用于静止叶片的冷却结构

摘要

本公开的实施例提供了一种用于静止叶片(200)的冷却结构，其包括：联接于翼型件(150)的径向端的端壁(204)；定位在端壁(204)内并且从翼型件(150)的后缘的径向外端沿径向移位的室(218)，其中室(218)包括一对相对室壁(222)，一对相对室壁(222)中的一个定位在翼型件(150)的压力侧表面近侧，并且一对相对室壁(222)中的另一个定位在翼型件(150)的吸入侧表面(158)和后缘近侧，并且其中室(218)中的冷却流体与定位在翼型件(150)的压力侧表面(156)和后缘近侧的端壁(204)的至少一部分热连通；以及定位在室(218)内的多个导热附件(260)。

权利要求

1.一种用于静止叶片(200)的冷却结构，包括：

端壁(204)，其联接于关于涡轮机(100)的转子轴线的翼型件(150)的径向端，所述翼型件(150)包括压力侧表面(156)、吸入侧表面(158)、前缘(152)和后缘(154)；

室(218)，其定位在所述端壁(204)内并且从所述翼型件(150)的所述后缘(154)的所述径向端沿径向移位，所述室(218)接收来自冷却流体源的冷却流体，其中所述室(218)包括一对相对室壁(222)，所述一对相对室壁(222)中的一个定位在所述翼型件(150)的所述压力侧表面(156)近侧，并且所述一对相对室壁(222)中的另一个定位在所述翼型件(150)的所述吸入侧表面(158)和所述后缘(154)近侧，并且其中所述室(218)中的所述冷却流体与定位在所述翼型件(150)的所述压力侧表面(156)和所述后缘(154)近侧的所述端壁(204)的至少一部分热连通；以及多个导热附件(260)，其定位在所述室(218)内并且大致均匀地分布在所述室(218)各处。

2.根据权利要求1所述的冷却结构，其特征在于，所述多个导热附件(260)包括从所述翼型件(150)的所述后缘(154)大致沿径向移位的基座。

3. 根据权利要求1所述的冷却结构，其特征在于，所述冷却结构还包括：

第一多个通路(230)，其定位在所述端壁(204)内，延伸穿过所述一对相对室壁中的一个(220)，并且与所述室(218)流体连通；以及第二多个通路(232)，其定位在所述端壁(204)内，延伸穿过所述一对相对室壁中的另一个(220)，并且与所述室(218)流体连通。

4.根据权利要求3所述的冷却结构，其特征在于，所述第一多个通路(230)和所述第二多个通路(232)中的各个还包括相应的冷却流体入口(240)和相应的冷却流体出口(242)。

5.根据权利要求1所述的冷却结构，其特征在于，所述室(218)还包括从所述翼型件(150)的所述后缘(154)和所述压力侧表面(156)附近的所述静止叶片(200)的高马赫区域沿径向移位的腔(250)，并且其中所述多个导热附件(260)中的至少一个定位在所述腔(250)内。

6.根据权利要求1所述的冷却结构，其特征在于，所述静止叶片(200)包括涡轮机(100)的单一第一级喷嘴。

7.根据权利要求1所述的冷却结构，其特征在于，所述翼型件(150)在其中没有冲击冷却回路。

8.一种用于静止叶片(200)的冷却结构，包括：

端壁(204)，其联接于关于涡轮机(100)的转子轴线的翼型件(150)的径向端，所述翼型件(150)包括压力侧表面(156)、吸入侧表面(158)、前缘(152)和后缘(154)；

室(218)，其定位在所述端壁(204)内并且从所述翼型件(150)的所述后缘(154)的所述径向端沿径向移位，所述室(218)接收来自冷却流体源的冷却流体，其中所述室(218)包括一对相对室壁(222)，所述一对相对室壁(222)中的一个定位在所述翼型件(150)的所述压力侧表面(156)近侧，并且所述一对相对室壁(222)中的另一个定位在所述翼型件(150)的所述吸入侧表面(158)近侧，并且从所述翼型件(150)的所述后缘(154)大致沿径向移位，所述室(218)中的所述冷却流体与定位在所述翼型件(150)的所述压力侧表面(156)和所述后缘(154)近侧的所述端壁(204)的至少一部分热连通，并且其中所述室(218)还包括从所述翼型件(150)的所述后缘(154)和所述压力侧表面(156)附近的所述静止叶片(200)的高马赫区域沿径向移位的腔(250)；以及定位在所述腔(250)内的至少一个导热附件(260)。

9.根据权利要求8所述的冷却结构，其特征在于，所述冷却结构还包括定位在所述室(218)内并且从所述翼型件(150)的所述后缘(154)大致沿径向移位的第二导热附件(260)。

