渦輪葉片中的內(nèi)部冷卻通道的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種用于燃?xì)鉁u輪機(jī)發(fā)動機(jī)的渦輪的葉片，該葉片包括翼型件，該翼型件具有前緣、后緣、外側(cè)尖端、和內(nèi)側(cè)端。該翼型件還可以包括冷卻構(gòu)型，該冷卻構(gòu)型包括多個冷卻通道以用于接收和引導(dǎo)冷卻劑。冷卻通道可以包括線性冷卻通道和彎曲冷卻通道。該葉片還可以包括波狀形狀，該波狀形狀在內(nèi)側(cè)端與外側(cè)尖端之間由翼型件限定，其中該波狀形狀被配置成使得包括目標(biāo)區(qū)域，該目標(biāo)區(qū)域?qū)τ趶囊硇图膬?nèi)側(cè)端處的位置徑向地延伸的線性參考線而言無法進(jìn)入。彎曲冷卻通道可以被配置成在上游端與下游端之間延伸，以便與位于上游端與下游端之間的目標(biāo)區(qū)域相交。
【專利說明】
渦輪葉片中的內(nèi)部冷卻通道
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本申請涉及燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)中的渦輪葉片的內(nèi)部冷卻通道。更具體但并不構(gòu)成限制地，本申請涉及形成于后排渦輪轉(zhuǎn)子葉片內(nèi)的長轉(zhuǎn)子葉片內(nèi)的非線性內(nèi)部冷卻通道。
【背景技術(shù)】
[0002]應(yīng)當(dāng)領(lǐng)會，燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)大體包括壓縮機(jī)、燃燒器、和渦輪。壓縮機(jī)和渦輪部段大體包括按級軸向地堆疊的葉片排。每級均包括固定的周向地間隔開的定子葉片排、以及關(guān)于中心渦輪軸線或軸旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子葉片排。在操作中，總體而言，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子葉片關(guān)于軸旋轉(zhuǎn)，并且與定子葉片協(xié)調(diào)作用壓縮氣流。壓縮空氣供給隨后用于燃燒器中，以燃燒燃料供給。通過燃燒獲得的熱膨脹氣體(即，工作流體)流膨脹通過發(fā)動機(jī)的渦輪部段。通過渦輪的工作流體流引起轉(zhuǎn)子葉片旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子葉片連接到中心軸，使得轉(zhuǎn)子葉片的旋轉(zhuǎn)使軸旋轉(zhuǎn)。
[0003]通過該方式，燃料中所包含的能量轉(zhuǎn)化成旋轉(zhuǎn)軸的機(jī)械能，該機(jī)械能例如能夠用于使壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子葉片旋轉(zhuǎn)，使得產(chǎn)生燃燒所需的壓縮空氣供給，以及使發(fā)電機(jī)的線圈旋轉(zhuǎn)，使得產(chǎn)生電能。在操作期間，由于熱氣體路徑的極限溫度，工作流體的速度、以及發(fā)動機(jī)、渦輪葉片(如上所述，大體包括旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子葉片和固定的周向地間隔開的定子葉片)的轉(zhuǎn)速由于極限機(jī)械和熱負(fù)載而受到高應(yīng)力。
