專利名稱：用于冷卻渦輪機葉片的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體涉及一種用于冷卻渦輪機葉片的系統(tǒng)和方法。具體而言，本發(fā)明的實施例可控制和/或引導(dǎo)冷卻流體向渦輪機葉片的柄腔和/或平臺的流動。
背景技術(shù)：
渦輪機用于能源生產(chǎn)是所屬領(lǐng)域中公知的。典型的渦輪機包括固定葉片或噴嘴和旋轉(zhuǎn)扇葉或葉片的交替級。旋轉(zhuǎn)葉片與轉(zhuǎn)子相連。工作流體，例如蒸汽或燃燒氣體，沿著跨越固定葉片和旋轉(zhuǎn)葉片的熱氣通道流動。固定葉片引導(dǎo)工作流體流向旋轉(zhuǎn)葉片，致使旋轉(zhuǎn)葉片轉(zhuǎn)動，從而帶動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動而做功。例如，轉(zhuǎn)子可與發(fā)電機連接，這樣轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動即可產(chǎn)生電能。提高工作流體的溫度通常會提高渦輪機的熱力效率；但是工作流體溫度的提高也可能會導(dǎo)致渦輪機葉片和沿?zé)釟馔ǖ赖钠渌考^熱。因此，所屬領(lǐng)域中已知多種用于冷卻渦輪機葉片以防止器件損害和/或延長渦輪機葉片的工作壽命的系統(tǒng)和方法。旋轉(zhuǎn)葉片通常包括一個從平臺延伸到熱氣通道中的翼型。旋轉(zhuǎn)葉片進(jìn)一步包括從平臺徑向向內(nèi)的柄，且所述柄通常包括一個柄腔。對于所屬領(lǐng)域中已知的一個用于冷卻渦輪機葉片的系統(tǒng)和方法，冷卻介質(zhì)流入柄腔中以冷卻柄。冷卻介質(zhì)可包括能夠從柄腔帶走熱量的任何流體，例如來自壓縮機的轉(zhuǎn)向空氣。流入柄腔中的冷卻介質(zhì)的壓力通常維持在大于流經(jīng)熱氣通道中的翼型的工作流體的壓力。通過這種方式，冷卻介質(zhì)即可防止工作流體繞過翼型或泄漏，或被吸入柄腔中。冷卻介質(zhì)和工作流體間的壓力差可導(dǎo)致冷卻介質(zhì)的第一部分從柄腔中漏出并滲入熱氣通道中。滲入熱氣通道的冷卻介質(zhì)的第一部分隨后會流經(jīng)固定葉片和旋轉(zhuǎn)葉片的交替級來做功。但是，冷卻介質(zhì)和工作流體間的壓力差也會導(dǎo)致冷卻介質(zhì)的第二部分在柄腔中向下流動，從柄腔中漏出并滲入下游部件中，例如位于柄的下游的葉輪空間清潔腔。從柄腔中漏出并滲入下游部件的冷卻介質(zhì)的第二部分不會在渦輪機中做功，因此不會提高渦輪機的熱力效率?？稍诒坏暮蟛堪惭b后部密封銷，以減少從柄腔中漏出并滲入下游部件的冷卻介質(zhì)的量。但是，冷卻介質(zhì)的壓力差仍會導(dǎo)致部分冷卻介質(zhì)越過后部密封銷，從柄腔中意外漏出。因此，如果對用于冷卻渦輪機葉片的系統(tǒng)和方法進(jìn)行改進(jìn)，從而減少從柄腔中意外漏出的冷卻介質(zhì)的量，則所述系統(tǒng)和方法將十分實用。

發(fā)明內(nèi)容
以下說明將部分闡明本發(fā)明的各方面內(nèi)容和優(yōu)點，或者，這些方面和優(yōu)點從說明中可以顯而易見地得出，或者通過實踐本發(fā)明能夠推導(dǎo)出。本發(fā)明提供一種渦輪機葉片，所述渦輪機葉片包括翼型；與所述翼型相鄰的平臺；與所述平臺相鄰的柄，該柄限定了柄腔；和所述柄腔中的分隔物，其中形成跨越所述柄腔的壓力差。所述分隔物可設(shè)置成與所述平臺大體垂直，或者設(shè)置成與所述平臺成銳角。所述分隔物與所述平臺相連，包括密封銷和穿過所述分隔物的孔，所述孔可讓流體流過所述分隔物。所述孔以某個角度傾斜，以便讓所述流體沖擊所述平臺。本發(fā)明渦輪機葉片可進(jìn)一步包括所述柄腔中的多個分隔物，所述多個分隔物形成跨越所述柄腔的多個壓力差。本發(fā)明還可提供一種渦輪機葉片，所述渦輪機葉片包括翼型；與所述翼型相鄰的平臺；以及與所述平臺相鄰的柄，所述柄設(shè)有前部柄腔和后部柄腔，且所述前部柄腔和所述后部柄腔之間具有壓力差。所述渦輪機葉片進(jìn)一步包括所述前部柄腔和所述后部柄腔之間的分隔物。所述分隔物可設(shè)置成與所述平臺大體垂直，或與所述平臺成銳角。所述分隔物與所述平臺相連，包括密封銷和設(shè)于前部柄腔和所述后部柄腔之間的孔。所述孔可讓流體從所述前部柄腔流至所述后部柄腔，且以某個角度傾斜，以便讓所述流體沖擊所述平臺。本發(fā)明可進(jìn)一步提供一種用于冷卻渦輪機葉片的方法，所述方法包括弓I導(dǎo)流體流向前部柄腔；以及在所述前部柄腔和后部柄腔之間形成壓力差。所述方法進(jìn)一步包括將所述前部柄腔與所述后部柄腔分開，讓所述流體的一部分從所述前部柄腔流至所述后部柄腔，和讓所述后部柄腔中的所述流體的一部分沖擊渦輪機平臺。所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員可通過查看說明書的內(nèi)容來更好地了解此類實施例的特征和方面，以及其他內(nèi)容。