说明书

用于静止叶片的冷却结构

技术领域

[0001] 本公开大体上涉及静止叶片，并且更具体地涉及用于静止叶片的冷却结构。

背景技术

[0002] 静止叶片在涡轮应用中用于引导热气体流来移动叶片以生成功率。在蒸汽涡轮和燃气涡轮应用中，静止叶片称为喷嘴，并且由端壁安装于外部结构，如，壳和/或内部密封结构。各个端壁连结于静止叶片的翼型件的对应端。静止叶片还可包括通路或其它特征，用于使冷却流体循环，该冷却流体吸收来自涡轮机的操作构件的热。

[0003] 为了在极端温度环境中操作，翼型件和端壁需要冷却。例如，在一些环境中，冷却流体从轮空间吸出，并且引导至静止叶片的内部端壁用于冷却。相比之下，在许多燃气涡轮应用中，随后级的喷嘴可被供给从燃气涡轮的压缩机抽取的冷却流体，例如，空气。外径端壁可直接地接收冷却流体，而内径端壁可在冷却流体从外径发送穿过翼型件之后接收冷却流体。除冷却的有效性之外，静止叶片及其构件的结构可影响其它因素，如，可制造性、容易检查，以及涡轮机的耐久性。

发明内容

[0004] 本公开的第一方面提供了一种用于静止叶片的冷却结构，其包括：联接于关于涡轮机的转子轴线的翼型件的径向端的端壁，翼型件包括压力侧表面、吸入侧表面、前缘和后缘；定位在端壁内并且从翼型件的后缘的径向端沿径向移位的室，室接收来自冷却流体源的冷却流体，其中室包括一对相对室壁，一对相对室壁中的一个定位在翼型件的压力侧表面近侧，并且一对相对室壁中的另一个定位在翼型件的吸入侧表面和后缘近侧，并且其中室中的冷却流体与定位在翼型件的压力侧表面和后缘近侧的端壁的至少一部分热连通；以及定位在室内并且大致均匀地分布在室各处的多个导热附件(fixture)。

[0005] 本公开的第二方面提供了一种用于静止叶片的冷却结构，其包括：联接于关于涡轮机的转子轴线的翼型件的径向端的端壁，翼型件包括压力侧表面、吸入侧表面、前缘和后缘；定位在端壁内并且从翼型件的后缘的径向端沿径向移位的室，室接收来自冷却流体源的冷却流体，其中室包括一对相对室壁，一对相对室壁中的一个定位在翼型件的压力侧表面近侧，并且一对相对室壁中的另一个定位在翼型件的吸入侧表面近侧，并且从翼型件的后缘大致沿径向移位，室中的冷却流体与定位在翼型件的压力侧表面和后缘近侧的端壁的至少一部分热连通，并且其中室还包括从翼型件的后缘和压力侧表面附近的静止叶片的高马赫区域沿径向移位的腔；以及定位在腔内的至少一个导热附件。

[0006] 本公开的第三方面提供了一种用于静止叶片的冷却结构，其包括：联接于关于涡轮机的转子轴线的翼型件的径向端的端壁，翼型件包括压力侧表面、吸入侧表面、前缘和后缘；定位在端壁内并且从翼型件的后缘的径向端沿径向移位的室，室接收来自冷却流体源的冷却流体，其中室包括一对相对室壁，一对相对室壁中的一个定位在翼型件的压力侧表面近侧，并且一对相对室壁中的另一个定位在翼型件的吸入侧表面近侧，并且从翼型件的后缘大致沿径向移位，室中的冷却流体与定位在翼型件的压力侧表面和后缘近侧的端壁的至少一部分热连通，并且其中室还包括从翼型件的后缘和压力侧表面附近的静止叶片的高马赫区域沿径向移位的腔；以及定位在室内并且大致均匀地分布在室各处的多个导热附件。

[0007] 技术方案1. 一种用于静止叶片的冷却结构，包括：

[0008] 端壁，其联接于关于涡轮机的转子轴线的翼型件的径向端，所述翼型件包括压力侧表面、吸入侧表面、前缘和后缘；

[0009] 室，其定位在所述端壁内并且从所述翼型件的所述后缘的所述径向端沿径向移位，所述室接收来自冷却流体源的冷却流体，其中所述室包括一对相对室壁，所述一对相对室壁中的一个定位在所述翼型件的所述压力侧表面近侧，并且所述一对相对室壁中的另一个定位在所述翼型件的所述吸入侧表面和所述后缘近侧，并且其中所述室中的所述冷却流体与定位在所述翼型件的所述压力侧表面和所述后缘近侧的所述端壁的至少一部分热连通；以及

