本文中所公開的主題涉及燃?xì)鉁u輪機系統(tǒng)，并且更具體地涉及用于這種燃?xì)鉁u輪機系統(tǒng)的渦輪護(hù)罩冷卻組件。

背景技術(shù)：
在燃?xì)鉁u輪機系統(tǒng)中，燃燒器將燃料或空氣-燃料混合物的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成熱能。通過流體（通常是來自壓縮機的壓縮空氣）將熱能輸送至渦輪，在渦輪處，熱能被轉(zhuǎn)化成機械能。作為轉(zhuǎn)化過程的一部分，熱氣體隨著熱氣體路徑流過渦輪的一部分的上方并且通過所述部分。沿?zé)釟怏w路徑的高溫能夠加熱渦輪機部件，從而造成部件的降級。渦輪護(hù)罩是受到熱氣體路徑影響的部件的例子并且通常包括兩個獨立的件，例如內(nèi)部護(hù)罩和外部護(hù)罩。內(nèi)部護(hù)罩和外部護(hù)罩典型地由松散地連接在一起的兩種不同的材料制成。松散連接可以通過將內(nèi)部護(hù)罩滑到外部護(hù)罩的軌道上或者通過將內(nèi)部護(hù)罩夾到外部護(hù)罩的軌道上實現(xiàn)。這種布置允許外部護(hù)罩（在操作期間保持較冷）由成本較低的材料制成，但是卻由于允許較熱的內(nèi)部護(hù)罩與較冷的外部護(hù)罩之間的增大速率（growthrates）顯著不同而導(dǎo)致渦輪護(hù)罩冷卻流泄漏。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，一種用于燃?xì)鉁u輪機系統(tǒng)的渦輪護(hù)罩冷卻組件包括外部護(hù)罩部件，外部護(hù)罩部件布置在燃?xì)鉁u輪機系統(tǒng)的渦輪部段內(nèi)并且接近渦輪部段外殼，其中外部護(hù)罩部件包括至少一個氣道以用于吸收氣流。還包括內(nèi)部護(hù)罩部件，內(nèi)部護(hù)罩部件相對于外部護(hù)罩部件沿徑向向內(nèi)布置并且固定地連接至外部護(hù)罩部件，其中內(nèi)部護(hù)罩部件包括沿周向方向和軸向方向中的至少一個延伸的多個微通 道，以用于通過來自至少一個氣道的氣流冷卻內(nèi)部護(hù)罩部件。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，一種用于燃?xì)鉁u輪機系統(tǒng)的渦輪護(hù)罩冷卻組件包括外部護(hù)罩部件，外部護(hù)罩部件布置在燃?xì)鉁u輪機系統(tǒng)的渦輪部段內(nèi)并且接近渦輪部段外殼。還包括內(nèi)部護(hù)罩部件，內(nèi)部護(hù)罩部件相對于外部護(hù)罩部件沿徑向向內(nèi)布置，其中內(nèi)部護(hù)罩部件包括多個微通道，其中外部護(hù)罩部件和內(nèi)部護(hù)罩部件由一種材料形成。還包括沖擊板，沖擊板具有多個穿孔以用于將空氣引向多個微通道。根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，一種用于燃?xì)鉁u輪機系統(tǒng)的渦輪護(hù)罩冷卻組件包括外部護(hù)罩部件，外部護(hù)罩部件布置在燃?xì)鉁u輪機系統(tǒng)的渦輪部段內(nèi)并且接近渦輪部段外殼。還包括內(nèi)部護(hù)罩部件，內(nèi)部護(hù)罩部件相對于外部護(hù)罩部件沿徑向向內(nèi)布置并且固定地連接至外部護(hù)罩部件，其中內(nèi)部護(hù)罩部件包括多個微通道以用于冷卻內(nèi)部護(hù)罩部件。