专利名称：涡轮喷嘴节段和相应的燃气涡轮发动机的制作方法
技术领域：
本发明一般性地涉及涡轮机组件，更具体地，涉及例如涡轮喷嘴的优化的流路表面型面。
背景技术：
在燃气涡轮发动机中，热气体从至少一个燃烧器传送到涡轮区段，其中，定子导流片被设计为将热燃烧气体导引到转子叶片上，使得与转子叶片连接的转子进行旋转运动。通常，通过多行定子导流片和转子叶片来布置导流片和叶片。一行导流片通常彼此相同或类似并且包括翼面部分、径向内平台部分和径向外平台部分。这些平台部分形成环形通道，定子导流片的翼面和转子叶片延伸到环形通道中，并且通过该环形通道导引在上游燃烧器中被加热的热流体。提到的平台部分和燃气涡轮发动机中的其它部分会受所述热流体影响，所述热流体可以例如通过氧化再次对这些组件造成损坏。通过若干方式处理此问题，例如通过利用耐热材料或通过施加涂层(如热障涂层(TBC))。替代性地或附加地，可以冷却组件。对于这一额外的冷却，可以供应冷却空气并且可以在待冷却区域中设计冷却特征和/或冷却孔。更具体地，有许多途径来降低高温气体流中组件的金属温度。这些方法包括应用在组件流路侧上的材料表面上的热障涂层，冲击在组件非流路侧上的冷却空气喷射流，或通过使冷却空气进入组件壁中的流路通孔、在流路侧的表面上作为流体障碍形成较冷空气薄膜进行的薄膜冷却。通常，所有提到的耐热或冷却特征也会在成本、效率等方面具有一些负面作用。热障涂层要在非流路侧存在冷却时才有效率，并且所有冷却方法通常会导致性能下降，因为冷却空气通常是从压缩器中输送过来的高压空气，因此包含有从压缩器传递到空气流的能量中的一些。薄膜冷却在它进入主流体流时也会导致混合损失，以及降低主流体流通过涡轮的平均温度。美国专利US 5，201，847 A公开了一种用于燃气涡轮套罩的冷却设计，其中，套罩的外表面设置有小的粗糙元件以提高热传递特性。这些粗糙元件特别地是具有从外表面凸起的形状的重复图案(例如矩形、棱锥体或其它球形形状的图案)的栅格。所述栅格优选平行于导流片伸展。本发明的一个目的是要提供一种替代方案，以解决影响涡轮机组件(尤其是燃气涡轮发动机的涡轮区段中的组件)的高温问题，该替代方案也可任选地与现有冷却或涂层装置或手段结合。
发明内容
此目的是由独立权利要求实现的。从属权利要求描述了本发明有利的改进和修改。根据本发明，提供了一种涡轮机组件，其包括表面，在所述涡轮机的操作期间主流体沿该表面流动。所述表面包括多个交替的凸起和凹陷，所述凸起和所述凹陷都被布置为垂直于所述主流体的主流体流的方向。特别地，本发明涉及一种涡轮机的涡轮喷嘴节段，其包括平台，该平台限定了主流路的边界的一节段，所述平台包括一区段，特别是所述平台的尾部区段，并且所述区段进一步包括表面，在所述涡轮机的操作期间主流体沿所述表面流动。如前所述，所述表面包括多个交替的凸起和凹陷，所述凸起和所述凹陷都被布置为垂直于所述主流体的主流体流的方向。涡轮机组件特别地可位于燃气涡轮发动机的热区域，例如燃气涡轮发动机的燃烧室或涡轮区段。更具体地，涡轮机组件可以是喷嘴和/或平台和/或涡轮区段中的套罩。流体可以是在燃烧室中经混合并且点火的热的燃料和空气混合物。本发明还可以应用于在特定位置经历高温的其它类型的涡轮机。特别地，涡轮机组件可被设置成用于导引主流体。涡轮机组件包括一表面，其限定或可以与其它表面一起限定主流路，将沿该主流路导引热流体。所述表面特别地可以是流体冲刷表面。所述表面可被热流体的温度直接影响。涡轮喷嘴节段特别地可以是燃气涡轮喷嘴节段。此节段可以是定子喷嘴节段，其也可以包括至少一个定子导流片。