[0010] 多个导热附件，其定位在所述室内并且大致均匀地分布在所述室各处。

[0011] 技术方案2. 根据技术方案1所述的冷却结构，其特征在于，所述多个导热附件包括从所述翼型件的所述后缘大致沿径向移位的基座。

[0012] 技术方案3. 根据技术方案1所述的冷却结构，其特征在于，所述冷却结构还包括：

[0013] 第一多个通路，其定位在所述端壁内，延伸穿过所述一对相对室壁中的一个，并且与所述室流体连通；以及

[0014] 第二多个通路，其定位在所述端壁内，延伸穿过所述一对相对室壁中的另一个，并且与所述室流体连通。

[0015] 技术方案4. 根据技术方案3所述的冷却结构，其特征在于，所述第一多个通路和所述第二多个通路中的各个还包括相应的冷却流体入口和相应的冷却流体出口。

[0016] 技术方案5. 根据技术方案1所述的冷却结构，其特征在于，所述室还包括从所述翼型件的所述后缘和所述压力侧表面附近的所述静止叶片的高马赫区域沿径向移位的腔，并且其中所述多个导热附件中的至少一个定位在所述腔内。

[0017] 技术方案6. 根据技术方案1所述的冷却结构，其特征在于，所述静止叶片包括涡轮机的单一第一级喷嘴。

[0018] 技术方案7. 根据技术方案1所述的冷却结构，其特征在于，所述翼型件在其中没有冲击冷却回路。

[0019] 技术方案8. 一种用于静止叶片的冷却结构，包括：

[0020] 端壁，其联接于关于涡轮机的转子轴线的翼型件的径向端，所述翼型件包括压力侧表面、吸入侧表面、前缘和后缘；

[0021] 室，其定位在所述端壁内并且从所述翼型件的所述后缘的所述径向端沿径向移位，所述室接收来自冷却流体源的冷却流体，其中所述室包括一对相对室壁，所述一对相对室壁中的一个定位在所述翼型件的所述压力侧表面近侧，并且所述一对相对室壁中的另一个定位在所述翼型件的所述吸入侧表面近侧，并且从所述翼型件的所述后缘大致沿径向移位，所述室中的所述冷却流体与定位在所述翼型件的所述压力侧表面和所述后缘近侧的所述端壁的至少一部分热连通，并且其中所述室还包括从所述翼型件的所述后缘和所述压力侧表面附近的所述静止叶片的高马赫区域沿径向移位的腔；以及

[0022] 定位在所述腔内的至少一个导热附件。

[0023] 技术方案9. 根据技术方案8所述的冷却结构，其特征在于，所述冷却结构还包括定位在所述室内并且从所述翼型件的所述后缘大致沿径向移位的第二导热附件。

[0024] 技术方案10. 根据技术方案8所述的冷却结构，其特征在于，所述冷却结构还包括：

[0025] 第一多个通路，其定位在所述端壁内，延伸穿过所述一对相对室壁中的一个，并且与所述室流体连通；以及

[0026] 第二多个通路，其定位在所述端壁内，延伸穿过所述一对相对室壁中的另一个，并且与所述室流体连通。

[0027] 技术方案11. 根据技术方案10所述的冷却结构，其特征在于，所述第一多个通路和所述第二多个通路中的各个还包括相应的冷却流体入口和相应的冷却流体出口。

[0028] 技术方案12. 根据技术方案8所述的冷却结构，其特征在于，所述至少一个导热附件包括定位在所述室内并且大致均匀地分布在所述室各处的多个导热附件中的一个。

[0029] 技术方案13. 根据技术方案8所述的冷却结构，其特征在于，所述静止叶片包括涡轮机的单一第一级喷嘴。

[0030] 技术方案14. 根据技术方案8所述的冷却结构，其特征在于，所述翼型件在其中没有冲击冷却回路。

[0031] 技术方案15. 一种用于静止叶片的冷却结构，包括：

[0032] 端壁，其联接于关于涡轮机的转子轴线的翼型件的径向端，所述翼型件包括压力侧表面、吸入侧表面、前缘和后缘；

[0033] 室，其定位在所述端壁内并且从所述翼型件的所述后缘的所述径向端沿径向移位，所述室接收来自冷却流体源的冷却流体，其中所述室包括一对相对室壁，所述一对相对室壁中的一个定位在所述翼型件的所述压力侧表面近侧，并且所述一对相对室壁中的另一个定位在所述翼型件的所述吸入侧表面近侧，并且从所述翼型件的所述后缘大致沿径向移位，所述室中的所述冷却流体与定位在所述翼型件的所述压力侧表面和所述后缘近侧的所述端壁的至少一部分热连通，并且其中所述室还包括从所述翼型件的所述后缘和所述压力侧表面附近的所述静止叶片的高马赫区域沿径向移位的腔；以及