[0004]對能量不斷增長的需求使得工程設(shè)計更高效的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)成為持續(xù)并且顯著的目標(biāo)。盡管用于提高渦輪發(fā)動機(jī)效率的若干策略是眾所周知的，但是由于這些備選方式(例如包括增大發(fā)動機(jī)的尺寸、增大通過熱氣體路徑的溫度、以及增大轉(zhuǎn)子葉片的轉(zhuǎn)速)通常在已經(jīng)受到高應(yīng)力的部件(例如渦輪轉(zhuǎn)子和定子葉片)上施加額外的應(yīng)變，使得該目標(biāo)仍然具有挑戰(zhàn)性。因此，非常需要改進(jìn)的能夠降低作用在渦輪葉片上的操作應(yīng)力或者允許渦輪葉片更好地承受這些應(yīng)力的設(shè)備、方法和/或系統(tǒng)。如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)領(lǐng)會的，一種用于緩解作用在葉片上的熱應(yīng)力的策略是在操作期間對其進(jìn)行冷卻。有效的冷卻例如可以允許葉片承受更高的點(diǎn)火溫度、在高操作溫度下承受更大的機(jī)械應(yīng)力、并且/或者延長葉片的部件壽命，所有這些都可以允許渦輪發(fā)動機(jī)更加成本有效并且操作高效。在操作期間冷卻葉片的一種方法是使用內(nèi)部冷卻通路或回路?？傮w而言，這包括使相對較冷的壓縮空氣通過葉片內(nèi)的內(nèi)部冷卻通道，所述壓縮空氣供給可以由渦輪發(fā)動機(jī)的壓縮機(jī)供給。當(dāng)壓縮空氣通過葉片時，其對葉片進(jìn)行對流冷卻，從而允許部件承受其在其它情況下無法承受的點(diǎn)火溫度。
[0005]出于多種原因，應(yīng)當(dāng)領(lǐng)會，在設(shè)計和制造這些冷卻通道的構(gòu)型時需要非常注意。第一，使用冷卻空氣需要較大成本。即，被從壓縮機(jī)轉(zhuǎn)移到發(fā)動機(jī)的渦輪部段以用于冷卻的空氣繞過燃燒器，并且因此降低發(fā)動機(jī)的效率。這樣一來，冷卻通道必須被設(shè)計成以高效方式使用空氣，即，提供必要的覆蓋和冷卻效率，使得出于該目的需要的空氣量最少。第二，更新、更積極成形的氣動葉片構(gòu)型更薄并且更加彎曲或扭曲，從而通常導(dǎo)致無法使用使渦輪葉片長度伸長的線性冷卻通道，同時葉片的薄度需要冷卻通道在具有緊湊型設(shè)計的同時性能良好。第三，為了降低機(jī)械負(fù)載，冷卻通道可以形成為從葉片移除不必要的重量;然而，葉片仍然必須保持強(qiáng)健，以承受極限機(jī)械負(fù)載。因此，冷卻通道必須被設(shè)計成使得渦輪葉片具有輕質(zhì)但是強(qiáng)健的構(gòu)造，同時避免了將不利地影響葉片彈性的應(yīng)力集中。這樣一來，在形狀更積極、更薄的氣動葉片構(gòu)型中性能良好的渦輪葉片冷卻構(gòu)型促進(jìn)更輕的葉片內(nèi)部構(gòu)造、保持部件的結(jié)構(gòu)支承、同時還提供商業(yè)上需要的高冷卻效率。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]因此，本實用新型描述一種用于燃?xì)鉁u輪機(jī)發(fā)動機(jī)的渦輪的葉片，該葉片包括翼型件，該翼型件具有前緣、后緣、外側(cè)尖端、和內(nèi)側(cè)端，在該內(nèi)側(cè)端處，翼型件附接到根部，該根部被配置成將渦輪葉片聯(lián)接到轉(zhuǎn)子盤。該翼型件還可以包括冷卻構(gòu)型，該冷卻構(gòu)型包括多個細(xì)長冷卻通道以用于接收和引導(dǎo)冷卻劑通過翼型件。多個冷卻通道可以包括至少線性冷卻通道和彎曲冷卻通道。該葉片還可以包括波狀形狀，該波狀形狀在內(nèi)側(cè)端與外側(cè)尖端之間由翼型件限定，該波狀形狀被配置成使得包括目標(biāo)區(qū)域，該目標(biāo)區(qū)域?qū)τ趶囊硇图膬?nèi)側(cè)端處的位置徑向地延伸的線性參考線而言無法進(jìn)入。彎曲冷卻通道可以被配置成在上游端與下游端之間延伸，以便與位于該上游端與下游端之間的目標(biāo)區(qū)域相交。