根据本发明，所述表面特别地可以不是叶片或导流片的内表面(中空的内部)，而且可以不是没有为主流体形成流路的表面，尤其可以不是与冷却流体仅仅接触的冲击表面。特别地，本发明的表面位于平台上并且可以优选不被布置在叶片或导流片的外表面上。所述流体特别地可以是热流体。任选地，所述流体还可以包括可以与热流体一起沿相同方向流动的冷却流体薄层，例如用来提供薄膜冷却。流体可以向前流动，即基本平行于所述表面地流动(不考虑发生的湍流作用)。根据本发明，所述表面特别地可以不是仅为冷却涡轮机组件而存在的表面，如被冷却空气冲击的作为非流路表面的冲击表面。已知的用于导引流体的表面通常可以被布置为光滑表面。根据本发明，提供了基本垂直于主流体流方向的多个交替的凸起和凹陷。本发明由于可以通过改进几何形状，特别是通过具有非平坦、非光滑的表面，即通过具有多个交替的凸起和凹陷，减小了(至少区域性地减小了)在组件流路侧上的热传递系数，因而尤其有利。一般而言，在热力学中以及在机械和化学工程中，在热传递(典型地，其通过流体和固体间的对流进行)的计算中会使用热传递系数。公式如下所示:
A-AT
在该公式中，“ Λ Q”表示热量输入或热量损失，“h”表示热传递系数，“A”表示热传递表面面积，“ Λ T”表示固体表面与周围流体区域之间的温度差。特别地，可以在凹陷区域减小组件流路侧上的热传递系数。热传递系数在凸起区域中可能较高。在一个优选实施例中，凸起和凹陷可被布置成使得流体的一部分沿凹陷表面再循环，即产生类似“逆流”的流体流，从而使得流体的这一部分通过具有相对于所述主流体流的方向向后的运动以及通过在凹陷的区域中掠过所述表面而被再循环。可以通过凸起和凹陷的型面限定这一再循环的作用。所述型面可以由凸起之间的距离、凸起的高度和凹陷的深度来限定。表面的几何形状可具有“扰流器”状的褶皱或者可以具有光滑的延展。“流体的一部分”意味着仅一部分流体受到影响，即流体分量。“向后”是指与主流体流相反的方向。对于主流体流，在本文中，“下游”、“向前”或“尾随”可以限定流体大致的流动方向。这实际上也可以是涡轮机的轴向方向，最终将沿该方向安装涡轮机组件。事实上，在涡轮喷嘴中，流体还可以具有大的周向速度分量以及可能更大的轴向速度分量，但是流体流整体上会沿轴向方向前进。流体的流动次序可以由给定顺序的入口、压缩器、燃烧器、润轮机和出口限定。“上游”、“先导”、“向后”、“逆向”或“负轴向方向”限定了相反方向，即主流体从其处流来的方向。对于交替的凸起和凹陷，它们可以被布置成，沿主流体流的方向，所述凸起中的第一凸起之后跟随着所述凹陷中的第一凹陷，所述第一凹陷之后跟随着所述凸起中的第二凸起。根据另一优选实施例，涡轮机组件可以被布置成使得第一凸起、第一凹陷和第二凸起具有这样的几何形状，即，使得具有向后运动的流体部分在第一凸起和第一凹陷之间的过渡区域中再次融入的主流体流中。对于“再次融入”，其意味着一种平滑过渡，该平滑过渡不会引起湍流或仅引起最小的湍流。特别地，所述几何形状必须适应预期的主流体速率和主流体压力。交替的凸起和凹陷的区域可以在其上游以凸起作为开始。替代性地，所述区域可以以凹陷作为开始。特别地，在另一优选实施例中，多个交替的凸起和凹陷可以被布置成使得表面形成波浪形型面，特别地被布置成使得该表面在横截平面中形成基本上为正弦形的型面，所述横截平面由主流体流的方向和基本垂直于所述表面的方向限定。此基本上为正弦形的型面可以具有正弦曲线周期长度，该长度是正弦形型面的多个正弦曲线振幅值。换言之，与表面的延展相比，所述表面仅具有较小高度的凸起，考虑到所述表面基本上是背朝圆柱轴线的圆柱表面的一部分，通常是通过轴向矢量和周向矢量来限定(即跨过)所述延展。