[0034] 多个导热附件，其定位在所述室内并且大致均匀地分布在所述室各处。

[0035] 技术方案16. 根据技术方案15所述的冷却结构，其特征在于，所述冷却结构还包括：

[0036] 第一多个通路，其定位在所述端壁内，延伸穿过所述一对相对室壁中的一个，并且与所述室流体连通；以及

[0037] 第二多个通路，其定位在所述端壁内，延伸穿过所述一对相对室壁中的另一个，并且与所述室流体连通。

[0038] 技术方案17. 根据技术方案16所述的冷却结构，其特征在于，所述第一多个通路和所述第二多个通路中的各个还包括相应的冷却流体入口和相应的冷却流体出口。

[0039] 技术方案18. 根据技术方案15所述的冷却结构，其特征在于，所述静止叶片包括涡轮机的单一第一级喷嘴。

[0040] 技术方案19. 根据技术方案15所述的冷却结构，其特征在于，所述翼型件在其中没有冲击冷却回路。

[0041] 技术方案20. 根据技术方案15所述的冷却结构，其特征在于，所述多个导热附件包括从所述翼型件的所述后缘大致沿径向移位的基座。

附图说明

[0042] 本发明的这些及其它的特征将从连同附图进行的本发明的各种方面的以下详细描述更容易理解，该附图绘出了本发明的各种实施例，在该附图中：

[0043] 图1示出了常规涡轮机的示意图。

[0044] 图2为根据本公开的实施例的定位在操作流体的流动路径内的静止叶片的翼型件的截面图。

[0045] 图3为涡轮机的涡轮区段中的两个转子叶片之间的静止叶片的截面图。

[0046] 图4为根据本公开的实施例的用于静止叶片的冷却结构的透视断面视图。

[0047] 图5为根据本公开的实施例的端壁内的室的透视局部断面视图。

[0048] 图6提供了根据本公开的实施例的用于静止叶片的冷却结构的透视局部断面视图。

[0049] 注意的是本发明的附图不一定按比例。附图旨在仅绘出本发明的典型方面，并且因此不应当认作是限制本发明的范围。在附图中，相似的标记表示附图之间的相似元件。

[0050] 部件列表

[0051] 100 涡轮机

[0052] 102 压缩机部分

[0053] 104 涡轮区段

[0054] 106 轴

[0055] 108 燃烧器组件

[0056] 110 燃烧器

[0057] 112 转子轮

[0058] 114 第一级压缩机转子轮

[0059] 116 第一级压缩机转子叶片

[0060] 118 翼型件部分

[0061] 120 涡轮转子轮

[0062] 122 第一级涡轮轮

[0063] 124 第一级涡轮转子叶片

[0064] 130 流动路径

[0065] 150 翼型件

[0066] 152 前缘

[0067] 154 后缘

[0068] 156 压力侧表面

[0069] 158 吸入侧表面

[0070] 200 静止叶片

[0071] 204 内端壁

[0072] 206 外端壁

[0073] 212 涡轮护罩

[0074] 216 翼型件本体

[0075] 218 室

[0076] 220 室壁

[0077] 222 相对的室壁

[0078] 230 第一多个通路

[0079] 232 第二多个通路

[0080] 240 入口

[0081] 242 出口

[0082] 250 腔

[0083] 260 附件。

具体实施方式

[0084] 本公开的实施例大体上涉及用于静止叶片的冷却结构。在静止叶片中，位于喷嘴喉部上游的翼型件的压力侧表面附近的端壁的一部分可经受对应的流动路径中的高速空气。端壁和静止叶片的这些上游区可由于它们邻近端壁的周边以及它们位于端壁的安装器具(instrument)上方而难以冷却，例如，因为静止叶片可不包括冲击冷却回路。为了缓解操作期间的温度升高，本公开的实施例可提供端壁中的冷却室，其提供了用于遍及该区域钻取的膜孔的较大可及性。喷嘴后缘还可经受相对高的热应力。本公开的实施例还可减小具有内室构造的喷嘴翼型件的后缘中的应力，该内室构造提供了翼型件后缘的最薄部分下方的对流冷却，在该处，其与端壁相交。

[0085] 具体而言，本公开的实施例可提供联接于静止叶片的翼型件的径向端的端壁，其中翼型件包括压力侧表面、吸入侧表面、前缘和后缘。端壁可包括从翼型件的径向端沿径向移位的室，其接收来自专用源的冷却流体。室可包括一对相对室壁。至少一个室壁可定位在翼型件的压力侧表面近侧，其中相对的室壁定位在翼型件的吸入侧表面和后缘近侧。穿过室的冷却流体可与端壁的至少一部分热连通，该至少一部分在翼型件的压力侧表面和后缘近侧。冷却结构还可包括用于提供热连通的附加结构。导热附件可大致均匀地分布在室各处。此外或作为备选，室可包括腔，其从翼型件的后缘和压力侧表面附近的高马赫区域沿径向移位。

