渦輪機(jī)組件、對(duì)應(yīng)沖擊冷卻管和燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)動(dòng)的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種渦輪機(jī)組件(10,10b-10f)，包括具有空腔(14)的中空翼面(12)，具有沖擊管(16,16a-16f)、平臺(tái)(20,20’)和冷卻室(24,24’)，所述沖擊管能夠插入所述空腔(14)內(nèi)并用于沖擊冷卻所述空腔(14)的內(nèi)表面(18)，所述平臺(tái)布置在所述中空翼面(12)的徑向端(22,22’)，所述冷卻室用于冷卻所述平臺(tái)(20,20’)，并相對(duì)于所述中空翼面(12)布置在所述平臺(tái)(20,20’)的相對(duì)側(cè)，其中，冷卻室(24,24’)在第一徑向端(26)處由平臺(tái)(20,20’)限制，在相對(duì)的徑向第二端(28)處由蓋板(30,30’)限制，其中沖擊管(16)由前部件(44)和后部件(46)形成。為了使翼面冷卻供給溫度最小以及增加沖擊冷卻效力，沖擊管(16,16a-16f)的前部件(44)在翼展方向(36)上從平臺(tái)(20,20’)向蓋板(30,30’)至少完全延伸穿過所述冷卻室(24,24’)，沖擊管(16,16a-16f)的后部件(46)在翼展方向(36)上終止于平臺(tái)(20,20’)。
【專利說明】渦輪機(jī)組件、對(duì)應(yīng)沖擊冷卻管和燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種翼面形狀渦輪機(jī)組件，比如渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片和定子輪葉。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代渦輪機(jī)通常在極高的溫度下運(yùn)行。溫度對(duì)渦輪機(jī)葉片和/或定子輪葉的影響對(duì)渦輪機(jī)的有效運(yùn)行是有害的，并且在極端情況下會(huì)導(dǎo)致葉片或輪葉的變形和可能的故障。為了克服該風(fēng)險(xiǎn)，高溫渦輪機(jī)可包括結(jié)合了用于冷卻目的的所謂沖擊管的中空葉片或輪葉。
[0003]這些所謂的沖擊管是在葉片或輪葉內(nèi)沿徑向延伸的中空管?？諝獗黄冗M(jìn)入這些管，沿這些管行進(jìn)，并經(jīng)由合適的孔涌入所述管與中空葉片或輪葉的內(nèi)表面之間的空隙。這產(chǎn)生了內(nèi)部空氣流，用于冷卻葉片或輪葉。
[0004]通常，葉片和輪葉被制造為具有中空結(jié)構(gòu)的精確鑄件，沖擊管插入中空結(jié)構(gòu)中，用于沖擊冷卻該中空結(jié)構(gòu)的沖擊冷卻區(qū)域。當(dāng)在用于沖擊冷卻區(qū)域的冷卻介質(zhì)的溫度對(duì)于有效冷卻沖擊冷卻區(qū)域而言過高的情況下使用冷卻原理時(shí)，會(huì)出現(xiàn)問題。
[0005]這在組合的平臺(tái)和翼面冷卻系統(tǒng)串聯(lián)布置的冷卻原理中是已知的。壓縮機(jī)排放流在平臺(tái)冷卻中供給，然后進(jìn)入翼面冷卻系統(tǒng)。
[0006]本發(fā)明的第一目的是提供一種有利的翼面形狀渦輪機(jī)組件，比如渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片和定子輪葉。本發(fā)明的第二目的是提供一種用在這種組件中的有利的沖擊管，用于冷卻目的。本發(fā)明的第三目的是提供一種包括至少一個(gè)有利的渦輪機(jī)組件的燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]相應(yīng)地，本發(fā)明提供了一種渦輪機(jī)組件，包括具有至少空腔的基本中空翼面，具有至少?zèng)_擊管、至少平臺(tái)和至少冷卻室，沖擊管可以插入中空翼面的空腔內(nèi)，并用于沖擊冷卻空腔的至少內(nèi)表面，平臺(tái)布置在中空翼面的徑向端，冷卻室用于至少冷卻至少所述平臺(tái)并相對(duì)于中空翼面布置在平臺(tái)的相對(duì)側(cè)，其中，冷卻室的第一徑向端由平臺(tái)限制，且相對(duì)的徑向第二端由至少蓋板限制。
[0008]S卩，沖擊管由前部件和后部件形成，其中，前部件朝向中空翼面的前緣安置，在從前緣向后緣的方向上觀看時(shí)，后部件位于前部件下游，其中沖擊管的前部件在翼展方向上從平臺(tái)向蓋板至少完全延伸穿過冷卻室，其中沖擊管的后部件在翼展方向上終止于平臺(tái)。
