[发明专利]用于冷却燃气涡轮发动机的部件的系统和方法

说明书

本发明涉及一种用于冷却燃气涡轮发动机的部件的方法，其包括使冷却气流流过涡轮转子叶片的冷却通道，其中，冷却通道包括进口和形成在涡轮转子叶片的叶片尖端上的出口。该方法还包括利用限定在燃气涡轮发动机的壳体中的孔接收离开冷却通道的出口的冷却气流的至少一部分，其中，壳体沿着径向方向与叶片尖端间隔开。另外，该方法包括通过燃气涡轮发动机的冷却剂管道组件向燃气涡轮机的部件提供利用限定在壳体中的孔所接收的冷却气流。

技术领域

当前主题大致涉及燃气涡轮发动机，更具体地涉及用于冷却燃气涡轮发动机的部件的系统和方法。

背景技术

燃气涡轮发动机一般包括具有处于顺次流动关系的高压压缩机、燃烧室和高压涡轮机的涡轮机芯部。芯部能够以已知方式操作以产生主要气流。高压压缩机包括将进入发动机的空气导入压缩机的下游旋转叶片内的轮叶的环形阵列(“排”)。一排压缩机轮叶和一排压缩机叶片共同地构成压缩机的“级”。类似地，高压涡轮机包括将离开燃烧室的气体导入涡轮机的下游旋转叶片内的轮叶的环形排。一排喷嘴轮叶和一排涡轮转子叶片共同地构成涡轮机的“级”。一般地，压缩机和涡轮机两者包括多个连续级。

在操作中，具有在大约3000华氏度与大约3500华氏度之间的温度的热气流过涡轮机及其连续级中的每一级。然而，涡轮机在操作期间所经受的高温可以加压涡轮机的部件，特别是涡轮转子叶片。这样，为了冷却涡轮转子叶片，来自压缩机的排气流过限定在涡轮转子叶片内的冷却通道。冷却通道大致沿着径向方向从涡轮转子叶片的根部部分延伸至涡轮转子叶片的叶片尖端。此外，当排气通过形成在涡轮转子叶片上的出口离开冷却通道时，排气与热气混合。因此，排气不能被用于冷却涡轮机内的其他部件。

因此，用于冷却燃气涡轮发动机的部件的系统和方法在本领域内将是受欢迎的。特别地，更多有效地利用冷却气流的系统和方法将是特别有利的。

发明内容

本发明的各方面和优点将在以下说明书中进行部分地阐述，或者从说明书中变得明显，或者可以通过本发明的实施来习得。

在第一示例性实施例中，提供一种用于冷却燃气涡轮发动机的部件的系统，其中，燃气涡轮发动机限定径向方向。该系统包括限定用于通过涡轮转子叶片提供冷却气流的冷却通道的涡轮转子叶片。冷却通道包括进口和沿着径向方向与进口间隔开的出口。另外，涡轮转子叶片还包括在其上形成冷却通道的出口的叶片尖端。该系统还包括沿着径向方向与叶片尖端间隔开的壳体，壳体限定与出口气流连通的孔。另外，该系统包括与壳体的孔气流连通的冷却剂管道组件，使得冷却剂管道组件接收通过出口离开冷却通道的冷却气流的至少一部分。该系统还将通过冷却剂管道组件提供的冷却气流分送至燃气涡轮发动机的部件。

在第二示例性实施例中，提供一种用于冷却燃气涡轮发动机的部件的方法，其中，燃气涡轮发动机限定径向方向并且包括限定冷却通道的涡轮转子叶片。该方法包括使冷却气流流过涡轮转子叶片的冷却通道，冷却通道包括进口和形成在涡轮转子叶片的叶片尖端上的出口。该方法还包括利用限定在燃气涡轮发动机的壳体中的孔接收离开冷却通道的出口的冷却气流的至少一部分，其中，壳体沿着径向方向与叶片尖端间隔开。另外，该方法包括通过燃气涡轮发动机的冷却剂管道组件向燃气涡轮机的部件提供利用限定在壳体中的孔所接收的冷却气流。

本发明的这些以及其他特征、方面和优点将通过参照以下说明书和所附权利要求书变得更加容易理解。结合在该说明书中并且构成本说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本发明的实施例，用于解释本发明的原理。

附图说明

在参照附图的说明书中阐述了本发明的包括对本领域普通技术人员来说为最佳方式的完整的和能够实现的公开内容，在附图中：

图1是根据本发明的一个实施例的燃气涡轮发动机的示意性截面图。

图2是根据本发明的一个实施例的燃气涡轮发动机的高压涡轮机部分的放大的横截面侧视图。