专利名称:燃烧室/轮叶界面冷却方案的制作方法
本发明有关燃气涡轮发动机，具体有关涡轮机的燃烧室和轮叶总成。
众所周知，传递到第一级涡轮的燃烧产物，在涡轮发动机中温度最高。同样为人所共知的是发动机的效率和这温度直接相关，温度越高，发动机的效率也越高。显然，在技术上要求温度能达到组成部件的最高容许限度，而自耐高温的合金问世以来，这种温度已达极高地步。
在某些发动机机型中，由于增温，涡轮/燃烧室附近的部件经历局部高温，造成烧蚀，挠曲和裂缝等问题。本发明所针对要解决的问题，从附图1a所表示的过去的总成可以很清楚地看到。图1a所示为双筒管轴流型涡轮动力装置环形燃烧室的局部示意，这种型式的举例有如(美国)Unired Technologies Corporation的Pratt & Whitney公司出口的型号JT9D，PW2037和PW4000。该公司为本发明申请案的受让人。
如从图1A(先有技术)可见，内导流衬片和外导流衬片(10，12)都和轮叶支架14和16适当连接，最后以熟知的方式和内套18及外套20连接。从这个结构可以明确看到，内外导流衬片在喷气端被做成环形体，形成一个通道，把发动机的工作流体引入一列轮叶22(图中仅示一片)去对涡轮叶片24冲击。图1B是图1A的一个投影图，这图对结构表达很明确，图中箭头表示把发动机空气压缩机(图中未示)通过环形腔26供给的冷却空气，送到轮叶总成的关键部件上去，保证这些部件能耐受酷劣的环境。
但是如图1A里的箭头所示，和字母A所表示的过热点，这种设计上的问题，是由轮叶前缘30排送的工作流体的高温高速造成的，结果转移到轮叶缘板32和34和燃烧室的后缘36上(箭头B所指的附近)。
本发明人等发现，假使在导流片后缘上适当设置开口的通道，接受冷却空气，使冷却空气合理冲击毗邻轮叶的前缘，上述问题便可以消灭。冲击点可以在轮叶的外侧或内侧，但一定要在轮叶前缘工作流体的驻点上。把这高速空气直接喷射在轮叶前缘和轮叶缘板的交接处，轮叶前缘向燃气路径边缘排送的热燃气大量减少，甚至完全消灭，这样便可减少图中箭头B表示的涡流的形成。显然边缘层可以有低很多的燃气温度。此外，通道可以提供额外的热传递表面，提高热传递的对流系数，进一步对导流片后缘冷却。
在实际试验中发现，在轮叶缘板和喷嘴后缘，过热点有相当大的减少。
其他的特点和优点，可以从说明书，权利要求
项目和附图中得见，附图表示的是本发明的一个实施方案。
附图内容简介如下
图1A为一个涡轮式动力设备的局部剖视图，表示燃烧室/涡轮叶总成的现有技术结构示例。
图1B为一个轮叶和燃烧室后缘的局部投影图，示出现有技术结构中的问题。
图2A为与图1A相同的局部图，但引用了本发明。
图2B为图2A的局部投影图。
图3为图2A中之导流衬片后缘上的通道的斜视图。
虽然对本发明的叙述，使用的是上面提出的发动机型式的理想实施方案，但是内行人可以明显看出，本发明也可以应用于其他类型的发动机。
明显可见，本发明的课题，是保证燃气涡轮发动机的关键部件不致发生事故，尤其是在导流片后缘附近的区域，和在第一涡轮级前面的第一列轮叶的前缘附近区域(就是基本属于发动机温度最高的区域)。
为了方便和简化起见，仅对为了解本发明所必须知道的部份作说明如下，但应参看附图1A和1B，该二图为上述型号发动机未结合本发明前的同一结构，附于本文作参考用。
从图2A和2B中可以看出，最后导流片40和后缘已按本发明作修改。和轮叶缘板32连接的金属薄板安装件44，支撑着导流片支撑件42，由支撑件42形成一个环形冷却腔46，这冷却腔由腔26，通过孔48(图中仅示一个)供给空气压缩机排出的空气。如已所述，导流片40的后缘和导流片支撑件42之间有距离，形成一条环形敞口通道。支撑件42的排气端为正弦曲线形的敞口通道50。
从上文可见，敞口通道50有相对于轮叶22的适当位置(见图2b)，因而相当高速的冷却空气仅指向轮叶22的前缘和缘板形成的区域。如上所述，这用于容纳热燃气流体工质路径边缘的温度，以减少，甚至有时候可以消灭先有技术设计的叶片所引起的涡流。增加通道有助于提供高“背侧”对流传热系统，对导流衬片的后缘进一步冷却。
应能理解本发明并不局限于本文所透露及叙述的特定实施方案，尚可作出各种变化或修改，而并不脱离下列权利要求
中设定的新颖性概念的精神和范围。
补正 85105913
文件名称 页 行 补正前 补正后
说明书 3 23 边缘的温度，以 边缘的温度，可以
4 2 对流传热系统， 对流传热系数，
权利要求
1、一种燃气涡轮发动机有一个燃烧室，一个涡轮叶轮和与上述叶轮有轴向距离但相邻近的涡轮，上述燃烧室有导流衬片，其结构形式可以形成一条环形通道，把燃烧产物引入上述涡轮叶轮，上述涡轮叶片有一个翼形部份和上述翼形部份根部的缘板部份，一个支撑结构有一个鞘形件，和上述导流衬片有一段距离，但和导流衬片形成一条通道，把冷却空气引入上述涡轮叶轮，有一个放置在上述通道内的正弦线形组件，有敞口通道，把上述冷却空气引向涡轮轮叶前缘和上述轮叶缘板的交接处，和进入上述涡轮轮叶之间的燃烧产物驻点附近，从而把上述涡轮轮叶和上述缘板附近的界面层，保持相对的低温度。
2、如权利要求
第1项中之燃气涡轮发动机，特征为上述正弦线形敞口组件包含交替阻塞的通道和交替敞口的通道。
专利摘要
把冷却空气合理地引向轮叶前缘(30)，轮叶翼形部分和缘板(32)交接处前方的驻点，便可以保持燃气涡轮发动机燃烧室的直接下游处的涡轮轮叶(22)有较低温度。见图2A。
文档编号F02C7/16GK85105913SQ85105913
公开日1986年8月6日 申请日期1985年8月5日
发明者J·S·佩顿吉尔, J·S·撒克拉, D·J·沙利文, T·G·福克斯 申请人:联合工艺公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan