本發(fā)明大體上涉及用于燃?xì)鉁u輪的渦輪噴嘴。更具體而言，本發(fā)明涉及具有內(nèi)帶和外帶冷卻的渦輪噴嘴。

背景技術(shù)：

燃?xì)鉁u輪如工業(yè)、飛行器或船舶燃?xì)鉁u輪大體上包括以串流順序的壓縮機(jī)、燃燒器和渦輪。渦輪具有多個(gè)級(jí)，其中各個(gè)級(jí)包括一排渦輪噴嘴和設(shè)置在渦輪噴嘴下游的相鄰的一排渦輪轉(zhuǎn)子葉片。渦輪噴嘴在渦輪內(nèi)保持靜止，并且渦輪轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子軸一起旋轉(zhuǎn)。各種渦輪級(jí)限定穿過渦輪的熱氣體路徑。

在操作期間，壓縮機(jī)提供壓縮空氣至燃燒器。壓縮空氣與燃料混合，并且在限定于燃燒器內(nèi)的燃燒室或反應(yīng)區(qū)中焚燒，以產(chǎn)生高速熱氣體流。熱氣體從燃燒器經(jīng)由渦輪入口流動(dòng)到渦輪的熱氣體路徑中。在熱氣體流動(dòng)穿過各個(gè)相繼的級(jí)時(shí)，來自高速熱氣體的動(dòng)能傳遞至成排的渦輪轉(zhuǎn)子葉片，因此引起轉(zhuǎn)子軸旋轉(zhuǎn)并且產(chǎn)生機(jī)械功。

渦輪效率可至少部分地關(guān)于流動(dòng)穿過渦輪熱氣體路徑的熱氣體的溫度。例如，熱氣體的溫度越高，渦輪的總效率越高。熱氣體的最高溫度至少部分地由渦輪構(gòu)件如渦輪噴嘴和渦輪轉(zhuǎn)子葉片的材料性質(zhì)，以及由各種冷卻回路的效力和循環(huán)穿過冷卻回路來將冷卻提供至各種渦輪構(gòu)件的冷卻介質(zhì)限制。

渦輪噴嘴和渦輪轉(zhuǎn)子葉片的第一級(jí)定位成最接近渦輪入口，并且因此暴露于最高熱氣體溫度。第一級(jí)渦輪噴嘴包括在內(nèi)帶或護(hù)罩與外帶或護(hù)罩之間的跨度中延伸的翼型件。內(nèi)帶和外帶限定熱氣體路徑的內(nèi)流動(dòng)邊界和外流動(dòng)邊界，并且暴露于熱氣體。

第一級(jí)渦輪噴嘴典型地通過使冷卻介質(zhì)如壓縮空氣穿過沿徑向延伸穿過渦輪噴嘴的翼型件部分的中心或芯部冷卻通道來冷卻。冷卻介質(zhì)的一部分流動(dòng)穿過沿翼型件限定的各種膜孔，因此將膜冷卻提供至翼型件。渦輪噴嘴的內(nèi)帶和外帶經(jīng)由后側(cè)或沖擊冷卻來冷卻。然而，后側(cè)冷卻的益處可為有限的。因此，具有改進(jìn)的冷卻的渦輪噴嘴將是有用的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的方面和優(yōu)點(diǎn)在以下描述中在下面闡述，或者可從描述為明顯的，或者可通過本發(fā)明的實(shí)踐學(xué)習(xí)。

本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例為一種渦輪噴嘴。渦輪噴嘴包括在從內(nèi)帶到外帶的跨度中延伸的翼型件。內(nèi)帶和外帶一起限定渦輪噴嘴的內(nèi)流動(dòng)邊界和外流動(dòng)邊界。內(nèi)帶具有由一個(gè)或更多個(gè)內(nèi)板至少部分地覆蓋的氣體側(cè)表面。內(nèi)帶還包括在一個(gè)或更多個(gè)內(nèi)板下方形成在氣體側(cè)表面內(nèi)的多個(gè)冷卻通道。外帶具有由一個(gè)或更多個(gè)外板至少部分地覆蓋的氣體側(cè)表面。外帶還包括在一個(gè)或更多個(gè)外板下方形成在氣體側(cè)表面內(nèi)的多個(gè)冷卻通道。

本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例為一種燃?xì)鉁u輪。燃?xì)鉁u輪包括壓縮機(jī)、在壓縮機(jī)下游的燃燒器，以及設(shè)置在燃燒器下游的渦輪。渦輪包括具有以串流順序的一排渦輪噴嘴和一排渦輪轉(zhuǎn)子葉片的級(jí)。至少一個(gè)渦輪噴嘴包括翼型件，其在從內(nèi)帶到外帶的跨度中延伸，其中內(nèi)帶和外帶限定渦輪噴嘴的內(nèi)流動(dòng)邊界和外流動(dòng)邊界。內(nèi)帶包括由一個(gè)或更多個(gè)內(nèi)板至少部分地覆蓋的氣體側(cè)表面。內(nèi)帶還包括在一個(gè)或更多個(gè)內(nèi)板下方形成在氣體側(cè)表面內(nèi)的多個(gè)冷卻通道。外帶具有由一個(gè)或更多個(gè)外板至少部分地覆蓋的氣體側(cè)表面。外帶還包括在一個(gè)或更多個(gè)外板下方形成在氣體側(cè)表面內(nèi)的多個(gè)冷卻通道。