[0009]由于創(chuàng)造性事項(xiàng)，壓縮機(jī)排放流和平臺(tái)冷卻流被供給至翼面中。這允許顯著提高翼面冷卻效率，同時(shí)使性能損失最小。確切地說，與現(xiàn)有系統(tǒng)的狀態(tài)相比，可以獲得更低的冷卻供給溫度和減少的冷卻流量。此外，還可以提高位于后緣區(qū)域中的支架區(qū)域的冷卻效率，因?yàn)榻?jīng)由因組合的冷卻流產(chǎn)生的高比率可以使傳熱系數(shù)最大。而且，在對(duì)冷卻系統(tǒng)良好地控制情況下，可以獨(dú)立地調(diào)節(jié)翼面和平臺(tái)冷卻。此外，空氣動(dòng)力學(xué)/性能損失最小。在使用這種渦輪機(jī)組件的情況下，可以使用轉(zhuǎn)子葉片和定子輪葉的現(xiàn)有精確鑄件的常規(guī)狀態(tài)。因此，可以省略進(jìn)行復(fù)雜且昂貴的鑄造過程來重新構(gòu)造和改變這些翼面。因此，可以有利地提供各個(gè)有效的渦輪機(jī)組件或渦輪機(jī)。
[0010]渦輪機(jī)組件用于指代提供用于渦輪機(jī)(比如燃?xì)鉁u輪機(jī))的組件，其中，該組件具有至少翼面。優(yōu)選地，渦輪機(jī)組件包括具有周向布置的翼面的渦輪機(jī)葉柵和/或輪，和/或布置在翼面相對(duì)兩端的外和內(nèi)平臺(tái)。在本文中，“基本中空翼面”指的是具有殼體的翼面，其中，殼體包圍至少一個(gè)空腔。比如肋、軌道或隔板的結(jié)構(gòu)不會(huì)妨礙“基本中空翼面”的定義，所述結(jié)構(gòu)將翼面中的不同空腔彼此分開，并例如在翼面的翼展方向上延伸。優(yōu)選地，翼面是中空的。特別地，在下面描述中稱為翼面的基本中空翼面具有兩個(gè)冷卻區(qū)域，即位于翼面前緣的沖擊冷卻區(qū)域和位于后緣的現(xiàn)有針翅/支架(pin-fin/pedestal)冷卻區(qū)域。這些區(qū)域可經(jīng)由肋彼此隔開。
[0011]在本文中，沖擊管是獨(dú)立于翼面而構(gòu)造的部件和/或是與翼面不同的另一部件和/或不與翼面一體形成的部件。短語“可以插入中空翼面的空腔內(nèi)”意味著在渦輪機(jī)組件的組裝過程期間，沖擊管插入翼面的空腔中，尤其作為與翼面分開的分離部件。此外，短語“用于沖擊冷卻”意味著沖擊管用于、準(zhǔn)備、設(shè)計(jì)和/或?qū)嵤┏山?jīng)由沖擊過程調(diào)整冷卻。特別地，空腔的內(nèi)表面限定出面向沖擊管外表面的表面。
[0012]平臺(tái)用于指代渦輪機(jī)組件的界定空腔的至少一部分、尤其是翼面的空腔的區(qū)域。此外，平臺(tái)布置在中空翼面的徑向端，其中，徑向端限定出相應(yīng)地與渦輪機(jī)組件或芯軸的旋轉(zhuǎn)軸線相距徑向距離的末端。平臺(tái)可以是翼面殼體的區(qū)域或附接至翼面的單獨(dú)部件。平臺(tái)可以是內(nèi)平臺(tái)和/或外平臺(tái)，并優(yōu)選地是外平臺(tái)。而且，平臺(tái)基本垂直于中空翼面的翼展方向取向?！盎敬怪庇凇币碚狗较虻钠脚_(tái)布置的范圍還應(yīng)當(dāng)占據(jù)平臺(tái)相對(duì)于翼展方向偏離約45°。優(yōu)選地,平臺(tái)垂直于翼展方向布置。中空翼面的翼展方向定義為基本垂直于、優(yōu)選垂直于從翼面的前緣向后緣的方向延伸的方向，從翼面的前緣向后緣的方向還已知為中空翼面的翼弦方向。在下文中，該方向指代為軸向方向。
[0013]冷卻室用于指代空腔，在空腔中，可以供給、存儲(chǔ)和/或引導(dǎo)冷卻介質(zhì)以冷卻空腔側(cè)壁，尤其冷卻平臺(tái)之目的。在本文中，蓋板用于指代板、蓋、頂部或適于本領(lǐng)域技術(shù)人員的任何其它設(shè)備，其基本上覆蓋冷卻室。術(shù)語“基本覆蓋”意味著蓋板不會(huì)密封冷卻室。因此，蓋板可具有孔以給冷卻介質(zhì)提供進(jìn)入冷卻室的入口。優(yōu)選地，蓋板是沖擊板。術(shù)語“限制”應(yīng)當(dāng)理解為“定界”、“終止”或“限界”。換言之，平臺(tái)和蓋板為冷卻室定界。
[0014]沖擊管的一部分限定出沖擊管的從沖擊管外部相對(duì)于沖擊管的另一部分獨(dú)立地供應(yīng)冷卻介質(zhì)的一部分。從一部分到另一部分經(jīng)由沖擊管兩部分之間的至少連接孔供應(yīng)冷卻介質(zhì)不會(huì)妨礙“獨(dú)立”的定義。
[0015]有利地，中空翼面包括單個(gè)空腔。但是本發(fā)明還可實(shí)現(xiàn)包括兩個(gè)或更多個(gè)空腔的中空翼面，每個(gè)空腔容納根據(jù)本發(fā)明的沖擊管和/或是針翅/支架冷卻區(qū)域的一部分。
