叶片冷却回路进料导管、排放导管及相关冷却结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开内容大体上涉及叶片，并且更具体地涉及冷却回路进料导管、冷却回路排放导管，以及相关的冷却结构。
【背景技术】
[0002]叶片用于涡轮应用中，以引导热气流，并且从气流生成功率。例如，在蒸汽涡轮和燃气涡轮应用中，静止叶片称为喷嘴，并且通过端壁安装于外部结构如外壳和/或内部密封结构。各个端壁联接于叶片的翼型件的端部。
[0003]为了在极端温度设置下操作，翼型件和端壁需要冷却。例如，在一些设置中，冷却流体从呈轮空间的形式的冷却流体源引出，并且引导至内部端壁用于冷却。相反，在许多燃气涡轮应用中，随后的级的喷嘴可给送从源如压缩机抽取的冷却流体，例如空气。其它直径的端壁直接地接收冷却流体，而内径端壁在冷却流体从外径发送穿过翼型件之后接收冷却流体。例如，该发送可通过使冷却流体穿过翼型件的芯部通路内的冲击插入件(也称为挡板)并且进入加压隔膜中来执行，该加压隔膜与端壁分开，并且定位在端壁的径向内侧。一旦冷却流体在隔膜中，则冷却流体沿径向向外引导至端壁中的冷却回路。端壁冷却回路可采用多种形式，如，销底座布置、冲击布置和/或端壁中的蛇线通路，该端壁冷却回路将冷却流体引导至其芯部的必要部分。关于冷却回路的一个挑战在于确保冷却流体流到达冷却回路的所有区，例如，回路的转角，并且不以怠速停滞。
【发明内容】
[0004]本公开内容的第一方面提供了一种用于叶片的冷却回路的冷却流体进料导管，冷却流体进料导管包括:室，其包括流体地联接于冷却流体源的入口和流体地联接于冷却回路的长形入口的出口，出口包括大致保持冷却流体沿冷却回路的长形入口的流速的斜壁。
[0005]本公开内容的第二方面提供了一种用于叶片的冷却回路的冷却流体排放导管，冷却流体排放导管包括:大致凹形室，其包括在室的较宽端部处且与来自冷却回路的长形出口流体地联接的入口，以及室的较窄端部处的出口，出口包括从大致凹形室到排放通路的开口。
[0006]本公开内容的第三方面提供了一种用于叶片的冷却结构，冷却结构包括:叶片的一部分中的冷却回路；用于冷却回路的冷却流体进料导管，冷却流体进料导管包括进料室，其具有流体地联接于冷却流体源的进料入口和至冷却回路的长形入口的进料出口，进料出口包括斜壁，其保持冷却流体沿冷却回路的长形入口的流速；以及用于冷却回路的冷却流体排放导管，冷却流体排放导管包括大致凹形排放室，其包括在排放室的较宽端部处且与来自冷却回路的长形出口流体连通的排放入口，以及排放室的较窄端部处的排放出口，排放出口包括从排放室到排放通路的开口。
[0007]本公开内容的示例性方面设计成解决本文所述的问题和/或未论述的其它问题。
【附图说明】
[0008]本公开内容的这些及其它特征将从连同绘出本公开内容的各种实施例的附图进行的、本公开内容的各种方面的以下详细描述更容易理解到，在该附图中:
[0009]图1示出了冷却结构和相关进料和排放导管的布置的示意性平面视图。
[0010]图2示出了冷却回路的进料和排放导管以及相关冷却结构的一个实施例的示意性仰视透视图。
[0011]图3示出了冷却回路进料和排放导管以及相关冷却结构的一个实施例的示意性平面图。
[0012]图4示出了进料导管的一个实施例的示意性侧视图。
[0013]图5示出了排放导管的一个实施例的示意性侧视图。
[0014]注意的是，本公开内容的附图不按比例。附图旨在仅绘出本公开内容的典型方面，并且因此不应当认作是限制本公开内容的范围。在附图中，相似的标号表示附图之间的相似元件。
【具体实施方式】
[0015]如上文指出的，本公开内容提供了一种用于叶片的冷却回路的冷却流体进料导管和冷却流体排放导管。导管可单独使用或组合使用。在后一情况下，它们可用作包括冷却回路和两个导管的冷却结构的部分。
[0016]如提到的，关于冷却回路的一个挑战在于确保冷却流体流到达冷却回路的所有区域，例如，回路的转角，并且不以怠速停滞。为了图示，图1示出了简化布置的平面视图，其中冷却回路10包括内芯部通路12(例如，由销底座布置形成)。冷却回路10从单个位置处的源16经由通路或(多个)孔18给送冷却流体14 (认为是箭头线)，例如空气，通路或(多个)孔18典型地在冷却回路的转角中。冷却流体14离开冷却回路至冷却槽20。通路或(多个)孔18大体上定向成平行于芯部通路12，S卩，在页面的平面中。在许多情况下，该布置优化了冷却流体完全填充冷却回路10 ( S卩，到达所有末端)的机会，而没有任何停滞容积。但是，在一些冷却回路中，例如，在可为奇特形状的喷嘴端壁中的那些，常规布置产生其中冷却流体不活动的停滞容积22 (示为回路10的转角中的三角形)。停滞容积22产生过热。为了活化停滞转角，冷却流体14可被拉动穿过冷却回路10中的钻孔24，并且倒入回路的外部。作为备选，一个以上的进料通路可用于将冷却流体供应至易于停滞的那些区域。如果目标在于使用用过的冷却流体流来净化或冷却下游的冷却回路，则该冷却流体流失去，降低总体发动机效率。
