本公開大體上涉及靜止葉片，并且更具體地涉及用于靜止葉片的冷卻結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

靜止葉片在渦輪應(yīng)用中用于引導熱氣體流來移動葉片以生成功率。在蒸汽渦輪和燃氣渦輪應(yīng)用中，靜止葉片稱為噴嘴，并且由端壁安裝于外部結(jié)構(gòu)，如，殼和/或內(nèi)部密封結(jié)構(gòu)。各個端壁連結(jié)于靜止葉片的翼型件的對應(yīng)端。靜止葉片還可包括通路或其它特征，用于使冷卻流體循環(huán)，該冷卻流體吸收來自渦輪機的操作構(gòu)件的熱。

為了在極端溫度環(huán)境中操作，翼型件和端壁需要冷卻。例如，在一些環(huán)境中，冷卻流體從輪空間吸出，并且引導至靜止葉片的內(nèi)部端壁用于冷卻。相比之下，在許多燃氣渦輪應(yīng)用中，隨后級的噴嘴可被供給從燃氣渦輪的壓縮機抽取的冷卻流體，例如，空氣。外徑端壁可直接地接收冷卻流體，而內(nèi)徑端壁可在冷卻流體從外徑發(fā)送穿過翼型件之后接收冷卻流體。除冷卻的有效性之外，靜止葉片及其構(gòu)件的結(jié)構(gòu)可影響其它因素，如，可制造性、容易檢查，以及渦輪機的耐久性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本公開的第一方面提供了一種用于靜止葉片的冷卻結(jié)構(gòu)，其包括：聯(lián)接于關(guān)于渦輪機的轉(zhuǎn)子軸線的翼型件的徑向端的端壁，翼型件包括壓力側(cè)表面、吸入側(cè)表面、前緣和后緣；定位在端壁內(nèi)并且從翼型件的后緣的徑向端沿徑向移位的室，室接收來自冷卻流體源的冷卻流體，其中室包括一對相對室壁，一對相對室壁中的一個定位在翼型件的壓力側(cè)表面近側(cè)，并且一對相對室壁中的另一個定位在翼型件的吸入側(cè)表面和后緣近側(cè)，并且其中室中的冷卻流體與定位在翼型件的壓力側(cè)表面和后緣近側(cè)的端壁的至少一部分熱連通；以及定位在室內(nèi)并且大致均勻地分布在室各處的多個導熱附件(fixture)。

本公開的第二方面提供了一種用于靜止葉片的冷卻結(jié)構(gòu)，其包括：聯(lián)接于關(guān)于渦輪機的轉(zhuǎn)子軸線的翼型件的徑向端的端壁，翼型件包括壓力側(cè)表面、吸入側(cè)表面、前緣和后緣；定位在端壁內(nèi)并且從翼型件的后緣的徑向端沿徑向移位的室，室接收來自冷卻流體源的冷卻流體，其中室包括一對相對室壁，一對相對室壁中的一個定位在翼型件的壓力側(cè)表面近側(cè)，并且一對相對室壁中的另一個定位在翼型件的吸入側(cè)表面近側(cè)，并且從翼型件的后緣大致沿徑向移位，室中的冷卻流體與定位在翼型件的壓力側(cè)表面和后緣近側(cè)的端壁的至少一部分熱連通，并且其中室還包括從翼型件的后緣和壓力側(cè)表面附近的靜止葉片的高馬赫區(qū)域沿徑向移位的腔；以及定位在腔內(nèi)的至少一個導熱附件。

本公開的第三方面提供了一種用于靜止葉片的冷卻結(jié)構(gòu)，其包括：聯(lián)接于關(guān)于渦輪機的轉(zhuǎn)子軸線的翼型件的徑向端的端壁，翼型件包括壓力側(cè)表面、吸入側(cè)表面、前緣和后緣；定位在端壁內(nèi)并且從翼型件的后緣的徑向端沿徑向移位的室，室接收來自冷卻流體源的冷卻流體，其中室包括一對相對室壁，一對相對室壁中的一個定位在翼型件的壓力側(cè)表面近側(cè)，并且一對相對室壁中的另一個定位在翼型件的吸入側(cè)表面近側(cè)，并且從翼型件的后緣大致沿徑向移位，室中的冷卻流體與定位在翼型件的壓力側(cè)表面和后緣近側(cè)的端壁的至少一部分熱連通，并且其中室還包括從翼型件的后緣和壓力側(cè)表面附近的靜止葉片的高馬赫區(qū)域沿徑向移位的腔；以及定位在室內(nèi)并且大致均勻地分布在室各處的多個導熱附件。