[0016]如上所述，中空翼面包括后緣和前緣，前部件朝向中空翼面的前緣安置，在從前緣向后緣的方向上觀看時(shí)，后部件位于前部件下游。這導(dǎo)致有效地冷卻該區(qū)域，并且與現(xiàn)有系統(tǒng)的狀態(tài)相比有利地使翼面冷卻供給溫度最小。低溫壓縮機(jī)排放流被直接供給到翼面前緣區(qū)域，在該區(qū)域，獲得最高冷卻效力。由于在整個(gè)沖擊區(qū)域中和在前緣處由此增加的沖擊冷卻效力，所以與現(xiàn)有系統(tǒng)的狀態(tài)相比，需要更少的冷卻流。除了性能益處外，由于減少的交叉流動(dòng)效應(yīng)，前緣區(qū)域內(nèi)冷卻流的減少具有增加對(duì)下游沖擊區(qū)域的冷卻效力的效果。
[0017]而且，因?yàn)榍安考蛑锌找砻娴那熬壈仓?，并且在從前緣向后緣的方向上觀看時(shí)后部件位于前部件的下游，或者換言之，后部件比前部件更靠近中空翼面的后緣，所以平臺(tái)冷卻流被弓I導(dǎo)為對(duì)翼面的更下游區(qū)域提供沖擊冷卻。
[0018]前部件和后部件具有沖擊孔。因此，來自冷卻室、來自前部件和來自后部件的冷卻介質(zhì)匯合流可穿過非沖擊針翅/支架冷卻區(qū)域。針翅/支架冷卻區(qū)域內(nèi)的傳熱系數(shù)有利地因高組合流率而最大化。潛在地，匯合流可經(jīng)由翼面后緣離開。因此，后緣具有出口孔，以允許匯合流離開中空翼面。因此，可以提供最有效的排出。因此，相對(duì)于現(xiàn)有系統(tǒng)的狀態(tài)，可以使空氣動(dòng)力/性能損失最小。在這些系統(tǒng)中，彼此獨(dú)立地執(zhí)行對(duì)平臺(tái)和翼面的冷卻，平臺(tái)和翼面之間沒有任何流動(dòng)連接。為了排放冷卻介質(zhì)，這些系統(tǒng)需要靠近平臺(tái)的額外出口孔，相對(duì)于本發(fā)明，這導(dǎo)致尤其以不太有效率的方式排放更多的冷卻介質(zhì)。因此，在平臺(tái)附近的現(xiàn)有技術(shù)冷卻排放的這種狀態(tài)會(huì)出現(xiàn)高損失。
[0019]在有利的實(shí)施例中,沖擊管的前部件以密封的方式結(jié)束于蓋板。因此，有效地避免了沖擊管的前部件與冷卻室之間的泄漏。術(shù)語“結(jié)束”應(yīng)當(dāng)理解為“終結(jié)”或“停止”。優(yōu)選地，沖擊管或前部件和后部件分別基本上完全延伸穿過中空翼面的翼展，導(dǎo)致有力地冷卻翼面。但是還可設(shè)想的是，前部件和后部件中的至少一個(gè)僅延伸穿過中空翼面的翼展的一部分。
[0020]如上所述，沖擊管由至少兩個(gè)分離部件(前部件和后部件)形成，前部件朝向中空翼面的前緣安置，在從前緣向后緣的方向上觀看時(shí)，后部件位于前部件下游。為了使用兩個(gè)或更多個(gè)部件，沖擊管允許部件的特性，比如材料、材料厚度或適用于本領(lǐng)域技術(shù)人員的任何其它特性，都專用于部件的冷卻功能。經(jīng)由該有利布置，前部件和由此新的未加熱的壓縮機(jī)排放流有效地用于直接冷卻前緣，即翼面的需要最高冷卻效力的區(qū)域。
[0021]但是還可設(shè)想的是，沖擊管由三個(gè)分離部件形成，尤其為沖擊管的前部件、中部件和后部件，其中，前部件在翼展方向上從平臺(tái)向蓋板至少完全延伸穿過冷卻室，前部件可朝向中空翼面的前緣安置，中部件可相應(yīng)地位于中空翼面或其空腔中間，和/或后部件可朝向中空翼面的后緣安置。
[0022]有利地，至少兩個(gè)分離部分均大致完全延伸通過中空翼面的翼展，導(dǎo)致有效地冷卻翼面。但是還可設(shè)想的是，至少兩個(gè)分離部分中的至少一個(gè)僅延伸通過中空翼面的翼展的一部分。
[0023]而且，有利地，渦輪機(jī)組件具有至少另一平臺(tái)。本文針對(duì)首先提及的平臺(tái)所述的特征還可應(yīng)用于至少另一平臺(tái)。所述平臺(tái)和所述至少另一平臺(tái)布置在中空翼面的相對(duì)徑向兩端。此外，沖擊管的前部件和后部件兩者可終止于至少另一平臺(tái)。因此，至少另一平臺(tái)的冷卻室或至少另一冷卻室可實(shí)現(xiàn)為未阻擋空間，由此，與阻擋的冷卻室相比，使用的沖擊冷卻介質(zhì)的交叉流動(dòng)速度可以維持較低，沖擊冷卻可以更有效。而且，在組裝期間可以確保翼面內(nèi)的部件的恰當(dāng)布置。
[0024]特別地，沖擊管的前部件和后部件兩者在徑向方向上終止成彼此平齊。在本文中，“彼此平齊”意味著各部件末端處于渦輪機(jī)組件和/或翼面和/或至少另一平臺(tái)的相同徑向高度處。
