CN102947549B - 支撑燃气轮机的喷嘴引导叶瓣的平台节段及其冷却方法 - Google Patents

Abstract

描述了用于支撑燃气轮机的喷嘴引导叶瓣的平台节段，该平台节段包括：被设置成与从燃烧器排出的流动气体相接触的气体通路表面（117、119），其中所述流动气体在流动方向（101）沿所述气体通路表面流动；冷却表面（131、149），其相反于且热连接于所述气体通路表面并且被设置成与冷却流体接触；壁（133、151），其从所述冷却表面突出并至少部分地在所述流动方向（101）延伸，其中该壁被周向设置在提供相邻引导叶瓣的位置之间，以便通过所述壁将冷却流体导向成冷却所述冷却表面的下游部分；以及另一壁（133、151），其从所述冷却表面突出并至少部分地在所述流动方向（101）延伸。该平台节段还被构造成所述壁和所述另一壁之间的周向距离沿所述流动方向（101）减小。

Description

支撑燃气轮机的喷嘴引导叶瓣的平台节段及其冷却方法

技术领域

本发明涉及用于支撑燃气轮机的喷嘴引导叶瓣的平台节段并且涉及用于燃气轮机的喷嘴引导叶瓣设置，其中在平台节段处提供冷却表面以用于冷却平台节段的至少一部分。此外，本发明涉及通过使用被导向成冷却喷嘴引导叶瓣平台节段的至少一部分的冷却流体来冷却喷嘴引导叶瓣平台节段的方法。

背景技术

喷嘴引导叶瓣是燃气轮机的静止节段，其将从燃烧器排出的气体引导到位于喷嘴引导叶瓣下游的转子叶片。喷嘴引导叶瓣可以由径向内平台和径向外平台支撑。在燃气轮机运转期间，喷嘴引导叶瓣以及支撑喷嘴引导叶瓣的平台会遭受从燃烧器排出的冲击气体的高温。具体地，冲击气体会导致用于支撑喷嘴引导叶瓣的平台内所包含的材料的严重氧化。因此，会限制平台的工作寿命。

在常规涡轮机中，用于支撑喷嘴引导叶瓣的平台可以被制造成具有热障涂层以便实现较长的寿命。

EP 1 674 661公开了一种内部冷却的燃气轮机发动机涡轮叶瓣，其中在涡轮叶瓣内形成冷却通路。

US 6,602,047公开了用于冷却燃气轮机喷嘴的设备，其中喷嘴包括第一壁、第二壁和在其间延伸的多个销。喷嘴还包括至少一行紊流器。

EP 1 022 435公开了用于燃气轮机叶片的内部冷却回路，其中内部冷却回路具有蜿蜒构造并且包括肋板节段。

US 5,615,546公开了用于冷却燃气轮机燃烧室的器械，其中在相邻冷却管道之间设置连接开口。

需要一种用于支撑燃气轮机的喷嘴引导叶瓣的相比于常规平台节段具有更长寿命的平台节段。此外，需要一种用于支撑燃气轮机的喷嘴引导叶瓣的相比于常规平台节段更少地承受从燃烧器排出的热冲击气体的平台节段。此外，需要一种用于燃气轮机的喷嘴引导叶瓣设置，其相比于常规喷嘴引导叶瓣设置提供更长的工作寿命并且还提供或替代性地更少地承受从燃烧器排出的冲击或高温气体。

此外，需要一种用于冷却喷嘴引导叶瓣平台节段的方法，其中该方法更有效且以改进方式来保护喷嘴引导叶瓣平台节段以抵抗高温冲击气体。

发明内容

这种需求可通过根据独立权利要求的主题来满足。从属权利要求描述了本发明的有利实施例。

根据实施例，提供用于支撑燃气轮机的喷嘴引导叶瓣的平台节段，其中平台节段包括：设置成与从燃烧器排出的流动气体相接触的气体通路表面；相反于且热连接于（或热接触于）气体通路表面并且被设置成与冷却流体接触（热接触）的冷却表面；以及从冷却表面突出并至少部分地在流动气体的方向延伸的壁，其中该壁被周向设置在相邻引导叶瓣之间以使冷却流体被导向成冷却该冷却表面的下游部分。

