[发明专利]热气体通路构件冷却系统

说明书

技术领域

本文所公开的主题主要涉及燃气轮机系统，并且更具体地涉及用于冷却燃气轮机系统中热气体通路构件的设备。

背景技术

燃气轮机系统广泛地用于诸如发电的领域。常规燃气轮机系统包括压缩机、燃烧器以及涡轮。在燃气轮机系统操作期间，系统中的各种构件经受高温流，这可导致构件损坏。由于较高的温度流通常导致燃气轮机系统性能、效率和功率输出的提高且因此在燃气轮机系统中符合需要，故必须对经受高温流的构件进行冷却以容许燃气轮机系统利用处于升高温度下的流动而操作。

本领域中公知有多种用于冷却经受高温流的构件的各种方案(strategy)。这些构件通常称为热气体通路构件。例如，一系列内部冷却通道或蛇形管(或弯管，serpentine)可形成在热气体通路构件中。冷却流体可从仓室(plenum)提供给蛇形管，且冷却流体可流经该通道，冷却热气体通路构件基底和涂层。然而，该冷却方案通常导致比较低的热传递速度和不均匀的构件温度分布(或温度轮廓)。

因此，本领域中期望有一种用于热气体通路构件的改进型冷却系统。例如，提供高的热传递速度和相对均匀的温度分布的冷却系统将是有利的。此外，这样的一种冷却系统将是有利的，其使用后侧冲击冷却来向冷却腔道(channel)提供冷却流体且然后容许冷却流体流经腔道，以增大的热传递速度和相对均匀的温度分布来冷却覆盖层。

发明内容

本发明的方面和优点将在以下说明中部分地阐述，或可根据该说明而清楚，或可通过实施本发明而理解到。

在一个实施例中，公开了一种用于热气体通路构件的冷却系统。该冷却系统可包括构件层和覆盖层。构件层可包括第一内表面和第二外表面。第二外表面可限定多个腔道。构件层还可限定大致在第一内表面与第二外表面之间延伸的多个通道。多个腔道中的各个均可流体地连接到多个通道中的至少一个上。覆盖层可定位成邻近构件层的第二外表面。该多个通道可构造成用以使冷却介质流动至多个腔道，且向覆盖层提供冲击冷却。该多个腔道可构造成使冷却介质经由其流动，从而冷却覆盖层。

参照以下说明和所附权利要求，本发明的这些及其它特征、方面和优点将会得到更好的理解。并入本说明书中且构成其一部分的附图示出了本发明的实施例，且结合说明用于阐述本发明的原理。

附图说明

在参照附图的以下说明书中，针对本发明的普通技术人员阐明了本发明包括其最佳模式的完整和能够实施的公开内容，在附图中：

图1为燃气轮机系统的简图；

图2为本公开内容的热气体通路构件冷却系统的一个实施例的截面视图；

图3为包括本公开内容的腔道的各种实施例的构件层的前视图；

图4为本公开内容的热气体通路构件冷却系统的一个实施例的平面视图；

图5为本公开内容的热气体通路构件冷却系统的另一实施例的平面视图；

图6为本公开内容的热气体通路构件冷却系统的又一实施例的平面视图；

图7为本公开内容的热气体通路构件冷却系统的又一实施例的平面视图；

图8为本公开内容的热气体通路构件冷却系统的另一实施例的截面视图；以及

图9为本公开内容的热气体通路构件冷却系统的又一实施例的截面视图。

零件清单

10 燃气轮机系统

12 压缩机

14 燃烧器

16 涡轮

18 轴

20 燃料喷嘴

80 热气流

90 冷却介质

100 热气体通路构件

110 冷却系统

120 构件层

122 第一内表面

124 第二外表面

125 覆盖层

127 第一内表面

129 第二外表面

130 腔道

132 腔道表面

133 表面特征

134 侧壁

135 深度

137 宽度

139 长度

140 第一通道

142 第二通道

146 排出通道

150 构件基底

152 金属涂层

154 连结涂层

156 第一热障涂层

158 第二热障涂层

160 第一冷却回路

162 第二冷却回路

具体实施方式