图3-5)和四个侧表面13。用于冷却介质15(通常是冷却空气)的至少一个冷却通道14在热屏障10内侧延伸。使冷却介质15穿入冷却通道15的入口开口 16定位在热屏障10的外表面12上。图1以示例性方式示出了与外表面12正交的流体入口 16，但当然入口 16的倾斜定向也是可能的。入口 16布置成接近侧面，以具有尽可能长的热传递区段。通常，离侧面的距离可在壁节段10的长度的5%到20%的范围中。以离内表面11的限定的第一距离19，入口区段16终止于通道区段18中，其中定向基本上平行于内表面11。该区段18用作冷却通道14的第一热传递区段。过渡区段20遵循在该区段18的端部处。该区段20的目的在于将冷却通道14传递到更接近载有热气体的内表面I的第二平面上。作为优选，以两个四分之一弯头，冷却通道14移动到更接近表面11的另一个平面中，并且将其流动方向改变成相反方向。在第二热传递区段22遵循之后，沿纵向延伸穿过热屏障10，并且离载有热气体的内表面11恒定距离23。该区段22大体上平行于第一纵向延伸区段18，但在更接近表面11的平面中延伸。冷却通道14的该部分为冷却载有热气体的表面11的主要贡献者。在侧表面13处,使用的冷却介质15通过出口 17流出热屏障节段10。
[0027]冷却通道14的平行热传递区段18和22可布置成垂线或交错，如在图3和4中更详细示出，随后描述的。
[0028]通常，定子热屏障配备有两个或更多个冷却通道14。根据优选实施例，在各种情况中，两个冷却通道14’，14’ ’如图2中略示地沿侧向相反布置。两个冷却通道14’，14’ ’包括用于冷却介质15的入口 16、具有离载有热气体的表面11的第一距离19的第一热传递区段18、具有朝表面11的方向向量的过渡区段20、基本上平行于表面11的第二热传递区段22，以及侧表面13处的用于冷却介质15的相邻出口 17。两个通道14’，14’ ’的过渡区段20具有沿垂直方向朝载有热气体的表面11的分量，并且具有沿水平方向的分量。水平分量指向彼此。因此，冷却通道14’的第二热传递区段22定位成与冷却通道14’’的第一热传递区段18成垂线，而冷却通道14’’的第二热传递区段22定位成与冷却通道14’的第一热传递区段18成垂线(见图3)。
[0029]图4、5a和5b中的草图以截面视图示出了备选实施例，由此在各种情况下，冷却通道14的第一热传递区段18和第二热传递区段22交错。
[0030]作为优选，冷却通道14配备有矩形或梯形的流动截面。
[0031]根据备选实施例，冷却通道14的截面形状可在长度上变化，例如，从梯形截面变成矩形截面(图5a)。根据附加实施例，定子热屏障10的第二表面12 (该表面12通常暴露于冷却介质15)构造有结构25，其遵循冷却通道14内的结构。该措施改进了冷与热金属体积的比，这继而有益于构件10的循环寿命。此外，该设计减小了壁节段10的质量，并且因此在由附加的制造方法(诸如，选择性激光熔化(SLM))生产时，该设计降低了这些部分的制造的价格。
[0032]在优选实施例中，如图6中所示，冷却通道14’，14’’配备有热传递增强器件25，优选肋条。特别地，这些热传递增强器件25布置在接近载有热气体的表面11的第二热传递区段22中。
[0033]图7示出了具有多个内部冷却通道14的定子热屏障10的实施例。如图2中详细所示，冷却通道14，14’，14’ ’在各种情况中成对布置。
【主权项】
1.用于燃气涡轮的热气体路径的壁节段，特别是定子热屏障，至少包括暴露于相对高温度的介质的第一表面(11)、暴露于相对低温度的介质的第二表面(12)，以及连接所述第一表面(11)和所述第二表面(12)并且限定所述壁节段(10)的高度的侧表面(13)，用于流体冷却介质(15)的流过的至少一个冷却通道(14，14’ ,14")延伸穿过所述壁节段(10)，各个冷却通道(14，14’ ,14")设有用于所述冷却介质(15)的入口(16)和用于所述冷却介质(15)的出口(17)，其特征在于，所述至少一个冷却通道(14，14’，14’’)包括至少两个热传递区段(18，22)，第一(沿所述冷却介质(15)的流动方向)热传递区段(18)基本上平行于相对高温度的所述表面(11)以第一距离(19)延伸，而第二热传递区段(22)基本上平行于相对高温度的所述表面(11)以第二距离(23)延伸，由此所述第二距离(23)小于所述第一距离(19)。