燃气轮机可以包括压缩机、至少一个燃烧器和一个或更多个涡轮机段或级。压缩机可以压缩可被输送到燃烧器以与燃料混合并燃烧的空气。燃料和压缩空气的燃烧混合物可以被导引或引导到燃气轮机的所述一个或更多个涡轮机级。具体地，燃气轮机的第一涡轮机级可以包括以环形方式设置的一个或更多个喷嘴引导叶瓣。在环形设置的喷嘴引导叶瓣的对称轴线处，可以在多个转子叶片可被连接的位置处设置转子轴。撞击在喷嘴引导叶瓣上的热气体可被导引到设置在喷嘴引导叶瓣下游的转子叶片。热气体会撞击到转子叶片上从而导致它们驱动转子轴。因而，可以由从燃烧器排出的气体产生机械能。能量可以例如被用于驱动压缩机和/或产生电能或其他形式的机械能。

具体地，第一喷嘴引导叶瓣和用于支撑喷嘴引导叶瓣的平台节段在燃气轮机运转期间会遭受高温工作气体。因此，制造平台节段的材料会被化学改变和/或机械改变，使得例如由于严重氧化而不良地影响平台节段。之后，氧化会导致燃气轮机的性能和/或耐用性的降低。

具体地，喷嘴引导叶瓣平台节段和喷嘴引导叶瓣可以对齐于一个或更多个燃烧器并且因而对齐于各个燃炉。可存在绕旋转轴以环形方式设置的有限数量的燃炉或燃烧器。因此，会有一些周向气体温度变化，具体地导致位于不同周向位置的平台节段的应力程度不同。具体地，燃烧器的设置会导致靠近燃炉的喷嘴引导叶瓣与位于不同周向位置的其他喷嘴引导叶瓣相比暴露于更高的气体温度。

从燃烧器排出的冲击气体会碰撞到喷嘴引导叶瓣上，从而导致支撑喷嘴引导叶瓣的平台节段的喷嘴引导叶瓣下游边缘部分处存在特别严重的磨损。这个下游部分还可被称为后缘平台位置。

平台节段的气体通路表面与主气体（也被称为工作气体）通路连通，该主气体通路在从上游到下游的流动方向流通。因此，气体通路表面面向从燃烧器排出的热气体。相比之下，冷却表面不面向从燃烧器排出的气体，而是与气体通路表面相反。尽管如此，冷却表面可以从气体通路表面将热传导走（或吸收），因为冷却表面被热连接到气体通路表面。在气体通路表面处被从燃烧器排出的热冲击气体吸收的热可被传导（具体地通过平台节段的连续材料，例如金属）到冷却表面，该冷却表面继而接触冷却流体。因此，冷却流体可以吸收从气体通路表面传递到冷却表面的热并且可以将热带走，从而冷却所述冷却表面并且因而也间接地冷却气体通路表面。冷却流体可以具体地是冷却气体，例如冷却空气，具体地是被压缩的冷却空气。冷却流体（具体地冷却空气）可以从燃气轮机内包括的压缩机输送出或者可以替代性地或附加地从外部压缩机输送出。

具体地，气体通路表面和冷却表面可以是形成平台节段的连续单一金属结构的相反表面。具体地，平台节段可以是支撑一行喷嘴引导叶瓣的环形结构的节段。具体地，平台节段可以是圆筒形节段，平台由具有圆柱对称性的多个节段组装而成。

可以通过喷嘴引导叶瓣使得驱动燃气轮机的热气体（也被称为工作气体）以螺旋状方式前进或运动，该螺旋状方式具有轴向分量和周向分量（当将旋转轴轴线看作沿轴向方向延伸时）。工作气体的传播路径的几何性质以及工作气体在气体通路内的不同位置处的密度可具体地使得气体通路表面的下游部分（位于靠近喷嘴引导叶瓣的下游边缘）比气体通路表面的其他区域经受更高应力（更高温度或热传递）。因此，会有利地对冷却表面的下游部分（对应于气体通路表面的下游部分）有效地冷却，以便将热有效地传导离开气体通路表面的下游部分。

为了有效地冷却冷却表面的下游部分，提供导致朝向冷却表面的下游部分导引冷却流体的壁。具体地，冷却流体可以被输送到（平台节段的径向内部或径向外部的）腔室，由此其可以被引导朝向冷却表面。因而，从冷却表面突出的壁会导致沿冷却表面将冷却流体导向冷却表面的下游部分。

从冷却表面突出的壁可以在形成平台节段时被一体成形。具体地，可以由铸造金属来制造平台节段。从冷却表面突出的壁可以突出1mm至10mm，具体地2mm至4mm。壁可以从冷却表面（沿其伸长）突出到不同程度，其中突出程度可以从冷却表面的上游部分向冷却表面的下游部分沿其伸长而变化。

