本發(fā)明大體涉及用于燃?xì)鉁u輪的渦輪噴嘴。更特別地，本發(fā)明涉及渦輪噴嘴，其具有冷卻通道和限定在渦輪噴嘴的內(nèi)帶或外帶內(nèi)的冷卻劑排出氣室。

背景技術(shù)：

諸如工業(yè)燃?xì)鉁u輪、航空或航海燃?xì)鉁u輪的燃?xì)鉁u輪大體包括成連續(xù)流順序的壓縮機(jī)、燃燒器和渦輪。渦輪具有多個級，各個級包括成排的渦輪噴嘴和設(shè)置在渦輪噴嘴下游的成相鄰排的渦輪轉(zhuǎn)子葉片。渦輪噴嘴在渦輪內(nèi)保持固定，并且渦輪轉(zhuǎn)子葉片隨轉(zhuǎn)子軸旋轉(zhuǎn)。各種渦輪級限定通過渦輪的熱氣路徑。

在運(yùn)行期間，壓縮機(jī)對燃燒器提供壓縮空氣。壓縮空氣在限定在燃燒器內(nèi)的燃燒室或反應(yīng)區(qū)中與燃料混合，并且燃燒，以產(chǎn)生高速熱氣流。熱氣通過渦輪入口從燃燒器流到渦輪的熱氣路徑中。隨著熱氣流過各個連續(xù)的級，來自高速熱氣的動能傳遞到成排的渦輪轉(zhuǎn)子葉片，從而使轉(zhuǎn)子軸旋轉(zhuǎn)且產(chǎn)生機(jī)械功。

渦輪效率可至少部分地與流過渦輪熱氣路徑的熱氣的溫度有關(guān)。例如，熱氣的溫度越高，渦輪的整體效率就越高。熱氣的最高溫度至少部分地受各種渦輪構(gòu)件(諸如渦輪噴嘴和渦輪轉(zhuǎn)子葉片)的材料屬性的限制，而且受各種冷卻回路和循環(huán)通過冷卻回路以對各種渦輪構(gòu)件提供冷卻的冷卻介質(zhì)的有效性的限制。

渦輪噴嘴大體包括翼型件，翼型件沿翼展在內(nèi)帶或護(hù)罩和外帶或護(hù)罩之間延伸。內(nèi)帶和外帶限定熱氣路徑的內(nèi)流邊界和外流邊界且暴露于熱氣?？赏ㄟ^使諸如壓縮空氣的冷卻介質(zhì)傳送通過中心或核心冷卻通道來冷卻內(nèi)帶和/或外帶，中心或核心冷卻通道沿徑向延伸通過渦輪噴嘴的翼型件部分。冷卻介質(zhì)的一部分流過沿著翼型件限定的各種膜孔，從而對翼型件提供膜冷卻。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

下面在以下描述中闡述本發(fā)明的各方面和優(yōu)點(diǎn)，或者根據(jù)該描述，本發(fā)明的各方面和優(yōu)點(diǎn)是明顯的，或者可通過實(shí)踐本發(fā)明來學(xué)習(xí)本發(fā)明的各方面和優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明的一個實(shí)施例是渦輪噴嘴。渦輪噴嘴包括翼型件，翼型件沿翼展從內(nèi)帶延伸到外帶，其中內(nèi)帶和外帶限定渦輪噴嘴的內(nèi)流邊界和外流邊界。內(nèi)帶限定多個冷卻通道和形成于內(nèi)帶的氣體側(cè)表面的下方的冷卻劑排出氣室，其中冷卻劑排出氣室與冷卻通道處于流體連通。冷卻劑排出氣室在冷卻通道的下游和多個冷卻劑排出端口的上游形成于內(nèi)帶內(nèi)。

本發(fā)明的另一個實(shí)施例是渦輪噴嘴。渦輪噴嘴包括翼型件，翼型件沿翼展從內(nèi)帶延伸到外帶，其中內(nèi)帶和外帶限定渦輪噴嘴的內(nèi)流邊界和外流邊界。外帶限定多個冷卻通道和形成于外帶的氣體側(cè)表面的下方的冷卻劑排出氣室，其中冷卻劑排出氣室與冷卻通道處于流體連通。冷卻劑排出氣室在冷卻通道的下游和多個冷卻劑排出端口的上游形成于外帶內(nèi)。

技術(shù)方案1. 一種渦輪噴嘴，包括：

翼型件，其沿翼展從內(nèi)帶延伸到外帶，其中，所述內(nèi)帶和所述外帶限定所述渦輪噴嘴的內(nèi)流邊界和外流邊界；

其中，所述內(nèi)帶限定多個冷卻通道和與所述冷卻通道處于流體連通的冷卻劑排出氣室，其中，所述多個冷卻通道和所述冷卻劑排出氣室形成于所述內(nèi)帶的氣體側(cè)表面的下方，其中，所述冷卻劑排出氣室形成于所述冷卻通道的下游和至少一個冷卻劑排出端口的上游。

技術(shù)方案2. 根據(jù)技術(shù)方案1所述的渦輪噴嘴，其特征在于，所述多個冷卻通道包括第一組冷卻通道和第二組冷卻通道，其中，所述第一組冷卻通道和所述第二組冷卻通道在冷卻劑供應(yīng)的下游和所述冷卻劑排出氣室的上游。