技術(shù)方案1. 一種用于靜止葉片的冷卻結(jié)構(gòu)，包括：

端壁，其聯(lián)接于關(guān)于渦輪機的轉(zhuǎn)子軸線的翼型件的徑向端，所述翼型件包括壓力側(cè)表面、吸入側(cè)表面、前緣和后緣；

室，其定位在所述端壁內(nèi)并且從所述翼型件的所述后緣的所述徑向端沿徑向移位，所述室接收來自冷卻流體源的冷卻流體，其中所述室包括一對相對室壁，所述一對相對室壁中的一個定位在所述翼型件的所述壓力側(cè)表面近側(cè)，并且所述一對相對室壁中的另一個定位在所述翼型件的所述吸入側(cè)表面和所述后緣近側(cè)，并且其中所述室中的所述冷卻流體與定位在所述翼型件的所述壓力側(cè)表面和所述后緣近側(cè)的所述端壁的至少一部分熱連通；以及

多個導熱附件，其定位在所述室內(nèi)并且大致均勻地分布在所述室各處。

技術(shù)方案2. 根據(jù)技術(shù)方案1所述的冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述多個導熱附件包括從所述翼型件的所述后緣大致沿徑向移位的基座。

技術(shù)方案3. 根據(jù)技術(shù)方案1所述的冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述冷卻結(jié)構(gòu)還包括：

第一多個通路，其定位在所述端壁內(nèi)，延伸穿過所述一對相對室壁中的一個，并且與所述室流體連通；以及

第二多個通路，其定位在所述端壁內(nèi)，延伸穿過所述一對相對室壁中的另一個，并且與所述室流體連通。

技術(shù)方案4. 根據(jù)技術(shù)方案3所述的冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一多個通路和所述第二多個通路中的各個還包括相應(yīng)的冷卻流體入口和相應(yīng)的冷卻流體出口。

技術(shù)方案5. 根據(jù)技術(shù)方案1所述的冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述室還包括從所述翼型件的所述后緣和所述壓力側(cè)表面附近的所述靜止葉片的高馬赫區(qū)域沿徑向移位的腔，并且其中所述多個導熱附件中的至少一個定位在所述腔內(nèi)。

技術(shù)方案6. 根據(jù)技術(shù)方案1所述的冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述靜止葉片包括渦輪機的單一第一級噴嘴。

技術(shù)方案7. 根據(jù)技術(shù)方案1所述的冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述翼型件在其中沒有沖擊冷卻回路。

技術(shù)方案8. 一種用于靜止葉片的冷卻結(jié)構(gòu)，包括：

端壁，其聯(lián)接于關(guān)于渦輪機的轉(zhuǎn)子軸線的翼型件的徑向端，所述翼型件包括壓力側(cè)表面、吸入側(cè)表面、前緣和后緣；

室，其定位在所述端壁內(nèi)并且從所述翼型件的所述后緣的所述徑向端沿徑向移位，所述室接收來自冷卻流體源的冷卻流體，其中所述室包括一對相對室壁，所述一對相對室壁中的一個定位在所述翼型件的所述壓力側(cè)表面近側(cè)，并且所述一對相對室壁中的另一個定位在所述翼型件的所述吸入側(cè)表面近側(cè)，并且從所述翼型件的所述后緣大致沿徑向移位，所述室中的所述冷卻流體與定位在所述翼型件的所述壓力側(cè)表面和所述后緣近側(cè)的所述端壁的至少一部分熱連通，并且其中所述室還包括從所述翼型件的所述后緣和所述壓力側(cè)表面附近的所述靜止葉片的高馬赫區(qū)域沿徑向移位的腔；以及

定位在所述腔內(nèi)的至少一個導熱附件。

技術(shù)方案9. 根據(jù)技術(shù)方案8所述的冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述冷卻結(jié)構(gòu)還包括定位在所述室內(nèi)并且從所述翼型件的所述后緣大致沿徑向移位的第二導熱附件。

技術(shù)方案10. 根據(jù)技術(shù)方案8所述的冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述冷卻結(jié)構(gòu)還包括：

第一多個通路，其定位在所述端壁內(nèi)，延伸穿過所述一對相對室壁中的一個，并且與所述室流體連通；以及

第二多個通路，其定位在所述端壁內(nèi)，延伸穿過所述一對相對室壁中的另一個，并且與所述室流體連通。

技術(shù)方案11. 根據(jù)技術(shù)方案10所述的冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一多個通路和所述第二多個通路中的各個還包括相應(yīng)的冷卻流體入口和相應(yīng)的冷卻流體出口。

技術(shù)方案12. 根據(jù)技術(shù)方案8所述的冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述至少一個導熱附件包括定位在所述室內(nèi)并且大致均勻地分布在所述室各處的多個導熱附件中的一個。

技術(shù)方案13. 根據(jù)技術(shù)方案8所述的冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述靜止葉片包括渦輪機的單一第一級噴嘴。