技術(shù)方案1.一種渦輪噴嘴，包括：

翼型件，其在從內(nèi)帶到外帶的跨度中延伸，所述內(nèi)帶和所述外帶限定所述渦輪噴嘴的內(nèi)流動(dòng)邊界和外流動(dòng)邊界；

其中所述內(nèi)帶具有由一個(gè)或更多個(gè)內(nèi)板至少部分地覆蓋的氣體側(cè)表面，其中所述內(nèi)帶包括在所述一個(gè)或更多個(gè)內(nèi)板下方形成在所述氣體側(cè)表面內(nèi)的多個(gè)冷卻通道；并且

其中所述外帶具有由一個(gè)或更多個(gè)外板至少部分地覆蓋的氣體側(cè)表面，其中所述外帶包括在所述一個(gè)或更多個(gè)外板下方形成在所述氣體側(cè)表面內(nèi)的多個(gè)冷卻通道。

技術(shù)方案2.根據(jù)技術(shù)方案1所述的渦輪噴嘴，其特征在于，所述外帶的所述多個(gè)冷卻通道包括至少一個(gè)蛇線形冷卻通道。

技術(shù)方案3.根據(jù)技術(shù)方案1所述的渦輪噴嘴，其特征在于，所述外帶的所述多個(gè)冷卻通道包括限定在所述翼型件的前緣部分與所述外帶的前壁之間的至少一個(gè)蛇線形冷卻通道。

技術(shù)方案4.根據(jù)技術(shù)方案1所述的渦輪噴嘴，其特征在于，所述外帶的所述多個(gè)冷卻通道包括限定在所述翼型件的壓力側(cè)壁與所述外帶的壓力側(cè)壁之間的至少一個(gè)蛇線形冷卻通道。

技術(shù)方案5.根據(jù)技術(shù)方案1所述的渦輪噴嘴，其特征在于，所述內(nèi)帶的所述多個(gè)冷卻通道包括至少一個(gè)蛇線形冷卻通道。

技術(shù)方案6.根據(jù)技術(shù)方案1所述的渦輪噴嘴，其特征在于，所述內(nèi)帶的所述多個(gè)冷卻通道包括限定在所述翼型件的前緣部分與所述內(nèi)帶的前壁之間的至少一個(gè)蛇線形冷卻通道。

技術(shù)方案7.根據(jù)技術(shù)方案1所述的渦輪噴嘴，其特征在于，所述內(nèi)帶的所述多個(gè)冷卻通道包括限定在所述翼型件的壓力側(cè)壁與所述外帶的壓力側(cè)壁之間的至少一個(gè)蛇線形冷卻通道。

技術(shù)方案8.根據(jù)技術(shù)方案1所述的渦輪噴嘴，其特征在于，所述內(nèi)帶的所述多個(gè)冷卻通道包括沿所述內(nèi)帶的前緣部分設(shè)置且在所述內(nèi)帶的壓力側(cè)壁與吸入側(cè)壁之間延伸的至少一個(gè)冷卻通道。

技術(shù)方案9.根據(jù)技術(shù)方案1所述的渦輪噴嘴，其特征在于，所述外帶的所述多個(gè)冷卻通道包括一組密集間隔的冷卻通道和一組稀疏間隔的冷卻通道。

技術(shù)方案10.根據(jù)技術(shù)方案1所述的渦輪噴嘴，其特征在于，所述內(nèi)帶的所述多個(gè)冷卻通道包括一組密集間隔的冷卻通道和一組稀疏間隔的冷卻通道。

技術(shù)方案11.一種燃?xì)鉁u輪，包括：

壓縮機(jī)；

在所述壓縮機(jī)下游的燃燒器；以及

設(shè)置在所述燃燒器下游的渦輪，其中所述渦輪包括具有一排渦輪噴嘴和一排渦輪轉(zhuǎn)子葉片的級(jí)，至少一個(gè)渦輪噴嘴包括：

翼型件，其在從內(nèi)帶到外帶的跨度中延伸，其中所述內(nèi)帶和所述外帶限定所述渦輪噴嘴的內(nèi)流動(dòng)邊界和外流動(dòng)邊界；

其中所述內(nèi)帶具有由一個(gè)或更多個(gè)內(nèi)板至少部分地覆蓋的氣體側(cè)表面，其中所述內(nèi)帶包括在所述一個(gè)或更多個(gè)內(nèi)板下方形成在所述氣體側(cè)表面內(nèi)的多個(gè)冷卻通道；并且

其中所述外帶具有由一個(gè)或更多個(gè)外板至少部分地覆蓋的氣體側(cè)表面，其中所述外帶包括在所述一個(gè)或更多個(gè)外板下方形成在所述氣體側(cè)表面內(nèi)的多個(gè)冷卻通道。

技術(shù)方案12.根據(jù)技術(shù)方案11所述的燃?xì)鉁u輪，其特征在于，所述外帶的所述多個(gè)冷卻通道包括至少一個(gè)蛇線形冷卻通道。