技術(shù)方案3. 根據(jù)技術(shù)方案1所述的渦輪噴嘴，其特征在于，所述冷卻劑排出氣室在所述內(nèi)帶的前壁和后壁之間延伸，并且設(shè)置在所述翼型件的吸力側(cè)壁和所述內(nèi)帶的吸力側(cè)壁之間。

技術(shù)方案4. 根據(jù)技術(shù)方案1所述的渦輪噴嘴，其特征在于，所述冷卻劑排出氣室在所述內(nèi)帶的前壁和后壁之間延伸，并且設(shè)置在所述翼型件的壓力側(cè)壁和所述內(nèi)帶的壓力側(cè)壁之間。

技術(shù)方案5. 根據(jù)技術(shù)方案1所述的渦輪噴嘴，其特征在于，所述冷卻劑排出氣室在所述內(nèi)帶的吸力側(cè)壁和壓力側(cè)壁之間，在所述翼型件的前緣部分的前方延伸。

技術(shù)方案6. 根據(jù)技術(shù)方案1所述的渦輪噴嘴，其特征在于，所述至少一個冷卻劑排出端口中的至少一個冷卻劑排出端口沿著所述內(nèi)帶的氣體側(cè)表面形成。

技術(shù)方案7. 根據(jù)技術(shù)方案1所述的渦輪噴嘴，其特征在于，所述至少一個冷卻劑排出端口中的至少一個冷卻劑排出端口在所述翼型件的前緣部分的上游沿著所述內(nèi)帶的氣體側(cè)表面形成。

技術(shù)方案8. 根據(jù)技術(shù)方案1所述的渦輪噴嘴，其特征在于，所述至少一個冷卻劑排出端口中的至少一個冷卻劑排出端口沿著所述內(nèi)帶的前緣部分，沿著所述內(nèi)帶的氣體側(cè)表面形成。

技術(shù)方案9. 根據(jù)技術(shù)方案1所述的渦輪噴嘴，其特征在于，所述至少一個冷卻劑排出端口中的至少一個冷卻劑排出端口沿著所述內(nèi)帶的壓力側(cè)形成。

技術(shù)方案10. 根據(jù)技術(shù)方案1所述的渦輪噴嘴，其特征在于，所述至少一個冷卻劑排出端口中的至少一個冷卻劑排出端口沿著所述內(nèi)帶的吸力側(cè)形成。

技術(shù)方案11. 一種渦輪噴嘴，包括：

翼型件，其沿翼展從內(nèi)帶延伸到外帶，其中，所述內(nèi)帶和所述外帶限定所述渦輪噴嘴的內(nèi)流邊界和外流邊界；

其中，所述外帶限定多個冷卻通道和與所述冷卻通道處于流體連通的冷卻劑排出氣室，其中，所述多個冷卻通道和所述冷卻劑排出氣室形成于所述外帶的氣體側(cè)表面的下方，其中，所述冷卻劑排出氣室形成于所述冷卻通道的下游和至少一個冷卻劑排出端口的上游。

技術(shù)方案12. 根據(jù)技術(shù)方案11所述的渦輪噴嘴，其特征在于，所述多個冷卻通道包括第一組冷卻通道和第二組冷卻通道，其中，所述第一組冷卻通道和所述第二組冷卻通道在冷卻劑供應(yīng)的下游和所述冷卻劑排出氣室的上游。

技術(shù)方案13. 根據(jù)技術(shù)方案11所述的渦輪噴嘴，其特征在于，所述冷卻劑排出氣室在所述外帶的前壁和后壁之間延伸，并且設(shè)置在所述翼型件的吸力側(cè)壁和所述外帶的吸力側(cè)壁之間。

技術(shù)方案14. 根據(jù)技術(shù)方案11所述的渦輪噴嘴，其特征在于，所述冷卻劑排出氣室在所述外帶的前壁和后壁之間延伸，并且設(shè)置在所述翼型件的壓力側(cè)壁和所述外帶的壓力側(cè)壁之間。

技術(shù)方案15. 根據(jù)技術(shù)方案11所述的渦輪噴嘴，其特征在于，所述冷卻劑排出氣室在所述外帶的吸力側(cè)壁和壓力側(cè)壁之間，在所述翼型件的前緣部分的前方延伸。

技術(shù)方案16. 根據(jù)技術(shù)方案11所述的渦輪噴嘴，其特征在于，所述至少一個冷卻劑排出端口中的至少一個冷卻劑排出端口沿著所述外帶的氣體側(cè)表面形成。

技術(shù)方案17. 根據(jù)技術(shù)方案11所述的渦輪噴嘴，其特征在于，所述至少一個冷卻劑排出端口中的至少一個冷卻劑排出端口在所述翼型件的前緣部分的上游沿著所述外帶的氣體側(cè)表面形成。

技術(shù)方案18. 根據(jù)技術(shù)方案11所述的渦輪噴嘴，其特征在于，所述至少一個冷卻劑排出端口中的至少一個冷卻劑排出端口沿著所述外帶的前緣部分，沿著所述外帶的氣體側(cè)表面形成。