[0025]由此，前部件和后部件可延伸穿過至少另一平臺(tái)，以提供部件和至少另一冷卻室之間的流動(dòng)連通?；蛘撸安考秃蟛考捎芍辽倭硪黄脚_(tái)密封。在后一情況下，冷卻室或至少另一冷卻室可設(shè)有至少出口孔，以使冷卻介質(zhì)離開冷卻室或至少另一冷卻室。
[0026]此外，至少另一平臺(tái)的至少另一冷卻室用于冷卻至少另一平臺(tái)，并相對(duì)于中空翼面布置在至少另一平臺(tái)的相對(duì)側(cè)，其中，至少另一冷卻室在第一徑向端由至少另一平臺(tái)限制，在相對(duì)的徑向第二端由至少另一蓋板限制。
[0027]優(yōu)選地，沖擊管的前部件相對(duì)于至少另一冷卻室密封。由此，從平臺(tái)側(cè)進(jìn)入前部件的壓縮機(jī)排放流不受從至少另一平臺(tái)側(cè)進(jìn)入前部件的冷卻介質(zhì)的相反流妨礙。至少另一平臺(tái)密封地覆蓋前部件，從而節(jié)省額外密封裝置。后部件在其位于至少另一平臺(tái)的第二徑向端處具有用于與至少另一冷卻室流動(dòng)連通的孔。因此，足夠的冷卻介質(zhì)可被供給到后部件。
[0028]或者，前部件可在翼展方向上從至少另一平臺(tái)向至少另一蓋板至少完全延伸穿過至少另一冷卻室，從而確保將足夠的冷卻介質(zhì)供給進(jìn)前部件中。此外，沖擊管的前部件會(huì)以密封方式結(jié)束于蓋板和至少另一蓋板，使得供給的冷卻介質(zhì)不會(huì)泄漏。
[0029]在替代實(shí)施例中，沖擊管的前部件和后部件具有對(duì)應(yīng)孔，以允許冷卻介質(zhì)在前部件和后部件之間流動(dòng)連通。由于該構(gòu)造，可以提供旁路，借助該旁路，可避免一部分冷卻介質(zhì)經(jīng)由前部件的沖擊孔排出。因此，低溫的冷卻介質(zhì)可進(jìn)入后部件，以有效冷卻后部件。
[0030]為了提供具有良好冷卻性能和沖擊管在翼面中的滿意對(duì)準(zhǔn)的渦輪機(jī)組件，中空翼面包括位于中空翼面空腔的內(nèi)表面的至少間隔件，以將沖擊管保持成與中空翼面的所述表面相距預(yù)定距離。為了沖擊管的簡易構(gòu)造及筆直就座，間隔件優(yōu)選地實(shí)施為突起或鎖定銷或肋。
[0031]在另一有利實(shí)施例中，中空翼面是渦輪機(jī)葉片或輪葉，例如噴嘴導(dǎo)向輪葉。
[0032]在替代的或另一實(shí)施例中，一個(gè)蓋板和/或一個(gè)冷卻室可供給不止一個(gè)翼面，即定子輪葉可構(gòu)造成包括例如兩個(gè)或更多個(gè)翼面的區(qū)段。
[0033]根據(jù)創(chuàng)造性實(shí)施例，渦輪機(jī)組件由供給到所述沖擊管的前部件的冷卻介質(zhì)第一流以及連續(xù)地首先供給至所述冷卻室之后又供給至所述沖擊管的后部件的冷卻介質(zhì)第二流冷卻。有利地，與現(xiàn)有系統(tǒng)的狀態(tài)相比，這導(dǎo)致翼面冷卻供給溫度最低，并由此導(dǎo)致在整個(gè)沖擊區(qū)域范圍內(nèi)的更高的沖擊冷卻效力。第一流優(yōu)選地直接來自壓縮機(jī)排放流，第二流為花費(fèi)的平臺(tái)冷卻流。術(shù)語“連續(xù)地”意味著第二流特別地和/或按一個(gè)接一個(gè)的順序通過冷卻室和后部件。
[0034]此外，渦輪機(jī)組件用于冷卻基本中空翼面，其中，冷卻介質(zhì)第一流被直接供給至沖擊管的前部件，冷卻介質(zhì)第二流被連續(xù)地首先供給至冷卻室和/或至少另一冷卻室，之后被供給至沖擊管的后部件。
[0035]此外，前部件和后部件在軸向方向上并排布置，尤其在軸向方向上直接并排布置。因此，在沖擊管的插入狀態(tài)下，不同和專用的冷卻特征可設(shè)置于前緣和朝向翼面的沖擊區(qū)域的后緣取向的區(qū)域。
[0036]而且，本發(fā)明涉及一種燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)，包括多個(gè)渦輪機(jī)組件，其中，至少一個(gè)或所有渦輪機(jī)組件如前所說明地布置。
[0037]結(jié)合在附圖中說明的示例性實(shí)施例的下列描述，本發(fā)明的上述特性、特征和優(yōu)點(diǎn)以及實(shí)現(xiàn)上述特性、特征和優(yōu)點(diǎn)的方式是清楚的，并且可以得到清楚地理解。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0038]參考附圖描述本發(fā)明，附圖中:
[0039]圖1示出穿過具有插入的沖擊管的渦輪機(jī)組件的橫截面，沖擊管由兩個(gè)部件形成；
[0040]圖2示出沿圖1的線I1-1I的穿過具有插入的沖擊管的翼面的橫截面；
[0041]圖3示出形成為一體部件的替代沖擊管的透視圖；
[0042]圖4示出穿過具有另一替代實(shí)施的沖擊管的替代渦輪機(jī)組件的橫截面；
[0043]圖5示出穿過具有另一替代實(shí)施的沖擊管的第二替代渦輪機(jī)組件的橫截面；
[0044]圖6示出穿過具有另一替代實(shí)施的沖擊管的第三替代渦輪機(jī)組件的橫截面；
[0045]圖7示出穿過具有另一替代實(shí)施的沖擊管的第四替代渦輪機(jī)組件的橫截面；以及
[0046]圖8示出穿過具有另一替代實(shí)施的沖擊管的第五替代渦輪機(jī)組件的橫截面。

【具體實(shí)施方式】
[0047]在本描述中，為簡單起見，僅提及輪葉，但是應(yīng)理解，本發(fā)明可應(yīng)用于渦輪機(jī)的葉片和輪葉兩者。
[0048]圖1示出渦輪機(jī)組件10的橫截面。渦輪機(jī)組件10包括基本中空翼面12，中空翼面實(shí)施為輪葉，具有兩個(gè)冷卻區(qū)域，確切地說是沖擊冷卻區(qū)域70和針翅/支架冷卻區(qū)域72。沖擊冷卻區(qū)域位于翼面12的前緣38，針翅/支架冷卻區(qū)域位于翼面12的后緣40。在中空翼面12的彼此相對(duì)布置在翼面12上的兩個(gè)徑向端22、22’處，布置有平臺(tái)和另一平臺(tái)，在下文中稱為外平臺(tái)20和內(nèi)平臺(tái)20’。外平臺(tái)20和內(nèi)平臺(tái)20’垂直于中空翼面12的翼展方向36取向。在未示出的渦輪機(jī)葉柵的周向方向上可布置若干翼面12，其中，所有翼面12經(jīng)由外平臺(tái)20和內(nèi)平臺(tái)20’彼此連接起來。
[0049]此外，冷卻組件10包括冷卻室，在下文中指代為第一冷卻室24和另一第二冷卻室24’。第一和第二冷卻室24、24’用于冷卻外平臺(tái)20和內(nèi)平臺(tái)20’，并關(guān)于中空翼面12布置在外平臺(tái)20和內(nèi)平臺(tái)20’的相對(duì)兩側(cè)。冷卻室24、24’兩者在第一徑向端26、26’處由外平臺(tái)20和內(nèi)平臺(tái)20’限制，而在相對(duì)的徑向第二端28、28’處由蓋板限制，蓋板在下文中指代為第一蓋板30和另一第二蓋板30’。第一和第二蓋板30、30’實(shí)施為沖擊板，并具有沖擊孔74，以給冷卻介質(zhì)52提供進(jìn)入第一和第二冷卻室24、24’的入口。
[0050]中空翼面12的殼體76在沖擊冷卻區(qū)域20中形成空腔14。沖擊管16布置在空腔14內(nèi)，在組裝渦輪機(jī)組件10期間，沖擊管插入空腔14中。沖擊管16用于沖擊冷卻空腔14的內(nèi)表面18,其中，內(nèi)表面18面向沖擊管16的外表面78。沖擊管16具有第一部分32和第二部分34，其中，第一和第二部分32、34由分離部件44、46構(gòu)成，使得沖擊管16由兩個(gè)分離部件44、46形成，即由前部件44和后部件46形成?；蛘?，第一和第二部分可由具有隔壁的單件管構(gòu)成(見圖3)。在下文中，術(shù)語第一部分32或前部件44以及第二部分34或后部件46分別彼此等同地使用。
[0051]本發(fā)明中的“部件”可以是完整沖擊管，所有壁都存在。特別地，其可以不是例如通過將四個(gè)壁組裝到單個(gè)沖擊管而由零件組裝成單個(gè)沖擊管的構(gòu)造。根據(jù)本發(fā)明，一部件可以是完整管。
[0052]基體60以其縱向延伸部62 (翼展延伸部)在翼面12的徑向方向48上延伸。而且，沖擊管16或第一部分32和第二部分34分別在翼展方向36上完全延伸穿過中空翼面12的翼展42，第一部分32在徑向方向48上的長度64大于第二部分34。在中空翼面12的內(nèi)表面18處，中空翼面包括許多間隔件80來保持沖擊管16與該表面18相距預(yù)定距離。間隔件80實(shí)施為突起或肋，垂直于翼展方向36延伸(見圖2，示出間隔件的頂視圖)。
[0053]第一部分32和第二部分34分別在基體60或翼面12的軸向方向68或翼弦方向上并排布置。如圖2中可看出，圖2示出穿過具有插入的沖擊管16的翼面12的橫截面，前部件44朝向前緣38安置，更確切地是安置在前緣38處，在軸向方向68上觀看時(shí)，后部件46位于前部件44下游，或者比前部件44更靠近后緣40。