技術(shù)方案13.根據(jù)技術(shù)方案11所述的燃?xì)鉁u輪，其特征在于，所述外帶的所述多個(gè)冷卻通道包括限定在所述翼型件的前緣部分與所述外帶的前壁之間的至少一個(gè)蛇線形冷卻通道。

技術(shù)方案14.根據(jù)技術(shù)方案11所述的燃?xì)鉁u輪，其特征在于，所述外帶的所述多個(gè)冷卻通道包括限定在所述翼型件的壓力側(cè)壁與所述外帶的壓力側(cè)壁之間的至少一個(gè)蛇線形冷卻通道。

技術(shù)方案15.根據(jù)技術(shù)方案11所述的燃?xì)鉁u輪，其特征在于，所述內(nèi)帶的所述多個(gè)冷卻通道包括至少一個(gè)蛇線形冷卻通道。

技術(shù)方案16.根據(jù)技術(shù)方案11所述的燃?xì)鉁u輪，其特征在于，所述內(nèi)帶的所述多個(gè)冷卻通道包括限定在所述翼型件的前緣部分與所述內(nèi)帶的前壁之間的至少一個(gè)蛇線形冷卻通道。

技術(shù)方案17.根據(jù)技術(shù)方案11所述的燃?xì)鉁u輪，其特征在于，所述內(nèi)帶的所述多個(gè)冷卻通道包括限定在所述翼型件的壓力側(cè)壁與所述外帶的壓力側(cè)壁之間的至少一個(gè)蛇線形冷卻通道。

技術(shù)方案18.根據(jù)技術(shù)方案11所述的燃?xì)鉁u輪，其特征在于，所述內(nèi)帶的所述多個(gè)冷卻通道包括沿所述內(nèi)帶的前緣部分設(shè)置且在所述內(nèi)帶的壓力側(cè)壁與吸入側(cè)壁之間延伸的至少一個(gè)冷卻通道。

技術(shù)方案19.根據(jù)技術(shù)方案11所述的燃?xì)鉁u輪，其特征在于，所述外帶的所述多個(gè)冷卻通道包括一組密集間隔的冷卻通道和一組稀疏間隔的冷卻通道。

技術(shù)方案20.根據(jù)技術(shù)方案11所述的燃?xì)鉁u輪，其特征在于，所述內(nèi)帶的所述多個(gè)冷卻通道包括一組密集間隔的冷卻通道和一組稀疏間隔的冷卻通道。

本領(lǐng)域技術(shù)人員將在審閱說明書時(shí)更好地認(rèn)識(shí)到此類實(shí)施例及其它實(shí)施例的特征和方面。

附圖說明

包括針對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員的其最佳模式的本發(fā)明的完整且開放的公開在包括參照附圖的說明書的其余部分中更具體闡述，在該附圖中：

圖1為如可并入本發(fā)明的各種實(shí)施例的示例性燃?xì)鉁u輪的示意圖；

圖2為如可并入在本發(fā)明的各種實(shí)施例中的燃?xì)鉁u輪的示例性渦輪區(qū)段的截面?zhèn)纫晥D；

圖3為如可并入本發(fā)明的一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例的示例性渦輪噴嘴的透視側(cè)視圖；

圖4為根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例的沿截面線4-4截取的如圖3中所示的包括內(nèi)帶的渦輪噴嘴的一部分的截面俯視圖；

圖5為根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例的沿截面線5-5截取的如圖3中所示的包括外帶的渦輪噴嘴的一部分的截面仰視圖；

圖6為根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例的如圖3中所示的渦輪噴嘴的外帶部分的局部透視圖；

圖7為根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例的如圖3中所示的渦輪噴嘴的內(nèi)帶部分的局部透視圖；

圖8為根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例的、如分別在圖4和5中所示的、如可形成在渦輪噴嘴的內(nèi)帶或外帶中的示例性冷卻通道的截面視圖；

圖9為根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例的、如分別在圖4和5中所示的、如可形成在渦輪噴嘴的內(nèi)帶或外帶中的相鄰冷卻通道的俯視圖；

圖10為根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例的如圖4中所示的渦輪噴嘴的一部分的截面俯視圖；以及

圖11為根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例的如圖5中所示的渦輪噴嘴的一部分的截面仰視圖。

部件列表

10燃?xì)鉁u輪

12壓縮機(jī)區(qū)段

14入口

16壓縮機(jī)

18燃燒區(qū)段

20燃燒器

22渦輪區(qū)段

24渦輪

26轉(zhuǎn)子軸

28軸向中心線

30渦輪級(jí)

30(a)第一渦輪級(jí)

30(b)第二渦輪級(jí)

30(c)第三渦輪級(jí)

32(a)渦輪噴嘴

32(b)渦輪噴嘴

32(c)渦輪噴嘴

34(a)渦輪轉(zhuǎn)子葉片

34(b)渦輪轉(zhuǎn)子葉片

34(c)渦輪轉(zhuǎn)子葉片

36殼/殼體

38壓縮空氣

40燃燒氣體流

100渦輪噴嘴

102主冷卻通路

200內(nèi)帶

202氣體側(cè)

204后側(cè)