本說明書的其余部分參考附圖，針對所屬領(lǐng)域一般技術(shù)人員，完整且可實現(xiàn)地詳細(xì)披露了本發(fā)明，包括其最佳實施例，其中圖1為渦輪機葉片級的簡化的軸向截面示意圖。圖2為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的渦輪機葉片的透視圖。圖3為圖2所示的渦輪機葉片的真空側(cè)的平面示意圖。圖4為根據(jù)本發(fā)明的一個替代實施例的渦輪機葉片的壓力側(cè)的平面示意圖；以及圖5為圖4所示的渦輪機葉片的一部分的近視圖。元件標(biāo)號列表
參考標(biāo)號零部件參考標(biāo)號零部件" ο禍輪機葉片級12禍輪機葉片
~~14WW16雞尾榫
~ 8120
~~22Sl24互補表面
HpI28 HPI
32真空側(cè)
~34mm36Wm
權(quán)利要求
1.一種渦輪機葉片(12)，所述渦輪機葉片包括翼型(22)；與所述翼型02)相鄰的平臺OO)；與所述平臺OO)相鄰的柄(18)，所述柄(18)限定了柄腔00、42)；位于所述柄腔G0、42)中的分隔物(44)，其中，所述分隔物04)形成了跨越所述柄腔 (40、42)的壓力差。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪機葉片(12)，其特征在于所述分隔物04)設(shè)置成與所述平臺OO)大體垂直。
3.根據(jù)權(quán)利要求1至2中任一權(quán)利要求所述的渦輪機葉片(12)，其特征在于所述分隔物G4)設(shè)置成與所述平臺OO)成銳角。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一權(quán)利要求所述的渦輪機葉片(12)，其特征在于所述分隔物(44)與所述平臺(20)相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一權(quán)利要求所述的渦輪機葉片(12)，其特征在于所述分隔物G4)包括密封銷08)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一權(quán)利要求所述的渦輪機葉片(12)，其特征在于所述渦輪機葉片進(jìn)一步包括所述柄腔G0、42)中的多個分隔物(44)，其特征在于所述多個分隔物G4)形成跨越所述柄腔00、42)的多個壓力差。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一權(quán)利要求所述的渦輪機葉片(12)，其特征在于所述渦輪機葉片進(jìn)一步包括穿過所述分隔物G4)的孔(52)，所述孔(5 允許流體流過所述分隔物(44)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的渦輪機葉片(12)，其特征在于所述孔(52)以某個角度傾斜，從而讓所述流體沖擊所述平臺00)。
9.一種用于冷卻渦輪機葉片(12)的方法，所述方法包括引導(dǎo)流體流向前部柄腔40 ；以及在所述前部柄腔GO)和后部柄腔0 之間形成壓力差。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于所述方法進(jìn)一步包括，將所述前部柄腔 (40)與后部柄腔02)分開。
11.根據(jù)權(quán)利要求9至10中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于所述方法進(jìn)一步包括，讓所述流體的一部分從所述前部柄腔GO)流至所述后部柄腔02)。
12.根據(jù)權(quán)利要求9至11中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于所述方法進(jìn)一步包括，讓所述后部柄腔0 中的流體的一部分沖擊在渦輪機平臺00)上。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于冷卻渦輪機葉片的系統(tǒng)和方法。具體而言，本發(fā)明涉及一種渦輪機葉片，所述渦輪機葉片包括翼型、與所述翼型相鄰的平臺，以及與所述平臺相鄰的柄。所述柄限定了柄腔，且所述柄腔中的分隔物形成了跨越所述柄腔的壓力差。本發(fā)明還提供一種用于冷卻渦輪機葉片的方法，所述方法包括引導(dǎo)流體流向前部柄腔，并在所述前部柄腔和后部柄腔之間形成壓力差。
文檔編號F01D5/18GK102454426SQ20111035288
公開日2012年5月16日 申請日期2011年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月4日
發(fā)明者C·A·薩姆帕尤, G·M·伊特澤, S·D·M·阿馬拉, 張修章 申請人:通用電氣公司