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CN106801627B - 具有冷却通道和冷却剂分配增压室的涡轮机喷嘴 - Google Patents

具有冷却通道和冷却剂分配增压室的涡轮机喷嘴 Download PDF

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CN106801627B
CN106801627B CN201610890848.5A CN201610890848A CN106801627B CN 106801627 B CN106801627 B CN 106801627B CN 201610890848 A CN201610890848 A CN 201610890848A CN 106801627 B CN106801627 B CN 106801627B
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cooling
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band
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Abstract

本发明提供一种涡轮机喷嘴。所述涡轮机喷嘴包括从内带跨越延伸到外带的翼型，其中内带和外带限定涡轮机喷嘴的内流动边界和外流动边界。内带和外带中的至少一个限定有形成在相应的内带和/或外带的气体侧表面下方的第一组冷却通道和第二组冷却通道。内带或外带还限定与第一组冷却通道和第二组冷却通道流体连通的冷却剂分配增压室。冷却剂分配增压室将冷却剂流提供给第一组冷却通道和第二组冷却通道中的至少一个。

Description

具有冷却通道和冷却剂分配增压室的涡轮机喷嘴
技术领域
本发明总体上涉及一种用于燃气涡轮机(a gas turbine)的涡轮机喷嘴(aturbine nozzle)。更特别地，本发明涉及一种具有冷却通道和冷却剂分配增压室的涡轮机喷嘴，所述冷却通道和冷却剂分配增压室限定在涡轮机喷嘴的内带(an inner band)或外带(an outer band)内。
背景技术
燃气涡轮机(如工业、航空或船用燃气涡轮机)按照串行流动顺序(in serialflow order)大体上包括压缩机、燃烧器和涡轮机。涡轮机具有多个级，每个级包括一排涡轮机喷嘴和布置在涡轮机喷嘴的下游的相邻的一排涡轮机转子叶片。涡轮机喷嘴在涡轮机内保持静止并且涡轮机转子叶片随着转子轴旋转。各种涡轮机级限定通过涡轮机的热气体路径(a hot gas path)。
在操作期间，压缩机将压缩空气提供给燃烧器。压缩空气在限定于燃烧器内的燃烧室或反应区中与燃料混合并且燃烧以产生高速热气体流。热气体经由涡轮机入口从燃烧器流动到涡轮机的热气体路径中。当热气体流动通过每个连续级时，来自高速热气体的动能传递到多排涡轮机转子叶片，因此导致转子轴旋转并且产生机械功。
涡轮机效率可以至少部分地与流动通过涡轮机热气体路径的热气体的温度相关。例如，热气体的温度越高，涡轮机的总效率越大。热气体的最大温度至少部分地由各种涡轮机部件(如涡轮机喷嘴和涡轮机转子叶片)的材料性质和由各种冷却回路的有效性和通过冷却回路循环以将冷却提供给各种涡轮机部件的冷却介质的有效性限制。
涡轮机喷嘴大体上包括在内带或护罩和外带或护罩之间跨越延伸(extends inspan)的翼型(an airfoil)。内带和外带限定热气体路径的内流动边界和外流动边界(inner and outer flow boundaries)并且暴露于热气体。通过使冷却介质(如压缩空气)穿过径向地延伸通过涡轮机喷嘴的翼型部分的中心或核心冷却通道可以冷却翼型。冷却介质的一部分流动通过沿着翼型限定的各种膜孔，因此将膜冷却 (film cooling)提供给翼型。
