葉片冷卻回路進料導管、排放導管及相關(guān)冷卻結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001]本公開內(nèi)容大體上涉及葉片，并且更具體地涉及冷卻回路進料導管、冷卻回路排放導管，以及相關(guān)的冷卻結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]葉片用于渦輪應用中，以引導熱氣流，并且從氣流生成功率。例如，在蒸汽渦輪和燃氣渦輪應用中，靜止葉片稱為噴嘴，并且通過端壁安裝于外部結(jié)構(gòu)如外殼和/或內(nèi)部密封結(jié)構(gòu)。各個端壁聯(lián)接于葉片的翼型件的端部。
[0003]為了在極端溫度設置下操作，翼型件和端壁需要冷卻。例如，在一些設置中，冷卻流體從呈輪空間的形式的冷卻流體源引出，并且引導至內(nèi)部端壁用于冷卻。相反，在許多燃氣渦輪應用中，隨后的級的噴嘴可給送從源如壓縮機抽取的冷卻流體，例如空氣。其它直徑的端壁直接地接收冷卻流體，而內(nèi)徑端壁在冷卻流體從外徑發(fā)送穿過翼型件之后接收冷卻流體。例如，該發(fā)送可通過使冷卻流體穿過翼型件的芯部通路內(nèi)的沖擊插入件(也稱為擋板)并且進入加壓隔膜中來執(zhí)行，該加壓隔膜與端壁分開，并且定位在端壁的徑向內(nèi)側(cè)。一旦冷卻流體在隔膜中，則冷卻流體沿徑向向外引導至端壁中的冷卻回路。端壁冷卻回路可采用多種形式，如，銷底座布置、沖擊布置和/或端壁中的蛇線通路，該端壁冷卻回路將冷卻流體引導至其芯部的必要部分。關(guān)于冷卻回路的一個挑戰(zhàn)在于確保冷卻流體流到達冷卻回路的所有區(qū)，例如，回路的轉(zhuǎn)角，并且不以怠速停滯。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本公開內(nèi)容的第一方面提供了一種用于葉片的冷卻回路的冷卻流體進料導管，冷卻流體進料導管包括:室，其包括流體地聯(lián)接于冷卻流體源的入口和流體地聯(lián)接于冷卻回路的長形入口的出口，出口包括大致保持冷卻流體沿冷卻回路的長形入口的流速的斜壁。
[0005]本公開內(nèi)容的第二方面提供了一種用于葉片的冷卻回路的冷卻流體排放導管，冷卻流體排放導管包括:大致凹形室，其包括在室的較寬端部處且與來自冷卻回路的長形出口流體地聯(lián)接的入口，以及室的較窄端部處的出口，出口包括從大致凹形室到排放通路的開口。
[0006]本公開內(nèi)容的第三方面提供了一種用于葉片的冷卻結(jié)構(gòu)，冷卻結(jié)構(gòu)包括:葉片的一部分中的冷卻回路；用于冷卻回路的冷卻流體進料導管，冷卻流體進料導管包括進料室，其具有流體地聯(lián)接于冷卻流體源的進料入口和至冷卻回路的長形入口的進料出口，進料出口包括斜壁，其保持冷卻流體沿冷卻回路的長形入口的流速；以及用于冷卻回路的冷卻流體排放導管，冷卻流體排放導管包括大致凹形排放室，其包括在排放室的較寬端部處且與來自冷卻回路的長形出口流體連通的排放入口，以及排放室的較窄端部處的排放出口，排放出口包括從排放室到排放通路的開口。
[0007]本公開內(nèi)容的示例性方面設計成解決本文所述的問題和/或未論述的其它問題。
【附圖說明】
[0008]本公開內(nèi)容的這些及其它特征將從連同繪出本公開內(nèi)容的各種實施例的附圖進行的、本公開內(nèi)容的各種方面的以下詳細描述更容易理解到，在該附圖中:
[0009]圖1示出了冷卻結(jié)構(gòu)和相關(guān)進料和排放導管的布置的示意性平面視圖。
[0010]圖2示出了冷卻回路的進料和排放導管以及相關(guān)冷卻結(jié)構(gòu)的一個實施例的示意性仰視透視圖。
[0011]圖3示出了冷卻回路進料和排放導管以及相關(guān)冷卻結(jié)構(gòu)的一個實施例的示意性平面圖。
[0012]圖4示出了進料導管的一個實施例的示意性側(cè)視圖。
[0013]圖5示出了排放導管的一個實施例的示意性側(cè)視圖。
[0014]注意的是，本公開內(nèi)容的附圖不按比例。附圖旨在僅繪出本公開內(nèi)容的典型方面，并且因此不應當認作是限制本公開內(nèi)容的范圍。在附圖中，相似的標號表示附圖之間的相似元件。
【具體實施方式】
[0015]如上文指出的，本公開內(nèi)容提供了一種用于葉片的冷卻回路的冷卻流體進料導管和冷卻流體排放導管。導管可單獨使用或組合使用。在后一情況下，它們可用作包括冷卻回路和兩個導管的冷卻結(jié)構(gòu)的部分。