在一个优选实施例中，所述表面可以包括用于注入薄膜冷却流体(例如空气)的薄膜冷却孔，特别地是在凸起和凹陷的区域中或该区域的上游。因此，可以发生再循环，特别是对于冷却流体或对于冷却流体和热主流体的混合物。替代性地，所述表面可以不具有薄膜冷却孔。“不具有”是指在凸起和凹陷区域和此区域上游都不存在薄膜冷却孔。因此，热流体可以进行再循环。所述表面可以是一个铸造主体的表面，该铸造主体被铸造成具有期望的表面型面。替代性地，可以在一个主体中机加工出所述表面，从而最终形成期望的表面。此外，铸造或机加工形成的主体可以具有表面涂层，从而使得所得到的表面可以基本上具有所述主体的形状。组件的主体可被进行涂层，尤其是涂覆上一层热障涂层，从而通过所述涂层限定所述表面。假设主体本身具有没有凸起和凹陷的平坦表面，那么可以应用涂层从而经由模塑或机加工所述涂层来形成所需的表面型面。厚的涂层将形成凸起，薄的涂层将形成凹陷。
作为附加的冷却特征，涡轮机组件可以包括与所述表面基本上相对并且背朝所述表面的另一表面，其被布置为对涡轮机组件的主体进行冲击冷却。除了所述涡轮机组件之外，本发明还涉及一种涡轮喷嘴，其包括平台，该平台限定了主流路的边界的一节段，所述平台包括区段，特别是所述平台的尾部区段，其中如前文所解释的那样布置所述区段。特别地，平台可以是主流体流路的壁。它可以是被翼面延伸到其上的部分。多个第一组平台可以形成环形流体通道的径向内壁，并且多个第二组平台可以形成环形流体通道的径向外壁。所有实施例的共同点在于，将波浪和凹谷图案引入流路表面中。有利地，波浪基本垂直于流动方向。本发明将在组件表面上形成再循环流凹窝，其将显著减小局部流体速度，因此减小了热传递系数，因为热传递系数与流体速度紧密相关。主流体流的一部分在凹窝中减速，从而使得组件的表面可与高速、高温的流体隔离。所述几何形状特别地可被布置成避免导致额外的湍流和由此带来的损失。尽管如此，所述几何形状也可被布置成使得在波浪之间设置足够深的凹谷，从而使得在操作期间至少在特定的操作点处发生再循环。波浪特别地可以不具有尖锐的边缘，否则会导致湍流并增大局部热传递系数。此外，如果边缘过于尖锐，则在开始时会非常迅速地加热边缘，这可能是需要避免的。在另一方面，当流体流动时，需要有足够尖锐的凹陷以确保再循环作用。在凹陷的末端处，斜率可以更平缓，以避免由热流体冲击在表面上的冲击作用导致的对表面的过度加热。所以，在一个具体实施方式
中，凹陷可以在上游端具有比在下游端处更尖锐的边缘。由于需要基于在特定涡轮机中产生的预期流体速度和流体温度等计算和模拟出最佳型面，因此不可能一般性地给出凸起和凹陷的精确具体的最优选的型面。有利地，根据本发明的实施例，本发明的涡轮机组件可与热障涂层(TBC)、冲击冷却和薄膜冷却一起使用。与现有技术的配置相比，本发明对冷却的需求较小，因为即使利用减小量的冷却，也可以达到满意的组件温度。在一些实现方式中，附加的冷却特征甚至是冗余的，因而可以舍弃。减少冷却可以允许较高的效率，例如，如果将本发明应用于燃气涡轮发动机的涡轮喷嘴，则涡轮区段将经受较小的损失，从而获得较高的效率。应该注意，已经参照不同主题描述了本发明的实施例。具体地，已经参照设备描述了一些实施例，并且已经参照操作期间的方法描述了其它实施例。然而，根据上文和下文的描述，本领域技术人员中将总结出，除非另有说明，否则，除了属于一类主题的特征的任意结合之外，涉及不同主题的特征之间的任意结合，特别是设备类型权利要求的特征与方法类型权利要求的特征之间的任意结合，也应被认为已被本申请公开。根据下文将要描述的实施例，本发明上文限定的各方面以及其它方面将变得明显，并且将参照实施例对本发明上文限定的各方面以及其它方面进行解释。