发明内容
本发明的方面和优点在以下描述中阐述、或者可以从描述显而易见、或者可以通过本发明的实施而获悉。
本发明的一个实施例是一种涡轮机喷嘴。所述涡轮机喷嘴包括从内带跨越延伸到外带的翼型，其中所述内带和所述外带限定所述涡轮机喷嘴的内流动边界和外流动边界。所述内带限定有形成在所述内带的气体侧表面(a gas side surface)下方的第一组冷却通道(a first set of cooling channels)和第二组冷却通道(a second set of coolingchannels)。所述内带还限定有与所述第一组冷却通道和第二组冷却通道流体连通的冷却剂分配增压室(a coolant distribution plenum)。所述冷却剂分配增压室将冷却剂流提供给所述第一组冷却通道和所述第二组冷却通道中的至少一个。
在较佳实施例中，所述内带限定有提供冷却剂供给和所述第一组冷却通道之间的直接流体连通(direct fluid communication)的入口通道(an inlet passage)。
在较佳实施例中，所述内带限定有提供冷却剂供给和所述冷却剂分配增压室之间的直接流体连通的入口通道。
在较佳实施例中，所述第一组冷却通道在冷却剂供给的直接下游，所述冷却剂分配增压室在所述第一组冷却通道的直接下游，并且所述第二组冷却通道在所述冷却剂分配增压室的直接下游。
在更佳实施例中，所述第二组冷却通道与沿着所述内带的气体侧表面限定的至少一个冷却剂排出口(coolant exhaust port)流体连通。
在更佳实施例中，所述第一组冷却通道与沿着所述内带的气体侧表面限定的至少一个冷却剂排出口流体连通。
在较佳实施例中，所述冷却剂分配增压室在冷却剂供给的直接下游，并且所述第一组冷却通道和所述第二组冷却通道都在所述冷却剂分配增压室的直接下游。
在更佳实施例中，所述第一组冷却通道与沿着所述内带的气体侧表面限定的至少一个冷却剂排出口流体连通。
在更佳实施例中，所述第二组冷却通道与沿着所述内带的气体侧表面限定的至少一个冷却剂排出口流体连通。
在更佳实施例中，所述第一组冷却通道和所述第二组冷却通道中的至少一个与冷却剂排出口流体连通，其中所述冷却剂排出口提供通过所述内带的压力侧壁或吸力侧壁的流体连通。
本发明的另一实施例是一种涡轮机喷嘴。所述涡轮机喷嘴包括从内带跨越延伸到外带的翼型，其中所述内带和所述外带限定所述涡轮机喷嘴的内流动边界和外流动边界。所述外带限定有形成在所述外带的气体侧表面下方的第一组冷却通道和第二组冷却通道。所述外带还限定有与所述第一组冷却通道和第二组冷却通道流体连通的冷却剂分配增压室。所述冷却剂分配增压室将冷却剂流提供给所述第一组冷却通道和所述第二组冷却通道中的至少一个。
在较佳实施例中，所述外带限定有提供冷却剂供给和所述第一组冷却通道之间的直接流体连通的入口通道。
在较佳实施例中，所述外带限定有提供冷却剂供给和所述冷却剂分配增压室之间的直接流体连通的入口通道。
在较佳实施例中，所述第一组冷却通道在冷却剂供给的直接下游，所述冷却剂分配增压室在所述第一组冷却通道的直接下游，并且所述第二组冷却通道在所述冷却剂分配增压室的直接下游。
在更佳实施例中，所述第二组冷却通道与沿着所述外带的气体侧表面限定的至少一个冷却剂排出口流体连通。
在更佳实施例中，所述第一组冷却通道与沿着所述外带的气体侧表面限定的至少一个冷却剂排出口流体连通。
在较佳实施例中，所述冷却剂分配增压室在冷却剂供给的直接下游，并且所述第一组冷却通道和所述第二组冷却通道都在所述冷却剂分配增压室的直接下游。
在更佳实施例中，所述第一组冷却通道与沿着所述外带的气体侧表面限定的至少一个冷却剂排出口流体连通。
在更佳实施例中，所述第二组冷却通道与沿着所述外带的气体侧表面限定的至少一个冷却剂排出口流体连通。