技術(shù)方案14. 根據(jù)技術(shù)方案8所述的冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述翼型件在其中沒有沖擊冷卻回路。

技術(shù)方案15. 一種用于靜止葉片的冷卻結(jié)構(gòu)，包括：

端壁，其聯(lián)接于關(guān)于渦輪機的轉(zhuǎn)子軸線的翼型件的徑向端，所述翼型件包括壓力側(cè)表面、吸入側(cè)表面、前緣和后緣；

室，其定位在所述端壁內(nèi)并且從所述翼型件的所述后緣的所述徑向端沿徑向移位，所述室接收來自冷卻流體源的冷卻流體，其中所述室包括一對相對室壁，所述一對相對室壁中的一個定位在所述翼型件的所述壓力側(cè)表面近側(cè)，并且所述一對相對室壁中的另一個定位在所述翼型件的所述吸入側(cè)表面近側(cè)，并且從所述翼型件的所述后緣大致沿徑向移位，所述室中的所述冷卻流體與定位在所述翼型件的所述壓力側(cè)表面和所述后緣近側(cè)的所述端壁的至少一部分熱連通，并且其中所述室還包括從所述翼型件的所述后緣和所述壓力側(cè)表面附近的所述靜止葉片的高馬赫區(qū)域沿徑向移位的腔；以及

多個導熱附件，其定位在所述室內(nèi)并且大致均勻地分布在所述室各處。

技術(shù)方案16. 根據(jù)技術(shù)方案15所述的冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述冷卻結(jié)構(gòu)還包括：

第一多個通路，其定位在所述端壁內(nèi)，延伸穿過所述一對相對室壁中的一個，并且與所述室流體連通；以及

第二多個通路，其定位在所述端壁內(nèi)，延伸穿過所述一對相對室壁中的另一個，并且與所述室流體連通。

技術(shù)方案17. 根據(jù)技術(shù)方案16所述的冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一多個通路和所述第二多個通路中的各個還包括相應(yīng)的冷卻流體入口和相應(yīng)的冷卻流體出口。

技術(shù)方案18. 根據(jù)技術(shù)方案15所述的冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述靜止葉片包括渦輪機的單一第一級噴嘴。

技術(shù)方案19. 根據(jù)技術(shù)方案15所述的冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述翼型件在其中沒有沖擊冷卻回路。

技術(shù)方案20. 根據(jù)技術(shù)方案15所述的冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述多個導熱附件包括從所述翼型件的所述后緣大致沿徑向移位的基座。

附圖說明

本發(fā)明的這些及其它的特征將從連同附圖進行的本發(fā)明的各種方面的以下詳細描述更容易理解，該附圖繪出了本發(fā)明的各種實施例，在該附圖中：

圖1示出了常規(guī)渦輪機的示意圖。

圖2為根據(jù)本公開的實施例的定位在操作流體的流動路徑內(nèi)的靜止葉片的翼型件的截面圖。

圖3為渦輪機的渦輪區(qū)段中的兩個轉(zhuǎn)子葉片之間的靜止葉片的截面圖。

圖4為根據(jù)本公開的實施例的用于靜止葉片的冷卻結(jié)構(gòu)的透視斷面視圖。

圖5為根據(jù)本公開的實施例的端壁內(nèi)的室的透視局部斷面視圖。

圖6提供了根據(jù)本公開的實施例的用于靜止葉片的冷卻結(jié)構(gòu)的透視局部斷面視圖。

注意的是本發(fā)明的附圖不一定按比例。附圖旨在僅繪出本發(fā)明的典型方面，并且因此不應(yīng)當認作是限制本發(fā)明的范圍。在附圖中，相似的標記表示附圖之間的相似元件。