[0007]在本實用新型的一個實施例中涉及一種用于燃?xì)鉁u輪機(jī)發(fā)動機(jī)的渦輪的葉片，所述葉片包括翼型件，所述翼型件具有前緣、后緣、外側(cè)尖端、和內(nèi)側(cè)端，在所述內(nèi)側(cè)端處，所述翼型件附接到根部，所述根部被配置成將所述渦輪葉片聯(lián)接到轉(zhuǎn)子盤，其中所述翼型件包括冷卻構(gòu)型，所述冷卻構(gòu)型包括多個細(xì)長冷卻通道以用于接收冷卻劑并引導(dǎo)冷卻劑通過所述翼型件，所述葉片還包括:波狀形狀，所述波狀形狀在所述內(nèi)側(cè)端部與所述外側(cè)尖端之間由所述翼型件限定，所述波狀形狀被配置成使得包括對于徑向地延伸穿過所述翼型件的線性參考線而言無法進(jìn)入的目標(biāo)區(qū)域;和彎曲冷卻通道，所述彎曲冷卻通道被配置成在上游端與下游端之間延伸，以便與位于所述上游端與所述下游端之間的目標(biāo)區(qū)域相交;冷卻劑進(jìn)給，所述冷卻劑進(jìn)給被配置成與所述彎曲冷卻通道的下游端流體連通。
[0008]其中，所述冷卻劑進(jìn)給延伸穿過所述葉片的根部，以便連接到冷卻劑源；
[0009]其中所述葉片包括轉(zhuǎn)子葉片并且所述彎曲冷卻通道包括鑄造后特征;并且
[0010]其中所述線性參考線包括在所述翼型件的外側(cè)尖端與內(nèi)側(cè)端之間延伸的線性參考線。
[0011]其中，所述翼型件的波狀形狀包括以下中的至少一種:
[0012]沿所述前緣和所述后緣連接的凹形壓力側(cè)面和凸形吸力側(cè)面;和
[0013]徑向彎曲部件，通過所述徑向彎曲部件沿所述翼型件的縱向軸線限定弧。
[0014]其中，所述翼型件的波狀形狀包括關(guān)于所述翼型件的縱向軸線的扭曲，所述扭曲被配置成使得在所述內(nèi)側(cè)端與所述外側(cè)尖端之間逐漸改變所述翼型件的斜罩角。
[0015]其中，所述翼型件的波狀形狀包括沿所述翼型件的縱向軸線的逐漸變細(xì)，所述逐漸變細(xì)包括以下中的至少一種:
[0016]軸向逐漸變細(xì)，所述前緣與所述后緣之間的距離通過所述軸向逐漸變細(xì)在所述翼型件的內(nèi)側(cè)端與外側(cè)尖端之間逐漸減小;和
[0017]周向逐漸變細(xì)，所述壓力側(cè)面與所述吸力側(cè)面之間的厚度通過所述周向逐漸變細(xì)在所述翼型件的內(nèi)側(cè)端與所述外側(cè)尖端之間逐漸減小。
[0018]其中，所述目標(biāo)區(qū)域的線性無法進(jìn)入性的構(gòu)型包括以下中至少兩種的組合:關(guān)于所述翼型件的縱向軸線的扭曲；沿所述翼型件的縱向軸線的逐漸變細(xì);和徑向彎曲部件，通過所述徑向彎曲部件沿所述翼型件的縱向軸線限定弧;并且
[0019]其中所述彎曲冷卻通道的曲率被配置成使得與所述翼型件的波狀形狀的曲率相對應(yīng)。
[0020]其中，所述彎曲冷卻通道的下游端連接到穿過所述翼型件的外表面形成的出口端口，所述出口端口定位在以下中的至少一個上:所述外側(cè)尖端;所述壓力側(cè)面;所述吸力側(cè)面;所述前緣;和所述后緣。
[0021]其中，在所述上游端處，所述彎曲冷卻通道包括與所述冷卻劑進(jìn)給的連接，所述連接包括靠近所述翼型件的內(nèi)側(cè)端的位置。
[0022]其中，在所述上游端處，所述彎曲冷卻通道包括與線性冷卻通道的下游端的連接，所述連接包括所述翼型件內(nèi)的位置；
[0023]其中所述線性冷卻通道在與所述彎曲冷卻通道的連接和與所述冷卻劑進(jìn)給的連接之間延伸。
[0024]其中，所述翼型件包括被限定于軸向中線的每一側(cè)的前半部和后緣半部，所述軸向中線連接翼型件弧線的中點(diǎn)；