技術(shù)方案19. 根據(jù)技術(shù)方案11所述的渦輪噴嘴，其特征在于，所述至少一個冷卻劑排出端口中的至少一個冷卻劑排出端口沿著所述外帶的壓力側(cè)形成。

技術(shù)方案20. 根據(jù)技術(shù)方案11所述的渦輪噴嘴，其特征在于，所述至少一個冷卻劑排出端口中的至少一個冷卻劑排出端口沿著所述外帶的吸力側(cè)形成。

本發(fā)明還涉及以下技術(shù)方面：

技術(shù)方面1. 一種渦輪噴嘴(100)，包括：

翼型件(400)，其沿翼展從內(nèi)帶(200)延伸到外帶(300)，其中，所述內(nèi)帶(200)和所述外帶(300)限定所述渦輪噴嘴(100)的內(nèi)流邊界和外流邊界；

其中，所述內(nèi)帶(200)限定多個冷卻通道(214)和與所述冷卻通道(214)處于流體連通的冷卻劑排出氣室(216)，其中，所述多個冷卻通道(214)和所述冷卻劑排出氣室(216)形成于所述內(nèi)帶(200)的氣體側(cè)表面(218)的下方，其中，所述冷卻劑排出氣室(216)形成于所述冷卻通道(214)的下游和至少一個冷卻劑排出端口(226)的上游。

技術(shù)方面2. 根據(jù)技術(shù)方面1所述的渦輪噴嘴(100)，其特征在于，所述多個冷卻通道(214)包括第一組冷卻通道(214a)和第二組冷卻通道(214b)，其中，所述第一組冷卻通道(214a)和所述第二組冷卻通道(214b)在冷卻劑供應(yīng)的下游和所述冷卻劑排出氣室(216)的上游。

技術(shù)方面3. 根據(jù)技術(shù)方面1所述的渦輪噴嘴(100)，其特征在于，所述冷卻劑排出氣室(216)在所述內(nèi)帶(200)的前壁(206)和后壁(208)之間延伸，并且設(shè)置在所述翼型件(400)的吸力側(cè)壁(406)和所述內(nèi)帶(200)的吸力側(cè)壁(210)之間。

技術(shù)方面4. 根據(jù)技術(shù)方面1所述的渦輪噴嘴(100)，其特征在于，所述冷卻劑排出氣室(216)在所述內(nèi)帶(200)的前壁(206)和后壁(208)之間延伸，并且設(shè)置在所述翼型件(400)的壓力側(cè)壁(408)和所述內(nèi)帶(200)的壓力側(cè)壁(212)之間。

技術(shù)方面5. 根據(jù)技術(shù)方面1所述的渦輪噴嘴(100)，其特征在于，所述冷卻劑排出氣室(216)在所述內(nèi)帶(200)的吸力側(cè)壁(210)和壓力側(cè)壁(212)之間，在所述翼型件(400)的前緣部分(402)的前方延伸。

技術(shù)方面6. 根據(jù)技術(shù)方面1所述的渦輪噴嘴(100)，其特征在于，所述至少一個冷卻劑排出端口(226)中的至少一個冷卻劑排出端口(226)沿著所述內(nèi)帶(200)的氣體側(cè)表面(218)形成。

技術(shù)方面7. 根據(jù)技術(shù)方面1所述的渦輪噴嘴(100)，其特征在于，所述至少一個冷卻劑排出端口(226)中的至少一個冷卻劑排出端口(226)在所述翼型件(400)的前緣部分(402)的上游沿著所述內(nèi)帶(200)的氣體側(cè)表面(218)形成。

技術(shù)方面8. 根據(jù)技術(shù)方面1所述的渦輪噴嘴(100)，其特征在于，所述至少一個冷卻劑排出端口(226)中的至少一個冷卻劑排出端口(226)沿著所述內(nèi)帶(200)的前緣部分(228)，沿著所述內(nèi)帶(200)的氣體側(cè)表面(218)形成。

技術(shù)方面9. 根據(jù)技術(shù)方面1所述的渦輪噴嘴(100)，其特征在于，所述至少一個冷卻劑排出端口(226)中的至少一個冷卻劑排出端口(226)沿著所述內(nèi)帶(200)的壓力側(cè)形成。

技術(shù)方面10. 根據(jù)技術(shù)方面1所述的渦輪噴嘴(100)，其特征在于，所述至少一個冷卻劑排出端口(226)中的至少一個冷卻劑排出端口(226)沿著所述內(nèi)帶(200)的吸力側(cè)(210)形成。

技術(shù)方面11. 一種渦輪噴嘴(100)，包括：

翼型件(400)，其沿翼展從內(nèi)帶(200)延伸到外帶(300)，其中，所述內(nèi)帶(200)和所述外帶(300)限定所述渦輪噴嘴(100)的內(nèi)流邊界和外流邊界；

其中，所述外帶(300)限定多個冷卻通道(314)和與所述冷卻通道(314)處于流體連通的冷卻劑排出氣室(316)，其中，所述多個冷卻通道(314)和所述冷卻劑排出氣室(316)形成于所述外帶(300)的氣體側(cè)表面(318)的下方，其中，所述冷卻劑排出氣室(316)形成于所述冷卻通道(314)的下游和至少一個冷卻劑排出端口(326)的上游。