在更佳实施例中，所述第一组冷却通道和所述第二组冷却通道中的至少一个与冷却剂排出口流体连通，其中所述冷却剂排出口提供通过所述外带的压力侧壁或吸力侧壁的流体连通。
当阅览说明书时，本领域的普通技术人员将更好地领会这样的实施例以及其它实施例的特征和方面。
附图说明
包括对于本领域的技术人员来说是本发明的最佳模式的本发明的完整和能够实现的公开在包括对附图的引用的说明书的剩余部分中更具体地阐述，其中：
图1是可以包含本发明的各种实施例的示例性燃气涡轮机的示意图；
图2是可以包含在本发明的各种实施例中的燃气涡轮机的示例性涡轮机部段的横截面侧视图；
图3是可以包含本发明的一个或多个实施例的示例性涡轮机喷嘴的透视侧视图；
图4是根据本发明的至少一个实施例的、沿着截面线4-4获得的如图3中所示的包括内带的涡轮机喷嘴的一部分的横截面俯视图；
图5是根据本发明的一个或多个实施例的、如图4中所示的内带的一部分的放大简化横截面侧视图；
图6是根据本发明的一个或多个实施例的、如图4中所示的内带的一部分的放大简化横截面侧视图；
图7提供根据本发明的一个实施例的内带的俯视流动图(top view flowdiagram)；
图8提供根据本发明的一个实施例的内带的俯视流动图；
图9是根据本发明的至少一个实施例的、沿着截面线9-9获得的如图3中所示的包括外带的涡轮机喷嘴的一部分的横截面俯视图；
图10是根据本发明的一个或多个实施例的、如图9中所示的外带的一部分的放大简化横截面侧视图；
图11是根据本发明的一个或多个实施例的、如图9中所示的外带的一部分的放大简化横截面侧视图；
图12提供根据本发明的一个实施例的外带的俯视流动图；以及
图13提供根据本发明的一个实施例的外带的俯视流动图。
具体实施方式
现在将详细地参考本发明的当前实施例，在附图中示出其中的一个或多个例子。详细描述使用数字和字母标识来指示图中的特征。图和描述中的相似或类似的标识用于指示本发明的相似或类似的部件。
当在本发明中使用时，术语“第一”、“第二”和“第三”可以可互换地被使用以将一个部件与另一部件区分并且不旨在表示单个部件的位置或重要性。术语“上游”和“下游”指的是相对于流体路径中的流体流动的相对方向。例如，“上游”指的是流体从其流动的方向，并且“下游”指的是流体流向其的方向。术语“径向”指的是大致垂直于特定部件的轴向中心线的相对方向，并且术语“轴向”指的是大致平行于和 /或同轴对准到特定部件的轴向中心线的相对方向。
本发明中使用的术语仅仅是为了描述特定实施例并且不旨在限制本发明。当在本发明中使用时，单数形式“一”和“所述”旨在也包括复数形式，除非上下文清楚地另外说明。还将理解当在该说明书中使用时术语“包括”和/或“包含”指明所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但是不排除一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组的存在或加入。
每个例子作为本发明的解释而不是本发明的限制被提供。实际上，本领域的技术人员将显而易见可以在本发明中进行修改和变化而不脱离本发明的范围或精神。例如，作为一个实施例的一部分示出或描述的特征可以在另一实施例上使用以产生又一实施例。因此，本发明旨在涵盖属于附带的权利要求及其等效物的范围内的这样的修改和变化。
尽管为了举例说明将大体上在用于陆基发电燃气涡轮机的涡轮机喷嘴的背景下描述本发明的示例性实施例，但是本领域的普通技术人员将容易领会本发明的实施例可以应用于任何形式或类型的燃气涡轮机并且不限于陆基发电燃气涡轮机，除非在权利要求中具体地叙述。
如本发明中所述、所示和要求权利，本发明大体上涉及涡轮机喷嘴或其它热气体路径部件的内带或外带部分中的至少一个，其具有专用于表面下冷却的一个或多个冷却剂分配或供应增压室或微通道以将新冷却剂提供给通道并且不提供来自诸如销堆(pinbank)或冲击的其它过程的废冷却剂。在其它实施例中，冷却剂分配增压室可以收集来自不同冷却通道的冷却剂并且然后将冷却剂进给到布置在下游的另一组冷却通道从而构建表面冷却网络。
