[发明专利]涡轮发动机中被冷却的翼型件

说明书

本发明是根据美国能源部颁发的编号为DE-FC26-05NT42644的合约在美国政府支持下进行的。美国政府拥有对本发明的某些权力。

技术领域

本发明涉及一种涡轮发动机中的冷却系统，并且更具体地，本发明涉及一种用于在涡轮发动机中的翼型件组件中使用的冷却系统。

背景技术

在燃气涡轮发动机中，从压缩机部段排出的压缩空气和从燃料源引入的燃料混合在一起并且在燃烧部段中燃烧，从而产生限定高温工作气体的燃烧产物。工作气体被引导通过涡轮部段中的热气路径，在该热气路径中工作气体膨胀以提供涡轮转子的旋转。涡轮转子可以联接至发电机，其中，涡轮转子的旋转能够被用来产生发电机中的电流。

鉴于当前发动机中实施的较高的压力比和较高的发动机点火温度，诸如翼型件——例如，涡轮部段内的固定叶片和旋转叶片——之类的某些部件必须通过诸如压缩机排出空气之类的冷却流体来冷却，以防止部件的过热。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种燃气涡轮发动机中的翼型件。该翼型件包括外壁、第一内壁以及第二内壁。外壁包括前缘、后缘、压力侧以及吸力侧。第一内壁朝向前缘联接至外壁。第一内壁包括与外壁的压力侧和吸力侧间隔开的部分，以在第一内壁与相应的压力侧和吸力侧之间形成第一前缘间隙和第二前缘间隙。第一内壁限定位于第一内壁中的前缘腔室并且包括在相应的前缘间隙与前缘腔室之间提供流体连通的开口。前缘间隙接收冷却流体，该冷却流体在流经前缘间隙时提供对外壁的冷却。冷却流体在穿过前缘间隙的至少大部分之后通过第一内壁中的开口进入到前缘腔室中。第二内壁朝向后缘联接至外壁。第二内壁包括与外壁的压力侧和吸力侧间隔开的部分，以在第二内壁与相应的压力侧和吸力侧之间形成第一后缘间隙和第二后缘间隙。第二内壁限定位于第二内壁中的后缘腔室并且包括在相应的后缘间隙与后缘腔室之间提供流体连通的开口。后缘间隙接收冷却流体，该冷却流体在流经后缘间隙时提供对外壁的冷却。冷却流体在穿过后缘间隙的至少大部分后通过第二内壁中的开口进入到后缘腔室中。

根据本发明的第二方面，提供了一种燃气涡轮发动机中的翼型件。该翼型件包括外壁和内壁。该外壁包括前缘、与该前缘在弦向方向上相对的后缘、压力侧以及吸力侧。该内壁在单个弦向位置处联接至外壁并且包括与外壁的压力侧和吸力侧间隔开的部分，以在内壁与相应的压力侧和吸力侧之间形成第一间隙和第二间隙。内壁限定位于内壁中的腔室并且包括在相应的间隙与腔室之间提供流体连通的开口。间隙接收冷却流体，该冷却流体在流经该间隙时提供对外壁的冷却。冷却流体在穿过该间隙的至少大部分之后通过内壁中的开口进入到腔室中。

根据本发明的第三方面，提供了一种燃气涡轮发动机中的翼型件组件。该翼型件组件包括内罩、与该内罩在发动机的径向方向上间隔开的外罩、以及内罩与外罩之间的翼型件。翼型件包括外壁、第一内壁以及第二内壁。外壁联接至内罩和外罩并且包括前缘、与前缘在弦向方向上相对的后缘、压力侧以及吸力侧。第一内壁联接至内罩和外罩并且在单个弦向位置处朝向前缘联接至外壁。第一内壁包括与外壁的压力侧和吸力侧间隔开的部分，以在第一内壁与相应的压力侧和吸力侧之间形成第一前缘间隙和第二前缘间隙。前缘间隙接收冷却流体，该冷却流体在流经前缘间隙时提供对外壁的冷却。第二内壁联接至内罩和外罩并且在单个弦向位置处朝向后缘联接至外壁。第二内壁包括与外壁的压力侧和吸力侧间隔开的部分，以在第二内壁与相应的压力侧和吸力侧之间形成第一后缘间隙和第二后缘间隙。该后缘间隙接收冷却流体，该冷却流体在流经后缘间隙时提供对外壁的冷却。

附图说明

尽管本说明书以具体地指出并清楚地主张本发明的权利要求结束，但是应当认为，通过结合附图的以下描述将更好地理解本发明，在附图中，相似的附图标记表示相似的元件，并且在附图中：

图1为根据本发明的实施方式的燃气涡轮发动机中要被冷却的翼型件组件的侧向剖视图，其中，翼型件组件的叶片的吸力侧已经移除；

图2为权利要求1的翼型件组件的沿着图1中的线2-2截取的截面图；

图3为沿着图2中的线3-3截取的截面图；以及

图4为根据本发明的另一实施方式的燃气涡轮发动机中要被冷却的翼型件组件的侧向剖视图，其中，翼型件组件的叶片的吸力侧已经移除。

具体实施方式