206前壁/面

208后壁/面

210壓力側(cè)壁/面

212吸入側(cè)壁/面

214冷卻通道

214(a)密集組合的冷卻通道

214(b)稀疏組合的冷卻通道

216氣體側(cè)表面

218前緣部分-內(nèi)帶

220s形冷卻通道

222s形冷卻通道

224孔口

226內(nèi)板

228排氣端口

300內(nèi)帶

302氣體側(cè)

304后側(cè)

306前壁/面

308后壁/面

310壓力側(cè)壁/面

312吸入側(cè)壁/面

314冷卻通道

314(a)密集組合的冷卻通道

314(b)稀疏組合的冷卻通道

316氣體側(cè)表面

318s形冷卻通道

320s形冷卻通道

322孔口

326外板

328排氣端口

400翼型件

402內(nèi)根部

404外根部

406前緣部分

408后緣部分

410吸入側(cè)壁

412壓力側(cè)壁。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在將詳細(xì)參照本發(fā)明的本實(shí)施例，其一個(gè)或更多個(gè)實(shí)例在附圖中示出。詳細(xì)描述使用了數(shù)字和字母標(biāo)號(hào)來表示附圖中的特征。附圖和描述中相似或類似的標(biāo)號(hào)用于表示本發(fā)明的相似或類似的部分。

如本文中使用的，用語"第一"、"第二"和"第三"可以可互換地使用，以將一個(gè)構(gòu)件與另一個(gè)區(qū)分開，并且不旨在表示獨(dú)立構(gòu)件的位置或重要性。用語"上游"和"下游"是指相對(duì)于流體通道中的流體流的相對(duì)方向。例如，"上游"是指流體流自的方向，而"下游"是指流體流至的方向。用語"徑向地"是指大致垂直于特定構(gòu)件的軸向中心線的相對(duì)方向，而用語"軸向地"是指大致平行于和/或同軸地對(duì)準(zhǔn)于特定構(gòu)件的軸向中心線的相對(duì)方向。

本文中使用的用語出于僅描述特定實(shí)施例的目的，并且不旨在限制本發(fā)明。如本文中使用的，單數(shù)形式"一"、"一個(gè)"和"該"旨在也包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文另外清楚地指出。還將理解的是，用語"包括(comprises)"和/或"包含(comprising)"在用于本說明書中時(shí)表示敘述的特征、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(gè)或更多個(gè)其它特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、構(gòu)件和/或它們的組。

各個(gè)實(shí)例經(jīng)由闡釋本發(fā)明提供，而不限制本發(fā)明。實(shí)際上，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將顯而易見的是，可在本發(fā)明中作出改型和變型，而不脫離其范圍或精神。例如，示為或描述為一個(gè)實(shí)施例的部分的特征可用于另一個(gè)實(shí)施例上以產(chǎn)生又一個(gè)實(shí)施例。因此，意圖是，本發(fā)明覆蓋如歸入所附權(quán)利要求和它們的等同物的范圍內(nèi)的此類改型和變型。

盡管本發(fā)明的示例性實(shí)施例將出于圖示目的大體上在用于陸基發(fā)電燃?xì)鉁u輪的渦輪噴嘴的背景下描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明的實(shí)施例可應(yīng)用于任何型式或類型的燃?xì)鉁u輪，并且不限于陸基發(fā)電燃?xì)鉁u輪，除非權(quán)利要求中具體敘述。

現(xiàn)在參照附圖，圖1示出了如可并入本發(fā)明的各種實(shí)施例的示例性燃?xì)鉁u輪10的示意圖。如所示，燃?xì)鉁u輪10大體上包括壓縮機(jī)區(qū)段12，其具有設(shè)置在軸向壓縮機(jī)16的上游端部處的入口14。燃?xì)鉁u輪10還包括具有定位在壓縮機(jī)16下游的一個(gè)或更多個(gè)燃燒器20的燃燒區(qū)段18，以及包括渦輪24如設(shè)置在燃燒區(qū)段18下游的膨脹渦輪的渦輪區(qū)段22。軸26沿燃?xì)鉁u輪10的軸向中心線28軸向地延伸穿過壓縮機(jī)16和渦輪24。

圖2提供了如可并入本發(fā)明的各種實(shí)施例的示例性渦輪24的截面?zhèn)纫晥D。如圖2中所示，渦輪24可包括多個(gè)渦輪級(jí)30。例如，渦輪24可包括三個(gè)渦輪級(jí)30，其包括第一級(jí)30(a)、第二級(jí)30(b)和第三級(jí)30(c)。渦輪級(jí)30的總數(shù)可多于或少于三個(gè)，并且本發(fā)明的實(shí)施例不應(yīng)當(dāng)限于三個(gè)渦輪級(jí)，除非另外在權(quán)利要求中敘述。

如圖2中所示，各個(gè)級(jí)30(a-c)包括以串流順序的對(duì)應(yīng)的一排渦輪噴嘴32(a),32(b)和32(c)，以及沿軸26(圖1)軸向地間隔的對(duì)應(yīng)的一排渦輪轉(zhuǎn)子葉片34(a),34(b)和34(c)。殼體或殼36沿周向包繞渦輪噴嘴32(a-c)和渦輪轉(zhuǎn)子葉片34(a-c)的各級(jí)30(a-c)。渦輪噴嘴32(a-c)在燃?xì)鉁u輪10的操作期間保持關(guān)于渦輪轉(zhuǎn)子葉片34(a-c)靜止。