[0025]其中所述翼型件包括被限定在所述翼型件的徑向中線的內(nèi)側(cè)和外側(cè)的徑向堆疊部段，其中內(nèi)側(cè)部段在所述根部與所述徑向中線之間延伸，并且外側(cè)部段在所述徑向中線與所述外側(cè)尖端之間延伸;并且
[0026]其中所述冷卻構(gòu)型包括多個彎曲冷卻通道。
[0027]其中，所述彎曲冷卻通道中的每一個的上游端都包括靠近所述翼型件的軸向中線和內(nèi)側(cè)端的位置;并且
[0028]其中所述彎曲冷卻通道包括朝向形成于以下中的至少一個上的出口端口彎曲的曲率:所述翼型件的后緣;和所述翼型件的前緣。
[0029]其中，所述彎曲冷卻通道中的每一個都相對于其它的彎曲冷卻通道平行地并且沿朝向所述翼型件的后緣彎曲的曲率延伸；
[0030]其中所述出口端口包括沿所述翼型件的后緣的徑向間隔。
[0031]其中，所述彎曲冷卻通道的上游端定位在所述翼型件的前半部內(nèi)，并且所述出口端口形成為穿過所述翼型件的后半部的外表面。
[0032]其中，所述轉(zhuǎn)子葉片被配置成用于在多級渦輪中的后排轉(zhuǎn)子葉片中操作；
[0033]其中所述目標(biāo)區(qū)域定位在所述翼型件的外側(cè)部段內(nèi)。
[0034]其中，所述目標(biāo)區(qū)域定位在所述翼型件的后半部內(nèi)；并且
[0035]其中所述彎曲冷卻通道中的每一個都包括朝向所述翼型件的后緣彎曲的曲率。
[0036]其中，所述冷卻構(gòu)型包括多個線性冷卻通道和多個彎曲冷卻通道，所述多個彎曲冷卻通道均具有定位在所述翼型件的內(nèi)側(cè)端附近的上游端;并且
[0037]其中所述線性冷卻通道和所述彎曲冷卻通道延伸跨過所述翼型件的至少大部分徑向高度。
[0038]其中，所述彎曲冷卻通道中的每一個都從在中間翼展聯(lián)結(jié)處連接到所述線性冷卻通道中的一個的內(nèi)側(cè)位置處平行地延伸到每個彎曲冷卻通道連接到所述出口端口的外側(cè)位置處。
[0039]其中，所述彎曲冷卻通道中的一個包括曲率，所述曲率與所述翼型件的壓力側(cè)面的表面外形相對應(yīng);并且
[0040]其中所述彎曲冷卻通道中的每一個都包括與所述翼型件的吸力側(cè)面的表面外形相對應(yīng)的曲率。
[0041]其中，所述彎曲冷卻通道相對于所述翼型件的外表面的區(qū)域的曲率徑向地延伸；并且
[0042]其中，所述彎曲冷卻通道相對于所述翼型件的外表面的區(qū)域保持基本恒定偏置。
[0043]其中，所述彎曲冷卻通道包括通過鑄造所述葉片之后的加工工藝形成的鑄造后特征;并且
[0044]其中所述加工工藝包括可操縱電化學(xué)加工工藝和放電加工過程中的一種。
[0045]當(dāng)結(jié)合附圖以及所附權(quán)利要求閱覽下文對優(yōu)選實施例的詳細(xì)描述時，本申請的這些和其它的特征將變得顯而易見。
【附圖說明】
[0046]通過結(jié)合附圖仔細(xì)研究下文對本實用新型的示例性實施例更加詳細(xì)的描述，本實用新型的這些以及其它的特征將得到更加全面的理解和領(lǐng)會，在附圖中:
[0047]圖1是其中可以使用根據(jù)本申請的實施例的葉片的示例性渦輪發(fā)動機(jī)的示意圖；
[0048]圖2是圖1的燃燒渦輪發(fā)動機(jī)的壓縮機(jī)部段的剖視圖；
[0049]圖3是圖1的燃燒渦輪發(fā)動機(jī)的渦輪部段的剖視圖；
[0050]圖4是其中可以使用本實用新型的實施例的示例性渦輪轉(zhuǎn)子葉片的側(cè)視圖；
[0051 ]圖5是沿圖4的視線5-5的剖視圖；
[0052]圖6是沿圖4的視線6-6的剖視圖；
[0053]圖7是沿圖4的視線7-7的剖視圖；
[0054]圖8是沿圖4的視線8-8的剖視圖；
[0055]圖9是示例性渦輪轉(zhuǎn)子葉片的透視圖，該示例性渦輪轉(zhuǎn)子葉片包括其中可以使用本實用新型的實施例的扭曲、彎曲和錐形構(gòu)型；
[0056]圖10是沿圖9的視線10-10的部分剖視、部分透視圖；
