分周向地布置。所述第一排涡轮机静叶片中的涡轮机静叶片可以各自径向向内延伸。
涡轮发动机可以进一步包括围绕转子组件周向地布置的第二排翼型件以及与压缩机的第三部分流体连通的第三冷却流体供给系统。第三冷却流体供给系统可以构造成将第三压力下的冷却流体从压缩机的第三部分供给至所述第二排翼型件中的第一翼型件。第三压力可以低于第二压力。第二冷却流体供给系统可以进一步构造成将第二压力下的冷却流体从压缩机的第二部分供给至所述第二排翼型件中的第一翼型件。所述第一排翼型件可以包括从转子组件径向向外延伸的周向对准的第一排涡轮机动叶片,并且所述第二排翼型件可以包括从转子组件径向向外延伸的周向对准的第二排涡轮机动叶片。所述第一排翼型件可以包括附接至静叶片承载件的第一排涡轮机静叶片,所述第一排涡轮机静叶片围绕转子组件的至少一部分周向地布置,并且所述第二排翼型件可以包括从转子组件径向向外延伸的周向对准的第一排涡轮机动叶片。所述第一排涡轮机静叶片中的涡轮机静叶片可以各自径向向内延伸。
涡轮发动机可以进一步包括围绕转子组件周向地布置的第三排翼型件。第三冷却流体供给系统可以进一步构造成将第三压力下的冷却流体从压缩机的第三部分供给至所述第三排翼型件中的第一翼型件。涡轮发动机可以进一步包括围绕转子组件周向地布置的第三排翼型件以及与压缩机的第四部分流体连通的第四冷却流体供给系统。第四冷却流体供给系统可以构造成将第四压力下的冷却流体从压缩机的第四部分供给至所述第三排翼型件中的第一翼型件。第四压力可以低于第三压力。此外,第三冷却流体供给系统可以进一步构造成将第三压力下的冷却流体从压缩机的第三部分供给至所述第三排翼型件中的第一翼型件。
第一排翼型件中的第一翼型件可以包括压力侧冷却系统、抽吸侧冷却系统、以及位于压力侧冷却系统与抽吸侧冷却系统中间的一个或更多个弦向翼肋。第一冷却流体供给系统可以进一步构造成将第一压力下的冷却流体从压缩机的第一部分供给至第一排翼型件中的第一翼型件的压力侧冷却系统。另外地,第二冷却流体供给系统可以进一步构造成将第二压力下的冷却流体从压缩机的第二部分供给至第一排翼型件中的第一翼型件的抽吸侧冷却系统。
第一排翼型件中的第一翼型件可以包括压力侧冷却系统、抽吸侧冷却系统、以及位于压力侧冷却系统与抽吸侧冷却系统中间的一个或更多个弦向翼肋,并且第二排翼型件中的第一翼型件可以包括压力侧冷却系统、抽吸侧冷却系统、以及位于压力侧冷却系统与抽吸侧冷却系统中间的一个或更多个弦向翼肋。第一冷却流体供给系统可以进一步构造成将第一压力下的冷却流体从压缩机的第一部分供给至第一排翼型件中的第一翼型件的压力侧冷却系统。第二冷却流体供给系统可以进一步构造成将第二压力下的冷却流体从压缩机的第二部分供给至第一排翼型件中的第一翼型件的抽吸侧冷却系统,并且可以进一步构造成将第二压力下的冷却流体从压缩机的第二部分供给至第二排翼型件中的第一翼型件的压力侧冷却系统。此外,第三冷却流体供给系统可以进一步构造成将第三压力下的冷却流体从压缩机的第三部分供给至第二排翼型件中的第一翼型件的抽吸侧冷却系统。
附图说明
附图包含在申请文件中并作为申请文件的一部分,附图阐述了当前所公开的本发明的实施方式,并且与说明书一起公开了本发明的原理。
图1是具有示例的翼型件冷却系统的涡轮发动机的截面图。
图2是图1中的涡轮发动机的涡轮机翼型件的立体图。
图3是图2中示出的涡轮机翼型件沿截面线3-3截取的剖视图。
图4是图1中的涡轮发动机的旋转盘和涡轮机翼型件的一部分两者在细节4-4处截取的剖切视图,并且图4包括图1中的涡轮发动机的根部和根部下方通道的细节截面图。
图5是在图4的细节5-5处截取的涡轮发动机的根部和根部下方通道的细节截面图。
图6至图8是沿图4的截面线6-6截取的涡轮发动机的根部下方通道和分隔件的截面图。
具体实施方式
如图1至图8所示,公开了一种用于燃气涡轮发动机10的翼型件冷却系统54。翼型件冷却系统54可以至少由与压缩机12的第一部分62流体连通的第一冷却流体供给系统56和与压缩机12的第二部分64流体连通的第二冷却流体供给系统58形成。第一冷却流体供给系统56可以构造成将第一压力下的冷却流体从压缩机12的第一部分62供给至围绕燃气涡轮发动机10的转子组件18周向地布置的第一排翼型件中的一个或更多个翼型件,并且第二冷却流体供给系统58可以构造成将第二压力下的冷却流体从压缩机12的第二部分64供给至第一排翼型件中的一个或更多个翼型件。另外地,第二压力可以低于第一压力。因此,一个或更多个翼型件中的每个翼型件(比如一个或更多个涡轮机动叶片46和/或固定的涡轮机静叶片44中的每一者)可以由处于两个不同压力下的冷却流体来冷却。在特定的实施方式中,这可以允许翼型件被冷却,同时降低用于提供这种冷却的涡轮发动机的成本。例如,第二压力下的冷却流体可以对于涡轮发动机10而言成本不太高,原因在于第二压力下的冷却流体可以在涡轮发动机10的压缩机12处经受较少的压缩。另外地,这可以进一步允许翼型件被更有效地冷却,同时仍然防止热气体进入到每个翼型件中。例如,翼型件可以包括压力侧冷却系统84、抽吸侧冷却系统86以及位于压力侧冷却系统84与抽吸侧冷却系统86中间的一个或多个阻挡件88。在特定的实施方式中,可以将第一压力(第一压力可以高于第二压力)下的冷却流体供给至翼型件的压力侧冷却系统84,从而防止翼型件的压力侧76的外侧的较高压力的流体进入到翼型件中。另外地,在特定的实施方式中,可以将第二压力(第二压力可以低于第一压力)下的冷却流体供给至翼型件的抽吸侧冷却系统86,从而防止翼型件的抽吸侧78的外侧的较低压力的流体进入到翼型件中。
进一步如图1至图8所示,公开了一种用于燃气涡轮发动机10的翼型件冷却系统54。翼型件冷却系统54可以至少由与压缩机12的第一部分62流体连通的第一冷却流体供给系统56和与压缩机12的第二部分64流体连通的第二冷却流体供给系统58形成。第一冷却流体供给系统56可以包括第一供给通道98,第一供给通道98将冷却流体供给至同一排翼型件中的两个或更多个翼型件中的每个翼型件的第一冷却系统84。第二冷却流体供给系统58可以包括第一供给通道100,第一供给通道100也将冷却流体供给至与上述相同的两个或更多个翼型件中的每个翼型件的第二冷却系统86。因此,所述两个或更多个翼型件(比如两个或更多个涡轮机动叶片46或两个或更多个固定的涡轮机静叶片44)可以从两个不同的供给通道98和供给通道100中接纳冷却流体。在特定的实施方式中,这可以允许所述两个或更多个翼型件通过处于两种不同压力下的冷却流体来冷却(或者通过从压缩机12的两个不同部分接纳的冷却流体来冷却)。另外地,所述两个或更多个翼型件(比如两个或更多个涡轮机动叶片46)可以经由根部下方通道102和连接通道106和108接纳冷却流体,连接通道106和108直接和/或间接地连接至两个供给通道,即,供给通道98和供给通道100。在特定的实施方式中,这可以减少形成在涡轮发动机10的旋转盘48(或其他支承结构)中的供给通道98和供给通道100的数量,从而增加旋转盘48的完整性和/或降低生产旋转盘48的成本。