具体地，冷却表面的上游部分可以对应于喷嘴引导叶瓣的上游边缘（例如，具有与其类似的轴向位置），并且冷却表面的下游部分可以对应于喷嘴引导叶瓣的下游边缘。壁可以以弯曲或卷绕或曲线方式延伸从而模拟工作气体在工作气体通路内的流动路径。具体地，壁可以被成形为类似于喷嘴引导叶瓣的上游表面或喷嘴引导叶瓣的下游表面。具体地，壁可以被类似地成形为如喷嘴引导叶瓣的上游表面和/或喷嘴引导叶瓣的下游表面的横截面。

因此，可以提高由冷却流体导致的从冷却表面的，具体地从冷却表面的下游部分的传热效率。因此，可以提高冷却气体通路表面，具体地冷却气体通路表面的下游部分的效率，因而延长用于支撑喷嘴引导叶瓣的平台节段的工作寿命。

根据本发明实施例，提供用于支撑燃气轮机的喷嘴引导叶瓣的平台节段，该平台节段包括：气体通路表面，其被设置成与从燃烧器排出的流动气体流接触，其中所述流动气体沿气体通路表面在流动方向（因此，在关注的气体通路表面部分处限定的流动方向）流动（或被假定为流动，这是因为平台节段的结构和/或在平台节段处提供的引导叶瓣的形状的原因）；冷却表面，其相反于且热连接于气体通路表面并且被设置成与冷却流体接触（流动方向也由于该冷却表面而被限定）；壁，其从冷却表面突出（具体地相反于气体通路表面）并且至少部分地在流动方向延伸，其中所述壁被周向设置在提供（或连接）相邻引导叶瓣的位置之间，使得（具体地沿流动方向传播的）冷却流体被所述壁导向（并且因此引导成沿流动方向流动）成冷却该冷却表面的下游部分；以及另一壁，其从冷却表面突出并且至少部分地在流动方向延伸（即近似平行于所述壁延伸），其中所述壁和所述另一壁之间的周向距离沿流动方向减小（以使冷却流体的冷却通路宽度沿流动方向减小）。

具体地，流动方向没有被全局地限定成在整个燃气轮机上是恒定的，而是被局部地限定成与气体通路表面的被关注部位相关联，以使得根据气体通路表面的被关注部位，流动方向改变，具体地是基于被关注部位处的气体通路表面的几何构型或结构（具体地还基于邻近被关注部位的被连接喷嘴引导叶瓣的结构或形状）。

具体地，冷却流体被导向成在壁和另一壁之间沿流动方向流动。

具体地，具有压力表面和吸力表面的喷嘴引导叶瓣被提供（或连接）在平台节段处，使得压力表面和平台节段在压力表面和平台节段结合处沿第一弯曲线（类似于引导叶瓣的翼型轮廓的一部分）形成第一边缘，并且使得吸力表面和平台节段在吸力表面和平台节段结合处沿第二弯曲线（类似于引导叶瓣的翼型轮廓的另一部分）形成第二边缘。

具体地，壁和/或另一壁可以与第一边缘和/或第二边缘近似平行地（偏差小于30度、20度，具体地小于10度）延伸，以使得壁和/或另一壁导致将冷却流体引导成沿与壁和/或另一壁的伸长方向平行且平行于流动方向的冷却方向流动。

具体地，壁和/或另一壁可以沿流动方向延伸第一边缘和/或第二边缘的长度的至少70%、具体地至少80%、更具体地至少100%，其中冷却流体被导向成使得冷却流体的传播方向改变小于60度，具体地小于40度，更具体地小于20度。

根据实施例，平台节段还包括紊流器，其具体地设置在冷却表面的下游部分，紊流器从冷却表面突出到比壁的突出程度更小的突出程度，其中紊流器横于，具体地正交于壁的伸长方向延伸。通过提供紊流器，冷却表面的轮廓可以适当地成形为导致冷却流体的紊流，以便冷却流体与冷却表面较高程度地相互作用，因而从冷却表面吸收更多热能。因而，具体地，紊流器有利地横于冷却流体的传播方向延伸，该冷却流体的传播方向可以至少近似地在壁的伸长方向上。具体地，紊流器可以定位成或延伸成与壁近似成90度。因而，冷却流体，具体地冷却空气，可以保持旋流，从而增强从冷却表面的传热。具体地，引导冷却流体的壁与紊流器的组合可以提高通向平台节段的后缘的膜孔的整体冷却效率。因此，膜孔可以被形成在平台节段的气体通路表面的下游部分内，从而将腔室连接到使用工作气体通路输送冷却流体的位置。