[0086] 空间相对用语如"内"、"外"、"以下"、"下方"、"下"、"上方"、"上"、"入口"、"出口"等可在本文中用于容易描述，以描述如图中所示的一个元件或特征与另一个(多个)元件或(多个)特征的关系。空间相对用语可旨在包含除附图中绘出的定向之外的使用或操作中的装置的不同定向。例如，如果附图中的装置颠倒，则描述为在其它元件或特征"下方"或"以下"的元件将接着定向在其它元件或特征"上方"。因此，示例性用语"下方"可包含上方和下方两个定向。装置可另外定向(旋转90度或成其它定向)，并且本文中使用的空间相对描述被相应地解释。

[0087] 本公开的实施例提供用于涡轮机的静止叶片的冷却结构。在一个实施例中，冷却结构可包括在端壁内并且从翼型件的后缘的径向端沿径向移位的室。室中的冷却流体可与定位在翼型件的压力侧表面和后缘附近的端壁的一部分热连通。室可以可选地包括大致均匀地分布在室各处的多个导热附件，和/或从静止叶片的高马赫区域沿径向移位的腔。图1示出了常规涡轮机100，其包括通过公共压缩机/涡轮轴106操作性地联接于涡轮部分104的压缩机部分102。压缩机部分102还通过燃烧器组件108流体地连接于涡轮部分104。燃烧器组件108包括一个或更多个燃烧器110。燃烧器110可以以宽范围的构造安装于涡轮机100，包括但不限于以筒环形阵列布置。压缩机区段102包括多个压缩机转子轮112。转子轮112包括第一级压缩机转子轮114，其具有均具有相关联的翼型件部分118的多个第一级压缩机转子叶片116。类似地，涡轮部分104包括多个涡轮转子轮120，其包括第一级涡轮轮122，第一级涡轮轮122具有多个第一级涡轮转子叶片124。根据示例性实施例，具有根据本公开的实施例的冷却结构的静止叶片200(图3)可提供冷却至位于例如涡轮区段104中的端壁和翼型件。然而，将理解的是，本文中所述的静止叶片200和各种冷却结构的实施例可定位在涡轮机100的其它构件或区域中。

[0088] 转到图2，示出了具有用于其中操作流体的流动路径130的翼型件150的截面。翼型件150可为静止叶片200(图3)的一部分，并且还可包括本文中所述的构件和/或基准点。图2中识别和本文中论述的翼型件150上的位置提供为实例，并且不旨在限制根据本公开的实施例的用于翼型件150的可能位置和/或几何形状。各种子构件的放置、布置和定向可基于预期使用和发电系统的类型改变，其中使用了根据本公开的冷却结构。翼型件150的形状、曲率、长度和/或其它几何特征还可基于特定涡轮机100(图1)的应用改变。翼型件150可定位在发电系统如涡轮机100的连续涡轮转子叶片124(图1)之间。

[0089] 在用于操作流体的流动路径中，翼型件150可定位在一个涡轮转子叶片124(图1)下游和另一个随后的涡轮转子叶片124(图1)上游。流体可横跨翼型件150流动，例如，沿(多个)路径F，同时从一个涡轮转子叶片124行进至另一个。翼型件150的前缘152可定位在流动路径130中的操作流体与翼型件150之间的初始接触点处。相比之下，后缘154可定位在翼型件150的相对侧处。此外，翼型件150可包括由横线区分开的压力侧表面156和/或吸入侧表面158，该横线大致平分前缘152，并且延伸至后缘154的顶点。压力侧表面156和吸入侧表面158还可基于流动路径130中的流体是否相对于翼型件150施加正或负合成压力来与彼此区分开。定位成邻近后缘154的压力侧表面156的一部分可称为和认作是翼型件150的"高马赫区域"。高马赫区域大体上是指操作流体在较高速度下流动的位置，翼型件150的其它表面处或附近的操作流体的流动基于例如翼型件150的压力侧表面156和吸入侧表面158的几何形状。