现在将参照附图描述本发明的实施例，该描述仅仅是示例性的，附图中:
图1示意性地示出了燃气涡轮喷嘴的剖视 图2示出了燃气涡轮喷嘴的另一剖视 图3示出了具有多个凸起和凹陷的区域的剖视 图4示出了具有替代性的多个凸起和凹陷的区域的剖视图； 图5示出了具有通过涂层形成的多个凸起和凹陷的区域的剖视图。附图中的图示是示意性的。应该注意，在不同的附图中将使用相同的附图标记表示相似或相同元件。将会针对已组装好的燃气涡轮机来描述一些特征，尤其是优点，但显而易见的是，所述特征也可以应用于燃气涡轮机的单个组件，但是仅当被组装好以及在操作期间才可表现出所述优点。但是当通过操作期间的燃气涡轮机进行解释时，所有细节都不并不局限于操作中的燃气涡轮机。一般性地，本发明可以应用于在其中导引通过热流体的其它类型的机器。特别地，该技术可以应用于燃气涡轮发动机、压缩器，也可以应用于蒸汽涡轮发动机。对于燃气涡轮发动机，本发明特别地可应用于位于涡轮区段和/或燃烧区段中的组件。
具体实施例方式将参照作为本发明涡轮机组件的燃气涡轮喷嘴I来解释本发明，该喷嘴可以位于燃气涡轮发动机的涡轮区段中。如图1这一剖视图示意性地示出的，燃气涡轮喷嘴1，实际上是燃气涡轮喷嘴节段，包括至少一个翼面2、内平台3和外平台4。“内”应该被认为是当将燃气涡轮喷嘴I组装到燃气涡轮发动机中时沿轴线A方向径向向内。“外”应该被认为是径向向外。燃气涡轮喷嘴I特别地是不转动的定子节段。翼面2特别地是定子导流片。可以通过铸造将燃气涡轮喷嘴I构造为一体构件。单个燃气涡轮喷嘴I将限定环形流体导管节段。根据此实施例，绕燃气涡轮发动机涡轮区段的轴线A布置的多个燃气涡轮喷嘴将被组装形成完整的环形流体导管。替代性地(未图示出)，反而可以存在不分段的单个涡轮机环。因此，多个燃气涡轮喷嘴形成环形通道，主流体(通常是来自上游燃烧器的燃料和空气的热混合物)将穿过该环形通道。环形通道将关于轴线A轴对称。轴线A也可以是燃气涡轮发动机的转动组件的转动轴线，如燃气涡轮发动机的轴和附接到所述轴的其它转动组件。燃气涡轮喷嘴I特别地是不转动组件，平台限定了流导管的边界的一节段，翼面2是定子导流片，其存在用于以所需攻角将主流体导引到一组下游转子叶片上。注意，不转动部分可以清楚表现本发明的优点，但是本发明也可以应用于转动部分，如转子叶片的平台表面。现在参照图1，其以剖视图示意性地示出了燃气涡轮喷嘴I。燃气涡轮喷嘴I包括内平台3和外平台4。虽然在图1的给定剖面图中仅可见一个翼面2，但在内平台3和外平台4之间可以存在两个或更多个翼面2，在图2中将仅仅仅示出两个翼面2。图中还示出了轴线A。径向方向r被给出，其始于轴线A，并且垂直于轴线A指向远离轴线A的方向。周向方向c被标不出，周向方向c限定了垂直于轴线A和径向方向r的方向。周向方向c将平行于内平台3的表面或外平台4的表面。用附图标记5标示了主流体流。主流体流5的方向基本平行于平台3、4。由内平台3和外平台4 (即在内平台3的平台表面和外平台4的平台表面之间)导引主流体5。由附图标记100标示了内平台3的尾部区段。此区段可以开始于一轴向位置，在该轴向位置处，翼面2的大部分(例如，内平台3的延展范围的三分之二(2/3)或四分之三(3/4))将在上游并且仅翼面2的剩余部分在下游。从该轴向位置开始，内平台3的区段100将连续沿轴向向前，直到内平台3的尾部边缘。该区段100尤其受到关注，因为保护其不受热量影响是困难的。区段100的内平台3包括表面10，其是面向主流体流5的表面。根据现有技术的实现方式，表面10是平坦的。将参照其它附图解释本发明的实施例。为了进行冷却，可以存在与表面10相对的另一表面11。