在操作中，如圖1和2中共同所示，來自壓縮機(jī)16的壓縮空氣38提供至燃燒器20，其中其與燃料混合并且焚燒來提供從燃燒器20流動(dòng)到渦輪24中的熱燃燒氣體流40。壓縮空氣38的至少一部分可用作冷卻介質(zhì)，用于冷卻渦輪的各種構(gòu)件，如渦輪噴嘴32(a-c)和渦輪轉(zhuǎn)子葉片32(a-c)。

圖3提供了如可并入到如圖2中所示的渦輪24中且如可并入本發(fā)明的各種實(shí)施例的示例性渦輪噴嘴100的透視圖。渦輪噴嘴100可與渦輪噴嘴32(a-c)中的任一個(gè)對(duì)應(yīng)或者代替其安裝。在特定實(shí)施例中，渦輪噴嘴100與第一級(jí)30(a)的渦輪噴嘴32(a)對(duì)應(yīng)，第一級(jí)30(a)的渦輪噴嘴32(a)還可在本行業(yè)中被稱為一級(jí)噴嘴或s1n。

如圖3中所示，渦輪噴嘴100包括內(nèi)帶200、與內(nèi)帶200沿徑向間隔的外帶300，以及在從內(nèi)帶200到外帶300的跨度中延伸的翼型件400。內(nèi)帶200包括氣體側(cè)202和后側(cè)204，后側(cè)204定向在氣體側(cè)202的徑向內(nèi)側(cè)。外帶300包括氣體側(cè)302和后側(cè)304，后側(cè)304定向在氣體側(cè)302的徑向外側(cè)。如圖2和3中共同所示，外帶300的氣體側(cè)302和內(nèi)帶200的氣體側(cè)202限定用于在高速下從燃燒器20流動(dòng)穿過渦輪24的熱燃燒氣體流40的內(nèi)徑向流動(dòng)邊界和外徑向流動(dòng)邊界。

圖4提供了如沿如圖3中所示的截面線4-4截取的渦輪噴嘴100的一部分的截面俯視圖，并且包括根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的翼型件400的一部分和內(nèi)帶200。圖5提供了如沿如圖3中所示的截面線5-5截取的渦輪噴嘴100的一部分的截面仰視圖，并且包括根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的翼型件400的一部分和外帶300。

如圖4和5中共同所示，翼型件400包括設(shè)置成分別鄰近內(nèi)帶200和外帶300的前壁206,306的前緣部分406、設(shè)置成分別鄰近內(nèi)帶200和外帶300的后壁208,308的后緣部分408、吸入側(cè)壁410以及壓力側(cè)壁412。

如圖4中所示，內(nèi)帶200包括吸入側(cè)壁210和壓力側(cè)壁212。如圖5中所示，外帶300包括吸入側(cè)壁310和壓力側(cè)壁312。在各種實(shí)施例中，如圖3,4和5中共同所示，渦輪噴嘴100包括和/或至少部分地限定主冷卻通道102。在一個(gè)實(shí)施例中，主冷卻通道102沿徑向延伸穿過外帶300、翼型件400和內(nèi)帶200。

在一個(gè)實(shí)施例中，如圖4中所示，內(nèi)帶200限定加工、鑄造或另外形成在內(nèi)帶200的頂面或氣體側(cè)表面216中的多個(gè)冷卻通道214，并且如圖5中所示，外帶300限定加工、鑄造或另外形成在外帶300的頂面或氣體側(cè)表面316中的多個(gè)冷卻通道314。

關(guān)于內(nèi)帶200，如圖4中所示，冷卻通道214可取決于內(nèi)帶200的特定冷卻要求沿氣體側(cè)表面216設(shè)置在各種位置。例如，在特定實(shí)施例中，多個(gè)冷卻通道214中的至少一些可布置或定向成以便遵循或大致遵循翼型件400的前緣部分406、吸入側(cè)壁410、后緣部分408和壓力側(cè)壁412中的一個(gè)或更多個(gè)的曲率或輪廓。冷卻通道214中的至少一些可設(shè)置成鄰近內(nèi)帶200的吸入側(cè)壁210或后壁208。在一個(gè)實(shí)施例中，冷卻通道214中的至少一個(gè)沿內(nèi)帶200的前緣部分218在吸入側(cè)壁210與壓力側(cè)壁212之間延伸。

在一個(gè)實(shí)施例中，如圖4中所示，多個(gè)冷卻通道214中的一個(gè)或更多個(gè)冷卻通道為蛇線或"s"形。在特定實(shí)施例中，至少一個(gè)蛇線形冷卻通道220設(shè)置在內(nèi)帶200的前壁206與翼型件400的前緣部分406之間。在特定實(shí)施例中，至少一個(gè)蛇線形或"s"形冷卻通道222設(shè)置在翼型件的吸入側(cè)壁410與內(nèi)帶200的后壁208之間。在特定實(shí)施例中，(多個(gè))"s"形冷卻通道220可具有沿冷卻通道的長(zhǎng)度或延伸的深度d的變化，以優(yōu)化冷卻特征。例如，(多個(gè))"s"形冷卻通道220可在中部中較深，并且在(多個(gè))"s"形冷卻通道220的相對(duì)端部處較淺。