[0090] 转到图3，示出了经过定位在涡轮部分104内的静止叶片200的流动路径130的截面。操作流体(例如，热燃烧气体、蒸汽等)可流动(例如，沿流线F)穿过流动路径130，其中其可流至另外的涡轮转子叶片124，如由静止叶片200的位置和轮廓引导的。涡轮部分104示为沿涡轮轮122的旋转轴线Z(例如，与轴106(图1)同轴)延伸，并且其中径向轴线R从其向外且垂直地延伸。静止叶片200可包括大致沿径向轴线R定向(即，沿平行于其的方向延伸)的翼型件150。尽管图2的截面视图中示出了一个静止叶片200，但理解的是，多个涡轮转子叶片124和静止叶片200可从涡轮轮122沿径向延伸，例如，沿侧向延伸入和/或出页面。静止叶片
200的翼型件150可包括联接于翼型件150的内径向端的内端壁204，以及联接于翼型件150的相对的外径向端的外端壁206。本公开的实施例可提供用于涡轮机100(图1)的单一第一级喷嘴的冷却结构。"单一"涡轮喷嘴是指其中仅一个翼型件150在内端壁204与外端壁206之间延伸的静止叶片200的类型。"第一级"涡轮喷嘴是指紧接在燃烧器110(图1)下游包括在涡轮区段104(图1)中的喷嘴。单一涡轮喷嘴可基于一个或更多个结构差异与随后级的涡轮喷嘴不同，例如，各个喷嘴由其机械地支承在涡轮机100内的构造。例如，随后级的涡轮喷嘴可包括悬臂静止叶片，而单一涡轮喷嘴可被简单地支承。在简单支承的结构中，静止叶片
200可直接地支承在翼型件150与内端壁204和外端壁206之间的相对接触表面处。

[0091] 内端壁204可定位在涡轮轮122附近，而外端壁206可定位在涡轮护罩212附近。在操作期间，沿流线F行进的热燃烧气体可将热传递至翼型件150和(多个)端壁204,206，例如，通过接触静止叶片200的翼型件150和(多个)端壁204,206的操作流体。在一些情形中，静止叶片200的翼型件150可包括其中的内部冷却回路(未示出)。具体而言，一些类型的翼型件150可包括内腔或其它冷却回路，用于沿径向传送冷却流体穿过翼型件150，例如，穿过在端壁204,206之间延伸的翼型件本体216。在这些类型的系统中，在翼型件本体216内流动的冷却流体可经由翼型件150的导热材料成分从流动路径130中的操作流体吸收热。然而，在其它实施例(例如，第一级单一涡轮喷嘴)中，翼型件150的截面可不包括其中的任何内部冷却回路。对于不具有翼型件150内的冷却回路的静止叶片200，冷却可改为利用内端壁204和外端壁206内的冷却回路提供，而不利用翼型件150内的冲击冷却回路和/或翼型件150中的冷却回路与端壁204,206之间的流体连通。各个端壁204,206可包括其中的室218，用于使(多种)冷却流体在静止叶片200内循环。内端壁204或外端壁206的室218内的冷却流体可通过各个端壁204,206和翼型件150的导热材料成分从流动路径130中的操作流体吸收热。在本公开的实施例中，从流动路径130中的操作流体传递至翼型件150的热可通过静止叶片200的材料成分传送至内端壁204和外端壁206的(多个)室218。包括翼型件150和端壁204,
206的静止叶片200因此可由导热金属如工业钢、超级合金等构成。

[0092] 转到图4，示出了其中具有室218的一个端壁204的局部断面透视图。尽管作为实例，一个翼型件150在图4中示为联接于端壁204(即，以单一的简单支承的涡轮喷嘴构造)，但理解的是，任何期望数量的翼型件150可联接于端壁204，以适合变化的涡轮机设计和应用。用于涡轮机的单一的简单支承的涡轮喷嘴中的静止叶片200的冷却结构可提供冷却至翼型件150的后缘154，以及端壁204的其它后部分，其中，其它途径(例如，冲击冷却回路)不为可用或实际的。

[0093] 端壁204可包括在端壁204内的两个位置之间在翼型件150下方沿径向延伸的一个室218。如图4中所示，室218可主要设置在翼型件156的吸入侧表面158近侧，并且可在翼型件150的后缘154下方沿周向延伸，例如，在压力侧表面156近侧的高流体加速的区域下方。室218可定位在涡轮机100(图1)的转子轴线与翼型件150的后缘154之间，使得翼型件150和室218在结构上不同于彼此。室218的实施例可提供沿或接近(多个)端壁204,206(仅图3)的压力侧表面156钻取的膜孔的较大可及性，并且还可提供用于减小翼型件150的后缘154中的应力的结构。尽管内端壁204在图4中由实例示出，但理解的是，本公开的实施例和特征中的各个还可在外端壁206内实施。(多个)端壁204,206可以可选地包括除室218之外的附加室，以向静止叶片200提供其它形式的冷却。