[0057]圖11是渦輪轉(zhuǎn)子葉片的側(cè)視圖，其中示出了傳統(tǒng)的線性冷卻通道；
[0058]圖12是圖11的渦輪轉(zhuǎn)子葉片的透視圖；
[0059]圖13是渦輪轉(zhuǎn)子葉片的側(cè)視圖，其中示出了根據(jù)本實用新型的示例性實施例的彎曲冷卻通道；
[0060]圖14是圖13的渦輪轉(zhuǎn)子葉片的透視圖；
[0061]圖15是渦輪轉(zhuǎn)子葉片的透視圖，該渦輪轉(zhuǎn)子葉片具有根據(jù)本實用新型的備選實施例的彎曲冷卻通道；
[0062]圖16是渦輪轉(zhuǎn)子葉片的透視圖，該渦輪轉(zhuǎn)子葉片具有根據(jù)本實用新型的備選實施例的彎曲冷卻通道;和
[0063]圖17是渦輪轉(zhuǎn)子葉片的透視圖，該渦輪轉(zhuǎn)子葉片具有根據(jù)本實用新型的備選實施例的彎曲冷卻通道。
【具體實施方式】
[0064]本實用新型的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下文的描述中有所闡述，或者可以是通過描述顯而易見的，或者可以通過實施本實用新型而習(xí)得?，F(xiàn)在將詳細(xì)地參照本實用新型的實施例，其中的一個或多個例子示于附圖中。詳細(xì)的描述使用附圖標(biāo)記來表示附圖中的特征。附圖和描述中相似或類似的附圖標(biāo)記可以用于表示本實用新型的實施例的相似或類似的部件。如應(yīng)當(dāng)領(lǐng)會的，每個例子都以對實用新型進(jìn)行解釋的方式給出，并不對本實用新型構(gòu)成限制。實際上，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見的是，能夠在不偏離本實用新型的范圍或者精神的前提下對本實用新型進(jìn)行改型和變型。例如，作為一個實施例的一部分示出或者進(jìn)行描述的特征能夠用于另一個實施例，從而產(chǎn)生又一個實施例。因此，期望的是，本實用新型覆蓋落入所附權(quán)利要求及其等同形式的范圍內(nèi)的這些改型和變型。應(yīng)當(dāng)理解，除非另有說明，否則本文中所提到的范圍和界限包括處于規(guī)定界限內(nèi)的所有的子范圍(其中包括界限本身)。此外，某些術(shù)語已被選為用于描述本實用新型及其部件子系統(tǒng)和部分。在可能的范圍內(nèi)，這些術(shù)語是基于技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)公知的術(shù)語選擇的。還應(yīng)當(dāng)領(lǐng)會，這些術(shù)語通常具有不同的解釋。例如，本文中所稱的單個部件，在其它地方可以被稱為由多個部件構(gòu)成，或者本文中所稱的包括多個部件，在其它地方可以被稱為是單個部件。在理解本實用新型范圍的過程中，不僅應(yīng)當(dāng)注意所使用的特定的術(shù)語，還應(yīng)當(dāng)注意所附的描述和上下文，以及所參照和描述的部件的結(jié)構(gòu)、構(gòu)型、功能、和/或使用，其中包括術(shù)語與若干附圖相關(guān)的方式，當(dāng)然還有術(shù)語在所附權(quán)利要求中的準(zhǔn)確使用。此外，盡管結(jié)合特定類型的渦輪發(fā)動機(jī)提供了以下例子，但是本實用新型的技術(shù)還可以用于其它類型的渦輪發(fā)動機(jī)，如相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員將理解的那樣。