现在参考图，图1示出可以包含本发明的各种实施例的示例性燃气涡轮机10的示意图。如图所示，燃气涡轮机10大体上包括具有布置在轴流式压缩机16的上游端处的入口14的压缩机部段12。燃气涡轮机10还包括定位在压缩机16的下游的具有一个或多个燃烧器20的燃烧部段18和布置在燃烧部段18的下游的包括涡轮机24(如膨胀涡轮机)的涡轮机部段22。轴26沿着燃气涡轮机10的轴向中心线28轴向地延伸通过压缩机16和涡轮机24。
图2提供可以包含本发明的各种实施例的示例性涡轮机24的横截面侧视图。如图2中所示，涡轮机24可以包括多个涡轮机级。例如，涡轮机24可以包括三个涡轮机，其包括第一级30(a)，第二级 30(b)和第三级30(c)。涡轮机级的总数量可以大于或小于三并且本发明的实施例不应当被限制到三个涡轮机级，除非另外在权利要求中叙述。
如图2中所示，每个级30(a)-30(c)按照串行流动顺序包括沿着轴 26(图1)轴向地间隔的相应的一排涡轮机喷嘴32(a)、32(b)和32(c) 和相应的一排涡轮机转子叶片(turbine rotor blades)34(a)、34(b)和 34(c)。壳体或外壳36圆周地围绕涡轮机喷嘴32(a)-32(c)和涡轮机转子叶片34(a)-34(c)的每个级30(a)-30(c)。在燃气涡轮机10的操作期间涡轮机喷嘴32(a)-32(c)与涡轮机转子叶片34(a)-34(c)相比较涡轮机喷嘴32(a)-32(c)保持静止。例如，涡轮机喷嘴32(a)-32(c)可以连接到壳体36或喷嘴环(未显示)。
在操作中，如图1和2中总体上所示，来自压缩机16的压缩空气38提供给燃烧器20，在燃烧器20处它与燃料混合并且燃烧以提供从燃烧器20流动到涡轮机24中的热燃烧气体40的气流。压缩空气38的至少一部分可以用作用于冷却涡轮机的各种部件(如涡轮机喷嘴32(a)-32(c)和涡轮机转子叶片34(a)-34(c))的冷却介质。
图3提供可以包含到如图2中所示的涡轮机24中并且可以包含本发明的各种实施例的示例性涡轮机喷嘴100的透视图。涡轮机喷嘴 100可以与涡轮机喷嘴32(a)-32(c)中的任何一个对应或者可以代替它被安装。在特定实施例中，涡轮机喷嘴100与在工业中也可以称为一级喷嘴或S1N的第一级30(a)的涡轮机喷嘴32(a)对应。
如图3中所示，涡轮机喷嘴100包括内带200，与内带200径向地间隔的外带300，以及从内带200跨越延伸到外带300的翼型 400。内带200包括气体侧(a gas side)202和从气体侧202径向向内定向的后侧(a back side)204。外带300包括气体侧302和从气体侧302径向向外定向的后侧304。如图2和3总体上所示，外带300 的气体侧302和内带200的气体侧202限定以高速度从燃烧器20流动通过涡轮机24的热燃烧气体40的气流的内径向流动边界和外径向流动边界。如图3中所示，翼型400包括前缘部分402，后缘部分 404，吸力侧壁406以及压力侧壁408。
图4提供如图3中所示的沿着截面线4-4获得的涡轮机喷嘴100 的一部分的横截面俯视图并且包括根据本发明的一个实施例的翼型 400和内带200的一部分。如图4中所示，内带200包括在翼型400 的前缘部分402的前方或上游的前壁206，在后缘部分404的后方或下游的后壁208，吸力侧壁210以及压力侧壁212。在特定布置中，涡轮机喷嘴100包括和/或至少部分地限定初级冷却通道102。在一个实施例中，初级冷却通道102径向地或大致径向地延伸通过外带 300、翼型400和内带200。