根据实施例，存在一个或更多个紊流器以便进一步提高从冷却表面的传热。具体地，设置在冷却表面的不同部分处的紊流器可以根据壁的形状和/或工作气体传播路径的形状沿稍微不同的方向延伸。具体地，紊流器可以是笔直的。

根据实施例，壁的突出程度达到紊流器的突出程度的3倍至10倍，具体地是4倍至8倍。因此，壁的突出程度远大于紊流器的突出程度。因此，壁有效地引导冷却流体，而紊流器导致冷却流体（具体地指冷却空气）更多的紊流。

另一壁从冷却表面突出并且至少部分地在流动气体的方向延伸，其中所述壁和另一壁之间的周向距离沿流动方向减小。因此，所述壁和另一壁限定的通道宽度从冷却表面的上游部分向冷却表面的下游部分减小。通道宽度的减小可以对应于与通道周向隔开地设置（但出于类似轴向位置）的喷嘴引导叶瓣的横截面宽度的减小。借助于另一壁，甚至改进了向冷却表面下游部分的导引，从而提高了从冷却表面下游部分的传热并且因此提高了从气体通路表面下游部分向冷却流体的传热。

根据实施例，紊流器从壁延伸到另一壁。因此，紊流器增加壁和另一壁之间的整个区域内的冷却流体的紊流，从而有效地导致或增强冷却流体的紊流。

根据实施例，平台节段还包括盖，其被设置成（具体地与冷却表面相对）与壁和另一壁从冷却表面突出到最大程度的部分接触，从而覆盖壁和另一部之间的冷却表面。盖还可以被称为冲击板，不过盖可以不具有平面形状。具体地，盖可以包括具有至少部分圆柱对称性的形状。盖可以具体地闭合在壁和另一壁之间形成的通道从而更有效地导引冷却流体。具体地，盖可以包括一个或更多个孔，冷却流体可以通过所述孔进入冷却表面和与至少部分所述壁和另一壁接触的盖的表面之间的空间。根据冷却需要，可以适当地调节盖内孔的数量和位置。

根据实施例，壁包括从冷却表面突出到最大程度的区段和从冷却表面突出到该最大程度的0.2倍至0.8倍之间、具体地在0.4倍至0.6倍之间的区段。因而，提供了所谓的城堡式壁。而且，另一壁可以以类似方式来构造。因而，具体地，最大突出程度的部分可以接触盖，而具有小于最大突出程度的突出程度的部分可以不接触盖。因而，可以提供在壁和另一壁形成的相邻通道之间的开口，其可允许冷却流体在相邻通道之间交换以使得可以确保冷却流体在盖和冷却表面之间的腔室的所有区域上具有相同压力。因此，可以提高冷却效率。

具体地，冷却流体可以通过膜冷却孔被引导到平台节段的后缘并且之后可以被排放到工作气体通路（主气体路径）。可以根据具体应用来调整城堡式壁的几何构型。

根据实施例，平台节段进一步包括喷嘴引导叶瓣连接构件，其用于连接喷嘴引导叶瓣以使其从气体通路表面突出，该连接构件包括从冷却表面突出的边沿。该边沿可以具体地具有与喷嘴引导叶瓣的横截面类似的结构或形状。该边沿可以具体地突出与壁和/或另一壁类似的量。此外，该边沿可以包括对应于喷嘴引导叶瓣的上游表面的边沿部分并且可以包括对应于喷嘴引导叶瓣的下游表面的边沿部分。具体地，可以以与壁和另一壁类似的方式来成形连接构件的上游边沿部分和/或下游边沿部分。

根据实施例，边沿可以通过铸造平台节段而得到。

根据实施例，平台节段进一步包括由连接构件的边沿围绕的冷却流体进入孔以便允许冷却流体进入喷嘴引导叶瓣内部。因而，可以由通过冷却流体进入孔进入喷嘴引导叶瓣内部的冷却流体而有效地冷却喷嘴引导叶瓣。

根据另一实施例，可以通过冲击管的端部来封堵孔。因此，孔可以不存在。

根据实施例，冷却表面的下游部分被轴向设置成靠近连接构件的边沿的下游部分，其中所述冷却表面的下游部分具体地轴向设置成距连接构件的边沿的下游部分小于连接构件的边缘的轴向程度的0.2倍。因此，冷却表面的下游部分可以被置于平台节段的气体通路表面会由于高温工作气体而遭受最大磨损之处。具体地，最大磨损具体地会发生在后（下游）边缘平台部位，如上提及且具体描述的。