[0065]考慮到渦輪發(fā)動機(jī)操作的特性，若干描述性的術(shù)語可以在本申請全文中使用，以便解釋發(fā)動機(jī)以及/或者包括在其中的若干子系統(tǒng)或部件如何起作用，并且可以證明在本部分一開始就定義這些術(shù)語是有益的。因此，除非另有說明，否則這些術(shù)語及其定義如下。沒有進(jìn)一步具體說明的話，術(shù)語“前部”和“后部”指的是相對于燃?xì)鉁u輪機(jī)取向的方向。即，“前部”指的是發(fā)動機(jī)的前部或壓縮機(jī)端，并且“后部”指的是發(fā)動機(jī)的后部或渦輪端。應(yīng)當(dāng)領(lǐng)會，這些術(shù)語中的每一個都可以用于表示發(fā)動機(jī)內(nèi)的移動或相對位置。術(shù)語“下游”和“上游”用于指示特定管道內(nèi)相對于移動通過其中的流的大體方向的位置。(應(yīng)當(dāng)領(lǐng)會，這些術(shù)語參照相對于正常操作期間期望的流的方向，這對于本領(lǐng)域內(nèi)的任何普通技術(shù)人員而言都應(yīng)當(dāng)是顯而易見的)。術(shù)語“下游”指的是其中流體流過特定管道的方向，而“上游”指的是與之相反的方向。因此，例如，開始作為移動通過壓縮機(jī)的空氣并且隨后變?yōu)樵谌紵鲀?nèi)并超過燃燒器的燃燒氣體的通過渦輪發(fā)動機(jī)的工作流體的主要流可以被描述成開始于朝向壓縮機(jī)的上游或向前端的上游位置處并且終止于朝向渦輪的下游或后部端的下游位置處。就描述常見類型的燃燒器內(nèi)的流動方向而言，如下文更詳細(xì)地討論的，應(yīng)當(dāng)領(lǐng)會，壓縮機(jī)排放空氣典型地通過朝向燃燒器的后部端集中的沖擊端口進(jìn)入燃燒器(相對于燃燒器縱向軸線以及上述的限定了前部/后部區(qū)別的壓縮機(jī)/渦輪定位)。一旦位于燃燒器中，壓縮空氣由圍繞內(nèi)部室形成的流環(huán)被引向朝向燃燒器的前端，氣流在此處進(jìn)入內(nèi)部室，并且逆轉(zhuǎn)其流動方向，朝向燃燒器的后端行進(jìn)。在又一種背景下，可以通過相同的方式來處理流過冷卻通道的冷卻劑。
[0066]此外，考慮到壓縮機(jī)和渦輪關(guān)于中心共同軸線的構(gòu)型，以及對于多種燃燒器類型而言常見的圓柱形構(gòu)型，本文中可以使用描述相對于軸線的位置的術(shù)語。就這方面而言，應(yīng)當(dāng)領(lǐng)會，術(shù)語“徑向”指的是與軸線垂直的移動或位置。關(guān)于這一點(diǎn)，可能需要描述相對于中心軸線的相對距離。在該情況下例如，如果第一部件定位成相比第二部件更靠近中心軸線，那么第一部件將被描述成相對于第二部件“徑向向內(nèi)”或位于“內(nèi)側(cè)”。另一方面，如果第一部件定位成相對于第二部件更遠(yuǎn)離中心軸線，那么第一部件將在本文中被描述成相對于第二部件“徑向向外”或位于“外側(cè)”。此外，如應(yīng)當(dāng)領(lǐng)會的，術(shù)語“軸向”指的是與軸線平行的移動或位置。最后，術(shù)語“周向”指的是圍繞軸線的移動或位置。如上所述，盡管這些術(shù)語可以結(jié)合延伸通過發(fā)動機(jī)的壓縮機(jī)和渦輪部段延伸的共同中心軸線應(yīng)用，但是這些術(shù)語也可以結(jié)合發(fā)動機(jī)的其它部件或子系統(tǒng)使用。通過背景的方式，現(xiàn)在參照附圖，圖1至圖3示出了其中可以使用本申請的實施例的示例性燃燒渦輪發(fā)動機(jī)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，本實用新型不限于該種類型的使用。如上所述，本實用新型可以用于燃燒渦輪發(fā)動機(jī)，例如用于發(fā)電和飛機(jī)的發(fā)動機(jī)、蒸汽渦輪發(fā)動機(jī)、以及其它類型的旋轉(zhuǎn)發(fā)動機(jī)。所提供的例子并不意在對渦輪發(fā)動機(jī)的類型構(gòu)成限制。