部件列表

100 渦輪機

102 壓縮機部分

104 渦輪區(qū)段

106 軸

108 燃燒器組件

110 燃燒器

112 轉(zhuǎn)子輪

114 第一級壓縮機轉(zhuǎn)子輪

116 第一級壓縮機轉(zhuǎn)子葉片

118 翼型件部分

120 渦輪轉(zhuǎn)子輪

122 第一級渦輪輪

124 第一級渦輪轉(zhuǎn)子葉片

130 流動路徑

150 翼型件

152 前緣

154 后緣

156 壓力側(cè)表面

158 吸入側(cè)表面

200 靜止葉片

204 內(nèi)端壁

206 外端壁

212 渦輪護罩

216 翼型件本體

218 室

220 室壁

222 相對的室壁

230 第一多個通路

232 第二多個通路

240 入口

242 出口

250 腔

260 附件。

具體實施方式

本公開的實施例大體上涉及用于靜止葉片的冷卻結(jié)構(gòu)。在靜止葉片中，位于噴嘴喉部上游的翼型件的壓力側(cè)表面附近的端壁的一部分可經(jīng)受對應(yīng)的流動路徑中的高速空氣。端壁和靜止葉片的這些上游區(qū)可由于它們鄰近端壁的周邊以及它們位于端壁的安裝器具(instrument)上方而難以冷卻，例如，因為靜止葉片可不包括沖擊冷卻回路。為了緩解操作期間的溫度升高，本公開的實施例可提供端壁中的冷卻室，其提供了用于遍及該區(qū)域鉆取的膜孔的較大可及性。噴嘴后緣還可經(jīng)受相對高的熱應(yīng)力。本公開的實施例還可減小具有內(nèi)室構(gòu)造的噴嘴翼型件的后緣中的應(yīng)力，該內(nèi)室構(gòu)造提供了翼型件后緣的最薄部分下方的對流冷卻，在該處，其與端壁相交。

具體而言，本公開的實施例可提供聯(lián)接于靜止葉片的翼型件的徑向端的端壁，其中翼型件包括壓力側(cè)表面、吸入側(cè)表面、前緣和后緣。端壁可包括從翼型件的徑向端沿徑向移位的室，其接收來自專用源的冷卻流體。室可包括一對相對室壁。至少一個室壁可定位在翼型件的壓力側(cè)表面近側(cè)，其中相對的室壁定位在翼型件的吸入側(cè)表面和后緣近側(cè)。穿過室的冷卻流體可與端壁的至少一部分熱連通，該至少一部分在翼型件的壓力側(cè)表面和后緣近側(cè)。冷卻結(jié)構(gòu)還可包括用于提供熱連通的附加結(jié)構(gòu)。導熱附件可大致均勻地分布在室各處。此外或作為備選，室可包括腔，其從翼型件的后緣和壓力側(cè)表面附近的高馬赫區(qū)域沿徑向移位。

空間相對用語如"內(nèi)"、"外"、"以下"、"下方"、"下"、"上方"、"上"、"入口"、"出口"等可在本文中用于容易描述，以描述如圖中所示的一個元件或特征與另一個(多個)元件或(多個)特征的關(guān)系?？臻g相對用語可旨在包含除附圖中繪出的定向之外的使用或操作中的裝置的不同定向。例如，如果附圖中的裝置顛倒，則描述為在其它元件或特征"下方"或"以下"的元件將接著定向在其它元件或特征"上方"。因此，示例性用語"下方"可包含上方和下方兩個定向。裝置可另外定向(旋轉(zhuǎn)90度或成其它定向)，并且本文中使用的空間相對描述被相應(yīng)地解釋。

本公開的實施例提供用于渦輪機的靜止葉片的冷卻結(jié)構(gòu)。在一個實施例中，冷卻結(jié)構(gòu)可包括在端壁內(nèi)并且從翼型件的后緣的徑向端沿徑向移位的室。室中的冷卻流體可與定位在翼型件的壓力側(cè)表面和后緣附近的端壁的一部分熱連通。室可以可選地包括大致均勻地分布在室各處的多個導熱附件，和/或從靜止葉片的高馬赫區(qū)域沿徑向移位的腔。圖1示出了常規(guī)渦輪機100，其包括通過公共壓縮機/渦輪軸106操作性地聯(lián)接于渦輪部分104的壓縮機部分102。壓縮機部分102還通過燃燒器組件108流體地連接于渦輪部分104。燃燒器組件108包括一個或更多個燃燒器110。燃燒器110可以以寬范圍的構(gòu)造安裝于渦輪機100，包括但不限于以筒環(huán)形陣列布置。壓縮機區(qū)段102包括多個壓縮機轉(zhuǎn)子輪112。轉(zhuǎn)子輪112包括第一級壓縮機轉(zhuǎn)子輪114，其具有均具有相關(guān)聯(lián)的翼型件部分118的多個第一級壓縮機轉(zhuǎn)子葉片116。類似地，渦輪部分104包括多個渦輪轉(zhuǎn)子輪120，其包括第一級渦輪輪122，第一級渦輪輪122具有多個第一級渦輪轉(zhuǎn)子葉片124。根據(jù)示例性實施例，具有根據(jù)本公開的實施例的冷卻結(jié)構(gòu)的靜止葉片200(圖3)可提供冷卻至位于例如渦輪區(qū)段104中的端壁和翼型件。然而，將理解的是，本文中所述的靜止葉片200和各種冷卻結(jié)構(gòu)的實施例可定位在渦輪機100的其它構(gòu)件或區(qū)域中。