還包括沖擊板，沖擊板具有多個穿孔以用于將空氣引向多個微通道。通過下文結(jié)合附圖的描述，這些和其它的優(yōu)點以及特征將變得更加顯而易見。附圖說明被認(rèn)為是本發(fā)明的主題在說明書結(jié)尾處的權(quán)利要求書中特別指出并且明確要求保護(hù)。通過下文結(jié)合附圖的詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述和其它的特征以及優(yōu)點是顯而易見的，在附圖中：圖1是燃?xì)鉁u輪機系統(tǒng)的示意圖；圖2是具有內(nèi)部護(hù)罩部件和外部護(hù)罩部件的第一實施例的渦輪護(hù)罩冷卻組件；圖3是圖2的第一實施例的渦輪護(hù)罩冷卻組件，其中內(nèi)部護(hù)罩部件和外部護(hù)罩部件由一種材料制成；圖4是第二實施例的渦輪護(hù)罩冷卻組件；圖5是第三實施例的渦輪護(hù)罩冷卻組件；圖6是第四實施例的渦輪護(hù)罩冷卻組件；以及圖7是第五實施例的渦輪護(hù)罩冷卻組件。參照附圖通過示例的詳細(xì)描述解釋了本發(fā)明的實施例以及優(yōu)點和特征。具體實施方式參照圖1，通過附圖標(biāo)記10示意性地示出燃?xì)鉁u輪機系統(tǒng)。燃?xì)鉁u輪機系統(tǒng)10包括壓縮機12、燃燒器14、渦輪16、軸18和燃料噴嘴20。應(yīng)當(dāng)領(lǐng)會，燃?xì)鉁u輪機系統(tǒng)10的一個實施例可以包括多個壓縮機12、燃燒器14、渦輪16、軸18和燃料噴嘴20。壓縮機12和渦輪16通過軸18聯(lián)接。軸18可以是單個軸或者聯(lián)接在一起以形成軸18的多個軸段。燃燒器14使用可燃液體和/或氣體燃料（例如天然氣或富含氫的合成氣）來運行燃?xì)鉁u輪機系統(tǒng)10。例如，燃料噴嘴20與空氣供給和燃料供給22流體連通。燃料噴嘴20產(chǎn)生空氣-燃料混合物，并且將空氣-燃料混合物排放至燃燒器14中，由此產(chǎn)生燃燒，燃燒產(chǎn)生熱加壓排放氣體。燃燒器14引導(dǎo)加壓熱氣通過過渡件進(jìn)入渦輪噴嘴（或“一級噴嘴”）、以及其它級的斗葉和噴嘴中，從而使得渦輪16在渦輪外殼24內(nèi)旋轉(zhuǎn)。渦輪16的旋轉(zhuǎn)造成軸18旋轉(zhuǎn)，由此在空氣流入壓縮機12中時對空氣進(jìn)行壓縮。在一個實施例中，熱氣體路徑部件定位在渦輪16中，在渦輪16處，跨過部件的熱氣體流造成渦輪部件的蠕變、氧化、磨損和熱疲勞?？刂茻釟怏w路徑部件的溫度能夠降低部件中的危險模式（distressmodes），并且燃?xì)鉁u輪機系統(tǒng)10的效率隨著點火溫度的升高而提高。隨著點火溫度升高，熱氣體路徑部件需要被適當(dāng)冷卻，以滿足使用壽命并且有效地執(zhí)行期望功能。參照圖2和圖3，示出了渦輪護(hù)罩冷卻組件100的第一實施例的橫截面圖。護(hù)罩組件是接近渦輪外殼24布置在渦輪16中并且受到上文所詳細(xì)描述的熱氣體路徑影響的部件的例子。渦輪護(hù)罩冷卻組件 100包括內(nèi)部護(hù)罩部件102，內(nèi)部護(hù)罩部件102具有接近渦輪16內(nèi)的熱氣體路徑的內(nèi)表面104。渦輪護(hù)罩冷卻組件100也包括外部護(hù)罩部件106，外部護(hù)罩部件106大體接近渦輪16中相對較冷的流體和/或空氣。為了改進(jìn)總體渦輪護(hù)罩冷卻組件100的冷卻，至少一個氣道105形成在外部護(hù)罩部件106內(nèi)，以用于將冷卻流體和/或空氣引導(dǎo)至渦輪護(hù)罩冷卻組件100中。