技術(shù)方面12. 根據(jù)技術(shù)方面11所述的渦輪噴嘴(100)，其特征在于，所述多個冷卻通道(314)包括第一組冷卻通道(314a)和第二組冷卻通道(314b)，其中，所述第一組冷卻通道(314a)和所述第二組冷卻通道(314b)在冷卻劑供應(yīng)的下游和所述冷卻劑排出氣室(316)的上游。

技術(shù)方面13. 根據(jù)技術(shù)方面11所述的渦輪噴嘴(100)，其特征在于，所述冷卻劑排出氣室(316)在所述外帶(300)的吸力側(cè)(310)壁和壓力側(cè)壁(312)之間，在所述翼型件(400)的前緣部分(402)的前方延伸。

技術(shù)方面14. 根據(jù)技術(shù)方面11所述的渦輪噴嘴(100)，其特征在于，所述至少一個冷卻劑排出端口(326)中的至少一個冷卻劑排出端口(326)沿著所述外帶(300)的氣體側(cè)表面(318)形成。

技術(shù)方面15. 根據(jù)技術(shù)方面11所述的渦輪噴嘴(100)，其特征在于，所述至少一個冷卻劑排出端口(326)中的至少一個冷卻劑排出端口(326)在所述翼型件(400)的前緣部分(402)的上游沿著所述外帶(300)的氣體側(cè)表面(318)形成。

在閱讀說明書之后，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將更好地理解這樣的實(shí)施例和其它實(shí)施例的特征和方面。

附圖說明

在說明書的其余部分中更特別地闡述本發(fā)明的對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說完整和能夠?qū)嵤┑墓_，包括本發(fā)明的最佳模式，說明書參照了附圖，其中：

圖1是可結(jié)合本發(fā)明的各種實(shí)施例的示例性燃?xì)鉁u輪的示意圖；

圖2是可結(jié)合在本發(fā)明的各種實(shí)施例中的燃?xì)鉁u輪的示例性渦輪區(qū)段的橫截面?zhèn)纫晥D；

圖3是可結(jié)合本發(fā)明的一個或多個實(shí)施例的示例性渦輪噴嘴的透視側(cè)視圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明的至少一個實(shí)施例的沿著截面線4-4得到的渦輪噴嘴的一部分的橫截面俯視圖，渦輪噴嘴包括圖3中顯示的內(nèi)帶；

圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實(shí)施例的圖4中顯示的內(nèi)帶的一部分的放大簡化橫截面?zhèn)纫晥D；

圖6是根據(jù)本發(fā)明的至少一個實(shí)施例的圖4中顯示的渦輪噴嘴的俯視圖；

圖7是根據(jù)本發(fā)明的至少一個實(shí)施例的沿著截面線7-7得到的渦輪噴嘴的一部分的橫截面俯視圖，渦輪噴嘴包括圖3中顯示的內(nèi)帶；

圖8是根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實(shí)施例的圖7中顯示的內(nèi)帶的一部分的放大簡化橫截面?zhèn)纫晥D；以及

圖9是根據(jù)本發(fā)明的至少一個實(shí)施例的圖7中顯示的渦輪噴嘴的俯視圖。

部件列表

10燃?xì)鉁u輪

12壓縮機(jī)區(qū)段

14入口

16壓縮機(jī)

18燃燒區(qū)段

20燃燒器

22渦輪區(qū)段

24渦輪

26轉(zhuǎn)子軸

28軸向中心線

30渦輪級

30(a)第一渦輪級

30(b)第二渦輪級

30(c)第三渦輪級

32(a)渦輪噴嘴

32(b)渦輪噴嘴

32(c)渦輪噴嘴

34(a)渦輪轉(zhuǎn)子葉片

34(b)渦輪轉(zhuǎn)子葉片

34(c)渦輪轉(zhuǎn)子葉片

36殼體/殼

38壓縮空氣

40燃燒氣體流

100渦輪噴嘴

102一級冷卻通路

200內(nèi)帶

202氣體側(cè)

204背側(cè)

206前壁/前面

208后壁/后面

210吸力側(cè)壁/吸力側(cè)面

212壓力側(cè)壁/壓力側(cè)面

214冷卻通道

214(a)第一組冷卻通道

214(b)第二組冷卻通道

216冷卻劑排出氣室

218氣體側(cè)表面

220板/涂層

222入口通路

222(a)第一入口通路

222(b)第二入口通路

224內(nèi)部通路

226冷卻劑排出端口

228前緣部分–內(nèi)帶

230冷卻劑

232用過的冷卻劑

300外帶

302氣體側(cè)

304背側(cè)

306前壁/前面

308后壁/后面

310吸力側(cè)壁/吸力側(cè)面

312壓力側(cè)壁/壓力側(cè)面

314冷卻通道

314(a)第一組冷卻通道

314(b)第二組冷卻通道

316冷卻劑排出氣室

316氣體側(cè)表面

320板/涂層

322入口通路

322(a)第一入口通路

322(b)第二入口通路

324內(nèi)部通路

326冷卻劑排出端口

328前緣部分–內(nèi)帶

330冷卻劑

332用過的冷卻劑

400翼型件

402前緣部分

404后緣部分

406吸力側(cè)壁

408壓力側(cè)壁。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在將詳細(xì)參照本發(fā)明的目前的實(shí)施例，在附圖中示出實(shí)施例的一個或多個示例。詳細(xì)描述使用數(shù)字和字母名稱來引用圖中的特征。圖和描述中的相同或相似名稱已經(jīng)用來引用本發(fā)明的相同或相似部件。