[0017]除上文提到的挑战之外，冷却回路10大体上通过一排通路或孔(膜、端壁匹配面)(未示出)排放。该布置通常允许冷却回路10由于流动被均匀地引出而在其末端附近没有停滞容积22。但是，此外，如果目标在于使用穿过冷却回路10用于净化或冷却另一个回路的冷却流体14的热容的全部，则可必要的是将流引出单个位置30，如所示。如果流在冷却回路10的侧向侧处离开，则停滞容积22将存在，并且需要额外流来活化那些容积，例如，经由钻孔24。
[0018]参照图2，示出了冷却结构100的一个实施例的示意性仰视透视图，冷却结构100包括冷却回路进料导管102和冷却回路排放导管104。冷却结构100包括静止叶片112的端壁116中的冷却回路110。尽管本公开内容的教导将关于静止叶片描述，但理解的是，它们同样适用于移动叶片。叶片112的仅小部分示为包括翼型件114的部分及其端壁116。冷却回路110可为任何形式的冷却回路，如但不限于:冲击系统、销底座布置(示出)和/或蛇线通路。如所示，冷却回路110形成在叶片112的端壁116中；然而，回路可定位在叶片112中的任何位置。
[0019]在任何情况下，冷却流体引导穿过冷却回路110来冷却冷却回路定位在其中的叶片112的部分。为此，冷却回路110可采用多种形状来适应特定区域的冷却。图2中示出的示例性回路大体上为矩形，具有圆形的切口部分118，其可包绕另一部分(未示出)，如加压隔膜、冷却流体通路、翼型件114的端部等。相反，在图3中，在示意性平面视图中，冷却回路110为了简化描述而示为矩形。注意的是，矩形回路在大多数环境中相对稀少。如理解的，冷却流体120(图3-5中的细线)穿过冷却回路110来冷却冷却流体120定位在其中的部分；在该实例中，端壁116的一部分。如图3中示意性所示，冷却流体120可从冷却流体源124供应至冷却回路110，这可包括任何现在已知的或随后开发的供应冷却流体的方式。例如，冷却流体120可从源提供，其包括但不限于:在叶片112(图2)的径向内侧的加压隔膜、从翼型件114 (图2)内的冲击插入件接收冷却流体或直接从翼型件内的芯部通路(未示出)接收的(多个)室、端壁116(图2)内的另一个冷却回路、轮空间等。还如图3中示意性所示，一旦通过冷却回路110，则用过的冷却流体126可引导至冷却槽128。冷却槽128可包括能够高效地使用用过的冷却流体126的任何下游结构，如但不限于:叶片112 (图2)径向内侧的加压隔膜、端壁116(图2)内的另一个冷却回路、轮空间等。
[0020]共同转到图2-4，用于叶片112的冷却回路110的冷却流体进料导管102可包括室130，其包括流体地联接于冷却流体源124 (仅图2)的入口(进料入口)132，以及流体地联接于冷却回路110的长形入口 136(图3和4)的出口(进料出口 134)。冷却回路110的长形入口 136大于来自通路或孔18(图1)的任何常规开口，并且优选定位成使得其与穿过冷却回路110的预计冷却流体120流动方向大致对准(例如，在图3中的页面上垂直向下，图2中从右到左)。冷却流体流动方向可为冷却流体流过回路110并且到达大部分(如果不是所有)表面区域的总体方向。理解的是，冷却流体120在冷却流体120接合其中的各种热传递元件时可不以层流方式流过回路110。例如，如图3中所示，销在销底座布置中。
[0021]相比于入口 132，出口 134包括大致保持冷却流体120沿冷却回路110的长形入口136的流速的斜壁140 (图2和4)。如图2和3中所示，室130包括一对相对的侧壁142，144，并且斜壁140在一对相对的侧壁之间延伸。当冷却流体120进入室130时，其在入口 132中具有特定的质量流和流速。当其沿长形入口 136行进时，流速在冷却流体质量流行进到冷却回路110中(例如，沿图4中的流动路径146，148)时减小。为了保持流