具體而言，可以提供外部護(hù)罩部件106內(nèi)的增壓室108以吸收冷卻流體和/或空氣并且將冷卻流體和/或空氣引向布置在內(nèi)部護(hù)罩部件102內(nèi)的多個微通道110。內(nèi)表面104包括布置成接近多個微通道110的層，由此封閉多個微通道110以保護(hù)多個微通道110不直接暴露于熱氣體路徑。最靠近通道的蓋層可以包括橋接通道開口的噴涂粘結(jié)涂層、釬焊或焊接在開口中的一個或多個上方的薄金屬層、或者任何其它合適的方法以密封微通道。該層也可以包括熱障涂層（“TBC”）并且可以是任何合適的熱障材料。例如，TBC可以是釔穩(wěn)定的氧化鋯，并且可以通過物理氣相沉積過程或熱噴涂過程施布。備選地，TBC可以是陶瓷，例如通過其它耐高溫氧化物改良的薄層或氧化鋯（例如由IV、V和VI族元素形成的氧化物或者由鑭系元素（例如La、Nd、Gd、Yb等）改良的氧化物）。該層的厚度可以處于從大約0.4mm至大約1.5mm的范圍內(nèi)，然而，應(yīng)當(dāng)領(lǐng)會，厚度可以根據(jù)具體應(yīng)用發(fā)生變化。內(nèi)部護(hù)罩部件102固定地連接至外部護(hù)罩部件106，使得直接、緊密的接合得以實現(xiàn)。該連接可以通過多種可獲得的機械緊固件或過程形成，例如螺栓連接、粘結(jié)、焊接或釬焊。所述緊固件和過程僅僅是為了說明性目的并且應(yīng)當(dāng)領(lǐng)會，可以采用提供內(nèi)部護(hù)罩部件102與外部護(hù)罩部件106之間的直接、緊密接合的任何緊固件或過程。從渦輪護(hù)罩冷卻組件100至熱氣體路徑的冷卻流體和/或空氣的泄漏減少改進(jìn)了對渦輪護(hù)罩冷卻組件100的冷卻并且提供了溫度較高的氣體以在渦輪16中將熱能轉(zhuǎn)化成機械能。這種泄漏的減少是通過內(nèi)部護(hù)罩部件102與外部護(hù)罩部件106之間的齊平連接實現(xiàn)的。內(nèi)部護(hù)罩部件 102和外部護(hù)罩部件106可以由兩種不同材料（圖2）或者一種均勻材料（圖3）形成。只要能夠確保渦輪護(hù)罩冷卻組件100尤其是內(nèi)部護(hù)罩部件102的充分散熱，二者便可以使用同一種材料。通過從例如室和/或泵的流體供給部（未示出）吸收冷卻流體和/或空氣的氣流實現(xiàn)了對外部護(hù)罩部件106和內(nèi)部護(hù)罩部件102的冷卻。流體供給部提供了冷卻流體，冷卻流體可以包括空氣、水溶液和/或氣體。冷卻流體是對渦輪部件以及選定的氣體流動區(qū)域（例如渦輪護(hù)罩冷卻組件100的高溫和高壓區(qū)域）進(jìn)行冷卻的任何合適流體。例如，冷卻流體供給是來自壓縮機12的壓縮空氣供給，在壓縮機12處，壓縮空氣從通向燃燒器14的空氣供給轉(zhuǎn)向。因此，壓縮空氣的供給繞過燃燒器14并且用于冷卻渦輪護(hù)罩冷卻組件100。冷卻流體通過至少一個氣道105從流體供給部流入外部護(hù)罩部件106的增壓室108中。隨后，冷卻流體或氣流被引導(dǎo)至多個微通道饋送孔112中，多個微通道饋送孔112通向多個微通道110。布置在渦輪護(hù)罩冷卻組件100內(nèi)的沖擊板114包括多個穿孔116，多個穿孔116提供沖擊冷卻射流效應(yīng)并且使冷卻流體沖擊微通道饋送孔112。