如图1所示,涡轮发动机10可以包括压缩机部段12、燃烧室部段14和涡轮机部段16。转子组件18被居中地定位并延伸穿过上述三个部段。压缩机部段12可以包括气缸20,该气缸20围封翼型件的交替排,翼型件诸如为固定的静叶片24和旋转的动叶片26。固定的静叶片24可以固定至气缸20,而旋转的动叶片26可以安装至转子组件18以与转子组件18一起旋转。
燃烧室部段14可以包括形成室30的外壳28,在燃烧室部段的室30内可以容纳多个燃烧器,例如十六个燃烧器(仅示出了其中的一个燃烧器32)并且所述多个燃烧器围绕圆形分布成环形图案。燃料可以是液体或气体形式,比如油或气,燃料可以进入每个燃烧器32并与从室30引入到燃烧器32中的压缩空气结合。经结合的燃料/空气混合物可以在燃烧器32中燃烧,并且所产生的热的经压缩的气流可以排放到附接至燃烧器32的过渡管道(未示出)以流向涡轮机部段16。
涡轮机部段16可以包括筒形壳体40,筒形壳体40包括内筒42,内筒42可以围封围绕转子组件18周向地布置的多排翼型件(比如固定的涡轮机静叶片44和/或旋转的涡轮机动叶片46)。靠近涡轮机部段16的入口的第一排静叶片44和第一排动叶片46通常分别被称为第一级静叶片和第一级动叶片。每排动叶片46可以由附接至设置在转子50上的盘48的多个翼型件形成,以形成转子组件18。动叶片46可以从盘48径向地向外延伸并终止于被称为动叶片稍端的区域中。每排静叶片44可以通过将一个或更多个静叶片44附接至涡轮发动机支承结构而形成,所述涡轮发动机支承结构比如但不局限于内筒42、涡轮护罩支承件(钩)、环形区段支承件(钩)和动叶片外部空气密封支承件(钩),内筒42也可以被称为静叶片承载件。静叶片44可以从内筒42的内部部分径向地向内延伸并且在接近转子50处终止。内筒42可以附接至筒形壳体40,筒形壳体40可以围封发动机10的涡轮机部段16。
为了更好地理解本发明,坐标系可以应用于这种涡轮发动机10,以帮助描述系统中部件的相对位置以及系统内的运动。转子组件18的旋转轴线纵向地延伸穿过压缩机部段12、燃烧室部段14和涡轮机部段16并限定纵向方向。从穿过各个部段的总体操作流模式的角度观察,涡轮机部件可以被描述为纵向地位于相对于彼此的上游或下游。例如,压缩机部段12纵向地位于燃烧室部段14的上游,并且涡轮机部段16纵向地位于燃烧室部段14的下游。各个部件远离中心转子轴线或其它纵向轴线的定位可以被描述为在径向方向上。因而,例如,动叶片46从盘48沿径向方向或径向地延伸。进一步远离纵向轴线以及转子中心轴线的位置与较近的位置相比可以被描述为径向向外或外侧,而较近的位置则为径向向内或内侧。
第三坐标方向,即,周向方向,可以描述特定部件相对于围绕诸如转子组件18的中心轴线的纵向轴线的假想圆的位置。例如,在涡轮发动机中的一排涡轮机动叶片处沿纵向向下游观察时,人们可以看到动叶片中的每个动叶片像时钟的指针一样在几个径向方向上径向向外延伸。每个动叶片的“时钟”位置也被称为角位置,描述了该动叶片在周向方向上的位置。因而,在该示例中,从转子盘48竖向地延伸的动叶片可以被描述为位于周向方向上的“12点钟”位置处,而从转子盘48向右延伸的动叶片可以被描述为位于周向方向上的“3点钟”位置处(当从纵向上游位置观察动叶片时),并且这两个动叶片可以被描述为在周向方向上间隔开。因而,径向方向可以描述参考圆的大小,并且周向方向可以描述参考圆上的角位置。
如图1所示,涡轮发动机10还可以包括翼型件冷却系统54。翼型件冷却系统54可以向涡轮机部段16的动叶片46、涡轮机部段16的静叶片44或者向涡轮机部段16的动叶片46和静叶片44两者提供冷却流体。翼型件冷却系统54可以包括冷却流体供给系统56、58和60。冷却流体供给系统56、58和60中的每个冷却流体供给系统可以与压缩机部段12的一部分流体连通。此外,冷却流体供给系统56、155和60中的任何一者均不可以彼此流体连通。
第一冷却流体供给系统56(比如第一冷却流体供给系统56a和/或第一冷却流体供给系统56b)可以例如在所有的静叶片24和静叶片26的下游的部分62处与压缩机部段12流体连通。即,第一冷却流体供给系统56可以接纳已经完全穿过压缩机部段12的冷却流体,从而使得冷却流体的压力比冷却流体未完全穿过压缩机部段12时的压力高。此外,由于由第一冷却流体供给系统56接纳的冷却流体已经完全穿过压缩机部段12,因此通过涡轮发动机10产生接纳在第一冷却流体供给系统56处的这些冷却流体可能成本较高。
第二冷却流体供给系统58(比如第二冷却流体供给系统58a和/或第二冷却流体供给系统58b)可以例如在位于部分62上游的部分64处与压缩机部段12流体连通。部分64的示例可以是位于第十级(例如,压缩机部段12的第十排动叶片26)处的部分。即,在这种示例中,第二冷却流体供给系统58可以接纳已经穿过十排动叶片26但尚未穿过部分64下游的剩余动叶片26的冷却流体。由于未穿过所有的动叶片26(比如,穿过所有的动叶片可发生于由第一冷却流体供给系统56接纳的冷却流体),由第二冷却流体供给系统58接纳的冷却流体的压力可以比由第一冷却流体供给系统56接纳的冷却流体的压力低。类似地,与被第一冷却流体供给系统56接纳的冷却流体相比,由涡轮发动机10产生被第二冷却流体供给系统58接纳的冷却流体可能成本较低。此外,由于未穿过所有的动叶片26(比如,穿过所有的动叶片可发生于由第一冷却流体供给系统56接纳的冷却流体),由第二冷却流体供给系统58接纳的冷却流体的温度也可以比由第一冷却流体供给系统56接纳的冷却流体的温度低。因此,由第二冷却流体供给系统58接纳的冷却流体可以更有效地对涡轮发动机10的翼型件进行冷却。