[0094] 室218可包括限定端壁204内的室218的周长的多个室壁220,222。室218可从翼型件150的内径向端移位(例如，在与翼型件150的总体不同的周向平面中)，其中至少一个室壁220定位在翼型件150的压力侧表面156近侧。至少一个相对的室壁222可定位在吸入侧表面158和后缘154近侧。如本文中使用的用语"近侧"可指示一个元件与近侧元件分开，例如，仅通过单个插置元件或一组导热插置元件。在本公开的实施例中，相对的(多个)室壁222在翼型件150的吸入侧表面158和后缘154近侧指示了这些元件仅通过内端壁204或外端壁206的本体与彼此在结构上分开。室壁220,222的位置可提供室218中的冷却流体与定位在翼型件150的后缘154和压力侧表面156近侧的端壁204的至少一部分之间的热连通，例如，以允许热从翼型件150的这些部分通过端壁204传递至室218中的冷却流体。

[0095] 为了使冷却流体循环入和出室218，静止叶片200的端壁204可包括其中的第一多个通路230和第二多个通路232。第一多个通路230和第二多个通路232可均延伸穿过室壁220或相对的室壁222，使得第一多个通路230和第二多个通路232中的各个通路与室218流体连通。本公开的实施例可在操作期间提供室218各处的非线性冷却流体流。即，第一多个通路230和第二多个通路232可均包括至少一个入口240和至少一个出口242，使得冷却流体非排他地通过第一多个通路230和/或第二多个通路232进入和离开室218。室218中的冷却流体可通过多个通路230,232中的仅一个通路进入和离开室218。在实施例中，一定量的冷却流体可仅在通过入口240进入室218和通过出口242离开室218之后流过定位在后缘154、吸入侧表面158或压力侧表面156近侧的室218的部分。包括多个通路240,242中的各个的入口240和出口242还可允许来自与室218流体连通的冷却源(未示出)的冷却流体在室218的部分中具有较高浓度，在该部分中，期望翼型件150和端壁204的附加冷却。例如，冷却流体的较大部分可例如接近翼型件150的压力侧表面156和后缘154进入和离开室218，而冷却流体的较小部分可在其它位置处发送入和出室218。在任何情况下，室218可接收来自除冲击冷却回路之外的源的冷却流体。内端壁204或外端壁206可组成静止叶片200的部分，而没有任何冲击冷却回路包括在其中，或至少没有延伸穿过翼型件150的后缘154并且与室218流体连通的冲击冷却回路。

[0096] 为了增加室218中的冷却流体与位于高温高速操作流体近侧的端壁204和/或翼型件150的部分之间的热连通，室218还可在其中包括腔250。腔250可在例如位于翼型件150的后缘154和压力侧表面156附近的静止叶片200的至少高马赫区域下方定位在(多个)端壁204,206(仅图3)内。腔250可提供为区段、凹穴、凹部或尺寸确定成收集和/或使其中的(多种)冷却流体内部循环的室218的另外的不同子区段，以提供室218的腔250中的冷却流体与在翼型件150附近且从腔250沿径向移位的高马赫区域中的冷却流体之间的增加的热连通。
除用作压力降位置来产生穿过室218的冷却流体的周向抽吸外，腔250可提供与(多个)端壁
204,206的高温区域热连通的室218的区中的附加冷却。

[0097] 参照图5，本公开的实施例可包括(多个)室218内的导热附件("附件")260，如，基座，用于将热从静止叶片200传递至(多个)室218内的冷却流体。更具体而言，各个附件260可通过增大穿过(多个)室218的冷却流体与(多个)端壁204,206的材料成分之间的接触面积来将热从端壁204传送至其中的冷却流体。呈从大致沿径向对准吸入侧表面158和后缘154的区域延伸至(多个)端壁204,206的压力侧表面156的单个连续室形式的室218可增大附件260的总体覆盖，以提供附加后侧冷却至定位在(多个)端壁204,206附近的高马赫区域。附件260可提供为任何可构想出的附件，用于增大冷却流体与导热表面之间的接触面积，并且作为实例可呈基座、凹座、凸起、销、壁和/或其它形状和尺寸的其它附件的形式。此外，附件260可采用多种形状，包括具有圆柱形几何形状、大致角锥几何形状、具有四个或更多表面的不规则几何形状等的那些。在任何情况下，一个或更多个附件260可在相对的室壁
220,222之间定位在室218内(图4)，入口240和/或出口242包括在各个室壁内，以与流过室
218的冷却流体接触。