轉(zhuǎn)到圖2，示出了具有用于其中操作流體的流動路徑130的翼型件150的截面。翼型件150可為靜止葉片200(圖3)的一部分，并且還可包括本文中所述的構(gòu)件和/或基準點。圖2中識別和本文中論述的翼型件150上的位置提供為實例，并且不旨在限制根據(jù)本公開的實施例的用于翼型件150的可能位置和/或幾何形狀。各種子構(gòu)件的放置、布置和定向可基于預期使用和發(fā)電系統(tǒng)的類型改變，其中使用了根據(jù)本公開的冷卻結(jié)構(gòu)。翼型件150的形狀、曲率、長度和/或其它幾何特征還可基于特定渦輪機100(圖1)的應(yīng)用改變。翼型件150可定位在發(fā)電系統(tǒng)如渦輪機100的連續(xù)渦輪轉(zhuǎn)子葉片124(圖1)之間。

在用于操作流體的流動路徑中，翼型件150可定位在一個渦輪轉(zhuǎn)子葉片124(圖1)下游和另一個隨后的渦輪轉(zhuǎn)子葉片124(圖1)上游。流體可橫跨翼型件150流動，例如，沿(多個)路徑F，同時從一個渦輪轉(zhuǎn)子葉片124行進至另一個。翼型件150的前緣152可定位在流動路徑130中的操作流體與翼型件150之間的初始接觸點處。相比之下，后緣154可定位在翼型件150的相對側(cè)處。此外，翼型件150可包括由橫線區(qū)分開的壓力側(cè)表面156和/或吸入側(cè)表面158，該橫線大致平分前緣152，并且延伸至后緣154的頂點。壓力側(cè)表面156和吸入側(cè)表面158還可基于流動路徑130中的流體是否相對于翼型件150施加正或負合成壓力來與彼此區(qū)分開。定位成鄰近后緣154的壓力側(cè)表面156的一部分可稱為和認作是翼型件150的"高馬赫區(qū)域"。高馬赫區(qū)域大體上是指操作流體在較高速度下流動的位置，翼型件150的其它表面處或附近的操作流體的流動基于例如翼型件150的壓力側(cè)表面156和吸入側(cè)表面158的幾何形狀。

轉(zhuǎn)到圖3，示出了經(jīng)過定位在渦輪部分104內(nèi)的靜止葉片200的流動路徑130的截面。操作流體(例如，熱燃燒氣體、蒸汽等)可流動(例如，沿流線F)穿過流動路徑130，其中其可流至另外的渦輪轉(zhuǎn)子葉片124，如由靜止葉片200的位置和輪廓引導的。渦輪部分104示為沿渦輪輪122的旋轉(zhuǎn)軸線Z(例如，與軸106(圖1)同軸)延伸，并且其中徑向軸線R從其向外且垂直地延伸。靜止葉片200可包括大致沿徑向軸線R定向(即，沿平行于其的方向延伸)的翼型件150。盡管圖2的截面視圖中示出了一個靜止葉片200，但理解的是，多個渦輪轉(zhuǎn)子葉片124和靜止葉片200可從渦輪輪122沿徑向延伸，例如，沿側(cè)向延伸入和/或出頁面。靜止葉片200的翼型件150可包括聯(lián)接于翼型件150的內(nèi)徑向端的內(nèi)端壁204，以及聯(lián)接于翼型件150的相對的外徑向端的外端壁206。本公開的實施例可提供用于渦輪機100(圖1)的單一第一級噴嘴的冷卻結(jié)構(gòu)。"單一"渦輪噴嘴是指其中僅一個翼型件150在內(nèi)端壁204與外端壁206之間延伸的靜止葉片200的類型。"第一級"渦輪噴嘴是指緊接在燃燒器110(圖1)下游包括在渦輪區(qū)段104(圖1)中的噴嘴。單一渦輪噴嘴可基于一個或更多個結(jié)構(gòu)差異與隨后級的渦輪噴嘴不同，例如，各個噴嘴由其機械地支承在渦輪機100內(nèi)的構(gòu)造。例如，隨后級的渦輪噴嘴可包括懸臂靜止葉片，而單一渦輪噴嘴可被簡單地支承。在簡單支承的結(jié)構(gòu)中，靜止葉片200可直接地支承在翼型件150與內(nèi)端壁204和外端壁206之間的相對接觸表面處。