根据实施例，平台节段适于支撑被设置成从平台节段径向向外的喷嘴引导叶瓣。因此，可以提供径向内平台节段。

根据替代性实施例，平台节段适于支撑被设置成从平台节段径向向内的喷嘴引导叶瓣。因此，可以提供径向外平台节段。具体地，可以提供位于喷嘴引导叶瓣径向向外的平台节段以及位于该平台节段径向向内的平台节段，这两种平台节段均支撑喷嘴引导叶瓣并且通过接触两种平台节段中每种内的冷却表面的冷却流体来冷却。

根据实施例，提供用于燃气轮机的喷嘴引导叶瓣设置，其中所述设置包括根据如上所述实施例的用于支撑喷嘴引导叶瓣的至少一个平台节段；以及被连接到平台节段以便喷嘴引导叶瓣从平台节段的气体通路表面突出的喷嘴引导叶瓣。具体地，可以使用公共的冷却流体（具体地指冷却空气）供应来冷却平台节段以及喷嘴引导叶瓣。

根据实施例，提供用于冷却喷嘴引导叶瓣平台节段的方法，其中该方法包括从燃烧器排出流动气体；使得平台节段的气体通路表面接触所述流动气体；使得相反于且热连接于所述气体通路表面的冷却表面接触冷却流体；以及通过壁导引所述冷却流体以冷却所述冷却表面的下游部分，该壁从冷却表面突出并且至少部分地在流动气体的方向延伸且周向设置在相邻引导叶瓣之间。

应该注意到，已经参考不同主题描述了本发明的实施例。具体地，已经参考方法类型权利要求描述了一些实施例，而参考设备类型权利要求描述了另一些实施例。不过，本领域技术人员将从上述和下述描述中得出，除非另有说明，除属于一种主题类型的特征的任意组合之外，与不同主题相关的特征的任意组合，具体地方法类型权利要求的特征和设备类型权利要求的特征之间的任意组合，也认为被本文献公开。

从下文将描述的实施例示例将显而易见到，并且将参考实施例示例来解释本发明的上述方面和其他方面。下文将参考实施例示例更加具体地描述本发明，不过本发明不限于此。

附图说明

图1示意性示出了燃气轮机的一部分的横截面图，其包括根据实施例的用于支撑喷嘴引导叶瓣的平台节段；

图2示出了图1中包括的用于支撑喷嘴引导叶瓣的径向外平台节段的展开平面图；

图3示出了图1中包括的用于支撑喷嘴引导叶瓣的径向内平台节段的立体图；以及

图4示出了图1中所示的燃气轮机的该部分的立体图，其包括用于支撑喷嘴引导叶瓣的径向外平台节段和径向内平台节段。

具体实施方式

图中的图释是示意性的。应该注意，在不同附图中，类似或相同元件具有相同附图标记或者仅首位与对应附图标记不同的附图标记。

图1示意性示出了燃气轮机的一部分的横截面图，其包括根据实施例的用于支撑喷嘴引导叶瓣的径向外平台节段100和根据实施例的用于支撑喷嘴引导叶瓣的径向内平台节段150。从外平台节段100和内平台节段150上游的燃烧器排出的工作气体沿附图标记101所示的方向传播。未标明的旋转轴线沿水平取向位于图1的绘图平面内。

通过流动或流通的工作气体的方向101，涡轮机的部件的上游侧可以被定义为流动工作气体所指向的部件的侧面。此外，涡轮机的部件的下游侧可以被定义为流动工作气体所背离的部件的侧面。沿方向101流动的工作气体在外平台节段100和内平台节段150之间的工作气体通路103内传播。在工作气体通路103内设置引导叶瓣105，在图1的截面图中仅示出该引导叶瓣105的下游部分107，其中喷嘴引导叶瓣105的下游部分107包括引导叶瓣105的下游边缘109。喷嘴引导叶瓣105的上游边缘被示为虚线111，不过其可以处于与图1所示的横截面不同的横截面内。

喷嘴引导叶瓣105包括面向流动工作气体的上游表面113和与上游表面113相反的下游表面115，以便工作气体不直接冲击到下游表面115上。上游表面113、下游表面115、上游边缘111和下游边缘109一同具有翼型的形状。借助喷嘴引导叶瓣105的这种具体翼型形状，沿方向101流动的工作气体被偏转并导向到在喷嘴引导叶瓣105更下游处设置的未示出的转子叶片，具体地在喷嘴引导叶瓣105的下游边缘109更下游处设置的未示出的转子叶片。

