用于多壁叶片的冷却回路及对应的涡轮设备及涡轮机械制造技术

根据实施例，本实用新型专利技术涉及一种用于多壁叶片的冷却回路及对应的涡轮设备及涡轮机械。所述冷却回路包括：具有与多壁叶片的压力侧相邻的表面的压力侧空腔；具有与多壁叶片的吸力侧相邻的表面的吸力侧空腔；具有与多壁叶片的压力侧和吸力侧相邻的表面的第一前缘空腔，第一前缘空腔定位在压力侧空腔和吸力侧空腔的前方；以及具有与多壁叶片的压力侧和吸力侧相邻的表面的第二前缘空腔，第二前缘空腔定位在第一前缘空腔的前方。

【技术实现步骤摘要】
用于多壁叶片的冷却回路及对应的涡轮设备及涡轮机械
本技术大致涉及涡轮系统，更加具体地涉及用于多壁叶片的冷却回路及对应的涡轮设备及涡轮机械。
技术介绍
燃气涡轮机(gasturbine)系统是广泛用于比如为发电领域的涡轮机械(turbomachines)的一个示例。常规燃气涡轮机系统包括压缩机区段、燃烧器区段和涡轮区段。在燃气涡轮机系统操作期间，系统中的各个部件，比如涡轮叶片(turbineblades)，承受高温流，这可能导致部件失效。由于高温流通常导致燃气涡轮机系统的性能、效率和功率输出的增大，因此冷却承受高温流的部件以允许燃气涡轮机系统在升高的温度下操作是有利的。涡轮叶片一般包含复杂迷宫式内部冷却通道(internalcoolingchannels)。例如由燃气涡轮机系统的压缩机提供的冷却空气可以穿过内部冷却通道以冷却涡轮叶片。多壁涡轮叶片(multi-wallturbineblade)冷却系统可以包括内部近壁冷却回路(coolingcircuits)。这种近壁冷却回路可以包括例如与多壁叶片的外部壁相邻的近壁冷却通道。近壁冷却通道一般较小，需要更小的冷却流，同时仍然保持存在用于有效冷却的足够的速度。多壁叶片的其他一般较大的低冷却效率中心通道可被用作冷却空气源，并且可以用于一个或多个再利用回路以收集和重引导“用尽的”冷却流，用于再分配至多壁叶片的较低热负荷区域。
技术实现思路
本技术的第一方面提供用于多壁叶片的冷却回路，该冷却回路包括具有与多壁叶片的压力侧相邻的表面的压力侧空腔；具有与多壁叶片的吸力侧相邻的表面的吸力侧空腔；具有与多壁叶片的压力侧和吸力侧相邻的表面的第一前缘空腔，第一前缘空腔定位在压力侧空腔和吸力侧空腔的前方；以及具有与多壁叶片的压力侧和吸力侧相邻的表面的第二前缘空腔，第二前缘空腔定位在第一前缘空腔的前方。所述的冷却回路还包括用于将所述第一前缘空腔流体地联接至所述多壁叶片的尖端的至少一个通道。所述的冷却回路还包括用于将所述第一前缘空腔流体地联接至所述多壁叶片的所述压力侧和所述吸力侧中的至少一个的至少一个薄膜孔。所述的冷却回路还包括：导入所述第二前缘空腔内的冷却空气流；用于将所述冷却空气流的第一部分从所述第二前缘空腔导入所述压力侧空腔内的转向部；用于将所述冷却空气流的第二部分从所述第二前缘空腔导入所述吸力侧空腔内的转向部；用于将所述冷却空气流的所述第一部分从所述压力侧空腔导入所述第一前缘空腔内的转向部；以及用于将所述冷却空气流的所述第二部分从所述吸力侧空腔导入所述第一前缘空腔内的转向部，所述冷却空气流的所述第一部分和所述第二部分在所述第一前缘空腔中重新组合成重组空气流。所述的冷却回路还包括至少一个通道，其中，所述重组空气流的一部分从所述第一前缘空腔通过所述至少一个通道排出至所述多壁叶片的尖端，以提供所述多壁叶片的所述尖端的薄膜冷却。所述的冷却回路还包括至少一个薄膜孔，其中，所述重组空气流的一部分从所述第一前缘空腔通过所述至少一个薄膜孔排出至所述多壁叶片的所述压力侧和所述吸力侧中的至少一个。其中，所述第二前缘空腔中的所述冷却空气流和所述第一前缘空腔中的所述重组冷却空气流沿第一方向流动通过所述多壁叶片，以及其中，所述冷却空气流的所述第一部分和所述第二部分沿第二方向流动通过所述多壁叶片。