[0054]沖擊管16的第一部分32在翼展方向36上從外平臺(tái)20向第一蓋板30完全延伸穿過冷卻室24。此外，沖擊管16的第一部分32的第一徑向或縱向端66以密封方式結(jié)束于第一蓋板30,從而防止冷卻介質(zhì)52從第一部分32泄漏進(jìn)第一冷卻室24中。沖擊管16的第一部分32和第二部分34兩者延伸穿過內(nèi)平臺(tái)20’，并且它們的第二徑向或縱向端66’終止于內(nèi)平臺(tái)20’，確切地說在徑向方向48上彼此平齊。徑向方向48關(guān)于以已知方式布置在渦輪機(jī)組件10中的未示出的心軸的旋轉(zhuǎn)軸線限定。第一部分32的第二徑向或縱向端66’經(jīng)由密封裝置(比如Lit)相對(duì)于第二冷卻室24’密封。
[0055]在操作渦輪機(jī)組件10期間，沖擊管16給冷卻介質(zhì)52 (例如空氣)提供流路82。來自未示出的壓縮機(jī)的壓縮機(jī)排放流84被供給到?jīng)_擊管16的第一部分32，并經(jīng)由第一和第二蓋板30、30’的沖擊孔74進(jìn)入第一和第二冷卻室24、24’中。然后,來自第一和第二冷卻室24、24’的冷卻介質(zhì)52作為平臺(tái)冷卻流86被排放到?jīng)_擊管16的第二部分34中。因此，渦輪機(jī)組件10由供給到?jīng)_擊管16的第一部分32的冷卻介質(zhì)52第一流56冷卻，并由連續(xù)地首先供給到第一和第二冷卻室24、24’之后又供給至沖擊管16的第二部分34的冷卻介質(zhì)52第二流58冷卻。
[0056]為了從第一和第二部分32、34中排出冷卻介質(zhì)52以冷卻空腔14的內(nèi)表面18，第一和第二部分32、34包括沖擊孔88 (在圖2至4中僅部分示出)。間接來自冷卻室24、24’、直接來自第一部分32以及直接來自第二部分34的冷卻介質(zhì)52的排出流在沖擊管16外表面78與空腔14內(nèi)表面18之間的空間90中合并。合并流流向位于后緣40的針翅/支架冷卻區(qū)域72，并經(jīng)由后緣40中的出口孔54離開中空翼面12 (見圖2)。
[0057]在圖3至8中示出沖擊管16和渦輪機(jī)組件10的替代實(shí)施例。仍保持相同的構(gòu)件、特征和功能原則上基本由相同的參考標(biāo)號(hào)表示。然而，為了區(qū)分各實(shí)施例，字母“a”至“f”添加到圖3至8的實(shí)施例的不同參考標(biāo)號(hào)。下例描述基本上局限于與圖1和2的實(shí)施例的不同之處，其中，關(guān)于仍保持相同參考標(biāo)號(hào)的部件、特征和功能，可參考圖1和2的實(shí)施例的描述。
[0058]圖3示出具有基體60a的沖擊管16a，用于插入未詳細(xì)示出的渦輪機(jī)組件的基本中空翼面的空腔內(nèi)，以沖擊冷卻空腔的內(nèi)表面。沖擊管16a的第一部分32a和第二部分34a彼此一體形成，或者由一個(gè)部件模制而成并經(jīng)由隔壁或隔壁插件間隔開。在沖擊管16a插入空腔的狀態(tài)下，基體60a以其縱向延伸部62 (翼展延伸部)在中空翼面的徑向方向48上延伸(未示出，可參見圖1)。第一部分32a和第二部分34a分別在基體60a或翼面的軸向方向68上并排布置。第一部分32a在徑向方向48上的長度64大于第二部分34a。此外，第一部分32a和第二部分34a終止于基體60a的徑向或縱向端66’，并彼此平齊。因此，基體60a在第一和第二部分32a、34a的徑向或縱向端66、66’的構(gòu)造方面不同。
[0059]圖4示出穿過具有替代實(shí)施的沖擊管16b的與圖1和2類似形成的渦輪機(jī)組件1b的橫截面。圖4的實(shí)施例與圖1和2的實(shí)施例的不同之處在于，沖擊管16b的第一部分32b和第二部分34b具有對(duì)應(yīng)孔50、50’，以允許冷卻介質(zhì)52在第一部分32b和第二部分34b之間的流動(dòng)連通。因此，可提供旁路，借助該旁路，冷卻介質(zhì)52的一部分第一流56避免經(jīng)由第一部分32b的沖擊孔88排出。
[0060]在圖5中示出穿過具有替代實(shí)施的沖擊管16c的與圖1和2類似形成的渦輪機(jī)組件1c的橫截面。圖5的實(shí)施例與圖1和2的實(shí)施例的不同之處在于，沖擊管16c的第一部分32c在翼展方向36上從第一或外平臺(tái)20向第一蓋板30完全延伸穿過第一冷卻室24，并從第二或內(nèi)平臺(tái)20’向第二蓋板30’完全延伸穿過第二冷卻室24’。而且第一部分32c的徑向或縱向端66、66’兩者以密封方式結(jié)束于第一和第二蓋板30、30’。潤輪機(jī)組件1c由從徑向或縱向端66、66’供給至第一部分32c的冷卻介質(zhì)52第一流56冷卻，并由連續(xù)地首先供給到第一和第二冷卻室24、24’之后又供給至第二部分34c的第二流58冷卻。