另一表面11将位于尾部区段100内的内平台3下侧，因此其并不面对主流体流5。冷却流体可冲击到另一表面11上，以冷却内平台3的尾部区段100。现在参照图2，图2示出了沿图1的A-A线所示的平面截取的燃气涡轮喷嘴的另一剖视图。这是在翼面2的约一半高度处截取的平行于主流体流5的剖视图。因此，将通过轴向方向a和周向方向c限定图2的绘制平面。径向方向r将向图的观察者方向延伸。在图2中，主流体流5将从图的上部到下部。从内平台3延伸的两个翼面2显示具有翼状形状，从而可以如弯曲箭头所示地改变主流体流5的方向。图2的阴影区域示出了内平台3的尾部区段100。由于视角是径向向内的，因此在此图中尾部区段100与表面10相同。阴影区域代表表面10，表面10包括多个交替的凸起和凹陷。凸起和凹陷都被布置为基本垂直于主流体的主流体流5的方向。图2阴影区域中的线可以代表凸起。从图中可看出，标示主流体流5 (其与内平台3基本平行地流动)的箭头会基本上垂直地碰到第一以及其后的凸起。所有的凸起都互相平行(如图2所示)，或者，所有的凸起适于改变主流体流5，这可以由翼面2引起。被表面10覆盖的内平台3的区段100可以是不同形状的尾部区域。特定凸起到内平台3尾部边缘12的距离在其长度上可以不同，因为凸起可以相对于尾部边缘12倾斜。对于大多数上游凸起也是这样的，如图2可见，从而使得表面10可以具有锯齿状延展部分。替代性地，与图2不同，上游凸起和凹陷可以在特定轴向位置结束或者可以在特定轴向位置处融入内平台3的更上游表面中，从而使得表面10可以是基本上为矩形的延展。接着参见图3，在该图中以沿图2所示的B-B线截取的剖视图更详细地示出了多个凸起和凹陷的布置。该剖视图是穿过垂直于内平台3的表面并沿着主流体流5 (即垂直于凸起之一的尺寸)的剖面。根据此图，径向方向指向投影平面的顶部。图3示出了内平台3的一个区段，其示出了多个凸起20和多个凹陷30的上游部分。从图中可看出，凸起20和凹陷30是交替布置的。由虚线表示内平台3的表面的中间径向高度。凸起20相比中间径向高度具有较大的径向高度。凹陷30具有较小的径向高度。所有凸起20和凹陷30可以被一致地成形，例如形成波浪或波浪形型面，特别地被布置成使得表面10在给定横截平面中形成正弦形型面。任选地，不是所有凸起20和凹陷30都被一致地成形，例如，在图3中，最上游的凸起20C相比其后的凸起20A、20B具有较小的径向高度，以产生较小的突然扰动。请注意，在图3中可能夸大了波浪形型面，因此不应认为其是按真实比例绘制的。对于型面形状也是如此，因为图3是用于解释原理而不是为了给定涡轮机械的精确形状，因为形状可以取决于特定涡轮机的许多一般性条件。用两个箭头指示了沿表面10的主流体流5。从图中可看出，与表面10具有较大径向距离的流体可以几乎不受给定的波浪表面型面影响，与表面10具有较小径向距离的流体会受影响，从而使得部分流被重新指向较大径向距离。主流体流的其它部分，部分5’，会受到表面型面的影响，从而使得流体的部分5’沿凹陷表面再循环，从而使得住流体的部分5’通过相对于主流体流5的方向向后运动以及通过掠过凹陷30的区域40中的表面10而进行再循环。在图中经由在两个凸起20之间的区域40中椭圆箭头表示再循环作用。可以不在涡轮机的所有操作点(例如在启动或停机期间)都产生再循环作用。再循环作用还取决于主流体流5的速度、主流体流5的压力。一旦在燃气涡轮机操作期间产生再循环作用，有利的是，由于将存在具有较高热传递的区域(凸起20的区域)并且将存在具有较低热传递的区域(凹陷30的区域)，在该区域中将发生再循环并且将建立再循环流凹窝(pockets)。