如本文所用，用語“第一”、“第二”和“第三”可互換地用來區(qū)分一個構(gòu)件與另一個構(gòu)件，并且不意于表示單獨(dú)的構(gòu)件的位置或重要性。用語“上游”和“下游”指的是相對于流體路徑中的流體流的相對方向。例如，“上游”指的是流體流出的方向，而“下游” 指的是流體流往的方向。用語“沿徑向”指的是基本垂直于特定構(gòu)件的軸向中心線的相對方向，而用語“沿軸向”指的是基本平行于特定構(gòu)件的軸向中心線和/或同軸地與其對齊的相對方向。

本文使用的術(shù)語僅僅是為了描述特定實(shí)施例，而不意于限制本發(fā)明。如本文所用，單數(shù)形式“一”、“一種”和“該”意于還包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文明確地另有指示。將進(jìn)一步理解的是，當(dāng)在本說明書中使用時，用語“包括”和/或“包含”規(guī)定存在所陳述的特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或構(gòu)件，但不排除存在或添加一個或多個其它特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、構(gòu)件和/或它們的組合。

以解釋本發(fā)明而非限制本發(fā)明的方式提供各個示例。實(shí)際上，對本領(lǐng)域技術(shù)人員明顯的將是，可對本發(fā)明作出修改和變型，而不偏離本發(fā)明的范圍或精神。例如，被示為或描述成一個實(shí)施例的一部分的特征可用于另一個實(shí)施例，以產(chǎn)生又一個實(shí)施例。因而，意于的是本發(fā)明覆蓋落在所附權(quán)利要求和它們的等效方案的范圍內(nèi)的這樣的修改和變型。

雖然為了說明目的將大體在用于基于陸地的產(chǎn)生功率的燃?xì)鉁u輪的渦輪噴嘴的語境中描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將容易地理解，本發(fā)明的實(shí)施例可適用于任何種類或類型的燃?xì)鉁u輪，并且不局限于基于陸地的產(chǎn)生功率的燃?xì)鉁u輪，除非在權(quán)利要求中特別地?cái)⑹觥?/p>

現(xiàn)在參照附圖，圖1示出可結(jié)合本發(fā)明的各種實(shí)施例的示例性燃?xì)鉁u輪10的示意圖。如顯示的那樣，燃?xì)鉁u輪10大體包括壓縮機(jī)區(qū)段12，壓縮機(jī)區(qū)段12具有入口14，入口14設(shè)置在軸向壓縮機(jī)16的上游端處。燃?xì)鉁u輪10進(jìn)一步包括：燃燒區(qū)段18，其具有定位在壓縮機(jī)16下游的一個或多個燃燒器20；以及渦輪區(qū)段22，其包括渦輪24，諸如設(shè)置在燃燒區(qū)段18下游的膨脹渦輪。軸26沿軸向延伸通過壓縮機(jī)16，并且渦輪24沿著燃?xì)鉁u輪10的軸向中心線28延伸。

圖2提供可結(jié)合本發(fā)明的各種實(shí)施例的示例性渦輪24的橫截面?zhèn)纫晥D。如圖2中顯示的那樣，渦輪24可包括多個渦輪級30。例如，渦輪24可包括三個渦輪級30，包括第一級30(a)、第二級30(b)和第三級30(c)。渦輪級30的總數(shù)可為超過三個或不到三個，并且本發(fā)明的實(shí)施例不應(yīng)局限于三個渦輪級，除非權(quán)利要求中另有敘述。

如圖2中顯示的那樣，各個級30(a-c)包括成連續(xù)流順序的成對應(yīng)排的渦輪噴嘴32(a)、32(b)和32(c)和成對應(yīng)排的渦輪轉(zhuǎn)子葉片34(a)、34(b)和34(c)，它們沿軸向沿著軸26(圖1)間隔開。殼或殼體36沿周向包圍渦輪噴嘴32(a-c)和渦輪轉(zhuǎn)子葉片34(a-c)的各個級30(a-c)。渦輪噴嘴32(a-c)在燃?xì)鉁u輪10的運(yùn)行期間相對于渦輪轉(zhuǎn)子葉片34(a-c)保持固定。例如，渦輪噴嘴32可連接到殼36或噴嘴環(huán)(未顯示)。

在運(yùn)行中，如圖1和2中共同顯示的那樣，將來自壓縮機(jī)16的壓縮空氣38提供給燃燒器20，壓縮空氣38在燃燒器20中與燃料混合且燃燒，以提供熱燃燒氣體流40，熱燃燒氣體流40從燃燒器20流到渦輪24中。壓縮空氣38的至少一部分可用作冷卻介質(zhì)，以冷卻渦輪的各種構(gòu)件，諸如渦輪噴嘴32(a-c)和渦輪轉(zhuǎn)子葉片34(a-c)。