[0098] 转到图6，示出了其中具有室218和附件260的端壁204的局部透视断面视图。本公开的实施例可以以大致均匀分布将附件260提供在室218内。即，室218中的各个附件260可与室218中的各个相邻附件260分开大致相同的分开距离。理解的是，由于例如制造可变性，甚至在附件260以大致均匀分布提供的情况下，故相邻附件260之间的相同分离距离可与其它分离距离相差较小或很少的量。"大致均匀"分布包括不能够与操作期间的均匀分布区分开的任何分布，即，提供了最多大约5.0%的误差裕度内的相同量的热连通或热传递。各个附件260因此可为多个导热附件中的一个，其定位在室218内，并且大致均匀地分布在室218各处，由此提供了(多个)端壁204,206各处的连续的附件260组。相邻附件260之间的间距可在内端壁204和外端壁206的类型之间变化。在示例性实施例中，在室218各处的大致均匀的分布中，各个相邻附件260之间的分离距离可在例如大约一毫米(mm)到大约二十mm之间。

[0099] 尽管在图6中，多个附件260设在室218内并且大致均匀地分布在室218各处，但还理解的是，本公开还提供了备选实施例。例如，附件260可在与翼型件150在后缘154处的结构不同的周向平面中设在室218内。更具体而言，至少一个附件260可与例如位于离翼型件150的后缘154上的压力侧表面156或吸入侧表面158最多5.0mm处的端壁204的一部分沿径向对准。此外或作为备选，其中具有腔250的室218的实施例可包括定位在腔250内的至少一个附件260。与后缘154大致沿径向对准且/或在腔250内的一个或更多个附件260可提供其中期望更多冷却的区中的冷却流体与端壁204之间的增加的热连通，例如，翼型件150的后缘154和压力侧表面156附近的高马赫区域。附件260在室218各处的大致均匀分布可进一步改进室218中的冷却流体与压力侧表面156和吸入侧表面158近侧的端壁204之间的热传递，例如，通过经由室218内的冷却流体的对流冷却来减小横跨(多个)端壁204,206的热梯度。
入口240和出口242包括在多个通路230,232中的各个中可允许更多冷却流体进入腔250。例如，相比于发送至与室218中的其它区流体连通的第一多个通路230或第二多个通路232中的其它入口240的冷却流体的量，冷却流体的较大部分可发送至与腔250流体连通的第一多个通路230中的入口240。

[0100] 本公开的实施例可提供若干技术和商业优点，其中一些由本文中的实例论述。例如，本文中所述的元件的位置(例如，腔250的位置和/或附件260的分布)可提供端壁204和与室218流体连通的冷却流体储存器中的冷却流体流的有效使用。此外，本公开的实施例可提供增加的冷却总量至静止叶片200，特别是在易受高温的区中，如翼型件150附近的高马赫区域。室218和其中的构件的位置可改进静止叶片200的机械耐久性和稳定性，由此提供用于配置和维修的机器的增加的可制造性和减少的基于状态的维护成本。操作流体与室218中的冷却流体之间的改进的热连通还可减少操作期间所需的喷嘴冷却流的总量，并且可降低由铸造的含铁金属物质如铝、铜、铁、铅和/或这些材料的物质如铁组合形成内端壁
204和外端壁206所需的设计复杂性。第一多个通路230和第二多个通路232中的入口240和出口242的存在可提供操作期间室218各处的冷却流体的非线性流，并且具体可允许较大浓度的冷却流体发送至翼型件150的后缘154和压力侧表面156近侧的室218的部分。这些区中(例如，室218的腔250内)的较大浓度的冷却流体可允许穿过室218的冷却流体流的动态调节。

[0101] 本公开的设备和方法不限于任何一个特定燃气涡轮、燃烧发动机、发电系统或其它系统，并且可与其它发电系统和/或系统(例如，联合循环、简单循环、核反应堆等)一起使用。此外，本发明的设备可与可受益于本文中描述的设备的增大的操作范围、效率、耐久性和可靠性的本文中未描述的其它系统一起使用。此外，各种喷射系统可在单个喷嘴上或在单个发电系统的不同部分中的不同喷嘴上/关于其一起使用。任何数量的不同实施例可在期望情况下添加或一起使用，并且本文中所述的实施例经由实例不旨在彼此相互排斥。

[0102] 本文中所述的术语仅出于描述特定实施例的目的，并且不旨在限制本公开。如本文中使用的，单数形式"一"、"一个"和"该"旨在也包括复数形式，除非上下文清楚地另外指出。将进一步理解的是，用语"包括"和/或"包含"在用于本说明书中时表示陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或构件的存在，但并未排除存在或添加一个或更多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、构件和/或它们的组。

[0103] 该书面的描述使用实例以公开本发明(包括最佳模式)，并且使本领域技术人员能够实践本发明(包括制造和使用任何装置或系统并且执行任何并入的方法)。本发明的可专利范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它实例。如果这些其它实例具有不与权利要求的字面语言不同的结构元件，或者如果这些其它实例包括与权利要求的字面语言无显著差别的等同结构元件，则这些其它实例意图在权利要求的范围内。