[0061]圖6示出穿過具有替代實(shí)施的沖擊管16d的與圖1和2類似形成的渦輪機(jī)組件1d的橫截面。圖6的實(shí)施例與圖1和2的實(shí)施例的不同之處在于，沖擊管16d的第一部分32d在翼展方向36上從第二平臺(tái)20’向第二蓋板30’完全延伸穿過第二冷卻室24’。因此，第一部分32d的第二徑向或縱向端66’以密封方式結(jié)束于第二蓋板30’。沖擊管16d的第一部分32d和第二部分34d兩者延伸穿過外平臺(tái)20，并且它們的第一徑向或縱向端66終止于外平臺(tái)20，確切地說在徑向方向48上彼此平齊。第一部分32d的第一徑向或縱向端66經(jīng)由密封裝置相對(duì)于第一室24密封。
[0062]圖7示出穿過具有替代實(shí)施的沖擊管16e的與圖1和2類似形成的渦輪機(jī)組件10e’的橫截面。圖7的實(shí)施例與圖1和2的實(shí)施例的不同之處在于，沖擊管16e的第一部分32e和第二部分34e終止于內(nèi)平臺(tái)20’的翼面?zhèn)?，確切地說在徑向方向48上彼此平齊。因此，它們的第二徑向或縱向端66’不會(huì)延伸穿過內(nèi)平臺(tái)20’，內(nèi)平臺(tái)20’相應(yīng)地密封第一和第二部分32e、34e或它們的第二徑向或縱向端66’。因此，進(jìn)入內(nèi)平臺(tái)20’的第二冷卻室24’的冷卻介質(zhì)52不會(huì)被供給到第二部分34e。為了給冷卻介質(zhì)52提供離開第二冷卻室24’的出口，設(shè)置了出口孔92。
[0063]在圖8中示出穿過具有替代實(shí)施的沖擊管16f的與圖1和2類似形成的渦輪機(jī)組件1f的橫截面。圖8的實(shí)施例與圖1和2的實(shí)施例的不同之處在于，沖擊管16f的第一部分32f終止于內(nèi)平臺(tái)20’的翼面?zhèn)?，因此，其第二徑向或縱向端66’不會(huì)延伸穿過內(nèi)平臺(tái)20’，內(nèi)平臺(tái)20’相應(yīng)地密封第一部分32f或其第二徑向或縱向端66’。此外，第二部分34f終止于外平臺(tái)20的翼面?zhèn)?，因此，其第一徑向或縱向端66不會(huì)延伸穿過外平臺(tái)20，外平臺(tái)20密封第二部分34f或其第一徑向或縱向端66。因此，進(jìn)入外平臺(tái)20的第一冷卻室24的冷卻介質(zhì)52不會(huì)被供給到第二部分34f。為了給冷卻介質(zhì)52提供離開第一冷卻室24的出口，設(shè)置了出口孔92。
[0064]圖5至8的沖擊管16c、16d、16e、16f或它們的基體60c、60d、60e、60f的上述實(shí)施例均可實(shí)施為具有兩個(gè)部分32c、32d、32e、32f、34c、34d、34e、34f的一體管，或者實(shí)施為具有兩個(gè)分離部件44、46的設(shè)備。
[0065]應(yīng)注意，“徑向”方向指的是當(dāng)渦輪機(jī)組件結(jié)合在具有旋轉(zhuǎn)軸線(旋轉(zhuǎn)部件繞其旋轉(zhuǎn))的燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)中時(shí)，垂直于該旋轉(zhuǎn)軸線并徑向于該旋轉(zhuǎn)軸線的方向。
[0066]當(dāng)兩個(gè)分離沖擊管插入中空輪葉(可單獨(dú)安裝)中時(shí)，本發(fā)明是特別有利的。而且，有利地，給分離的沖擊管提供不同的冷卻流體供給。特別地，對(duì)后沖擊管的供給可設(shè)置成后沖擊管還穿過平行于平臺(tái)的沖擊板，以冷卻平臺(tái)后側(cè)。而且，特別地，對(duì)前沖擊管的供給可設(shè)置成前沖擊管不會(huì)穿過平行于平臺(tái)的沖擊板，以冷卻平臺(tái)后側(cè)。特別地，前沖擊管可開始和/或終止于由平臺(tái)的沖擊板和平臺(tái)后側(cè)表面構(gòu)成的空腔中。
[0067]在另一實(shí)施例中，可以用多個(gè)后沖擊周換后沖擊管。
[0068]盡管通過優(yōu)選實(shí)施例詳細(xì)說明和描述了本發(fā)明，但是本發(fā)明并不限于所公開的示例，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以從中得出其它變型例。
【權(quán)利要求】