喷嘴引导叶瓣105由设置在较大半径r处（即径向向外）的平台节段100支撑并且在较小半径r（径向向内）处由内平台节段150支撑。引导叶瓣105可以例如通过夹持、焊接连接到平台节段100和平台节段150或者可以与节段100和/或150一体形成。

在操作期间，冲击到喷嘴引导叶瓣105上的以及冲击到外平台节段100的外气体通路表面117上的和冲击到内平台节段150的内气体通路表面119上的工作气体将热传递到所述表面和部件。因而，在常规涡轮机中会发生损坏，具体地是由于严重氧化所导致的。

因此，具体地，外气体通路表面117的下游部分118和内气体通路表面119的下游部分120承受由冲击工作气体施加的特别高的温度和/或应力和/或磨损。

为了冷却外气体通路表面117，冷却气体沿方向123被传输通过冷却进入通路121。冷却气体进入腔室125并穿过冲击板129内的孔127。冲击板129覆盖外冷却表面131以便在冲击板129和外冷却表面131之间形成由冷却空气填充的空间134。

壁133从冷却表面131朝向冲击板129突出，其中在图1的横截面中仅示出壁133的部分。壁133的其他部分位于图1中不可见的不同横截面部位处。壁133至少部分地沿与沿附图标记101所示方向流动的工作气体的方向对应的方向延伸。借助壁133，已经进入冲击板129和外冷却表面131之间的空间134的冷却空气沿外冷却表面131被导向以便从冷却表面131吸收热，该热已经从外气体通路表面117通过外平台节段100的材料被传导到外冷却表面131。此外，借助壁133的设置和几何构型，冷却气体被传导或导引朝向冷却表面131的下游区域，其与外气体通路表面117的下游区域118相对。因此，通过工作气体被沉积或传送到外气体通路表面117的下游区域118的热通过外平台节段100的材料被传导到冷却表面131的下游部分，其中热可以被有效地传递到冷却空气，其可以带走至少一部分热能。

为了进一步增强从冷却表面131到冷却空气的传热能力，提供从外冷却表面131突出到比壁133的突出程度更小程度的多个紊流器135。紊流器135横于（具体地正交于）壁133的尺度延伸，以便有效地增加冲击板129和外冷却表面131之间的空间134内流动的冷却空气的紊流。因此，冷却空气更强烈地（或以更高速率）与冷却表面131相互作用并且可以从外冷却表面131吸收更大量的热能，从而更有效地冷却外气体通路表面117。通过外平台节段100内（在其下游部分处）的未示出孔，冷却空气可以沿附图标记137所标示的方向离开冲击板129和外冷却表面131之间的空间134。

为了冷却内气体通路表面119，冷却空气沿附图标记141所标示的方向进入腔室139。通过孔143，冷却空气穿过另一冲击板145进入冲击板145和内冷却表面149之间的空间147。至少一个壁151从冷却表面149朝向冲击板145突出，不过在图1所示横截面中其不能全部可见。

此外，为了增加冷却能力，紊流器153从内冷却表面149突出以便增强从冷却表面149向冷却空气的传热。因此，可以通过冷却空气带走在内气体通路表面119处从工作气体接收的热能，该热能通过内平台节段150朝向内冷却表面149被传导。因此，可以延长内气体通路表面119和外气体通路表面117的工作寿命。

图2示出了图1所示的外平台节段100的平面图（径向向内观察），其中当朝向燃气轮机的中心线向内观察时看到外平台节段100。在图2中，轴向方向（z方向）位于绘图平面内竖直向下延伸，并且径向方向（r方向）垂直于图2的绘图平面。工作气体沿方向101（至少具有沿轴向方向的分量）传播。冷却空气沿方向123被引入并且在相邻壁133之间沿外冷却表面131被引导或导引。具体地，壁133是城堡式方向性竖直壁，其从外冷却表面131突出以朝向图2下部的外冷却表面131的下游部分导引冷却气体。

在图2所示实施例中，两个城堡式壁133被周向（沿φ方向）设置在两个相邻喷嘴引导叶瓣105的连接构件155之间。具体地，连接构件155各自包括边沿157，该边沿157从外冷却表面131突出约与城堡式壁133的最大突出程度相同的程度。连接构件155的边沿157围绕冷却流体进入孔159以便将冷却空气供应到喷嘴引导叶瓣105的内部。具体地，城堡式壁133以与在横截面图中观察的靠近外气体通路表面117的喷嘴引导叶瓣105的翼型轮廓类似的弯曲方式延伸。