其中，所述第一方向为通过所述多壁叶片径向向外，以及其中，所述第二方向为通过所述多壁叶片径向向内。其中，所述第一方向为通过所述多壁叶片径向向内，以及其中，所述第二方向为通过所述多壁叶片径向向外。其中，所述多壁叶片还包括中央空腔，所述中央空腔将所述压力侧空腔与所述吸力侧空腔分离。本技术的第二方面提供一种涡轮设备(turbineapparatus)，该涡轮设备包括：多壁涡轮叶片；和布置在多壁涡轮叶片内的冷却回路，冷却回路包括：具有与多壁叶片的压力侧相邻的表面的压力侧空腔；具有与多壁叶片的吸力侧相邻的表面的吸力侧空腔；具有与多壁叶片的压力侧和吸力侧相邻的表面的第一前缘空腔，第一前缘空腔定位在压力侧空腔和吸力侧空腔的前方；以及具有与多壁叶片的压力侧和吸力侧相邻的表面的第二前缘空腔，第二前缘空腔定位在第一前缘空腔的前方。其中，所述冷却回路还包括用于将所述第一前缘空腔流体地联接至所述多壁叶片的尖端的至少一个通道。其中，所述冷却回路还包括用于将所述第一前缘空腔流体地联接至所述多壁叶片的所述压力侧和所述吸力侧中的至少一个的至少一个薄膜孔。其中，所述冷却回路还包括：导入所述第二前缘空腔内的冷却空气流；用于将所述冷却空气流的第一部分从所述第二前缘空腔导入所述压力侧空腔内的转向部；用于将所述冷却空气流的第二部分从所述第二前缘空腔导入所述吸力侧空腔内的转向部；用于将所述冷却空气流的所述第一部分从所述压力侧空腔导入所述第一前缘空腔内的转向部；以及用于将所述冷却空气流的所述第二部分从所述吸力侧空腔导入所述第一前缘空腔内的转向部，所述冷却空气流的所述第一部分和所述第二部分在所述第一前缘空腔中重新组合成重组空气流。其中，所述冷却回路还包括至少一个通道，其中，所述重组空气流的一部分从所述第一前缘空腔通过所述至少一个通道排出至所述多壁叶片的尖端，以提供所述多壁叶片的所述尖端的薄膜冷却。其中，所述冷却回路还包括至少一个薄膜孔，其中，所述重组空气流的一部分从所述第一前缘空腔通过所述至少一个薄膜孔排出至所述多壁叶片的所述压力侧和所述吸力侧中的至少一个。其中，所述第二前缘空腔中的所述冷却空气流和所述第一前缘空腔中的所述重组冷却空气流沿第一方向流动通过所述多壁叶片，以及其中，所述冷却空气流的所述第一部分和所述第二部分沿第二方向流动通过所述多壁叶片。其中，所述第一方向为通过所述多壁叶片径向向外，以及其中，所述第二方向为通过所述多壁叶片径向向内。其中，所述第一方向为通过所述多壁叶片径向向内，以及其中，所述第二方向为通过所述多壁叶片径向向外。本技术的第三方面提供一种涡轮机械，包括：包括压缩机部件、燃烧器部件和涡轮部件的燃气涡轮机系统，该涡轮部件包括多个涡轮机叶片，以及其中，涡轮机叶片中的至少一个包括多壁叶片；以及布置在多壁叶片内的冷却回路，冷却回路包括：具有与多壁叶片的压力侧相邻的表面的压力侧空腔；具有与多壁叶片的吸力侧相邻的表面的吸力侧空腔；具有与多壁叶片的压力侧和吸力侧相邻的表面的第一前缘空腔，第一前缘空腔定位在压力侧空腔和吸力侧空腔的前方；以及具有与多壁叶片的压力侧和吸力侧相邻的表面的第二前缘空腔，第二前缘空腔定位在第一前缘空腔的前方。本技术的示例性方面解决了本技术中说明的问题和/或未讨论的其他问题。附图说明从结合描绘本技术的各个实施例的附图的对本技术的各个方面的以下详细说明中，将会更容易地理解本技术的这些以及其他特征。图1示出根据实施例的多壁叶片的透视图。图2是沿着图1中的线X--X截取的根据各个实施例的图1的多壁叶片的横截面图。图3描绘了图2的横截面图的一部分，示出根据各个实施例的前缘冷却回路。图4是根据各个实施例的前缘冷却回路的透视图。图5描绘了图2的横截面图的一部分，示出根据各个实施例的前缘冷却回路。图6是根据各个实施例的燃气涡轮机系统的示意图。注意到本技术的附图不一定按比例绘制。附图旨在仅描绘本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于多壁叶片的冷却回路，包括：压力侧空腔，所述压力侧空腔具有与所述多壁叶片的压力侧相邻的表面；吸力侧空腔，所述吸力侧空腔具有与所述多壁叶片的吸力侧相邻的表面；第一前缘空腔，所述第一前缘空腔具有与所述多壁叶片的所述压力侧和所述吸力侧相邻的表面，所述第一前缘空腔定位在所述压力侧空腔和所述吸力侧空腔的前方；以及第二前缘空腔，所述第二前缘空腔具有与所述多壁叶片的所述压力侧和所述吸力侧相邻的表面，所述第二前缘空腔定位在所述第一前缘空腔的前方。