多個(gè)孔口224限定用于冷卻介質(zhì)如壓縮空氣38從后側(cè)204(圖3)流動(dòng)穿過內(nèi)帶200到冷卻通道214中的一個(gè)或更多個(gè)中的流動(dòng)路徑。冷卻通道214中的一個(gè)或更多個(gè)可構(gòu)造成沿內(nèi)帶200的吸入側(cè)壁210或壓力側(cè)壁212排出冷卻介質(zhì)。(多個(gè))"s"形冷卻通道220可具有多個(gè)孔口226和出口。例如，(多個(gè))"s"形冷卻通道220中的一個(gè)或更多個(gè)可具有限定成鄰近"s"形冷卻通道220的中間部分的孔口224，以及限定在"s"形冷卻通道220的相對(duì)端部上的出口，或者可具有在相對(duì)端部處的兩個(gè)孔口222，以及鄰近"s"形冷卻通道220的中間部分的出口。

關(guān)于外帶300，如圖5中所示，冷卻通道314可取決于外帶300的特定冷卻要求沿氣體側(cè)表面316設(shè)置在各種位置。例如，在特定實(shí)施例中，多個(gè)冷卻通道314中的至少一些可布置或定向成以便遵循或大致遵循翼型件400的前緣部分406、吸入側(cè)壁410、后緣部分408和壓力側(cè)壁412中的一個(gè)或更多個(gè)的曲率或輪廓。冷卻通道314中的至少一些可設(shè)置成鄰近外帶300的吸入側(cè)壁310或后壁308。

在一個(gè)實(shí)施例中，如圖5中所示，多個(gè)冷卻通道314中的一個(gè)或更多個(gè)冷卻通道318為蛇線或"s"形。在特定實(shí)施例中，多個(gè)冷卻通道314包括設(shè)置在外帶300的前壁306與翼型件400的前緣部分406之間的至少一個(gè)蛇線形冷卻通道318。在特定實(shí)施例中，多個(gè)冷卻通道314包括設(shè)置在翼型件400的壓力側(cè)壁412與外帶300的壓力側(cè)壁312之間的至少一個(gè)蛇線形冷卻通道320。在特定實(shí)施例中，"s"形冷卻通道318中的一個(gè)或更多個(gè)可具有沿冷卻通道318的長(zhǎng)度或延伸的深度d的變化，以優(yōu)化冷卻特征。例如，(多個(gè))"s"形冷卻通道318可在中部中較深，并且在(多個(gè))"s"形冷卻通道318的相對(duì)端部處較淺。

多個(gè)孔口322限定用于冷卻介質(zhì)如壓縮空氣38從后側(cè)304(圖3)流動(dòng)穿過外帶300到冷卻通道314中的一個(gè)或更多個(gè)中的流動(dòng)路徑。冷卻通道314中的一個(gè)或更多個(gè)可構(gòu)造成沿外帶300的吸入側(cè)壁310、壓力側(cè)壁312或后壁308排出冷卻介質(zhì)。(多個(gè))"s"形冷卻通道318中的一個(gè)或更多個(gè)可具有多個(gè)孔口322和出口。例如，(多個(gè))"s"形冷卻通道318中的一個(gè)或更多個(gè)可具有限定成鄰近"s"形冷卻通道318的中間部分的孔口322，以及限定在"s"形冷卻通道318的相對(duì)端部上的出口，或者可具有在相對(duì)端部處的兩個(gè)孔口322，以及鄰近"s"形冷卻通道318的中間部分的出口。

圖6提供了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的如圖5中所示的外帶300的截面徑向外視圖。圖6提供了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的如圖4中所示的內(nèi)帶200的截面俯視圖。在各種實(shí)施例中，沿外帶300(圖5)的氣體側(cè)表面316限定的冷卻通道314經(jīng)由一個(gè)或更多個(gè)外板326覆蓋。在各種實(shí)施例中，沿內(nèi)帶200(圖4)的氣體側(cè)表面216限定的冷卻通道214經(jīng)由一個(gè)或更多個(gè)內(nèi)板226覆蓋。在特定實(shí)施例中，如圖6和7中所示，多個(gè)排氣端口228,328由一個(gè)或更多個(gè)內(nèi)板226和一個(gè)或更多個(gè)外板326中的一個(gè)或更多個(gè)限定。各個(gè)排氣端口228,328提供從對(duì)應(yīng)的冷卻通道214,314分別穿過對(duì)應(yīng)的內(nèi)板226或外板326的流動(dòng)路徑，以便在燃?xì)鉁u輪10的燃燒操作期間向內(nèi)帶200的氣體側(cè)202和外帶300的氣體側(cè)302提供膜冷卻。在特定實(shí)施例中，排氣端口228,328中的一個(gè)或更多個(gè)可形成為使得冷卻介質(zhì)相對(duì)于燃燒氣體流40的流動(dòng)方向大致垂直地流出冷卻通道214,314。在特定實(shí)施例中，排氣端口228,328中的一個(gè)或更多個(gè)可形成為使得冷卻介質(zhì)相對(duì)于燃燒氣體流40的流動(dòng)方向成角地流出冷卻通道214,314。在特定實(shí)施例中，排氣端口228,328中的一個(gè)或更多個(gè)可具有至少部分橢圓形、圓形、三角形、矩形或正方形形狀。在一個(gè)實(shí)施例中，排氣端口228,328中的一個(gè)或更多個(gè)可形成為使得冷卻介質(zhì)擴(kuò)散或傳播橫跨對(duì)應(yīng)氣體側(cè)202,302的一部分。在特定實(shí)施例中，多個(gè)冷卻通道214,314可經(jīng)由冷卻劑溝槽排出穿過公共排氣端口228,328。