应该注意到，连接构件155和边沿157可以由铸造生成并且可以不是平台实施例的实质性内容。

图3示出了图1所示的内平台节段150的一部分的立体图，其没有内冲击板145以便更具体地示出内冷却表面149和其上应用的结构。示出了柱坐标系的近似取向。冷却空气在城堡式壁151之间沿内冷却表面149沿方向141流动。城堡式壁151包括从内冷却表面149突出到较小程度的部分161，并且城堡式壁151包括从内冷却表面149突出到更大程度的部分163。具体地，所述部分161和163沿城堡式壁151的伸长方向交替。

在操作中，当应用冲击板145来覆盖内冷却表面149时，城堡式壁151从内冷却表面149突出到最大程度的部分163接触冲击板145，而城堡式壁151的部分161不接触冲击板145，而是保持冲击板145和所述部分161的上表面之间的间隙，以便冷却空气可以通过这些间隙在城堡式壁151隔开的相邻冷却空气通道之间分布。因此，可以确保冷却空气在冲击板145和内冷却表面149之间的空间的所有区域上具有相等压力。

图2示出的外平台节段100的城堡式壁133的结构以类似方式被构造，即其具有突出到最大突出程度的部分和突出到比最大突出程度更小的程度的部分，并且其沿城堡式壁133的伸长以交替方式设置。

图4示出了图1所示的燃气轮机的一部分的立体图，其包括外平台节段100和内平台节段150并且也包括两个喷嘴引导叶瓣105。在外平台节段100处，冲击板129覆盖外冷却表面131，因此该外冷却表面131在图4的图示中不可见。冲击板129包括孔127以用于允许冷却空气穿过冲击板129进入到冲击板129和外冷却表面131之间的空间134内，如图1所示。

具有紊流器135、153和城堡式壁133、151的冷却表面131、149的新设计可以通过可应用于内平台腔室147和外平台腔室134二者的新冷却特征来提高对后缘平台部位118、120的冷却效率。城堡式壁133、151可以支撑冲击板129、145并且可以确保腔室134、147的所有区域上具有相等压力。因此，这可以改进以便将冷却空气流动引导到外平台和内平台的后缘。由此，冷却空气可以穿过膜冷却孔并且之后可以被排放到主气体路径或气体通路103。紊流器135、153可以被设置成与城堡式壁133、151近似成90度以便保持冷却空气旋流并且因而增强从冷却表面131、149的传热。这两种冷却特征的组合可以提高膜孔向平台后缘的整体冷却效率。

应该注意到，术语“包括”不排除其他要素或步骤，并且“一”或“一种”不排除多个。而且，关于不同实施例描述的要素可以组合。还应该注意到，权利要求中的附图标记不应该被看作是限制权利要求的范围。

为了总结本发明的上述实施例，能够总结所附权利要求。

Claims (16)

1.一种用于支撑燃气轮机的喷嘴引导叶瓣的平台节段，该平台节段包括：

设置成与从燃烧器排出的流动气体相接触的气体通路表面（117、119），其中所述流动气体在流动方向（101）沿所述气体通路表面流动；

冷却表面（131、149），其相反于且热连接于所述气体通路表面并且设置成与冷却流体接触；

壁（133、151），其从所述冷却表面突出并至少部分地在所述流动方向（101）延伸，其中该壁被周向设置在提供相邻引导叶瓣的位置之间，以便通过所述壁将冷却流体导向成冷却所述冷却表面的下游部分；以及

另一壁（133、151），其从所述冷却表面突出并至少部分地在所述流动方向（101）延伸，

其中所述壁和所述另一壁之间的周向距离沿所述流动方向（101）减小；

其中具有压力表面和吸力表面的所述喷嘴引导叶瓣能够连接在所述平台节段处，

使得压力表面和平台节段在压力表面和平台节段结合处沿第一弯曲线形成第一边缘，该第一弯曲线类似于引导叶瓣的翼型轮廓的一部分，并且

使得吸力表面和平台节段在吸力表面和平台节段结合处沿第二弯曲线形成第二边缘，该第二弯曲线类似于引导叶瓣的翼型轮廓的另一部分；

其中所述壁和所述另一壁与所述第一边缘和所述第二边缘近似平行地延伸，

其中所述壁和所述另一壁限定的通道宽度从冷却表面的上游部分向冷却表面的下游部分减小，

其中所述冷却表面的上游部分具有与喷嘴引导叶瓣的上游边缘类似的轴向位置，并且所述冷却表面的下游部分具有与喷嘴引导叶瓣的下游边缘类似的轴向位置。

2.根据权利要求1所述的平台节段，还包括：

紊流器（135、153），其被设置在所述冷却表面的所述下游部分处，所述紊流器从所述冷却表面突出到小于所述壁的突出程度的突出程度，其中所述紊流器横于所述壁的伸长方向延伸。