第三冷却流体供给系统60(比如第三冷却流体供给系统60a和/或第三冷却流体供给系统60b)可以例如在位于部分64的上游的部分66处与压缩机部段12流体连通。部分66的示例可以是位于第8级(例如,压缩机部段12的第8排动叶片26)处的部分。即,在这种示例中,第三冷却流体供给系统60可以接纳已经穿过八排动叶片26但尚未穿过部分66下游的剩余动叶片26的冷却流体。由于未穿过同样多的动叶片26,由第三冷却流体供给系统60接纳的冷却流体的压力可以比由第二冷却流体供给系统58接纳的冷却流体的压力低。类似地,与被第二冷却流体供给系统58接纳的冷却流体相比,由涡轮发动机10产生被第三冷却流体供给系统60接纳的冷却流体可能成本较低。此外,由于未穿过同样多的动叶片26,由第三冷却流体供给系统60接纳的冷却流体的温度可以比由第二冷却流体供给系统58接纳的冷却流体的温度低。因此,由第三冷却流体供给系统60接纳的冷却流体可以更有效地对涡轮发动机10的翼型件进行冷却。
除了与压缩机部段12的部分流体连通之外,冷却流体供给系统56、58和60中的每个冷却流体供给系统可以将冷却流体从压缩机部段12的相应部分供给至涡轮机部段16的一个或更多个翼型件(比如经由冷却流体供给系统56a、58a和60a供给至一个或更多个动叶片46,和/或经由冷却流体供给系统56b、58b和60b供给至一个或更多个静叶片44)。例如,第一冷却流体供给系统56可以将冷却流体供给至第一排68的翼型件中的一个或更多个翼型件。在这种示例中,如果第一排68的翼型件是一排动叶片46,则第一冷却流体供给系统56a可以将冷却流体供给至动叶片46的第一排68中的一个或更多个动叶片46(或所有动叶片46)。此外,如果第一排68的翼型件是一排静叶片44,则第一冷却流体供给系统56b可以将冷却流体(经由一个或更多个第一压力腔101)供给至静叶片44的第一排68中的一个或更多个静叶片44(或所有静叶片)。另外地,来自第一冷却流体供给系统56的冷却流体可以被供给至第一排68的翼型件中的一个翼型件的一部分。例如,如下面关于图3所讨论的,来自第一冷却流体供给系统56的冷却流体可以被供给至翼型件的压力侧冷却系统84。
第二冷却流体供给系统58可以将流体供给至翼型件,而该翼型件也由第一冷却流体供给系统56供给。例如,如果第一排68的翼型件是一排动叶片46,则第二冷却流体供给系统58a可以将冷却流体供给至动叶片46的第一排68中的、也由第一冷却流体供给系统56a供给的一个或更多个动叶片46(或所有动叶片46)。此外,如果第一排68的翼型件是一排静叶片44,则第二冷却流体供给系统58b可以将冷却流体(经由一个或更多个第二压力腔103)供给至静叶片44的第一排68中的、也由第一冷却流体供给系统56b供给的一个或更多个静叶片44(或所有的静叶片)。另外地,来自第二冷却流体供给系统58的冷却流体可以被供给至第一排68的翼型件中的一个翼型件的一部分。例如,如下面关于图2所讨论的,来自第二冷却流体供给系统58的冷却流体可以被供给至翼型件的抽吸侧冷却系统86。
在特定的实施方式中,由于冷却流体供给系统56和冷却流体供给系统58,相同的翼型件可以接纳处于两种不同压力下的冷却流体。涡轮发动机10的翼型件的这种冷却可以与常规的冷却技术不同,在常规的冷却技术中,一排翼型件比如第一排涡轮机动叶片由具有相同压力和/或由压缩机部段的同一部分供给的冷却流体来冷却。作为示例,在常规的冷却技术中,第一排翼型件可以由仅从燃气涡轮发动机的单个部分(比如仅部分62)供给的冷却流体来冷却。翼型件的这种常规冷却可能对于涡轮发动机而言成本更高,原因在于所有这些冷却流体均穿过压缩机部段的所有静叶片和动叶片。相反地,在特定的实施方式中,燃气涡轮发动机10的第一排68的翼型件可以被由第一冷却流体供给系统56和第二冷却流体供给系统58供给的冷却流体来冷却。因而,第一排68的翼型件可以(至少部分地)由从压缩机部段12的部分64接纳的冷却流体来冷却,对于燃气涡轮发动机10而言,从压缩机部段12的部分64接纳的冷却流体比从压缩机部段12的部分62接纳的冷却流体的成本低。
第二冷却流体供给系统58还可以将冷却流体供给至第二排70的翼型件中的一个或更多个翼型件。在这种示例中,如果第二排70的翼型件是一排动叶片46,则第二冷却流体供给系统58a可以将冷却流体供给至动叶片46的第二排70中的一个或更多个动叶片46(或所有的动叶片46)。此外,如果第二排70的翼型件是一排静叶片44,则第二冷却流体供给系统58b可以将冷却流体(经由一个或更多个第二压力腔103)供给至静叶片44的第二排70中的一个或更多个静叶片44(或所有的静叶片)。另外地,来自第二冷却流体供给系统58的冷却流体可以被供给至第二排70的翼型件中的一个翼型件的一部分。例如,如下面关于图2所讨论的,来自第二冷却流体供给系统58的冷却流体可以被供给至翼型件的压力侧冷却系统84。
第三冷却流体供给系统60可以将冷却流体供给至第二排70的翼型件中的、也由第二冷却流体供给系统58供给的翼型件。例如,如果第二排70的翼型件是一排动叶片46,则第三冷却流体供给系统60a可以将冷却流体供给至动叶片46的第二排70中的、也由第二冷却流体供给系统58a供给的一个或更多个动叶片46(或所有的动叶片46)。此外,如果第二排70的翼型件是一排静叶片44,则第三冷却流体供给系统60b可以将冷却流体(经由一个或更多个第三压力腔105)供给至静叶片44的第二排70中的、也由第二冷却流体供给系统58b供给的一个或更多个静叶片44(或所有的静叶片)。另外地,来自第三冷却流体供给系统60的冷却流体可以被供给至第二排70的翼型件中的一个翼型件的一部分。例如,如下面关于图3所讨论的,来自第三冷却流体供给系统60的冷却流体可以被供给至翼型件的抽吸侧冷却系统86。
在特定的实施方式中,由于冷却流体供给系统58和冷却流体供给系统60,第二排70的翼型件中的相同的翼型件可以接纳处于两种不同压力下的冷却流体。因而,第二排70的翼型件可以(至少部分地)由从压缩机部段12的部分66接纳的冷却流体来冷却,对于燃气涡轮发动机10而言,从压缩机部段12的部分66接纳的冷却流体比从压缩机部段12的部分64接纳的冷却流体的成本低。