图5和6提供根据本发明的至少一个实施例的、如图4中所示的内带200的一部分的简化横截面图。在一个实施例中，如图4、5和 6中共同所示，内带200限定在内带200的气体侧表面218下方形成的多个冷却通道214和冷却剂分配增压室216(图5)。多个冷却通道214可以机械加工、铸造或以另外方式形成于内带200的气体侧表面218下方。在特定实施例中，如图5和6中所示，气体侧表面218 可以至少部分地由覆盖和/或密封多个冷却通道214的一个或多个板和/或涂层220形成。
如图4、5和6中所示，多个冷却通道214可以包括多组冷却通道214。例如，在一个实施例中，如图5和6中所示，多个冷却通道214包括至少第一组冷却通道214(a)和第二组冷却通道214(b)。一组冷却通道214可以包括一个或多个冷却通道并且不限于如图5和6中所示的两个或三个冷却通道，除非另外在权利要求中叙述。
多个冷却通道214可以取决于内带200的特定冷却要求在气体侧表面218下方布置在各种位置。例如，如图4中所示，多个冷却通道 214中的至少一些可以布置或定向成遵循或大致遵循翼型400的前缘部分402、吸力侧壁406、后缘部分404和压力侧壁408中的一个或多个的曲率或轮廓。冷却通道214中的至少一些可以邻近内带200的吸力侧壁210或后壁208和/或邻近吸力侧壁210和压力侧壁212之间的内带200的前壁206布置。
在各种实施例中，冷却剂分配增压室216形成于内带200中以将如图5和6中的箭头222指示的冷却剂流提供给第一组冷却通道 214(a)和/或第二组冷却通道214(b)中的至少一个。在各种实施例中，如图5和6中所示，内带200包括和/或限定多个内部通道224，其布置在气体侧表面218下方并且提供冷却剂分配增压室216、第一组冷却通道214(a)和第二组冷却通道214(b)之间的冷却剂222的流体连通。
在一个实施例中，如图5中所示，内带200限定入口通道226，其提供诸如压缩机16(图1)的冷却剂供给和第一组冷却通道214(a) 之间的直接流体连通。在该配置中，第一组冷却通道214(a)在冷却剂供给的直接下游，冷却剂分配增压室216在第一组冷却通道214(a)的直接下游，并且第二组冷却通道214(b)在冷却剂分配增压室216的直接下游。在特定实施例中，入口通道226可以包括沿着内带200的后侧204限定的入口。
在特定实施例中，如图5中所示，第二组冷却通道214(b)与沿着内带200的气体侧表面218限定的至少一个冷却剂排出口228流体连通。在一个实施例中，第二组冷却通道214(b)与沿着如图5中所示的压力侧壁212或内带200的吸力侧壁210中的一个限定的至少一个冷却剂排出口230流体连通。在特定实施例中，第一组冷却通道214(a) 与沿着内带200的气体侧表面218限定的至少一个冷却剂排出口232 流体连通。
图7提供根据图5中所示的实施例的内带200的俯视流动图。在操作中，如图5和7中共同所示，冷却剂222行进通过入口通道226 并且进入第一组冷却通道214(a)的各种冷却通道214，因此将冷却提供给在冷却通道214上方的气体侧表面218。例如，如图7中所示，冷却剂可以流动到进给第一组冷却通道214(a)的单独的冷却通道214 的第一冷却剂沟槽234中。冷却剂222然后可以从冷却通道214流动到第二冷却剂沟槽236中并且然后流动到冷却剂分配增压室216，在该处它可以用于冷却内带200的另一部分。冷却剂222然后可以流动到进给第二组冷却通道214(b)的单独的冷却通道214的第三冷却剂沟槽238，因此将冷却提供给在第二组冷却通道214(b)的冷却通道214 上方的气体侧表面218。冷却剂222然后可以从可与第四冷却剂沟槽 240流体连通的冷却剂排出口228排出以将膜冷却提供给气体侧表面218和/或从冷却剂排出口230排出以帮助在圆周相邻的涡轮机喷嘴 100的相邻内带200之间形成密封。