【技术特征摘要】
2016.08.18 US 15/2399851.一种用于多壁叶片的冷却回路，包括：压力侧空腔，所述压力侧空腔具有与所述多壁叶片的压力侧相邻的表面；吸力侧空腔，所述吸力侧空腔具有与所述多壁叶片的吸力侧相邻的表面；第一前缘空腔，所述第一前缘空腔具有与所述多壁叶片的所述压力侧和所述吸力侧相邻的表面，所述第一前缘空腔定位在所述压力侧空腔和所述吸力侧空腔的前方；以及第二前缘空腔，所述第二前缘空腔具有与所述多壁叶片的所述压力侧和所述吸力侧相邻的表面，所述第二前缘空腔定位在所述第一前缘空腔的前方。2.根据权利要求1所述的冷却回路，其特征在于，还包括用于将所述第一前缘空腔流体地联接至所述多壁叶片的尖端的至少一个通道。3.根据权利要求1所述的冷却回路，其特征在于，还包括用于将所述第一前缘空腔流体地联接至所述多壁叶片的所述压力侧和所述吸力侧中的至少一个的至少一个薄膜孔。4.根据权利要求1所述的冷却回路，其特征在于，还包括：导入所述第二前缘空腔内的冷却空气流；用于将所述冷却空气流的第一部分从所述第二前缘空腔导入所述压力侧空腔内的转向部；用于将所述冷却空气流的第二部分从所述第二前缘空腔导入所述吸力侧空腔内的转向部；用于将所述冷却空气流的所述第一部分从所述压力侧空腔导入所述第一前缘空腔内的转向部；以及用于将所述冷却空气流的所述第二部分从所述吸力侧空腔导入所述第一前缘空腔内的转向部，所述冷却空气流的所述第一部分和所述第二部分在所述第一前缘空腔中重新组合成重组空气流。5.根据权利要求4所述的冷却回路，其特征在于，还包括至少一个通道，其中，所述重组空气流的一部分从所述第一前缘空腔通过所述至少一个通道排出至所述多壁叶片的尖端，以提供所述多壁叶片的所述尖端的薄膜冷却。6.根据权利要求4所述的冷却回路，其特征在于，还包括至少一个薄膜孔，其中，所述重组空气流的一部分从所述第一前缘空腔通过所述至少一个薄膜孔排出至所述多壁叶片的所述压力侧和所述吸力侧中的至少一个。7.根据权利要求4所述的冷却回路，其特征在于，所述第二前缘空腔中的所述冷却空气流和所述第一前缘空腔中的所述重组冷却空气流沿第一方向流动通过所述多壁叶片，以及其中，所述冷却空气流的所述第一部分和所述第二部分沿第二方向流动通过所述多壁叶片。8.根据权利要求7所述的冷却回路，其特征在于，所述第一方向为通过所述多壁叶片径向向外，以及其中，所述第二方向为通过所述多壁叶片径向向内。9.根据权利要求7所述的冷却回路，其特征在于，所述第一方向为通过所述多壁叶片径向向内，以及其中，所述第二方向为通过所述多壁叶片径向向外。10.根据权利要求7所述的冷却回路，其特征在于，所述多壁叶片还包括中央空腔，所述中央空腔将所述压力侧空腔与所述吸力侧空腔分离。11.一种涡轮设备，包括：多壁涡轮叶片；以及冷却回路，所述冷却回路布置在所述多壁涡轮叶片内，所述冷却回路包括：压力侧空腔，所述压力侧空腔具有与所述多壁叶片的压力侧相邻的表面；吸力侧空腔，所述吸力侧空腔具有与所述多壁叶片的吸力侧相邻的表面；第一前缘空腔，所述第一前缘空腔具有与所述多壁叶片的所述压力侧...

【专利技术属性】
技术研发人员：DW韦伯，LM奥苏斯基，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：新型
国别省市：美国,US