具有冲击冷却和支座冷却的热气路径构件的制作方法
【技术领域】
[0001]本申请和得到的专利大体涉及燃气涡轮发动机，并且更特别地涉及热气路径构件，诸如涡轮轮叶平台，它具有联合的冲击冷却和支座冷却，以提高效率和构件使用寿命。
【背景技术】
[0002]已知的燃气涡轮发动机大体包括多排沿周向隔开的喷嘴和轮叶。涡轮轮叶包括翼型件，翼型件具有压力侧和吸力侧，并且从平台沿径向向上延伸。空心柄部分可从平台沿径向向下延伸，并且可包括鸠尾榫等，以便将涡轮轮叶固定到涡轮轮上。平台大体限定流过热气路径的热的燃烧气体的内部边界。因而，由于热的燃烧气体和平台上的机械负载的原因，平台可为高应力集中的区域。为了减小一部分热引起的应力，涡轮轮叶可包括某种类型的平台冷却方案或其它组件，以便降低平台的顶部和底部之间的温差。
[0003]各种类型的平台冷却方案是已知的。例如，冲击冷却在例如第一级喷嘴冷却方案中是众所周知的。但是，由于冲击冷却回路上的大部分压降出现在冲击板上，冲击孔大体必须较小，或者冷却回路可能需要比整体冷却要求可能需要的更多的流来管理压力。其它类型的平台冷却示例包括使用支座(pedestal)冷却。支座冷却在例如第一级轮叶后缘等中是众所周知的。其它类型的热气路径构件也可能需要相似类型的冷却。
[0004]因此需要一种用于燃气涡轮发动机的改进的热气路径构件，诸如涡轮轮叶等。优选地，这种涡轮轮叶可在没有过多的冷却介质损失的情况下对平台及其其它构件提供冷却，以实现高效运行和延长的构件使用寿命。
【发明内容】
[0005]因而本申请和得到的专利提供一种用于在燃气涡轮发动机的热气路径中使用的热气路径构件。热气路径构件可包括内壁、面向热气路径的外壁、冲击壁、定位在内壁和冲击壁之间的多个内壁支座，以及定位在外壁和冲击壁之间的多个外壁支座，以实现联合的支座冷却和冲击冷却。
[0006]本申请和得到的专利进一步提供一种冷却燃气涡轮发动机的热气路径中的热气路径构件的方法。该方法可包括以下步骤:使冷却介质流过具有多个内壁支座的内壁支座冷却区，使冷却介质流过具有多个冲击孔的冲击冷却区，以及使冷却介质流过具有多个外壁支座的外壁支座冷却区，以实现联合的支座冷却和冲击冷却。
[0007]本申请和得到的专利进一步提供一种用于在燃气涡轮发动机的热气路径中使用的轮叶平台。轮叶平台可包括内壁、面向热气路径的外壁、其中具有多个冲击孔的冲击壁、定位在内壁和冲击壁之间的多个内壁支座，以及定位在外壁和冲击壁之间的多个外壁支座，以实现联合的支座冷却和冲击冷却。
[0008]一种用于在燃气涡轮发动机的热气路径中使用的热气路径构件，包括:
内壁；
面向所述热气路径的外壁； 冲击壁；
定位在所述内壁和所述冲击壁之间的多个内壁支座；以及定位在所述外壁和所述冲击壁之间的多个外壁支座。
[0009]在一个实施例中，所述热气路径构件包括轮叶。
[0010]在一个实施例中，所述热气路径构件包括平台。
[0011]在一个实施例中，所述冲击壁包括通过其中的多个冲击孔。
[0012]在一个实施例中，所述内壁和所述冲击壁在它们之间限定内壁支座冷却区。
[0013]在一个实施例中，所述冲击壁限定冲击冷却区。
[0014]在一个实施例中，所述外壁和所述冲击壁在它们之间限定外壁支座冷却区。
[0015]在一个实施例中，所述热气路径构件进一步包括围绕所述多个内壁支座、所述冲击壁和所述多个外壁支座流动的冷却介质。
[0016]在一个实施例中，所述冷却介质包括流过所述冲击壁的多个冲击射流。
[0017]在一个实施例中，所述热气路径构件包括喷嘴、护罩、衬套和/或过渡件。
[0018]一种用于冷却燃气涡轮发动机的热气路径中的热气路径构件的方法，包括:
使冷却介质流过具有多个内壁支座的内壁支座冷却区；
使所述冷却介质流过具有多个冲击孔的冲击冷却区；以及使所述冷却介质流过具有多个外壁支座的外壁支座冷却区。
[0019]在一个实施例中，所述方法进一步包括以下步骤:通过所述多个内壁支座，使热从冲击壁传导到内壁。
[0020]在一个实施例中，所述方法进一步包括以下步骤:通过所述多个内壁支座，将应力从冲击壁分布到内壁上。
[0021]在一个实施例中，使所述冷却介质流过所述冲击冷却区的步骤包括增加所述外壁支座冷却区的外壁上的热传递。
[0022]在一个实施例中，所述方法进一步包括以下步骤:通过所述多个外壁支座，将热从外壁传导到冲击壁，以及将应力从外壁分布到冲击壁上。
[0023]一种用于在燃气涡轮发动机的热气路径中使用的轮叶平台，包括:
内壁；
面向所述热气路径的外壁；
其中具有多个冲击孔的冲击壁；
定位在所述内壁和所述冲击壁之间的多个内壁支座；以及定位在所述外壁和所述冲击壁之间的多个外壁支座。
[0024]在一个实施例中，所述内壁和所述冲击壁在它们之间限定内壁支座冷却区。
[0025]在一个实施例中，所述冲击壁限定冲击冷却区。
[0026]在一个实施例中，所述外壁和所述冲击壁在它们之间限定外壁支座冷却区。
[0027]在一个实施例中，所述轮叶平台进一步包括围绕所述多个内壁支座、所述冲击壁和所述多个外壁支座流动的冷却介质。
[0028]在审阅结合若干幅图和所附权利要求得到的以下详细描述之后，本申请和得到的专利的这些和其它特征和改进对本领域普通技术人员将变得显而易见。
【附图说明】
[0029]图1是具有压缩机、燃烧器和涡轮的燃气涡轮发动机的示意图。
[0030]图2是具有从平台延伸的翼型件的涡轮轮叶的透视图。
[0031]图3是可在本文描述的涡轮轮叶的平台的一部分的侧视横截面图。
[0032]图4是图3的平台的那部分的俯视横截面图，它显示了冲击孔和支座。
【具体实施方式】
[0033]现在参照附图，其中，相同标号在若干视图中表示相同元件，图1显示可在本文使用的燃气涡轮发动机10的示意图。燃气涡轮发动机10可包括压缩机15。压缩机15压缩进入的空气流20。压缩机15将压缩空气流20输送到燃烧器25。燃烧器25混合压缩空气流20与加压燃料流30，并且点燃混合物，以产生燃烧气体流35。虽然仅显示了单个燃烧器25，但燃气涡轮发动机10可包括任何数量的燃烧器25。燃烧气体流35进而输送到涡轮40。燃烧气体流35驱动涡轮40，以便产生机械功。在涡轮40中产生的机械功通过轴45驱动压缩机15且驱动外部负载50，诸如发电机等。
[0034]燃气涡轮发动机10可使用天然气、液体燃料、各种类型的合成气体，以及/或者其它类型的燃料及其掺合物。燃气涡轮发动机10可为纽约斯克内克塔迪的通用电气公司提供的多个不同的燃气涡轮发动机中的任何一个，包括(但不限于)诸如7系列