在圖示實施例中，微通道饋送孔112沿基本徑向方向從外部護(hù)罩部件106（并且更具體地從增壓室108）朝向內(nèi)部護(hù)罩部件102（并且更具體地朝向多個微通道110）延伸。應(yīng)當(dāng)領(lǐng)會，微通道饋送孔112可以沿備選方向延伸并且可以例如在多種構(gòu)型中以一定角度對準(zhǔn)。無論多個微通道饋送孔112是否精確對準(zhǔn)，冷卻流體或氣流都被引導(dǎo)至形成在內(nèi)部護(hù)罩部件102中的多個微通道110以用于冷卻目的。多個微通道110沿內(nèi)部護(hù)罩部件102的至少一部分延伸，并且典型地沿內(nèi)表面104延伸。多個微通道110可以例如相對于燃?xì)鉁u輪機械系統(tǒng)10沿多個方向（其中包括沿軸向和周向或者它們的組合）對準(zhǔn)。多個微通道110基于與熱氣體路徑的接近程度沿內(nèi)表面104布置，內(nèi)表面104特別易于受到上文所討論的與相對較熱的材料溫度相關(guān)的事件的影響。盡管結(jié)合渦輪護(hù)罩進(jìn)行描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，非常靠近熱氣體路徑的各種 其它的渦輪部件可以受益于這種微通道。除了本文中所討論的渦輪護(hù)罩，這種部件可以包括但不限于噴嘴、斗葉和隔板。因此，多個微通道110減少用于通過改進(jìn)對渦輪護(hù)罩冷卻組件100，特別是內(nèi)部護(hù)罩部件102內(nèi)的冷卻而冷卻的壓縮空氣的量。因此，增加量的壓縮空氣被引導(dǎo)至燃燒器14，以用于轉(zhuǎn)化成機械輸出從而改進(jìn)燃?xì)鉁u輪機系統(tǒng)10的總體性能和效率，同時通過減少熱疲勞而延長渦輪部件壽命。此外，內(nèi)部護(hù)罩部件102與外部護(hù)罩部件106的直接緊密對準(zhǔn)降低了內(nèi)部護(hù)罩部件102和外部護(hù)罩部件106以不同速率的移位和熱增大，從而減少冷卻流體泄漏至熱氣體路徑。現(xiàn)在參照圖4，示出了渦輪護(hù)罩冷卻組件200的第二實施例。圖示的實施例以及下文所描述的其它實施例包括與上文詳細(xì)描述的并且將不再詳細(xì)重復(fù)（除非必要之處）的第一實施例類似特征。此外，與下文所描述的其它實施例的情況一樣，將采用相似的附圖標(biāo)記。多個微通道饋送孔112同時形成在外部護(hù)罩部件106和內(nèi)部護(hù)罩部件102中，使得孔相應(yīng)地對齊以形成多個微通道饋送孔112，多個微型饋送孔112通向多個微通道110。在采用沖擊板114的實施例中，冷卻流體或氣流的沖擊結(jié)合朝向多個微通道饋送孔112的沖擊施加在外部護(hù)罩部件106上。這種構(gòu)型增強了對外部護(hù)罩部件106的冷卻，同時還對內(nèi)部護(hù)罩部件102有效地冷卻。現(xiàn)在參照圖5，示出了渦輪護(hù)罩冷卻組件300的第三實施例。第三實施例將沖擊區(qū)集中在不具有多個微通道饋送孔112的區(qū)域上。這是通過使沖擊板114的多個穿孔116與多個微通道饋送孔112失準(zhǔn)而實現(xiàn)的?，F(xiàn)在參照圖6，示出了渦輪護(hù)罩冷卻組件400的第四實施例。第四實施例包括至少一個次級附連緊固件402，至少一個次級附連緊固件402起到用于將內(nèi)部護(hù)罩部件102固定至外部護(hù)罩部件106的額外附連特征的作用。次級附連緊固件402布置在內(nèi)部護(hù)罩部件102上并且包括鉤、夾子等以接合外部護(hù)罩部件106。