圖3提供可結(jié)合到圖2中顯示的渦輪24中且可結(jié)合本發(fā)明的各種實(shí)施例的示例性渦輪噴嘴100的透視圖。渦輪噴嘴100可對應(yīng)于任何渦輪噴嘴32(a-c)，或者安裝在它們中。在特定實(shí)施例中，渦輪噴嘴100對應(yīng)于第一級30(a)的渦輪噴嘴32(a)，渦輪噴嘴32(a)也可在行業(yè)中稱為第一級噴嘴或S1N。

如圖3中顯示的那樣，渦輪噴嘴100包括內(nèi)帶200、沿徑向與內(nèi)帶200間隔開的外帶300和沿翼展從內(nèi)帶200延伸到外帶300的翼型件400。內(nèi)帶200包括氣體側(cè)202和背側(cè)204，背側(cè)204定向在氣體側(cè)202的徑向內(nèi)側(cè)。外帶300包括氣體側(cè)302和背側(cè)304，背側(cè)304定向在氣體側(cè)302的徑向外側(cè)。如圖2和3中共同地顯示的那樣，外帶300的氣體側(cè)302和內(nèi)帶200的氣體側(cè)202限定以高速從燃燒器20流過渦輪24的熱燃燒氣體流40的內(nèi)部徑向流邊界和外部徑向流邊界。如圖3中顯示的那樣，翼型件400包括前緣部分402、后緣部分404、吸力側(cè)壁406和壓力側(cè)壁408。

圖4提供沿著截面線4-4得到的、圖3中顯示的渦輪噴嘴100的一部分的橫截面俯視圖，并且包括根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的翼型件400和內(nèi)帶200的一部分。如圖4中顯示的那樣，內(nèi)帶200包括在翼型件400的前緣部分402的前方或上游的前壁206、在后緣部分404的后方或下游的后壁208、吸力側(cè)壁210和壓力側(cè)壁212。在特定布置中，渦輪噴嘴100包括和/或至少部分地限定一級冷卻通道102。在一個實(shí)施例中，一級冷卻通道102沿徑向或基本沿徑向延伸通過外帶300、翼型件400和內(nèi)帶200。

圖5提供根據(jù)本發(fā)明的至少一個實(shí)施例的圖4中顯示的內(nèi)帶200的一部分的簡化橫截面圖。在一個實(shí)施例中，如圖4和5中共同顯示的那樣，內(nèi)帶200限定多個冷卻通道214(圖4中以虛線顯示)和在冷卻通道214的下游形成于內(nèi)帶200的氣體側(cè)表面218下方的冷卻劑排出氣室216(圖5)?？稍趦?nèi)帶200的氣體側(cè)表面218下方機(jī)加工、鑄造或以別的方式形成多個冷卻通道214。在特定實(shí)施例中，如圖5中顯示的那樣，氣體側(cè)表面218可至少部分地由一個或多個板和/或涂層220形成，一個或多個板和/或涂層220覆蓋和/或密封多個冷卻通道214。如圖4和5中顯示的那樣，多個冷卻通道214可包括多組冷卻通道214。例如，在一個實(shí)施例中，如圖5中顯示的那樣，多個冷卻通道214包括至少第一組冷卻通道214(a)和第二組冷卻通道214(b)。

多個冷卻通道214可在各種位置上設(shè)置在氣體側(cè)表面218下方，這取決于內(nèi)帶200的特定冷卻要求。例如，如圖4中顯示的那樣，多個冷卻通道214中的至少一些可布置或定向成以便遵從或基本遵從翼型件400的前緣部分402、吸力側(cè)壁406、后緣部分404和壓力側(cè)壁408中的一個或多個的曲率或輪廓。至少一些冷卻通道214可設(shè)置成緊鄰吸力側(cè)壁210或內(nèi)帶200的后壁208，以及/或者在吸力側(cè)壁210和壓力側(cè)壁212之間緊鄰內(nèi)帶200的前壁206。

在特定實(shí)施例中，如圖5中顯示的那樣，內(nèi)帶200限定至少一個入口通路222，其在冷卻劑供應(yīng)(諸如壓縮機(jī)16(圖2))和冷卻通道214之間提供流體連通。在特定實(shí)施例中，入口通路(一個或多個)222可延伸通過內(nèi)帶200的背側(cè)204。在燃?xì)鉁u輪10的運(yùn)行期間，諸如來自壓縮機(jī)16的壓縮空氣38的一部分的冷卻劑可發(fā)送通過入口通路(一個或多個)222且發(fā)送到多個冷卻通道214中。在一個實(shí)施例中，第一組冷卻通道214(a)與第一入口通路222(a)處于流體連通，并且第二組冷卻通道214(b)與第二入口通路222(b)處于流體連通。

在各種實(shí)施例中，如圖5中顯示的那樣，限定在內(nèi)帶200內(nèi)和/或由內(nèi)帶200限定的至少一個內(nèi)部通路224在冷卻通道214或成組的冷卻通道214(a-b)和冷卻劑排出氣室216之間提供流體連通。內(nèi)部通路(一個或多個)224可形成限定在內(nèi)帶200內(nèi)的成網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部通路224，其將來自多個冷卻通道214的冷卻劑流提供到冷卻劑排出氣室216中。