2.根据权利要求1所述的壁节段，其特征在于，所述至少一个冷却通道(14，14’，14’’)(在所述冷却介质(15)的流动方向上连续地)包括用于所述冷却介质(15)的入口区段(16)、基本上平行于所述壁节段(10)的第一表面(11)以所述第一距离(19)延伸的所述第一热传递区段(18)、具有朝所述第一表面(11)的方向向量的过渡区段(20)、基本上平行于所述第一表面(11)以所述第二距离(23)延伸的所述第二热传递区段(22)，以及用于所述冷却介质(15)的出口(17)。
3.根据权利要求1所述的壁节段，其特征在于，相对低温度的所述介质为冷却介质，优选冷却空气(15)。
4.根据权利要求1至权利要求3中的一项所述的壁节段，其特征在于，所述入口(16)布置在暴露于相对低温度的所述介质的所述第二表面(12)上。
5.根据权利要求1所述的壁节段，其特征在于，基本上平行于所述表面(11)以第一距离(19)延伸的所述冷却通道(14)的第一区段(18)和基本上平行于所述表面(11)以第二距离(23)延伸的所述第二区段(22)平行于彼此延伸。
6.根据权利要求5所述的壁节段，其特征在于，所述第一区段(18)和所述第二区段(22)以所述冷却介质(15)的相反流动方向平行于彼此延伸。
7.根据权利要求2所述的壁节段，其特征在于，所述过渡区段(20)包括两个四分之一弯头。
8.根据权利要求2所述的壁节段，其特征在于，所述过渡区段(20)具有沿所述垂直方向朝所述载有热气体的表面(11)的分量，并且具有沿所述水平方向的分量。
9.根据权利要求1所述的壁节段，其特征在于，所述壁节段(10)包括冷却通道(14，14’ ,14")中的两个或更多个，由此至少两个冷却通道(14’ ,14")沿侧向彼此相反布置。
10.根据权利要求1所述的壁节段，其特征在于，暴露于相对低温度的所述介质的所述壁节段(10)的第二表面(12)构造有遵循所述冷却通道(14，14’ ,14")内的结构的结构(24)。
11.根据权利要求1所述的壁节段，其特征在于，所述冷却通道(14，14’，14’’)具有矩形截面。
12.根据权利要求1所述的壁节段，其特征在于，所述冷却通道(14，14’,14")具有梯形截面，由此梯形基部指向暴露于具有相对高温度的所述介质的所述第一表面(11)。
13.根据权利要求1所述的壁节段，其特征在于，至少一个冷却通道(14，14’,14")的截面形状在长度上变化。
14.根据权利要求1所述的壁节段，其特征在于，所述冷却通道(14，14’,14")部分地或完全地配备有热传递增强器件(25)。
15.根据权利要求14所述的壁节段，其特征在于，所述热传递增强器件(25)为肋条。
【专利摘要】本发明涉及一种燃气涡轮的热气体路径中的冷却的壁节段，具体涉及冷却的定子热屏障。此类构件必须适当冷却以便避免这些构件的热破坏和确保足够的寿命。根据本发明的壁节段至少包括暴露于相对高温度的介质的第一表面(11)、暴露于相对低温度的介质的第二表面(12)，以及连接所述第一表面(11)和所述第二表面(12)并且限定壁节段(10)的高度的侧表面(13)，用于流体冷却介质(15)的流过的至少一个冷却通道(14,14ˊ,14ˊˊ)延伸穿过壁节段(10)，各个冷却通道(14,14ˊ,14ˊˊ)设有用于冷却介质(15)的入口(16)和用于冷却介质(15)的出口(17)。
【IPC分类】F02C7-12
【公开号】CN104564350
【申请号】CN201410530191
【发明人】H.布兰德, A.A.塞德洛夫, A.伊瓦诺夫
【申请人】阿尔斯通技术有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年10月10日
【公告号】EP2860358A1, EP2860359A1, US20150110612