內(nèi)端壁204可定位在渦輪輪122附近，而外端壁206可定位在渦輪護罩212附近。在操作期間，沿流線F行進的熱燃燒氣體可將熱傳遞至翼型件150和(多個)端壁204,206，例如，通過接觸靜止葉片200的翼型件150和(多個)端壁204,206的操作流體。在一些情形中，靜止葉片200的翼型件150可包括其中的內(nèi)部冷卻回路(未示出)。具體而言，一些類型的翼型件150可包括內(nèi)腔或其它冷卻回路，用于沿徑向傳送冷卻流體穿過翼型件150，例如，穿過在端壁204,206之間延伸的翼型件本體216。在這些類型的系統(tǒng)中，在翼型件本體216內(nèi)流動的冷卻流體可經(jīng)由翼型件150的導熱材料成分從流動路徑130中的操作流體吸收熱。然而，在其它實施例(例如，第一級單一渦輪噴嘴)中，翼型件150的截面可不包括其中的任何內(nèi)部冷卻回路。對于不具有翼型件150內(nèi)的冷卻回路的靜止葉片200，冷卻可改為利用內(nèi)端壁204和外端壁206內(nèi)的冷卻回路提供，而不利用翼型件150內(nèi)的沖擊冷卻回路和/或翼型件150中的冷卻回路與端壁204,206之間的流體連通。各個端壁204,206可包括其中的室218，用于使(多種)冷卻流體在靜止葉片200內(nèi)循環(huán)。內(nèi)端壁204或外端壁206的室218內(nèi)的冷卻流體可通過各個端壁204,206和翼型件150的導熱材料成分從流動路徑130中的操作流體吸收熱。在本公開的實施例中，從流動路徑130中的操作流體傳遞至翼型件150的熱可通過靜止葉片200的材料成分傳送至內(nèi)端壁204和外端壁206的(多個)室218。包括翼型件150和端壁204,206的靜止葉片200因此可由導熱金屬如工業(yè)鋼、超級合金等構(gòu)成。

轉(zhuǎn)到圖4，示出了其中具有室218的一個端壁204的局部斷面透視圖。盡管作為實例，一個翼型件150在圖4中示為聯(lián)接于端壁204(即，以單一的簡單支承的渦輪噴嘴構(gòu)造)，但理解的是，任何期望數(shù)量的翼型件150可聯(lián)接于端壁204，以適合變化的渦輪機設(shè)計和應(yīng)用。用于渦輪機的單一的簡單支承的渦輪噴嘴中的靜止葉片200的冷卻結(jié)構(gòu)可提供冷卻至翼型件150的后緣154，以及端壁204的其它后部分，其中，其它途徑(例如，沖擊冷卻回路)不為可用或?qū)嶋H的。

端壁204可包括在端壁204內(nèi)的兩個位置之間在翼型件150下方沿徑向延伸的一個室218。如圖4中所示，室218可主要設(shè)置在翼型件156的吸入側(cè)表面158近側(cè)，并且可在翼型件150的后緣154下方沿周向延伸，例如，在壓力側(cè)表面156近側(cè)的高流體加速的區(qū)域下方。室218可定位在渦輪機100(圖1)的轉(zhuǎn)子軸線與翼型件150的后緣154之間，使得翼型件150和室218在結(jié)構(gòu)上不同于彼此。室218的實施例可提供沿或接近(多個)端壁204,206(僅圖3)的壓力側(cè)表面156鉆取的膜孔的較大可及性，并且還可提供用于減小翼型件150的后緣154中的應(yīng)力的結(jié)構(gòu)。盡管內(nèi)端壁204在圖4中由實例示出，但理解的是，本公開的實施例和特征中的各個還可在外端壁206內(nèi)實施。(多個)端壁204,206可以可選地包括除室218之外的附加室，以向靜止葉片200提供其它形式的冷卻。

室218可包括限定端壁204內(nèi)的室218的周長的多個室壁220,222。室218可從翼型件150的內(nèi)徑向端移位(例如，在與翼型件150的總體不同的周向平面中)，其中至少一個室壁220定位在翼型件150的壓力側(cè)表面156近側(cè)。至少一個相對的室壁222可定位在吸入側(cè)表面158和后緣154近側(cè)。如本文中使用的用語"近側(cè)"可指示一個元件與近側(cè)元件分開，例如，僅通過單個插置元件或一組導熱插置元件。在本公開的實施例中，相對的(多個)室壁222在翼型件150的吸入側(cè)表面158和后緣154近側(cè)指示了這些元件僅通過內(nèi)端壁204或外端壁206的本體與彼此在結(jié)構(gòu)上分開。室壁220,222的位置可提供室218中的冷卻流體與定位在翼型件150的后緣154和壓力側(cè)表面156近側(cè)的端壁204的至少一部分之間的熱連通，例如，以允許熱從翼型件150的這些部分通過端壁204傳遞至室218中的冷卻流體。