第三冷却流体供给系统60还可以将冷却流体供给至第三排72的翼型件中的一个或更多个翼型件。在这种示例中,如果第三排72的翼型件是一排动叶片46,则第三冷却流体供给系统60a可以将冷却流体供给至动叶片46的第三排72中的一个或更多个动叶片46(或所有的动叶片46)。此外,如果第三排72的翼型件是一排静叶片44,则第三冷却流体供给系统60b可以将冷却流体(经由一个或更多个第三压力腔105)供给至静叶片44的第三排72中的一个或更多个静叶片44(或所有的静叶片)。如图1所示,第三排72的翼型件可以仅从第三冷却流体供给系统60接纳冷却流体。即,与第一排68的翼型件和第二排70的翼型件相反,第三排72的翼型件不可以接纳不同压力下的冷却流体。然而,在特定的实施方式中,第三排72可以接纳不同压力下的冷却流体。例如,除了由第三冷却流体供给系统60供给的冷却之外,涡轮发动机10可以包括第四冷却流体供给系统(未示出),第四冷却流体供给系统可以与压缩机部段12的第四部分(未示出,但第四部分可以位于部分66的上游并且可以供应压力比由部分66供应的冷却流体的压力低的冷却流体)流体连通,并且第四冷却流体供给系统可以将冷却流体从第四部分供给至第三排72的翼型件中的、也由第三冷却流体供给系统72供给的翼型件。在特定的实施方式中,由于第三冷却流体供给系统60和第四冷却供给系统,第三排72的翼型件中的相同的翼型件可以接纳处于两种不同压力下的冷却流体。因而,第三排72的翼型件可以(至少部分地)由从压缩机部段12的第四部分接纳的冷却流体来冷却,对于燃气涡轮发动机10而言,从压缩机部段12的第四部分接纳的冷却流体比从压缩机部段12的部分66接纳的冷却流体的成本低。
尽管图1的涡轮发动机10已经被示出为将冷却流体提供至三排翼型件,上文描述的冷却仍可以应用于涡轮发动机10的更多或更少的翼型件。例如,上文描述的冷却可以应用于涡轮机部段16的所有翼型件(或涡轮机部段16的所有级)。作为另一示例,上文描述的冷却可以应用于涡轮机部段16的任何其它数量的翼型件(或涡轮机部段16的任何其它数量的级)。另外地,尽管图1的涡轮发动机10已经被示出为包括三个冷却流体供给系统(即,第一冷却流体供给系统56、第二冷却流体供给系统58和第三冷却流体供给系统60),但涡轮发动机10可以具有任何数量的冷却流体供给系统。例如,涡轮发动机10可以具有与压缩机部段12的每个级流体连通的不同的冷却流体供给系统。
此外,尽管图1的涡轮发动机10已经被示出为包括与压缩机部段12的特定部分流体连通的三个冷却流体供给系统(即,第一冷却流体供给系统56、第二冷却流体供给系统58和第三冷却流体供给系统60),但每个冷却流体供给系统56、58和60(和/或任何其他冷却流体供给系统)可以与压缩机部段12的任何其它部分流体连通。例如,第一冷却流体供给系统56可以与压缩机部段12的第十三级流体连通,第二冷却流体供给系统58可以与压缩机部段12的第十一级流体连通,并且第三冷却流体供给系统60可以与压缩机部段12的第九级流体连通。另外地,尽管图1的涡轮发动机10已经被示出为包括将冷却流体供给至特定排的翼型件的三个冷却流体供给系统(即,第一冷却流体供给系统56、第二冷却流体供给系统58和第三冷却流体供给系统60),但每个冷却流体供给系统56、58和60(和/或任何其他冷却流体供给系统)可以将冷却流体供给至涡轮机部段16中的任一排翼型件。例如,第一冷却流体供给系统56可以将冷却流体供给至第二排70的翼型件(或供给至第一排68的翼型件和第二排70的翼型件两者),第二冷却流体供给系统58可以将冷却流体供给至第二排70的翼型件和第三排72的翼型件,并且第三冷却流体供给系统60可以将冷却流体供给至第三排72的翼型件和第四排翼型件。
图2是图1中的涡轮发动机的涡轮机翼型件的立体图。翼型件可以是涡轮机动叶片46或涡轮机静叶片44。如图所示,翼型件是涡轮机动叶片46。翼型件可以由联接至根部96的大致长形动叶片部分形成。图3是图2所示的涡轮机翼型件沿截面线3-3截取的截面图。如图所示,翼型件是涡轮机动叶片46。动叶片46可以具有外壁74,动叶片46适于例如在涡轮机部段16的第一排68的翼型件、涡轮机部段16的第二排70的翼型件、涡轮机部段16的第三排72的翼型件或涡轮机部段16的任何其它排翼型件中使用。外壁74可以形成大致凹状形状的部分,并且可以形成大致凸形形状的部分,该大致凹状形状的部分形成压力侧76,该大致凸形形状的部分形成抽吸侧78。压力侧冷却系统84和抽吸侧冷却系统86可以定位在动叶片46的内部,以将一个或更多冷却流引导穿过动叶片46并从动叶片46中的一个或更多个排放孔(未示出)排出来降低动叶片46的温度。排放孔可以定位在压力侧76和抽吸侧78上的任何位置处并且可以具有各种构型。
如图3所示,翼型件可以包括压力侧冷却系统84和抽吸侧冷却系统86,压力侧冷却系统84和抽吸侧冷却系统86由设置在压力侧冷却系统84与抽吸侧冷却系统86中间的一个或更多个阻挡件88隔开。阻挡件88可以是将压力侧冷却系统84与抽吸侧冷却系统86隔开的任何元件,比如弦向翼肋、阻塞件、冲击插入件、任何其它元件或者前述的任何组合。压力侧冷却系统84可以由一个或更多个通道形成。例如,如图所示,压力侧冷却系统84可以由五通蛇形通道形成。在另一些实施方式中,压力侧冷却系统84可以由三通蛇形通道形成,或者由一个或更多个通道的任何其它构型(比如利用冲击冷却构型的通道,如可能是针对静叶片44的情况)形成。压力侧冷却系统84可以包括靠近根部96的入口90用以从诸如第一冷却流体供给系统56、第二冷却流体供给系统58、第三冷却流体供给系统60或任何其他冷却流体供给系统的冷却流体供给系统接纳冷却流体。此外,如图所示,冷却流体可以从后缘82流动至前缘80,并且从位于前缘80附近的排放孔离开动叶片46。在特定的实施方式中,压力侧冷却系统84可以在入口90处从图1的第一冷却流体供给系统56接纳冷却流体。在这样的示例中,从压缩机部段12的部分62接纳的冷却流体的较高压力可以抵消在压力侧76的动叶片46外部的流体的较高压力,从而防止外部流体经由排放孔进入到动叶片46中。
抽吸侧冷却系统86可以由一个或更多个通道形成。例如,如图所示,抽吸侧冷却系统86可以由四通蛇形通道形成。在另一些实施方式中,压力侧冷却系统84可以由三通蛇形通道、二通蛇形通道或一个或更多个通道的任何其他构型(比如利用冲击冷却构型的通道,如可能是针对静叶片44的情况)形成。压力侧冷却系统84可以包括靠近根部96的入口92和入口94,用以接纳来自诸如第一冷却流体供给系统56、第二冷却流体供给系统58、第三冷却流体供给系统60或任何其他冷却流体供给系统的冷却流体供给系统的冷却流体。此外,如图所示,在入口92处接纳的冷却流体可以从前缘80流动至后缘82并且从位于后缘82附近的排放孔处流出动叶片46。在特定的实施方式中,抽吸侧冷却系统86可以在入口92和入口94处接纳来自图1的第二冷却流体供给系统58的冷却流体。在这样的示例中,从部分64所接纳的冷却流体的较低压力(与从部分62所接纳的冷却流体的较高压力相比较)可以抵消在抽吸侧78的动叶片46外部的流体的较低压力(与压力侧76的动叶片46外部的流体的较高压力相比),从而防止外部流体经由排放孔进入到动叶片46中。涡轮发动机10的翼型件的这种冷却可以与常规的冷却技术不同,在常规的冷却技术中,翼型件在翼型件的压力侧和抽吸侧均供有相同压力下的冷却流体。在这样的常规技术中,冷却流体的压力要求足够高以抵消压力侧的翼型件外侧的流体的较高压力,即使在这些冷却流体被用于冷却抽吸侧(抽吸侧经受比翼型件外部的较低压力)时也是如此。因此,这些常规冷却技术要求涡轮发动机10向翼型件的、不需要这种高压力的部分提供成本高的高压力冷却流体。相反地,在特定的实施方式中,翼型件(比如动叶片46)的压力侧冷却系统84供有较高压力的冷却流体(以抵消压力侧76的翼型件外侧的较高压力),而翼型件(比如动叶片46)的抽吸侧冷却系统86供有较低压力的冷却流体(以抵消在抽吸侧78的翼型件外侧的较低压力)。在特定的实施方式中,这可以允许翼型件以更有效的方式被冷却,但仍然防止热气体进入到翼型件中。