在特定实施例中，冷却剂222的一部分可以从冷却剂排出口232 排出以将膜冷却提供给邻近第一组冷却通道214(a)的气体侧表面 218。冷却剂分配增压室216内的压力大体上低于第一组冷却通道 214(a)中的压力，第二组冷却通道214(b)中的压力大体上低于冷却剂分配增压室216中的压力，并且就在冷却剂排出口228、232和230 的外部的压力大体上低于第一或第二组冷却通道214(a)、214(b)中的压力。
在一个实施例中，如图6中所示，入口通道242提供冷却剂供给和冷却剂分配增压室216之间的流体连通或直接流体连通。入口通道 242可以具有沿着内带200的后侧204布置的入口。第一组冷却通道 214(a)和第二组冷却通道214(b)在冷却剂分配增压室216的直接下游。在一个实施例中，第一组冷却通道214(a)与沿着内带200的气体侧表面218限定的至少一个冷却剂排出口244和/或沿着内带200的吸力侧壁210限定的至少一个冷却剂排出口246流体连通。第二组冷却通道214(b)与沿着内带200的气体侧表面218限定的至少一个冷却剂排出口248和/或沿着内带200的压力侧壁212限定的至少一个冷却剂排出口250流体连通。
图8提供根据图6中所示的实施例的内带200的俯视流动图。在操作中，如图6和8中所示，冷却剂222行进通过入口通道242并且进入冷却剂分配增压室216，在该处它可以用于提供内带200内的冷却。冷却剂222然后经由冷却剂沟槽234分配到第一组冷却通道 214(a)的各种冷却通道214并且经由冷却剂沟槽238分配到第二组冷却通道214(b)的各种冷却通道214。当冷却剂流动通过冷却通道214 时，冷却提供给在第一组冷却通道214(a)的冷却通道214上方和在第二组冷却通道214(b)上方的气体侧表面218。冷却剂222然后可以经由冷却剂沟槽236和冷却剂排出口244中的一个或多个从第一组冷却通道214(a)排出以将膜冷却提供给气体侧表面218和/或经由冷却剂沟槽236从冷却剂排出口246排出以帮助在圆周相邻的涡轮机喷嘴 100的相邻内带200之间形成密封。
附加地或替代地，冷却剂222然后可以经由冷却剂排出口248中的一个或多个从第二组冷却通道214(b)排出以将膜冷却提供给气体侧表面218和/或从冷却剂排出口250排出以帮助在圆周相邻的涡轮机喷嘴100的相邻内带200之间形成密封。冷却剂分配增压室216内的压力大体上高于第一组冷却通道214(a)中的压力或第二组冷却通道 214(b)内的压力。
图9提供如图3中所示的沿着截面线9-9获得的涡轮机喷嘴100 的一部分的横截面俯视图，并且包括根据本发明的一个实施例的翼型400和外带300的一部分。如图9中所示，外带300包括在翼型 400的前缘部分402的前方或上游的前壁306，在后缘部分404的后方或下游的后壁308，吸力侧壁310以及压力侧壁312。在特定布置中，涡轮机喷嘴100包括和/或至少部分地限定初级冷却通道102。
图10和11提供根据本发明的至少一个实施例的、如图9中所示的外带300的一部分的简化横截面图。在一个实施例中，如图9、10 和11中共同所示，外带300限定在外带300的气体侧表面318下方形成的多个冷却通道314和冷却剂分配增压室316。多个冷却通道 314可以机械加工、铸造或以另外方式形成于外带300的气体侧表面 318下方。在特定实施例中，如图10和11中所示，气体侧表面318 可以至少部分地由覆盖和/或密封多个冷却通道314的一个或多个板和/或涂层320形成。
如图9、10和11中所示，多个冷却通道314可以包括多组冷却通道314。例如，在一个实施例中，如图10和11中所示，多个冷却通道314包括至少第一组冷却通道314(a)和第二组冷却通道314(b)。一组冷却通道314可以包括一个或多个冷却通道并且不限于如图10 和11中所示的两个或三个冷却通道，除非另外在权利要求中叙述。多个冷却通道314可以取决于外带300的特定冷却要求在气体侧表面 318下方布置在各种位置。例如，如图9中所示，多个冷却通道314 中的至少一些可以布置或定向成遵循或大致遵循翼型400的前缘部分 402、吸力侧壁406、后缘部分404和压力侧壁408中的一个或多个的曲率或轮廓。冷却通道314中的至少一些可以邻近外带300的吸力侧壁310或后壁308和/或邻近吸力侧壁310和压力侧壁312之间的外带300的前壁306布置。