為了使冷卻流體循環(huán)入和出室218，靜止葉片200的端壁204可包括其中的第一多個通路230和第二多個通路232。第一多個通路230和第二多個通路232可均延伸穿過室壁220或相對的室壁222，使得第一多個通路230和第二多個通路232中的各個通路與室218流體連通。本公開的實施例可在操作期間提供室218各處的非線性冷卻流體流。即，第一多個通路230和第二多個通路232可均包括至少一個入口240和至少一個出口242，使得冷卻流體非排他地通過第一多個通路230和/或第二多個通路232進入和離開室218。室218中的冷卻流體可通過多個通路230,232中的僅一個通路進入和離開室218。在實施例中，一定量的冷卻流體可僅在通過入口240進入室218和通過出口242離開室218之后流過定位在后緣154、吸入側(cè)表面158或壓力側(cè)表面156近側(cè)的室218的部分。包括多個通路240,242中的各個的入口240和出口242還可允許來自與室218流體連通的冷卻源(未示出)的冷卻流體在室218的部分中具有較高濃度，在該部分中，期望翼型件150和端壁204的附加冷卻。例如，冷卻流體的較大部分可例如接近翼型件150的壓力側(cè)表面156和后緣154進入和離開室218，而冷卻流體的較小部分可在其它位置處發(fā)送入和出室218。在任何情況下，室218可接收來自除沖擊冷卻回路之外的源的冷卻流體。內(nèi)端壁204或外端壁206可組成靜止葉片200的部分，而沒有任何沖擊冷卻回路包括在其中，或至少沒有延伸穿過翼型件150的后緣154并且與室218流體連通的沖擊冷卻回路。

為了增加室218中的冷卻流體與位于高溫高速操作流體近側(cè)的端壁204和/或翼型件150的部分之間的熱連通，室218還可在其中包括腔250。腔250可在例如位于翼型件150的后緣154和壓力側(cè)表面156附近的靜止葉片200的至少高馬赫區(qū)域下方定位在(多個)端壁204,206(僅圖3)內(nèi)。腔250可提供為區(qū)段、凹穴、凹部或尺寸確定成收集和/或使其中的(多種)冷卻流體內(nèi)部循環(huán)的室218的另外的不同子區(qū)段，以提供室218的腔250中的冷卻流體與在翼型件150附近且從腔250沿徑向移位的高馬赫區(qū)域中的冷卻流體之間的增加的熱連通。除用作壓力降位置來產(chǎn)生穿過室218的冷卻流體的周向抽吸外，腔250可提供與(多個)端壁204,206的高溫區(qū)域熱連通的室218的區(qū)中的附加冷卻。

參照圖5，本公開的實施例可包括(多個)室218內(nèi)的導熱附件("附件")260，如，基座，用于將熱從靜止葉片200傳遞至(多個)室218內(nèi)的冷卻流體。更具體而言，各個附件260可通過增大穿過(多個)室218的冷卻流體與(多個)端壁204,206的材料成分之間的接觸面積來將熱從端壁204傳送至其中的冷卻流體。呈從大致沿徑向?qū)饰雮?cè)表面158和后緣154的區(qū)域延伸至(多個)端壁204,206的壓力側(cè)表面156的單個連續(xù)室形式的室218可增大附件260的總體覆蓋，以提供附加后側(cè)冷卻至定位在(多個)端壁204,206附近的高馬赫區(qū)域。附件260可提供為任何可構(gòu)想出的附件，用于增大冷卻流體與導熱表面之間的接觸面積，并且作為實例可呈基座、凹座、凸起、銷、壁和/或其它形狀和尺寸的其它附件的形式。此外，附件260可采用多種形狀，包括具有圓柱形幾何形狀、大致角錐幾何形狀、具有四個或更多表面的不規(guī)則幾何形狀等的那些。在任何情況下，一個或更多個附件260可在相對的室壁220,222之間定位在室218內(nèi)(圖4)，入口240和/或出口242包括在各個室壁內(nèi)，以與流過室218的冷卻流體接觸。

轉(zhuǎn)到圖6，示出了其中具有室218和附件260的端壁204的局部透視斷面視圖。本公開的實施例可以以大致均勻分布將附件260提供在室218內(nèi)。即，室218中的各個附件260可與室218中的各個相鄰附件260分開大致相同的分開距離。理解的是，由于例如制造可變性，甚至在附件260以大致均勻分布提供的情況下，故相鄰附件260之間的相同分離距離可與其它分離距離相差較小或很少的量。"大致均勻"分布包括不能夠與操作期間的均勻分布區(qū)分開的任何分布，即，提供了最多大約5.0%的誤差裕度內(nèi)的相同量的熱連通或熱傳遞。各個附件260因此可為多個導熱附件中的一個，其定位在室218內(nèi)，并且大致均勻地分布在室218各處，由此提供了(多個)端壁204,206各處的連續(xù)的附件260組。相鄰附件260之間的間距可在內(nèi)端壁204和外端壁206的類型之間變化。在示例性實施例中，在室218各處的大致均勻的分布中，各個相鄰附件260之間的分離距離可在例如大約一毫米(mm)到大約二十mm之間。