图4是图1中的涡轮发动机的旋转盘和涡轮机翼型件的一部分两者沿细节4-4截取的剖切视图,并且图4包括图1中的涡轮发动机的根部和根部下方通道的细节截面图。如上文所说明的,一排涡轮机动叶片46可以由附接至旋转盘48的多个翼型件形成。所述排的涡轮机动叶片46中的每个涡轮机动叶片46包括动叶片部分(未示出)和根部96。动叶片46的根部96附接至设置在转子组件18的转子50上的盘48上。因此,动叶片46从盘48径向地向外延伸。
为了将冷却流体供给至翼型件(比如动叶片46),图1的冷却流体供给系统56、58和60可以位于盘48内(或者在其他支承结构内,如在静叶片44的情况下)。例如,第一冷却流体供给系统56和第二冷却流体供给系统58可以位于动叶片46的第一排68的盘48内;第二冷却流体供给系统58和第三冷却流体供给系统60可以位于动叶片46的第二排70的盘48内;并且第三冷却流体供给系统60(或者第三冷却流体供给系统和第四冷却流体供给系统)可以位于动叶片46的第三排72的盘48内。冷却流体供给系统可以以任何合适的方式位于盘48内。例如,冷却流体供给系统的一个或更多个供给通道98和供给通道100可以以钻孔、加工或以其它方式形成于盘48中。供给通道98和供给通道100可以以任何构造形成于盘48中。作为示例,供给通道98和供给通道100可以以使得供给通道98和供给通道100在特定点处彼此交叉(如图1和图4所示)的任何角度形成。在这样的示例中,供给通道98和供给通道100可以周向地彼此间隔开,从而防止供给通道98与供给通道100物理地相交。作为另一示例,供给通道98和供给通道100可以以不会使得供给通道98和供给通道100彼此交叉的任何角度形成。在这种示例中,供给通道98和供给通道100可以不彼此周向地间隔开(或者供给通道98和供给通道100仍然可以彼此周向地间隔开)。
供给通道98和供给通道100可以是图1的冷却流体供给系统中的任一者的一部分。例如,如图4所示,供给通道98是第一冷却流体供给系统56的一部分,并且供给通道100是第二冷却流体供给系统58的一部分。因此,在特定的实施方式中,供给通道98可以将冷却流体从部分62(例如,具有较高压力)供给至附接到盘48的一排动叶片46中的一个或更多个动叶片46,并且供给通道100可以将冷却流体从部分64(例如,压力比由部分62供给的冷却流体的压力低)供给至附接到盘48的一排动叶片46中的一个或更多个动叶片46。
供给通道98和供给通道100可以将冷却流体供给至一排动叶片46中的任何数量的动叶片46。例如,每个供给通道98和每个供给通道100可以将冷却流体仅供给至一排动叶片46中的单个动叶片46。在这种示例中,盘48可以包括用于一排动叶片46中的每个动叶片46的供给通道98和供给通道100。因此,如果在一排动叶片46中具有十二个动叶片46,则盘48可以包括十二个供给通道98和十二个供给通道100,总共有24个供给通道。作为另一示例,每个供给通道98和每个供给通道100可以将冷却流体供给至一排动叶片46中的具有两个动叶片46的组。在这种示例中,盘48可以包括用于一排动叶片46中的具有两个动叶片46的每个组的供给通道98和供给通道100。因此,如果在一排动叶片46中具有十二个动叶片46,则盘48可以包括六个供给通道98和六个供给通道100,总共有十二个供给通道。在特定的实施方式中,这可以增加盘48的结构完整性,原因在于这可以减少形成在盘48中的供给通道98和供给通道100的数量。此外,在特定的实施方式中,这可以降低生产盘48的成本,原因在于在盘48中可以形成较少的供给通道98和供给通道100。
作为另一示例,每个供给通道98和每个供给通道100可以将冷却流体供给至一排动叶片46中的具有三个或更多个动叶片46的组。在这种示例中,盘48可以包括用于一排动叶片46中的具有三个或更多个动叶片46的每个组的供给通道98和供给通道100。因此,如果在一排动叶片46中具有十二个动叶片46,则盘48可以包括四个或少于四个的供给通道98和四个或少于四个的供给通道100,供给通道98和供给通道100总共为八个或少于八个。在特定的实施方式中,这可以进一步增加盘片48的结构完整性,原因在于这可以进一步减少形成在盘48中的供给通道98和供给通道100的数量。此外,在特定的实施方式中,这可以进一步降低生产盘48的成本,原因在于在盘48中可以形成更少的供给通道98和供给通道100。
供给通道98和供给通道100可以各自向一个或更多个动叶片46的特定部分供给冷却流体。例如,供给通道98可以将冷却流体供给至动叶片46的压力侧冷却系统84(图3中示出),供给通道100可以将冷却流体供给至动叶片46的抽吸侧冷却系统86(也在图3中示出)。因此,当每个供给通道98和每个供给通道100仅将冷却流体供给至一排动叶片46中的单个动叶片46(如上所述)时,供给通道98可以将冷却流体仅供给至单个动叶片46的压力侧冷却系统84,并且供给通道100可以将冷却流体仅供给至单个动叶片46的抽吸侧冷却系统86。类似地,当每个供给通道98和每个供给通道100将冷却流体供给至一排动叶片46中的具有两个或更多个动叶片46的组(也如上所述)时,供给通道98可以将冷却流体仅供给至具有两个或更多个动叶片46的组的压力侧冷却系统84,并且供给通道100可以将冷却流体仅供给至具有两个或更多个动叶片46的组的抽吸侧冷却系统86。