在各种实施例中，冷却剂分配增压室316形成于外带300中以将如图10和11中的箭头322指示的冷却剂流提供给第一组冷却通道 314(a)和/或第二组冷却通道314(b)中的至少一个。在各种实施例中，如图10和11中所示，外带300包括和/或限定多个内部通道324，其布置在气体侧表面318下方并且提供冷却剂分配增压室316、第一组冷却通道314(a)和第二组冷却通道314(b)之间的冷却剂322的流体连通。
在一个实施例中，如图10中所示，外带300限定入口通道 326，其提供诸如压缩机16(图1)的冷却剂供给和第一组冷却通道 314(a)之间的直接流体连通。在该配置中，第一组冷却通道314(a)在冷却剂供给的直接下游，冷却剂分配增压室316在第一组冷却通道314(a)的直接下游，并且第二组冷却通道314(b)在冷却剂分配增压室 316的直接下游。在特定实施例中，入口通道326可以包括沿着外带 300的后侧304限定的入口。
在特定实施例中，如图10中所示，第二组冷却通道314(b)与沿着外带300的气体侧表面318限定的至少一个冷却剂排出口328流体连通。在一个实施例中，第二组冷却通道314(b)与沿着如图10中所示的压力侧壁312或外带300的吸力侧壁310中的一个限定的至少一个冷却剂排出口330流体连通。在特定实施例中，第一组冷却通道 314(a)与沿着外带300的气体侧表面318限定的至少一个冷却剂排出口332流体连通。
图12提供根据图10中所示的实施例的外带300的俯视流动图。在操作中，如图10和12中总体上所示，冷却剂322行进通过入口通道326并且进入第一组冷却通道314(a)的各种冷却通道314，因此将冷却提供给在冷却通道314上方的气体侧表面318。例如，如图12 中所示，冷却剂322可以流动到进给第一组冷却通道314(a)的单独的冷却通道314的第一冷却剂沟槽334中。冷却剂322然后可以从冷却通道314流动到第二冷却剂沟槽336中并且然后流动到冷却剂分配增压室316，在该处它可以用于冷却外带300的另一部分。冷却剂322 然后可以流动到进给第二组冷却通道314(b)的单独的冷却通道314的第三冷却剂沟槽338，因此将冷却提供给在第二组冷却通道314(b)的冷却通道314上方的气体侧表面318。冷却剂322然后可以从可与第四冷却剂沟槽340流体连通的冷却剂排出口328排出以将膜冷却提供给气体侧表面318和/或从冷却剂排出口330排出以帮助在圆周相邻的涡轮机喷嘴100的相邻外带300之间形成密封。
在特定实施例中，冷却剂322的一部分可以从冷却剂排出口332 排出以将膜冷却提供给邻近第一组冷却通道314(a)的气体侧表面 318。冷却剂分配增压室316内的压力大体上低于第一组冷却通道 314(a)中的压力，第二组冷却通道314(b)中的压力大体上低于冷却剂分配增压室316中的压力，并且就在冷却剂排出口328、332和330 的外部的压力大体上低于第一或第二组冷却通道314(a)、314(b)中的压力。
在一个实施例中，如图11中所示，入口通道342提供冷却剂供给和冷却剂分配增压室316之间的流体连通或直接流体连通。入口通道342可以具有沿着外带300的后侧304布置的入口。第一组冷却通道314(a)和第二组冷却通道314(b)在冷却剂分配增压室316的直接下游。在一个实施例中，第一组冷却通道314(a)与沿着外带300的气体侧表面318限定的至少一个冷却剂排出口344和/或沿着外带300的吸力侧壁310限定的至少一个冷却剂排出口346流体连通。第二组冷却通道314(b)与沿着外带300的气体侧表面318限定的至少一个冷却剂排出口348和/或沿着外带300的压力侧壁312限定的至少一个冷却剂排出口350流体连通。