圖8提供了可代表根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例的冷卻通道214和314中的任一個(gè)的示例性冷卻通道的截面視圖。圖9提供了可代表根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例的冷卻通道214和314的相鄰冷卻通道的俯視圖。盡管示例性冷卻通道214和314在圖8中示為具有大體上"u"形或半圓形截面輪廓，但將理解的是，冷卻通道214和314可具有任何截面輪廓，并且不限于所示的"u"形截面輪廓，除非權(quán)利要求中另外敘述。在特定實(shí)施例中，冷卻通道214和314可具有大致正方形截面輪廓、三角形、淚珠和/或燕尾或其它截面輪廓。截面輪廓的形狀和/或尺寸可沿冷卻通道214,314中的一個(gè)或更多個(gè)的長(zhǎng)度變化。

在特定實(shí)施例中，如圖8中所示，各個(gè)冷卻通道214,314具有深度d、寬度w，并且各個(gè)冷卻通道214,314的底部具有半徑r。深度d可分別從氣體側(cè)表面216,316測(cè)量。如圖9中所示，多個(gè)冷卻通道214,314中的相鄰冷卻通道，或單個(gè)冷卻通道的多個(gè)行程(pass)(如具有蛇線形冷卻通道)以節(jié)距p間隔開。相鄰冷卻通道214,314之間的深度d、寬度w、半徑r和節(jié)距p可至少部分地基于如內(nèi)帶200和外帶300的壁厚和/或橫跨內(nèi)帶200和外帶300的氣體側(cè)202,302的熱分布的因素來沿氣體側(cè)表面216,316變化。

圖10提供了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的如圖4中所示的內(nèi)帶200的截面俯視圖。圖11提供了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的如圖5中所示的外帶300的截面徑向外視圖。在特定實(shí)施例中，如圖10中所示，內(nèi)帶200的多個(gè)冷卻通道214可包括一組或更多組密集組合的冷卻通道214(a)，以及一組或更多組稀疏組合的冷卻通道214(b)。在特定實(shí)施例中，如圖11中所示，外帶300的多個(gè)冷卻通道314可包括一組或更多組密集組合的冷卻通道314(a)，以及一組或更多組稀疏組合的冷卻通道314(b)。

在特定實(shí)施例中，關(guān)于內(nèi)帶200，構(gòu)成一組密集組合的冷卻通道214(a)的冷卻通道214的寬度w等于半徑r的大約兩倍。構(gòu)成一組稀疏組合的冷卻通道214(b)的冷卻通道214的寬度w等于半徑r的大約兩倍。構(gòu)成一組稀疏組合的冷卻通道214(b)的冷卻通道214的深度d等于密集組合的冷卻通道214(a)的深度d的大約1.3倍。相鄰的稀疏組合的冷卻通道214(b)之間的節(jié)距p或間距等于相鄰的密集組合的冷卻通道214(a)之間的節(jié)距p的大約兩倍。

在一個(gè)實(shí)施例中，構(gòu)成一組密集組合的冷卻通道214(a)的冷卻通道214的寬度w等于那些冷卻通道的半徑r的大約兩倍。在一個(gè)實(shí)施例中，構(gòu)成一組稀疏組合的冷卻通道214(b)的冷卻通道214的寬度w等于那些冷卻通道的半徑r的兩倍。在一個(gè)實(shí)施例中，構(gòu)成一組密集組合的冷卻通道214(a)的冷卻通道214的寬度w等于那些冷卻通道的半徑r的1.8倍到2.2倍之間。在特定實(shí)施例中，構(gòu)成一組稀疏組合的冷卻通道214(b)的冷卻通道214的寬度214(b)可沿冷卻通道214中的一個(gè)或更多個(gè)的延伸變化。例如，對(duì)應(yīng)的冷卻通道214的側(cè)壁可成角或非垂直。

在特定實(shí)施例中，稀疏組合的冷卻通道214(b)中的一個(gè)或更多個(gè)冷卻通道214的特定位置處的深度d等于密集組合的冷卻通道214(a)中的一個(gè)或更多個(gè)冷卻通道214的特定位置處的深度d的大約1.3倍到大約2.5倍之間。在一個(gè)實(shí)施例中，稀疏組合的冷卻通道214(b)中的一個(gè)或更多個(gè)冷卻通道214的特定位置處的深度d等于密集組合的冷卻通道214(a)的深度d的1.3倍到2.5倍之間。在一個(gè)實(shí)施例中，稀疏組合的冷卻通道214(b)中的一個(gè)或更多個(gè)冷卻通道214的特定位置處的深度d等于密集組合的冷卻通道214(a)的深度d的2.0倍到5.0倍之間。在一個(gè)實(shí)施例中，稀疏組合的冷卻通道214(b)中的一個(gè)或更多個(gè)冷卻通道214的特定位置處的深度d等于密集組合的冷卻通道214(a)的深度d的1.3倍。在特定實(shí)施例中，深度d可沿稀疏組合的冷卻通道214(b)中的一個(gè)或更多個(gè)冷卻通道214的延伸變化。