这取决于直接影响表面10的流体的速度。流体5’的局部速度将小于主流体流5之一。流体5’在流凹窝中减速，致使在凹陷30的区域40中表面10与主流体的高流体温度绝热。必须注意，则较高热传递的区域与现有技术的涡轮喷嘴在相同区域中在表面是平坦的没有波浪的情况下具有的热传递系数相比将具有类似的热传递系数。应用本发明不会导致或最低限度地导致热传递系数增大。可以存在这样一种操作模式，其中，再循环的部分5’与主流体5将仅具有较小的流体交换或没有流体交换。其可被认为是一个闭合环路。这可以提高绝热效果。还可以存在其它操作模式，其中，部分5’的一部分或整个部分5’在转了一圈后将再次被排出到主流体中。现在考虑的是，沿主流体流5的方向，凸起20中的第一凸起20A之后是凹陷30的第一凹陷30A，第一凹陷之后是凸起20中的第二凸起20B。于是第一凸起20A、第一凹陷30A和第二凸起20B特别地可具有使得部分5’在第一凸起20A与第一凹陷30A之间的过渡区域41再次融入主流体流5的几何形状。按如下方式特别地布置表面10，S卩，使得多个交替的凸起20和凹陷30被布置成使得表面10形成波浪形型面，特别地被布置成使得表面10在给定横截平面中形成基本上为正弦形的型面。表面10可以不是完美的正弦曲线但是可以提供足够深的凹谷并且可以提供峰，从而支持再循环的产生。此外，在凹陷的下游末端(以及连续的凸起的上游末端)，斜率可以更平缓，以避免由于冲击而过度加热上升表面10。一般而言，可以分析型面的局部热量峰值和湍流，应该避免所述湍流，否则局部热传递系数会增大。图3示出了一个实施例，其中，表面的最上游高度变化是凸起，即最上游凸起20C。替代性地，表面的最上游高度变化也可以是凹陷，即如图4所示的最上游凹陷30C。如图3所示，最上游凸起20C可以具有比随后的凸起20A、20B小的高度，以产生较小的突然扰动。替代性地，最上游凸起20C可以具有与随后凸起20A、20B...(未图示出)相同的高度。相同的情况应用于图4，其中，示出了最上游凹陷30C具有与随后的凹陷30相同的高度。替代性地，最上游凹陷30C可以具有比随后的凹陷30 (未图示出)小的高度。替代性地并且未图示出地，多个凸起可以倾斜上升，从而使得一定量上游凸起和凹陷的振幅将沿下游方向增大。内平台3可被铸造而成，并且也可在该铸造主体中铸造出或机加工出表面10。特别地由于凸起20会经历高的热传递，因此附加的热保护是有利的。参照图5，提出了内平台3由主体50组成并且可以在主体50上应用热障涂层51的方案。可以应用此层51，使得层
51将形成所需的波浪形型面。可以在应用过程中产生或在应用热障涂层之后通过机加工产生波浪形型面。实施例还可以结合其它冷却特征。例如，可以在内平台3的背朝表面10的相对表面(例如图1所示的另一表面11)上提供冲击冷却。这可以允许冷却内平台3的材料。此夕卜，可以在内平台3的表面中，特别是表面10的上游或正好在表面10的区域100中，进行薄膜冷却。例如，薄膜冷却孔可以位于凸起的凸起上游前部处。也可以有这样的实施例，在其中不存在热障涂层和/或冲击冷却和/或薄膜冷却。在该优选实施例中，如上文所解释的，波浪表面10位于燃气涡轮喷嘴的内平台3的尾部平台区域处，因为该处通常难以冷却。这是因为主流动速度可以很高。难以在此区域引入薄膜冷却。此外，薄膜冷却会导致高混合损失。本发明的构思还可以应用于燃气涡轮喷嘴的径向外平台4。此外，它可以应用于燃气涡轮发动机的涡轮区段或燃烧器区段中的任何固定部分。此外，本发明可以被引入其它类型涡轮机的具有高速流体的热区段中。
权利要求