盡管在圖6中，多個附件260設(shè)在室218內(nèi)并且大致均勻地分布在室218各處，但還理解的是，本公開還提供了備選實施例。例如，附件260可在與翼型件150在后緣154處的結(jié)構(gòu)不同的周向平面中設(shè)在室218內(nèi)。更具體而言，至少一個附件260可與例如位于離翼型件150的后緣154上的壓力側(cè)表面156或吸入側(cè)表面158最多5.0mm處的端壁204的一部分沿徑向?qū)省４送饣蜃鳛閭溥x，其中具有腔250的室218的實施例可包括定位在腔250內(nèi)的至少一個附件260。與后緣154大致沿徑向?qū)是?或在腔250內(nèi)的一個或更多個附件260可提供其中期望更多冷卻的區(qū)中的冷卻流體與端壁204之間的增加的熱連通，例如，翼型件150的后緣154和壓力側(cè)表面156附近的高馬赫區(qū)域。附件260在室218各處的大致均勻分布可進一步改進室218中的冷卻流體與壓力側(cè)表面156和吸入側(cè)表面158近側(cè)的端壁204之間的熱傳遞，例如，通過經(jīng)由室218內(nèi)的冷卻流體的對流冷卻來減小橫跨(多個)端壁204,206的熱梯度。入口240和出口242包括在多個通路230,232中的各個中可允許更多冷卻流體進入腔250。例如，相比于發(fā)送至與室218中的其它區(qū)流體連通的第一多個通路230或第二多個通路232中的其它入口240的冷卻流體的量，冷卻流體的較大部分可發(fā)送至與腔250流體連通的第一多個通路230中的入口240。

本公開的實施例可提供若干技術(shù)和商業(yè)優(yōu)點，其中一些由本文中的實例論述。例如，本文中所述的元件的位置(例如，腔250的位置和/或附件260的分布)可提供端壁204和與室218流體連通的冷卻流體儲存器中的冷卻流體流的有效使用。此外，本公開的實施例可提供增加的冷卻總量至靜止葉片200，特別是在易受高溫的區(qū)中，如翼型件150附近的高馬赫區(qū)域。室218和其中的構(gòu)件的位置可改進靜止葉片200的機械耐久性和穩(wěn)定性，由此提供用于配置和維修的機器的增加的可制造性和減少的基于狀態(tài)的維護成本。操作流體與室218中的冷卻流體之間的改進的熱連通還可減少操作期間所需的噴嘴冷卻流的總量，并且可降低由鑄造的含鐵金屬物質(zhì)如鋁、銅、鐵、鉛和/或這些材料的物質(zhì)如鐵組合形成內(nèi)端壁204和外端壁206所需的設(shè)計復雜性。第一多個通路230和第二多個通路232中的入口240和出口242的存在可提供操作期間室218各處的冷卻流體的非線性流，并且具體可允許較大濃度的冷卻流體發(fā)送至翼型件150的后緣154和壓力側(cè)表面156近側(cè)的室218的部分。這些區(qū)中(例如，室218的腔250內(nèi))的較大濃度的冷卻流體可允許穿過室218的冷卻流體流的動態(tài)調(diào)節(jié)。

本公開的設(shè)備和方法不限于任何一個特定燃氣渦輪、燃燒發(fā)動機、發(fā)電系統(tǒng)或其它系統(tǒng)，并且可與其它發(fā)電系統(tǒng)和/或系統(tǒng)(例如，聯(lián)合循環(huán)、簡單循環(huán)、核反應(yīng)堆等)一起使用。此外，本發(fā)明的設(shè)備可與可受益于本文中描述的設(shè)備的增大的操作范圍、效率、耐久性和可靠性的本文中未描述的其它系統(tǒng)一起使用。此外，各種噴射系統(tǒng)可在單個噴嘴上或在單個發(fā)電系統(tǒng)的不同部分中的不同噴嘴上/關(guān)于其一起使用。任何數(shù)量的不同實施例可在期望情況下添加或一起使用，并且本文中所述的實施例經(jīng)由實例不旨在彼此相互排斥。

本文中所述的術(shù)語僅出于描述特定實施例的目的，并且不旨在限制本公開。如本文中使用的，單數(shù)形式"一"、"一個"和"該"旨在也包括復數(shù)形式，除非上下文清楚地另外指出。將進一步理解的是，用語"包括"和/或"包含"在用于本說明書中時表示陳述的特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或構(gòu)件的存在，但并未排除存在或添加一個或更多個其它特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、構(gòu)件和/或它們的組。

該書面的描述使用實例以公開本發(fā)明(包括最佳模式)，并且使本領(lǐng)域技術(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)并且執(zhí)行任何并入的方法)。本發(fā)明的可專利范圍由權(quán)利要求限定，并且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它實例。如果這些其它實例具有不與權(quán)利要求的字面語言不同的結(jié)構(gòu)元件，或者如果這些其它實例包括與權(quán)利要求的字面語言無顯著差別的等同結(jié)構(gòu)元件，則這些其它實例意圖在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。