[0016]如提到的，關(guān)于冷卻回路的一個挑戰(zhàn)在于確保冷卻流體流到達冷卻回路的所有區(qū)域，例如，回路的轉(zhuǎn)角，并且不以怠速停滯。為了圖示，圖1示出了簡化布置的平面視圖，其中冷卻回路10包括內(nèi)芯部通路12(例如，由銷底座布置形成)。冷卻回路10從單個位置處的源16經(jīng)由通路或(多個)孔18給送冷卻流體14 (認為是箭頭線)，例如空氣，通路或(多個)孔18典型地在冷卻回路的轉(zhuǎn)角中。冷卻流體14離開冷卻回路至冷卻槽20。通路或(多個)孔18大體上定向成平行于芯部通路12，S卩，在頁面的平面中。在許多情況下，該布置優(yōu)化了冷卻流體完全填充冷卻回路10 ( S卩，到達所有末端)的機會，而沒有任何停滯容積。但是，在一些冷卻回路中，例如，在可為奇特形狀的噴嘴端壁中的那些，常規(guī)布置產(chǎn)生其中冷卻流體不活動的停滯容積22 (示為回路10的轉(zhuǎn)角中的三角形)。停滯容積22產(chǎn)生過熱。為了活化停滯轉(zhuǎn)角，冷卻流體14可被拉動穿過冷卻回路10中的鉆孔24，并且倒入回路的外部。作為備選，一個以上的進料通路可用于將冷卻流體供應至易于停滯的那些區(qū)域。如果目標在于使用用過的冷卻流體流來凈化或冷卻下游的冷卻回路，則該冷卻流體流失去，降低總體發(fā)動機效率。
[0017]除上文提到的挑戰(zhàn)之外，冷卻回路10大體上通過一排通路或孔(膜、端壁匹配面)(未示出)排放。該布置通常允許冷卻回路10由于流動被均勻地引出而在其末端附近沒有停滯容積22。但是，此外，如果目標在于使用穿過冷卻回路10用于凈化或冷卻另一個回路的冷卻流體14的熱容的全部，則可必要的是將流引出單個位置30，如所示。如果流在冷卻回路10的側(cè)向側(cè)處離開，則停滯容積22將存在，并且需要額外流來活化那些容積，例如，經(jīng)由鉆孔24。
[0018]參照圖2，示出了冷卻結(jié)構(gòu)100的一個實施例的示意性仰視透視圖，冷卻結(jié)構(gòu)100包括冷卻回路進料導管102和冷卻回路排放導管104。冷卻結(jié)構(gòu)100包括靜止葉片112的端壁116中的冷卻回路110。盡管本公開內(nèi)容的教導將關(guān)于靜止葉片描述，但理解的是，它們同樣適用于移動葉片。葉片112的僅小部分示為包括翼型件114的部分及其端壁116。冷卻回路110可為任何形式的冷卻回路，如但不限于:沖擊系統(tǒng)、銷底座布置(示出)和/或蛇線通路。如所示，冷卻回路110形成在葉片112的端壁116中；然而，回路可定位在葉片112中的任何位置。
[0019]在任何情況下，冷卻流體引導穿過冷卻回路110來冷卻冷卻回路定位在其中的葉片112的部分。為此，冷卻回路110可采用多種形狀來適應特定區(qū)域的冷卻。圖2中示出的示例性回路大體上為矩形，具有圓形的切口部分118，其可包繞另一部分(未示出)，如加壓隔膜、冷卻流體通路、翼型件114的端部等。相反，在圖3中，在示意性平面視圖中，冷卻回路110為了簡化描述而示為矩形。注意的是，矩形回路在大多數(shù)環(huán)境中相對稀少。如理解的，冷卻流體120(圖3-5中的細線)穿過冷卻回路110來冷卻冷卻流體120定位在其中的部分；在該實例中，端壁116的一部分。如圖3中示意性所示，冷卻流體120可從冷卻流體源124供應至冷卻回路110，這可包括任何現(xiàn)在已知的或隨后開發(fā)的供應冷卻流體的方式。例如，冷卻流體120可從源提供，其包括但不限于:在葉片112(圖2)的徑向內(nèi)側(cè)的加壓隔膜、從翼型件114 (圖2)內(nèi)的沖擊插入件接收冷卻流體或直接從翼型件內(nèi)的芯部通路(未示出)接收的(多個)室、端壁116(圖2)內(nèi)的另一個冷卻回路、輪空間等。還如圖3中示意性所示，一旦通過冷卻回路110，則用過的冷卻流體126可引導至冷卻槽128。冷卻槽128可包括能夠高效地使用用過的冷卻流體126的任何下游結(jié)構(gòu)，如但不限于:葉片112 (圖2)徑向內(nèi)側(cè)的加壓隔膜、端壁116(圖2)內(nèi)的另一個冷卻回路、輪空間等。
[0020]共同轉(zhuǎn)到圖2-4，用于葉片112的冷卻回路110的冷卻流體進料導管102可包括室130，其包括流體地聯(lián)接于冷卻流體源124 (僅圖2)的入口(進料入口)132，以及流體地聯(lián)接于冷卻回路110的長形入口 136(圖3和4)的出口(進料出口 134)。冷卻回路110的長形入口 136大于來自通路或孔18(圖1)的任何常規(guī)開口，并且優(yōu)選定位成使得其與穿過冷卻回路110的預計冷卻流體120流動方向大致對準(例如，在圖3中的頁面上垂直向下，圖2中從右到左)。冷卻流體流動方向可為冷卻流體流過回路110并且到達大部分(如果不是所有)表面區(qū)域的總體方向。理解的是，冷卻流體120在冷卻流體120接合其中的各種熱傳遞元件時可不以層流方式流過回路110。例如，如圖3中所示，銷在銷底座布置中。
[0021]相比于入口 132，出口 134包括大致保持冷卻流體120沿冷卻回路110的長形入口136的流速的斜壁140 (圖2和4)。如圖2和3中所示，室130包括一對相對的側(cè)壁142，144，并且斜壁140在一對相對的側(cè)壁之間延伸。當冷卻流體120進入室130時，其在入口 132中具有特定的質(zhì)量流和流速。當其沿長形入口 136行進時，流速在冷卻流體質(zhì)量流行進到冷卻回路110中(例如，沿圖4中的流動路徑146，148)時減小。為了保持流