相鄰的稀疏組合的冷卻通道214(b)之間的節(jié)距p或間距等于相鄰的密集組合的冷卻通道214(a)之間的節(jié)距p的大約二倍到五倍之間。在特定實(shí)施例中，相鄰的稀疏組合的冷卻通道214(b)之間的節(jié)距p或間距等于相鄰的密集組合的冷卻通道214(a)之間的節(jié)距p的兩倍。

在特定實(shí)施例中，關(guān)于外帶300，構(gòu)成一組密集組合的冷卻通道314(a)的冷卻通道314的寬度w等于半徑r的大約兩倍。構(gòu)成一組稀疏組合的冷卻通道314(b)的冷卻通道314的寬度w等于半徑r的大約兩倍。構(gòu)成一組稀疏組合的冷卻通道314(b)的冷卻通道314的深度d等于密集組合的冷卻通道314(a)的深度d的大約1.3倍。相鄰的稀疏組合的冷卻通道314(b)之間的節(jié)距p或間距等于相鄰的密集組合的冷卻通道314(a)之間的節(jié)距p的大約兩倍。

在一個(gè)實(shí)施例中，構(gòu)成一組密集組合的冷卻通道314(a)的冷卻通道314的寬度w等于那些冷卻通道的半徑r的大約兩倍。在一個(gè)實(shí)施例中，構(gòu)成一組稀疏組合的冷卻通道314(b)的冷卻通道314的寬度w等于那些冷卻通道的半徑r的兩倍。在一個(gè)實(shí)施例中，構(gòu)成一組密集組合的冷卻通道314(a)的冷卻通道314的寬度w等于那些冷卻通道的半徑r的1.8倍到2.2倍之間。在特定實(shí)施例中，構(gòu)成一組稀疏組合的冷卻通道314(b)的冷卻通道314的寬度314(b)可沿冷卻通道314中的一個(gè)或更多個(gè)的延伸變化。例如，對(duì)應(yīng)的冷卻通道314的側(cè)壁可成角或非垂直。

在特定實(shí)施例中，稀疏組合的冷卻通道314(b)中的一個(gè)或更多個(gè)冷卻通道314的特定位置處的深度d等于密集組合的冷卻通道314(a)中的一個(gè)或更多個(gè)冷卻通道314的特定位置處的深度d的大約1.3倍到大約2.5倍之間。在一個(gè)實(shí)施例中，稀疏組合的冷卻通道314(b)中的一個(gè)或更多個(gè)冷卻通道314的特定位置處的深度d等于密集組合的冷卻通道314(a)的深度d的1.3倍到2.5倍之間。在一個(gè)實(shí)施例中，稀疏組合的冷卻通道314(b)中的一個(gè)或更多個(gè)冷卻通道314的特定位置處的深度d等于密集組合的冷卻通道314(a)的深度d的2.0倍到5.0倍之間。在一個(gè)實(shí)施例中，稀疏組合的冷卻通道314(b)中的一個(gè)或更多個(gè)冷卻通道314的特定位置處的深度d等于密集組合的冷卻通道314(a)的深度d的1.3倍。在特定實(shí)施例中，深度d可沿稀疏組合的冷卻通道314(b)中的一個(gè)或更多個(gè)冷卻通道314的延伸變化。

相鄰的稀疏組合的冷卻通道314(b)之間的節(jié)距p或間距等于相鄰的密集組合的冷卻通道314(a)之間的節(jié)距p的大約兩倍到五倍之間。在特定實(shí)施例中，相鄰的稀疏組合的冷卻通道314(b)之間的節(jié)距p或間距等于相鄰的密集組合的冷卻通道314(a)之間的節(jié)距p的兩倍。

本文中提供的冷卻通道214,314導(dǎo)致了優(yōu)于用于渦輪噴嘴的離開冷卻方案的各種技術(shù)優(yōu)點(diǎn)。例如，本文中提供的冷卻通道剛好分別在內(nèi)板226或外板326下方沿氣體側(cè)表面216,316延伸。這防止了內(nèi)帶200和外帶200的大部分暴露于燃燒氣體流40的高溫，因此隨著時(shí)間的過去，防止了基體金屬的軟化并且改進(jìn)了內(nèi)帶200和外帶300的材料壽命。如本文中提出的冷卻通道214,314可減少所需的冷卻介質(zhì)的量，并且將內(nèi)帶200和外帶300的操作溫度保持在可接受的極限內(nèi)。

該書面的描述使用實(shí)例以公開本發(fā)明(包括最佳模式)，并且還使本領(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(shí)例。如果這些其它實(shí)例包括不與權(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(shí)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(shí)例意圖在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。