如图4至图5进一步所示,一排涡轮机动叶片46的多个涡轮机动叶片46中的每个涡轮机动叶片与根部下方通道102流体连通。根部下方通道102可以直接地或间接地从供给通道98和供给通道100接纳冷却流体,并且可以进一步将冷却流体供给至动叶片46。如图所示,根部下方通道102可以经由入口90将冷却流体从供给通道98(例如,具有较高的压力)供给至动叶片46,并且可以进一步经由入口92和入口94(未示出)将冷却流体从供给通道100(例如,具有较低的压力)供给至动叶片46。根部下方通道102可以径向地位于动叶片46的根部96的下方。在这种示例中,根部96的一部分可以径向向下延伸到根部下方通道中以用作由供给通道98和供给通道100供给的冷却流体之间的分隔件104(如图5所示,图5是涡轮发动机的根部和根部下方通道在图4的细节5-5处截取的细节截面图)。替代性地(或者附加地),盘48的一部分可以径向向外延伸到根部下方通道中以用作由供给通道98和供给通道100供给的冷却流体之间的分隔件104。由于分隔件104,由供给通道98供给的冷却流体(该冷却流体可以具有较高的压力)不可以与由供给通道100供给的冷却流体(该冷却流体的压力可以比由供给通道98提供的冷却流体的压力低)流体连通。根部下方通道102也可以位于根部96中、邻近于根部96(比如位于根部96的侧面)、或者位于可以允许根部下方通道102直接或间接地从供给通道98和供给通道100接纳冷却流体并且进一步将冷却流体供给至动叶片46的任何其它位置处。
动叶片46的根部下方通道102可以进一步与一个或更多个连接通道106和108(在图4中示出)流体连通,所述一个或更多个连接通道106和108可以提供动叶片46的根部下方通道102与所述一排动叶片46中的一个或更多个另外的动叶片46的根部下方通道102之间的流体连通。如上所述,每个供给通道98和每个供给通道100可以将冷却流体供给至一排动叶片46中的具有两个或更多个动叶片46的组,从而减少形成在盘48中的供给通道的数量。在特定的实施方式中,连接通道106和连接通道108可以允许冷却流体在具有两个或更多个动叶片46的组的动叶片46之间连通。例如,冷却流体可以由供给通道98直接地供给至具有两个或更多个动叶片46的组中的第一动叶片47的根部下方通道102。除了供给至第一动叶片47的冷却流体之外,一部分冷却流体(例如)可以通过连接通道106供给至具有两个或更多个动叶片46的组的第二动叶片49(和/或任何其他动叶片46)的根部下方通道102。因此,单个供给通道98(和单个供给通道100)可以将冷却流体供给至多于一个动叶片46。下面参考图6至图8讨论另外的示例。
图6至图8是沿图4的截面线6-6截取的涡轮发动机的根部下方通道和分隔件的截面图。另外地,图6至图8示出了涡轮发动机10的翼型件之间的流体连通的各种示例。第一翼型件(比如第一动叶片47,第一动叶片47在图6-8中未明确示出)可以与根部下方通道102a流体连通,并且第二翼型件(比如第二动叶片49,第二动叶片49在图6至图8中未明确示出)也可以与根部下方通道102b流体连通。第一动叶片47的根部下方通道102a可以附接至供给通道98并与供给通道98流体连通。因此,例如来自第一冷却流体供给系统56(和部分62)的冷却流体可以被第一动叶片47的根部下方通道102a接纳并且被供给至例如第一动叶片47的压力侧冷却系统84。此外,连接通道108可以位于第一动叶片47的根部下方通道102a与第二动叶片49的根部下方通道102b中间,以将第一动叶片47的根部下方通道102a连接至第二动叶片49的根部下方通道102b。因此,来自供给通道98的冷却流体可以经由连接通道108和第一动叶片47的根部下方通道102a供给至第二动叶片49的根部下方通道102b(如箭头110所示)。此外,还可以将冷却流体供给至例如第二动叶片49的压力侧冷却系统84。
另外地,第二动叶片49的根部下方通道102b可以附接至供给通道100并与供给通道100流体连通。因此,例如来自冷却流体供给系统58(和部分64)的冷却流体可以被第二动叶片49的根部下方通道102b接纳并且被供给至例如第二动叶片49的抽吸侧冷却系统86。此外,连接通道106可以位于第二动叶片49的根部下方通道102b与第一动叶片47的根部下方通道102a中间,以将第二动叶片49的根部下方通道102b连接至第一动叶片47的根部下方通道102a。因此,来自供给通道100的冷却流体可以经由连接通道106和第二动叶片49的根部下方通道102b供给至第一动叶片47的根部下方通道102b(如箭头112所示)。此外,还可以将冷却流体供给至例如第一动叶片47的抽吸侧冷却系统86。
第一动叶片和第二动叶片46的根部下方通道102可以进一步包括分隔件104,分隔件104可以将根部下方通道102分成两部分(例如,比如前部(或上游)部分和后部(或下游)部分),并且分隔件104可以防止两个部分之间的流体连通。即,分隔件104可以防止由供给通道98供给至根部下方通道102的第一部分的冷却流体(例如,较高压力的冷却流体)与由供给通道100供给至根部下方通道102的第二部分的冷却流体(例如,较低压力的冷却流体)之间的流体连通。另外地,尽管供给通道98和供给通道100被示出为附接至不同的根部下方通道102并与不同的根部下方通道102流体连通,但供给通道98和供给通道100可以附接至同一根部下方通道(比如第一动叶片47的根部下方通道102a或第二动叶片49的根部下方通道102b)并与同一根部下方通道流体连通。
图7示出了涡轮发动机10的翼型件之间的流体连通的另一示例。如图7所示,第一翼型件(比如第一动叶片47,第一动叶片47在图6至图8中未明确示出)可以与根部下方通道102a流体连通,并且第二翼型件(例如第二动叶片49,第二动叶片49在图6至图8中未明确示出)也可以与根部下方通道102b流体连通。第一动叶片47的根部下方通道102a可以附接至供给通道98并与供给通道98流体连通。因此,例如来自第一冷却流体供给系统56(和部分62)的冷却流体可以被第一动叶片47的根部下方通道102a接纳并且被供给至例如第一动叶片47的压力侧冷却系统84。此外,连接通道108(例如,连接通道108可以由盖板形成)可以定位成邻近于第一动叶片47的根部下方通道102a和第二动叶片49的根部下方通道102b两者,以将第一动叶片47的根部下方通道102a连接至第二动叶片49的根部下方通道102b。因此,来自供给通道98的冷却流体可以经由连接通道108和第一动叶片47的根部下方通道102a供给至第二动叶片49的根部下方通道102b(如箭头110所示)。此外,还可以将冷却流体供给至例如第一动叶片47的压力侧冷却系统84。