3.根据权利要求2所述的平台节段，其中所述紊流器正交于所述壁的伸长方向延伸。

4.根据权利要求3所述的平台节段，其中所述壁的突出程度达到所述紊流器的突出程度的3倍至10倍之间。

5.根据权利要求3所述的平台节段，其中所述壁的突出程度达到所述紊流器的突出程度的4倍至8倍之间。

6.根据权利要求3所述的平台节段，其中所述紊流器从所述壁延伸到所述另一壁。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的平台节段，还包括：

盖（129、145），其设置成与所述壁和所述另一壁从所述冷却表面突出到最大程度的部分接触，从而在所述壁和所述另一壁之间覆盖所述冷却表面。

8.根据权利要求1-6中任一项所述的平台节段，其中所述壁包括从所述冷却表面突出到最大程度的区段（163）和从所述冷却表面突出到所述最大程度的0.2倍至0.8倍之间的区段（161）。

9.根据权利要求1-6中任一项所述的平台节段，其中所述壁包括从所述冷却表面突出到最大程度的区段（163）和从所述冷却表面突出到所述最大程度的0.4倍至0.6倍之间的区段（161）。

10.根据权利要求1-6中任一项所述的平台节段，还包括

喷嘴引导叶瓣连接构件（155），其用于连接所述喷嘴引导叶瓣以使其从所述气体通路表面突出，所述连接构件包括从所述冷却表面突出的边沿（157）。

11.根据权利要求10所述的平台节段，还包括

冷却流体进入孔（159），其被所述连接构件的所述边沿围绕以用于允许冷却流体进入所述喷嘴引导叶瓣的内部。

12.根据权利要求10所述的平台节段，其中所述冷却表面的下游部分轴向设置成靠近所述连接构件的所述边沿的下游部分，其中所述冷却表面的下游部分轴向设置在距所述连接构件的所述边沿的下游部分小于所述连接构件的所述边沿的轴向程度的0.2倍。

13.根据权利要求1-6中任一项所述的平台节段，其中所述平台节段（150）适于支撑从所述平台节段径向向外设置的喷嘴引导叶瓣。

14.根据权利要求1-6中任一项所述的平台节段，其中所述平台节段（100）适于支撑从所述平台节段径向向内设置的喷嘴引导叶瓣。

15.一种用于燃气轮机的喷嘴引导叶瓣装置，所述装置包括：

至少一个根据权利要求1-14中任一项所述的平台节段（100、150）；以及

喷嘴引导叶瓣（105），其连接到所述平台节段以使所述喷嘴引导叶瓣从所述平台节段的所述气体通路表面突出。

16.一种用于冷却喷嘴引导叶瓣平台节段的方法，该方法包括：

从燃烧器排出流动气体，其中所述流动气体在流动方向（101）沿气体通路表面流动；

使所述平台节段的所述气体通路表面接触所述流动气体；

使相反于且热连接于所述气体通路表面的冷却表面接触冷却流体；以及

通过壁引导所述冷却流体以冷却所述冷却表面的下游部分，该壁从所述冷却表面突出并且至少部分地在所述流动方向延伸，其中所述壁被周向设置在相邻引导叶瓣之间；以及

通过另一壁（133、151）引导所述冷却流体，该另一壁从所述冷却表面突出并且至少部分地在所述流动方向（101）延伸，

其中所述壁和所述另一壁之间的周向距离沿所述流动方向（101）减小；

其中具有压力表面和吸力表面的所述喷嘴引导叶瓣连接在所述平台节段处，

使得压力表面和平台节段在压力表面和平台节段结合处沿第一弯曲线形成第一边缘，该第一弯曲线类似于引导叶瓣的翼型轮廓的一部分，并且

使得吸力表面和平台节段在吸力表面和平台节段结合处沿第二弯曲线形成第二边缘，该第二弯曲线类似于引导叶瓣的翼型轮廓的另一部分；

其中所述壁和所述另一壁与所述第一边缘和所述第二边缘近似平行地延伸，

其中所述壁和所述另一壁限定的通道宽度从冷却表面的上游部分向冷却表面的下游部分减小，

其中所述冷却表面的上游部分具有与喷嘴引导叶瓣的上游边缘类似的轴向位置，并且所述冷却表面的下游部分具有与喷嘴引导叶瓣的下游边缘类似的轴向位置。