图13提供根据图11中所示的实施例的外带300的俯视流动图。在操作中，如图11和13中所示，冷却剂322行进通过入口通道342 并且进入冷却剂分配增压室316，在该处它可以用于提供外带300内的冷却。冷却剂322然后经由冷却剂沟槽334分配到第一组冷却通道314(a)的各种冷却通道314并且经由冷却剂沟槽338分配到第二组冷却通道314(b)的各种冷却通道314。当冷却剂流动通过冷却通道314 时，冷却提供给在第一组冷却通道314(a)的冷却通道314上方和在第二组冷却通道314(b)上方的气体侧表面318。冷却剂322然后可以经由冷却剂沟槽336和冷却剂排出口344中的一个或多个从第一组冷却通道314(a)排出以将膜冷却提供给气体侧表面318和/或经由冷却剂沟槽336从冷却剂排出口346排出以帮助在圆周相邻的涡轮机喷嘴 100的相邻外带300之间形成密封。
附加地或替代地，冷却剂322然后可以经由冷却剂排出口348中的一个或多个从第二组冷却通道314(b)排出以将膜冷却提供给气体侧表面318和/或从冷却剂排出口350排出以帮助在圆周相邻的涡轮机喷嘴100的相邻外带300之间形成密封。冷却剂分配增压室316内的压力大体上高于第一组冷却通道314(a)中的压力或第二组冷却通道 314(b)内的压力。
该书面描述使用例子来公开包括最佳模式的本发明，并且也使本领域的任何技术人员能够实施本发明，包括制造和使用任何装置或系统并且执行任何包含的方法。本发明的专利范围由权利要求限定，并且可以包括本领域的技术人员想到的其它例子。这样的其它例子旨在属于权利要求的范围内，只要它们具有与权利要求的文字语言没有区别的结构元件，或者只要它们包括与权利要求的文字语言无实质区别的等效结构元件。

Claims (4)

1.一种涡轮机喷嘴，其包括：
从内带跨越延伸到外带的翼型，其中所述内带和所述外带限定由所述涡轮机喷嘴限定的热气体路径的内流动边界和外流动边界；
其中所述内带限定有第一冷却剂沟槽、第二冷却剂沟槽、第一组冷却通道和第二组冷却通道，所述第一组冷却通道和第二组冷却通道被形成在所述内带的气体侧表面下方，所述第一组冷却通道或所述第二组冷却通道的其中之一的每个冷却通道都从所述第一冷却剂沟槽向第二冷却剂沟槽延伸，所述内带还限定有与所述第一组冷却通道和第二组冷却通道直接流体连通的冷却剂分配增压室，其中所述冷却剂分配增压室将冷却剂流提供给所述第一组冷却通道和所述第二组冷却通道中的至少一个，并且其中所述冷却剂流的至少一部分直接从所述第一冷却剂沟槽或所述第二冷却剂沟槽经由被所述内带的所述气体侧表面、所述内带的压力侧壁或所述内带的吸力侧壁限定的至少一个冷却剂排出口流向所述热气体路径；并且
其中入口通道从冷却剂供给向所述第一组冷却通道延伸，所述冷却剂分配增压室在所述第一组冷却通道的直接下游，并且所述第二组冷却通道在所述冷却剂分配增压室的直接下游。
2.根据权利要求1所述的涡轮机喷嘴，其特征在于，所述第二组冷却通道与所述至少一个冷却剂排出口流体连通，所述至少一个冷却剂排出口由所述内带的气体侧表面限定。
3.根据权利要求1所述的涡轮机喷嘴，其特征在于，所述第一组冷却通道与所述至少一个冷却剂排出口流体连通，所述至少一个冷却剂排出口由所述内带的气体侧表面限定。
4.根据权利要求1所述的涡轮机喷嘴，其特征在于，所述第一组冷却通道和所述第二组冷却通道中的至少一个与所述至少一个冷却剂排出口流体连通，所述至少一个冷却剂排出口由所述内带的压力侧壁或所述内带的吸力侧壁限定。
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