另外地,第二动叶片49的根部下方通道102b可以附接至供给通道100并与供给通道100流体连通。因此,例如来自冷却流体供给系统58(和部分64)的冷却流体可以被第二动叶片49的根部下方通道102b接纳并且被供给至例如第一动叶片47的抽吸侧冷却系统86。此外,连接通道106可以定位成邻近于第二动叶片49的根部下方通道102b和第一动叶片47的根部下方通道102a两者,以将第二动叶片49的根部下方通道102b连接至第一动叶片47的根部下方通道102a。因此,来自供给通道100的冷却流体可以经由连接通道106和第二动叶片49的根部下方通道102b供给至第一动叶片47的根部下方通道102a(如箭头112所示)。此外,还可以将冷却流体供给至例如第一动叶片47的抽吸侧冷却系统86。
第一动叶片和第二动叶片46的根部下方通道102可以进一步包括分隔件104,分隔件104可以将根部下方通道102分成两部分(例如,比如前部(或上游)部分和后部(或下游)部分),并且分隔件104可以防止两个部分之间的流体连通。即,分隔件104可以防止由供给通道98供给至根部下方通道102的第一部分的冷却流体(例如,较高压力的冷却流体)与由供给通道100供给至根部下方通道102的第二部分的冷却流体(例如,较低压力的冷却流体)之间的流体连通。另外地,尽管供给通道98和供给通道100被示出为附接至不同的根部下方通道102并与不同的根部下方通道102流体连通,但供给通道98和供给通道100可以附接至同一根部下方通道(比如第一动叶片47的根部下方通道102a或第二动叶片49的根部下方通道102b)并与同一根部下方通道流体连通。
图8示出了涡轮发动机10的翼型件之间的流体连通的另一示例。如图8所示,第一翼型件(比如第一动叶片47,第一动叶片47在图6至图8中未明确示出)可以与根部下方通道102a流体连通,并且第二翼型件(比如第二动叶片49,第二动叶片49在图6至图8中未明确示出)也可以与根部下方通道102b流体连通。此外,连接通道108可以定位在第一动叶片47的根部下方通道102a和第二动叶片49的根部下方通道102b两者中间(或者邻近于两者)。连接通道108可以附接至供给通道98、第一动叶片47的根部下方通道102a和第二动叶片49的根部下方通道102b中的每一者。因此,来自供给通道98的冷却流体可以供给至连接通道108,并且可以进一步从连接通道108供给至第一动叶片47的根部下方通道102a以及从连接通道108供给至第二动叶片49的根部下方通道102b(如箭头110所示)。此外,冷却流体还可以被供给至例如第一动叶片47的压力侧冷却系统84和第二动叶片49的压力侧冷却系统84。因此,来自例如第一冷却流体供给系统56(和部分62)的冷却流体可以(经由连接通道108)由第一动叶片47和第二动叶片49两者的根部下方通道102接纳并且被供给至例如第一动叶片47的压力侧冷却系统84和第二动叶片49的压力侧冷却系统84。
另外,连接通道106可以定位在第一动叶片47的根部下方通道102a和第二动叶片49的根部下方通道102b两者中间(或者邻近于两者)。连接通道106可以附接至供给通道100、第一动叶片47的根部下方通道102a和第二动叶片49的根部下方通道102b中的每一者。因此,来自供给通道100的冷却流体可以被供给至连接通道106,并且可以进一步从连接通道106供给至第一动叶片47的根部下方通道102a以及从连接通道106供给至第二动叶片49的根部下方通道102b(如箭头112所示)。此外,冷却流体还可以被供给至例如第一动叶片47的抽吸侧冷却系统86和第二动叶片49的抽吸侧冷却系统86。因此,来自例如冷却流体供给系统58(和部分62)的冷却流体可以(经由连接通道108)由第一动叶片47和第二动叶片49两者的根部下方通道102接纳并且被供给至例如第一动叶片47的抽吸侧冷却系统86和第二动叶片49的抽吸侧冷却系统86。
第一动叶片和第二动叶片46的根部下方通道102可以进一步包括分隔件104,分隔件104可以将根部下方通道102分成两部分(例如,比如前部(或上游)部分和后部(或下游)部分),并且分隔件104可以防止两个部分之间的流体连通。即,分隔件104可以防止由供给通道98供给至根部下方通道102的第一部分的冷却流体(例如,较高压力的冷却流体)与由供给通道100供给至根部下方通道102的第二部分的冷却流体(例如,较低压力的冷却流体)之间的流体连通。
尽管上文已经关于将不同压力下(或来自压缩机12的不同部分)的冷却流体供给至翼型件描述了图4至图8的流体连通的示例,但在特定的实施方式中,图4至图8的流体连通的示例可以被用于将相同压力下(或者来自压缩机12的相同部分)的冷却流体供给至翼型件。此外,在特定的实施方式中,具有不同压力的冷却流体可以在被供给至翼型件之前混合在一起。在这样的实施方式中,根部下方通道102以及连接通道106和108可以减少形成在涡轮发动机10的旋转盘48(或其他支承结构)中的供给通道的数量,从而增加旋转盘48(或其他支承结构)的完整性和/或降低生产旋转盘48(或其他支承结构)的成本。
此外,尽管上文已经关于涡轮机动叶片46描述了图4至图8的流体连通的示例,但在特定的实施方式中,图4至图8的流体连通的示例可以用于其它翼型件,比如涡轮机静叶片44。在另一些实施方式中,涡轮机静叶片44可以与涡轮机动叶片46以不同的流体连通方式接纳冷却流体。例如,静叶片44所附接的涡轮发动机支承结构(比如内筒42或静叶片承载件)(和/或涡轮机护罩支承件、环区段支承件和/或动叶片外部空气密封支承件)可以包括一个或更多个冷却流体供给系统(比如图1的冷却流体供给系统56b、58b和60b)以及一个或更多个压力腔(比如图1的一个或更多个压力腔101、103和105)。此外,静叶片44可以经由一个或更多个供给通道(类似于供给通道98和供给通道100)与图1的压力腔101、103和105中的一者或更多者流体连通,所述一个或更多个供给通道可以直接地(或间接地)将冷却流体提供至静叶片44中的每个静叶片(比如,分别提供至每个静叶片44的压力侧冷却系统84和每个静叶片44的抽吸侧冷却系统86)。
出于说明、解释和描述本发明的实施例的目的提供了上述内容。对这些实施方式的修改和调整对于本领域的技术人员来说将是显而易见的,并且在不背离本发明的范围或主旨的情况下可以对这些实施方式进行修改和调整。
Claims (11)
1.一种涡轮发动机(10),其特征在于:
转子组件(18),所述转子组件(18)具有围绕所述转子组件(18)周向地布置的第一排(68)翼型件;
压缩机(12),所述压缩机(12)位于所述转子组件(18)的上游;