在采用初級附連來將內(nèi) 部護(hù)罩部件102固定地連接至外部護(hù)罩部件106失敗的情況下，第二附連緊固件402保持可操作連接?，F(xiàn)在參照圖7，示出了渦輪護(hù)罩冷卻組件500的第五實施例。沿內(nèi)部護(hù)罩部件102的徑向外側(cè)包括多個微通道饋送孔112并且內(nèi)部護(hù)罩部件102與外部護(hù)罩部件106之間的釬焊材料形成密封件以封閉多個微通道110。參照上文所描述的所有實施例，多個微通道110可以通過任何合適的方法形成，例如通過內(nèi)部護(hù)罩部件102形成期間的熔模鑄造。另一種形成多個微通道110的示例性技術(shù)包括在已形成內(nèi)部護(hù)罩部件102之后從內(nèi)部護(hù)罩部件102去除材料。去除材料以形成多個微通道110可以包括任何合適的方法，例如通過使用水射流、銑削、激光、電火花加工、它們的任何組合或者其它合適的加工或刻蝕過程。通過采用去除過程，復(fù)雜和精致圖案可以用于基于部件幾何形狀以及其它專用因素形成多個微通道110，由此改進(jìn)熱氣體路徑部件（例如渦輪護(hù)罩冷卻組件100）的冷卻能力。此外，根據(jù)期望的冷卻性能和其它的應(yīng)用限制，任何數(shù)量的多個微通道都可以形成在內(nèi)部護(hù)罩部件102中，并且可以想象得到，任何數(shù)量的多個微通道可以形成在外部護(hù)罩部件106中。多個微通道110的尺寸或形狀可以彼此相同或不同。根據(jù)某些實施例，多個微通道110可以具有處于大約100微米（um）至3毫米（mm）之間的寬度以及處于大約100um至3mm之間的深度，如下文將討論的。例如，多個微通道110可以具有處于大約150um至1.5mm之間、大約250um至1.25mm之間、或者大約300um至1mm之間的寬度和/或深度。在某些實施例中，微通道可以具有小于大約50、100、150、200、250、300、350、400、450、500、600、700、或750um的寬度和/或深度。盡管示為正方形或矩形橫截面，但是多個微通道110可以具有可使用開槽、刻蝕、或類似技術(shù)形成的任何形狀。實際上，除了如圖所示的正方形或矩形橫截面之外或者代替如圖所示的正方形或 矩形橫截面，多個微通道110可以具有圓形、半圓形、彎曲、或三角形、菱形橫截面。寬度和深度能夠在其整個長度上發(fā)生變化。因此，所公開的平面、槽、凹槽或凹部可以具有與這種橫截面相一致的平直或彎曲的幾何形狀。此外，在某些實施例中，微通道可以具有變化的橫截面積。例如擾流器或韌窩（dimples）的增強裝置也可以安裝在微通道中。盡管已經(jīng)僅結(jié)合數(shù)量有限的實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)描述，但是應(yīng)當(dāng)易于理解，本發(fā)明并不限于這種所公開的實施例。相反，能夠?qū)⒈景l(fā)明修改成結(jié)合到目前為止并未進(jìn)行描述但是與本發(fā)明的精神和范圍相當(dāng)?shù)娜魏螖?shù)量的改型、變型、替代或等同布置。此外，盡管已經(jīng)對本發(fā)明的各個實施例進(jìn)行了描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的各個方面可以僅包括所描述的實施例中的一些。因此，本發(fā)明并不視為受到上文的描述的限制，而是僅僅通過所附權(quán)利要求的范圍進(jìn)行限定。