圖6提供根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實(shí)施例的渦輪噴嘴100的一部分(包括內(nèi)帶200)和圖4中顯示的翼型件400的一部分的俯視圖或徑向內(nèi)側(cè)圖，其中冷卻通道214隱藏在氣體側(cè)表面218下面。如圖6中顯示的那樣，冷卻劑排出氣室216(以虛線顯示)可沿著內(nèi)帶200在氣體側(cè)表面218下方定位在各種位置處。例如，冷卻劑排出氣室216可在內(nèi)帶200的前壁206和后壁208之間延伸，可設(shè)置在翼型件400的吸力側(cè)壁406和內(nèi)帶200的吸力側(cè)壁210之間，可設(shè)置在翼型件400的壓力側(cè)壁408和內(nèi)帶200的壓力側(cè)壁212之間，或者可在內(nèi)帶200的吸力側(cè)壁210和壓力側(cè)壁212之間在翼型件400的前緣部分402的前方延伸。在特定實(shí)施例中，內(nèi)帶200可限定多個冷卻劑排出氣室216，它們設(shè)置在沿著內(nèi)帶200的各種位置處。

在各種實(shí)施例中，如圖5中顯示的那樣，冷卻劑排出氣室216在一個或多個冷卻劑排出端口226的上游設(shè)置和/或限定在內(nèi)帶200內(nèi)。在特定實(shí)施例中，如圖5和6中顯示的那樣，冷卻劑排出端口(一個或多個)226可延伸通過氣體側(cè)表面218，以對它提供膜冷卻。排出端口(一個或多個)226可設(shè)置在沿著氣體側(cè)表面218的任何位置處，這至少部分地取決于冷卻劑排出氣室216的冷卻要求和/或定位。例如，在圖6中顯示的一個實(shí)施例中，至少一個冷卻劑排出端口226可在翼型件400的前緣部分402的上游沿著內(nèi)帶200的氣體側(cè)表面218形成或設(shè)置。在一個實(shí)施例中，至少一個冷卻劑排出端口226可沿著內(nèi)帶200的氣體側(cè)表面218沿著內(nèi)帶200的前緣部分228形成或設(shè)置。在特定實(shí)施例中，如圖5中顯示的那樣，至少一個冷卻劑排出端口226可延伸通過內(nèi)帶200的吸力側(cè)壁210。在特定實(shí)施例中，如圖5中顯示的那樣，至少一個冷卻劑排出端口226可延伸通過內(nèi)帶200的壓力側(cè)壁212。

在運(yùn)行中，諸如壓縮空氣38的冷卻劑230流到入口通路222中且流過冷卻通道214，從而對內(nèi)帶的氣體側(cè)表面218提供對流冷卻。然后用過的冷卻劑232通過內(nèi)部通路224發(fā)送到冷卻劑排出氣室216，冷卻劑排出氣室216的壓力低于冷卻通道214。然后用過的冷卻劑232發(fā)送通過冷卻劑排出端口(一個或多個)226，例如，為了對內(nèi)帶200的氣體側(cè)表面218提供膜冷卻，并且冷卻相鄰渦輪噴嘴100的相鄰內(nèi)帶200和/或幫助在相鄰渦輪噴嘴100的相鄰內(nèi)帶200之間形成熱氣密封。

圖7提供沿著截面線7-7得到的圖3中顯示的渦輪噴嘴100的一部分的橫截面俯視圖，并且包括根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的翼型件400和外帶300的一部分。如圖7中顯示的那樣，外帶300包括在翼型件400的前緣部分402的前方或上游的前壁306、在后緣部分404的后方或下游的后壁308、吸力側(cè)壁310和壓力側(cè)壁312。在一個實(shí)施例中，一級冷卻通道102沿徑向或基本沿徑向延伸通過內(nèi)帶200、翼型件400和外帶300。

圖8提供根據(jù)本發(fā)明的至少一個實(shí)施例的圖7中顯示的外帶300的一部分的簡化橫截面。在一個實(shí)施例中，如圖7和8中共同顯示的那樣，外帶300限定多個冷卻通道314(在圖7中以虛線顯示)和在冷卻通道314的下游形成于外帶300的氣體側(cè)表面318下方的冷卻劑排出氣室316(圖8)?？稍谕鈳?00的氣體側(cè)表面318下方機(jī)加工、鑄造或以別的方式形成多個冷卻通道314。在特定實(shí)施例中，如圖8中顯示的那樣，氣體側(cè)表面318可至少部分地由一個或多個板和/或涂層320形成，一個或多個板和/或涂層320覆蓋和/或密封多個冷卻通道314。如圖7和8中顯示的那樣，多個冷卻通道314可包括多組冷卻通道314。例如，在一個實(shí)施例中，如圖8中顯示的那樣，多個冷卻通道314包括至少第一組冷卻通道314(a)和第二組冷卻通道314(b)。

多個冷卻通道314可在各種位置上設(shè)置在氣體側(cè)表面318下方，這取決于外帶300的特定冷卻要求。例如，如圖7中顯示的那樣，多個冷卻通道314中的至少一些可布置或定向成以便遵從或基本遵從翼型件400的前緣部分402、吸力側(cè)壁406、后緣部分404和壓力側(cè)壁408中的一個或多個的曲率或輪廓。至少一些冷卻通道314可設(shè)置成緊鄰吸力側(cè)壁310或外帶300的后壁308，并且/或者在吸力側(cè)壁310和壓力側(cè)壁312之間緊鄰?fù)鈳?00的前壁306。