1.涡轮机的涡轮喷嘴节段(1)，包括平台(3)，该平台(3)限定了主流路的边界的一节段， 所述平台(3)包括区段(100)，特别是所述平台(3)的尾部区段， 所述区段(100)包括表面(10)，主流体在所述涡轮机操作期间沿该表面(10)流动， 其特征在于 所述表面(10 )包括多个交替的凸起(20 )和凹陷(30 )，所述凸起(20 )和所述凹陷(30 )都被布置为垂直于所述主流体的主流体流(5)的方向。
2.根据权利要求1所述的涡轮喷嘴节段(I)，其特征在于 所述凸起(20)和所述凹陷(30)被布置成使得所述流体的一部分(5’)通过具有相对于所述主流体流(5)的方向向后的运动以及通过在所述凹陷(30)的区域(40)中掠过所述表面(10)而沿凹陷表面再循环。
3.根据权利要求2所述的涡轮喷嘴节段(I)，其特征在于， 沿所述主流体流(5)的方向，所述凸起(20)中的第一凸起(20A)之后跟随着所述凹陷(30)中的第一凹陷(30A)，所述第一凹陷之后跟随着所述凸起(20)中的第二凸起(20B)，并且所述第一凸起(20A)、所述第一凹陷(30A)和所述第二凸起(20B)具有这样的几何形状，即，使得具有向后运动的所述流体的所述部分(5’)在所述第一凸起(20A)与所述第一凹陷(30A)之间的过渡区域(41)中再次融入所述主流体流(5)。
4.根据前述权利要求之一所述的涡轮喷嘴节段(I)，其特征在于 所述多个交替的凸起(20)和凹陷(30)被布置成使得所述表面(10)形成波浪形型面，特别是被布置成使得所述表面(10)在横截平面中形成基本上为正弦形的型面，所述横截平面由主流体流(5)的方向和基本垂直于所述表面(10)的方向限定。
5.根据权利要求4所述的涡轮喷嘴节段(I)，其特征在于 所述基本上为正弦形的型面具有正弦曲线周期长度，其是所述正弦型面的多个正弦曲线振幅值。
6.根据权利要求1至5之一所述的涡轮喷嘴节段(I)，其特征在于 所述表面(10)包括用于注入薄膜冷却流体的薄膜冷却孔。
7.根据权利要求1至5之一所述的涡轮喷嘴节段(I)，其特征在于 所述表面(10)没有薄膜冷却孔。
8.根据前述权利要求之一所述的涡轮喷嘴节段(I)， 进一步包括主体(50)，其中，所述表面(10)通过热障涂层(51)形成到所述主体(50)上。
9.根据权利要求8所述的涡轮喷嘴节段(I)， 进一步包括与所述表面(10)基本上相对并且背朝所述表面(10)的另一表面(11 )，该另一表面(11)被布置成对所述涡轮机组件(I)的主体进行冲击冷却。
10.根据前述权利要求之一所述的涡轮喷嘴节段(I)，其特征在于 所述涡轮喷嘴节段(I)是定子导流片节段，所述定子导流片节段包括至少一个翼面(2)。
11.燃气涡轮发动机 ，包括: 根据权利要求1至10之一所述的多个涡轮喷嘴节段(1)，所述多个涡轮喷嘴节段(I)被布置为形成用于导引主流体的环状 空间的一个环。
全文摘要
根据本发明，涡轮机的涡轮喷嘴节段(1)包括平台(3)，该平台(3)限定了主流路的边界的一节段，所述平台(3)包括区段(100)，特别是所述平台(3)的尾部区段。所述区段(100)包括表面(10)，主流体在所述涡轮机的操作期间沿所述表面(10)流动。所述表面(10)包括多个交替的凸起(20)和凹陷(30)，所述凸起(20)和所述凹陷(30)都被布置为垂直于所述主流体的主流体流(5)的方向。此特征可以使得那些形成所述表面(10)的材料很少受到沿所述表面(10)流动的热流体的影响。
文档编号F01D5/14GK103119246SQ201180047693
公开日2013年5月22日 申请日期2011年10月27日 优先权日2010年11月25日
发明者A.谢泼德 申请人:西门子公司