1.一種渦輪機(jī)組件(10，1b-1Of),包括具有至少空腔(14)的基本中空翼面(12)，具有至少?zèng)_擊管(16，16a-16f)、至少平臺(tái)(20，20’ )和至少冷卻室(24，24’)，所述沖擊管能夠插入所述中空翼面(12)的空腔(14)內(nèi)并用于沖擊冷卻所述空腔(14)的至少內(nèi)表面(18)，所述平臺(tái)布置在所述中空翼面(12)的徑向端(22，22’)，所述冷卻室用于至少冷卻所述平臺(tái)(20，20’)并相對(duì)于所述中空翼面(12)布置在所述平臺(tái)(20，20’)的相對(duì)側(cè)，其中，所述冷卻室(24，24’ )在第一徑向端(26，26’ )處由所述平臺(tái)(20，20’ )限制，在相對(duì)的徑向第二端(28，28’ )處由至少蓋板(30，30’ )限制，其中所述沖擊管(16，16a_16f)由前部件(44)和后部件(46)形成，其中所述前部件(44)朝向所述中空翼面(12)的前緣(38)安置，在從所述前緣(38)向所述后緣(40)的方向上觀看時(shí)，所述后部件(46)位于所述前部件(44)下游，其中所述沖擊管(16，16a-16f)的前部件(44)在翼展方向(36)上從所述平臺(tái)(20，20’ )向所述蓋板(30，30’ )至少完全延伸穿過所述冷卻室(24，24’)，其中所述沖擊管(16，16a-16f)的后部件(46)在翼展方向(36)上終止于所述平臺(tái)(20，20，)。
2.如權(quán)利要求1或2所述的渦輪機(jī)組件，其中，所述沖擊管(16，16a-16f)的前部件(44)以密封方式結(jié)束于所述蓋板(30，30’)。
3.如上述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的渦輪機(jī)組件，其中，所述沖擊管(16，16a-16f)基本上完全延伸穿過所述中空翼面(12)的翼展(42)。
4.如上述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的渦輪機(jī)組件，其特征在于至少另一平臺(tái)(20’)，其中，所述平臺(tái)(20)和所述至少另一平臺(tái)(20’ )布置在所述中空翼面(12)的相對(duì)徑向兩端(22，22’)，所述沖擊管(16，16a, 16b, 16d, 16e)的所述前部件(44)和所述后部件(46)兩者終止于所述至少另一平臺(tái)(20’)，特別地在徑向方向(48)上彼此平齊。
5.如上述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的渦輪機(jī)組件，其中，所述后緣(40)具有出口孔(54)，以允許來自所述冷卻室(24，24’)、來自所述沖擊管(16，16a-16f)的前部件(44)和來自所述后部件(46)的冷卻介質(zhì)(52)的匯合流離開所述中空翼面(12)。
6.如上述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的渦輪機(jī)組件，其中，所述中空翼面(12)是渦輪機(jī)葉片或輪葉。
7.如上述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的渦輪機(jī)組件，其中，所述沖擊管(16b)的前部件(44)和后部件(46)具有對(duì)應(yīng)孔(50，50’ )，以允許冷卻介質(zhì)(52)在所述前部件(44)和所述后部件(46)之間流動(dòng)連通。
8.如上述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的渦輪機(jī)組件，由供給至所述沖擊管(16，16a-16f)的前部件(44)的冷卻介質(zhì)(52)第一流(56)以及連續(xù)地首先供給至所述冷卻室(24，24’)之后又供給至所述沖擊管(16，16a-16f)的后部件(46)的冷卻介質(zhì)(52)第二流(58)冷卻。
9.如上述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的渦輪機(jī)組件，其中，所述前部件(44)和所述后部件(46)在軸向方向(68)上并排布置。
10.燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)，包括多個(gè)渦輪機(jī)組件(10，10b-10f)，其中，所述渦輪機(jī)組件(10，1b-1Of)中的至少一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求布置。
【文檔編號(hào)】F01D9/06GK104169530SQ201280071480
【公開日】2014年11月26日 申請(qǐng)日期:2012年11月22日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月9日
【發(fā)明者】J.馬格爾斯通 申請(qǐng)人:西門子公司