在特定實(shí)施例中，如圖8中顯示的那樣，外帶300限定至少一個入口通路322，至少一個入口通路322在冷卻劑供應(yīng)(諸如壓縮機(jī)16(圖2))和冷卻通道314之間提供流體連通。在特定實(shí)施例中，入口通路(一個或多個)322可延伸通過外帶300的背側(cè)304。在燃?xì)鉁u輪10的運(yùn)行期間，諸如來自壓縮機(jī)16的壓縮空氣38的一部分的冷卻劑可發(fā)送通過入口通路(一個或多個)322且發(fā)送到多個冷卻通道314中。在一個實(shí)施例中，第一組冷卻通道314(a)與第一入口通路322(a)處于流體連通，并且第二組冷卻通道314(b)與第二入口通路322(b)處于流體連通。

在各種實(shí)施例中，如圖8中顯示的那樣，限定在外帶300內(nèi)以及/或者由外帶300限定的至少一個內(nèi)部通路324在冷卻通道314或成組的冷卻通道314(a-b)和冷卻劑排出氣室316之間提供流體連通。內(nèi)部通路(一個或多個)324可形成限定在外帶300內(nèi)的成網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部通路324，成網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部通路324將來自多個冷卻通道314的冷卻劑流提供到冷卻劑排出氣室316中。

圖9提供根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實(shí)施例的渦輪噴嘴100的一部分(包括外帶300)和圖7中顯示的翼型件400的一部分的俯視圖或徑向內(nèi)側(cè)圖，其中冷卻通道314隱藏在氣體側(cè)表面318下面。在各種實(shí)施例中，如圖9中顯示的那樣，冷卻劑排出氣室316(以虛線顯示)可在氣體側(cè)表面318下方定位在沿著外帶300的各種位置上。例如，冷卻劑排出氣室316可在外帶300的前壁306和后壁308之間延伸，可設(shè)置在翼型件400的吸力側(cè)壁406和外帶300的吸力側(cè)壁310之間，可設(shè)置在翼型件400的壓力側(cè)壁408和外帶300的壓力側(cè)壁312之間，或者可在吸力側(cè)壁310和外帶300的壓力側(cè)壁312之間在翼型件400的前緣部分402的前方延伸。在特定實(shí)施例中，外帶300可限定多個冷卻劑排出氣室316，它們設(shè)置在沿著外帶300的各種位置處。

在各種實(shí)施例中，如圖8中顯示的那樣，冷卻劑排出氣室316在一個或多個冷卻劑排出端口326的上游設(shè)置和/或限定在外帶300內(nèi)。在特定實(shí)施例中，如圖8和9中顯示的那樣，冷卻劑排出端口(一個或多個)326可延伸通過氣體側(cè)表面318，以對其提供膜冷卻。排出端口(一個或多個)326可設(shè)置在沿著氣體側(cè)表面318的任何位置處，這至少部分地取決于冷卻劑排出氣室316的冷卻要求和/或定位。例如，在圖9中顯示的一個實(shí)施例中，至少一個冷卻劑排出端口326可在翼型件400的前緣部分402的上游沿著外帶300的氣體側(cè)表面318形成或設(shè)置。在一個實(shí)施例中，至少一個冷卻劑排出端口326可沿著外帶300的氣體側(cè)表面318沿著外帶300的前緣部分328形成或設(shè)置。在特定實(shí)施例中，如圖8中顯示的那樣，至少一個冷卻劑排出端口326可延伸通過外帶300的吸力側(cè)壁310。在特定實(shí)施例中，如圖8中顯示的那樣，至少一個冷卻劑排出端口326可延伸通過外帶300的壓力側(cè)壁312。在特定實(shí)施例中，內(nèi)帶200和外帶300兩者相應(yīng)地包括入口通路222、322、冷卻通道214、314、內(nèi)部通路224、324、冷卻劑排出氣室216、316和冷卻排出端口226、326。

在運(yùn)行中，諸如壓縮空氣38的冷卻劑330流到入口通路322中，流過冷卻通道314，從而對外帶300的氣體側(cè)表面318提供對流冷卻。然后用過的冷卻劑332通過內(nèi)部通路324發(fā)送到冷卻劑排出氣室316，冷卻劑排出氣室316的壓力低于冷卻通道314。然后用過的冷卻劑332發(fā)送通過冷卻劑排出端口(一個或多個)326，例如，為了對外帶300的氣體側(cè)表面318提供膜冷卻，并且冷卻相鄰渦輪噴嘴100的相鄰?fù)鈳?00和/或幫助在相鄰渦輪噴嘴100的相鄰?fù)鈳?00之間形成熱氣體密封。

本書面描述使用示例來公開本發(fā)明，包括最佳模式，并且還使本領(lǐng)域任何技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明，包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)，以及實(shí)行任何結(jié)合的方法。本發(fā)明的可取得專利的范圍由權(quán)利要求限定，并且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它示例。如果這樣的其它示例包括不異于權(quán)利要求的字面語言的結(jié)構(gòu)要素，或者如果它們包括與權(quán)利要求的字面語言無實(shí)質(zhì)性差異的等效結(jié)構(gòu)要素，則它們意于處在權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。