第一冷却流体供给系统(56),所述第一冷却流体供给系统(56)与所述压缩机(12)的第一部分(62)流体连通,所述第一冷却流体供给系统(56)构造成将第一压力下的冷却流体从所述压缩机(12)的所述第一部分(62)供给至所述第一排(68)翼型件中的第一翼型件;以及
第二冷却流体供给系统(58),所述第二冷却流体供给系统(58)与所述压缩机(12)的第二部分(64)流体连通,所述第二冷却流体供给系统(58)构造成将第二压力下的冷却流体从所述压缩机(12)的所述第二部分(64)供给至所述第一排(68)翼型件中的所述第一翼型件,其特征在于,所述第二压力低于所述第一压力。
2.根据权利要求1所述的涡轮发动机(10),其特征在于:
所述第一冷却流体供给系统(56)进一步构造成将所述第一压力下的冷却流体从所述压缩机(12)的所述第一部分(62)供给至所述第一排(68)翼型件中的每个翼型件;以及
所述第二冷却流体供给系统(58)进一步构造成将所述第二压力下的冷却流体从所述压缩机(12)的所述第二部分(64)供给至所述第一排(68)翼型件中的每个翼型件。
3.根据权利要求1所述的涡轮发动机(10),其特征在于,所述第一排(68)翼型件包括从所述转子组件(18)径向向外延伸的周向对准的第一排(68)涡轮机动叶片(46)。
4.根据权利要求1所述的涡轮发动机(10),其特征在于,所述第一排(68)翼型件包括附接至静叶片承载件(42)的第一排(68)涡轮机静叶片(44),所述第一排(68)涡轮机静叶片(44)围绕所述转子组件(18)的至少一部分周向地布置,其特征在于,所述第一排(68)涡轮机静叶片(44)中的涡轮机静叶片(44)各自径向向内延伸。
5.根据权利要求1所述的涡轮发动机(10),其特征还在于:
第二排(70)翼型件,所述第二排(70)翼型件围绕所述转子组件(18)周向地布置;
第三冷却流体供给系统(60),所述第三冷却流体供给系统(60)与所述压缩机(12)的第三部分(66)流体连通,所述第三冷却流体供给系统(60)构造成将第三压力下的冷却流体从所述压缩机(12)的所述第三部分(66)供给至所述第二排(70)翼型件中的第一翼型件,其特征在于,所述第三压力低于所述第二压力;并且
其特征在于,所述第二冷却流体供给系统(58)进一步构造成将所述第二压力下的冷却流体从所述压缩机(12)的所述第二部分(64)供给至所述第二排(70)翼型件中的所述第一翼型件。
6.根据权利要求5所述的涡轮发动机(10),其特征在于:
所述第一排(68)翼型件包括从所述转子组件(18)径向向外延伸的周向对准的第一排(68)涡轮机动叶片(46);并且
所述第二排(70)翼型件包括从所述转子组件(18)径向向外延伸的周向对准的第二排(70)涡轮机动叶片(46)。
7.根据权利要求5所述的涡轮发动机(10),其特征在于:
所述第一排(68)翼型件包括附接至静叶片承载件(42)的第一排(68)涡轮机静叶片(44),所述第一排(68)涡轮机静叶片(44)围绕所述转子组件(18)的至少一部分周向地布置,其特征在于,所述第一排(68)涡轮机静叶片(44)中的涡轮机静叶片(44)各自径向向内延伸;并且
所述第二排(70)翼型件包括从所述转子组件(18)径向向外延伸的周向对准的第一排涡轮机动叶片(46)。
8.根据权利要求5所述的涡轮发动机(10),其特征还在于,第三排(72)翼型件,所述第三排(72)翼型件围绕所述转子组件(18)周向地布置;并且
其特征在于,所述第三冷却流体供给系统(60)进一步构造成将所述第三压力下的冷却流体从所述压缩机(12)的所述第三部分(66)供给至所述第三排(72)翼型件中的第一翼型件。
9.根据权利要求5所述的涡轮发动机(10),其特征还在于:
第三排(72)翼型件,所述第三排(72)翼型件围绕所述转子组件(18)周向地布置;以及
第四冷却流体供给系统,所述第四冷却流体供给系统与所述压缩机(12)的第四部分流体连通,所述第四冷却流体供给系统构造成将第四压力下的冷却流体从所述压缩机(12)的所述第四部分供给至所述第三排(72)翼型件中的第一翼型件,其特征在于,所述第四压力低于所述第三压力;并且
其特征在于,所述第三冷却流体供给系统(60)进一步构造成将所述第三压力下的冷却流体从所述压缩机(12)的所述第三部分(66)供给至所述第三排(72)翼型件中的所述第一翼型件。
10.根据权利要求1所述的涡轮发动机(10),其特征在于:
所述第一排(68)翼型件中的所述第一翼型件包括压力侧冷却系统(84)、抽吸侧冷却系统(86)、以及位于所述压力侧冷却系统(84)与所述抽吸侧冷却系统(86)中间的一个或更多个弦向翼肋(88);
所述第一冷却流体供给系统(56)进一步构造成将所述第一压力下的冷却流体从所述压缩机(12)的所述第一部分(62)供给至所述第一排(68)翼型件中的所述第一翼型件的所述压力侧冷却系统(84);并且
所述第二冷却流体供给系统(58)进一步构造成将所述第二压力下的冷却流体从所述压缩机(12)的所述第二部分(64)供给至所述第一排(68)翼型件中的所述第一翼型件的所述抽吸侧冷却系统(86)。
11.根据权利要求5所述的涡轮发动机(10),其特征在于:
所述第一排(68)翼型件中的所述第一翼型件包括压力侧冷却系统(84)、抽吸侧冷却系统(86)、以及位于所述压力侧冷却系统(84)与所述抽吸侧冷却系统(86)中间的一个或更多个弦向翼肋(88);
所述第二排(70)翼型件中的所述第一翼型件包括压力侧冷却系统(84)、抽吸侧冷却系统(86)、以及位于所述压力侧冷却系统(84)与所述抽吸侧冷却系统(86)中间的一个或更多个弦向翼肋(88);
所述第一冷却流体供给系统(56)进一步构造成将所述第一压力下的冷却流体从所述压缩机(12)的所述第一部分(62)供给至所述第一排(68)翼型件中的所述第一翼型件的所述压力侧冷却系统(84);
所述第二冷却流体供给系统(58)进一步构造成将所述第二压力下的冷却流体从所述压缩机(12)的所述第二部分(64)供给至所述第一排(68)翼型件中的所述第一翼型件的所述抽吸侧冷却系统(86),并且进一步构造成将所述第二压力下的冷却流体从所述压缩机(12)的所述第二部分(64)供给至所述第二排(70)翼型件中的所述第一翼型件的所述压力侧冷却系统(84);并且
所述第三冷却流体供给系统(60)进一步构造成将所述第三压力下的冷却流体从所述压缩机(12)的所述第三部分(66)供给至所述第二排(70)翼型件中的所述第一翼型件的所述抽吸侧冷却系统(86)。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20171205 |