[0067]圖1是燃燒渦輪發(fā)動機(jī)10的示意圖。總體而言，燃燒渦輪發(fā)動機(jī)通過從由燃料在壓縮空氣流中燃燒而產(chǎn)生的熱氣體的加壓流提取能量進(jìn)行操作。如圖1中所示，燃燒渦輪發(fā)動機(jī)10可以被配置成具有:軸向壓縮機(jī)11，該軸向壓縮機(jī)通過共同軸或轉(zhuǎn)子聯(lián)接到下游渦輪部段或渦輪12;以及定位在壓縮機(jī)11與渦輪12之間的燃燒器13。
[0068]圖2示出了可以用于圖1的燃燒渦輪發(fā)動機(jī)中的示例性多級軸向壓縮機(jī)11的視圖。如圖所示，壓縮機(jī)11可以包括多個級。每個級都可以包括一排壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子葉片14，隨后是一排壓縮機(jī)定子葉片15。因此，第一級可以包括關(guān)于中心軸旋轉(zhuǎn)的一排壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子葉片14，隨后是在操作期間保持固定的一排壓縮機(jī)定子葉片15。
[0069]圖3示出了可以用于圖1的燃燒渦輪發(fā)動機(jī)中的示例性渦輪部段或渦輪12的局部視圖。渦輪12可以包括多個級。示出了三個示例性級，但是渦輪12中可以存在更多或更少的級。第一級包括在操作期間關(guān)于軸旋轉(zhuǎn)的多個渦輪斗葉或渦輪轉(zhuǎn)子葉片16、以及在操作期間保持固定的多個噴嘴或渦輪定子葉片17。渦輪定子葉片17關(guān)于旋轉(zhuǎn)軸線大體彼此周向地間隔開并且固定。渦輪轉(zhuǎn)子葉片16可以安裝于渦輪輪(未示出)上，以用于關(guān)于軸(未示出)旋轉(zhuǎn)。還示出了第二級渦輪12。第二級類似地包括多個周向地間隔開的渦輪定子葉片17，隨后是多個周向地間隔開的渦輪轉(zhuǎn)子葉片16，該多個周向地間隔開的渦輪轉(zhuǎn)子葉片同樣安裝于渦輪輪上以用于旋轉(zhuǎn)。還示出了第三級，并且類似地包括多個渦輪定子葉片17和轉(zhuǎn)子葉片16。應(yīng)當(dāng)領(lǐng)會，渦輪定子葉片17和渦輪轉(zhuǎn)子葉片16位于渦輪12的熱氣體路徑中。熱氣體流過熱氣體路徑的方向由箭頭表示。如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)領(lǐng)會的，渦輪12可以具有比圖3中所示的更多(或者在一些情況下更少)的級。每個額外的級都可以包括一排渦輪定子葉片17，隨后是一排渦輪轉(zhuǎn)子葉片16。
[0070]在一個示例性操作中，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子葉片14在軸向壓縮機(jī)11內(nèi)的旋轉(zhuǎn)可以壓縮氣流。在燃燒器13中，能量可以在壓縮空氣與燃料混合并且點(diǎn)燃時被釋放。來自燃燒器13的所獲得的熱氣體流(可以被稱為工作流體)隨后被引導(dǎo)通過渦輪轉(zhuǎn)子葉片16，工作流體流引起渦輪轉(zhuǎn)子葉片16關(guān)于軸的旋轉(zhuǎn)。由此，工作流體流的能量轉(zhuǎn)變成旋轉(zhuǎn)葉片的機(jī)械能，原因是轉(zhuǎn)子葉片與軸、旋轉(zhuǎn)軸之間的連接。軸的機(jī)械能隨后可以用于驅(qū)動壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子葉片14旋轉(zhuǎn)，使得產(chǎn)生所需的壓縮空氣供給，并且例如還驅(qū)動發(fā)電機(jī)以產(chǎn)生電力。
[0071]如應(yīng)當(dāng)領(lǐng)會的，燃?xì)鉁u輪機(jī)的靠后級中的轉(zhuǎn)子葉片是細(xì)長的，以便使從熱氣體流提取的能量最大化。當(dāng)轉(zhuǎn)子葉片長度增加時，翼型件25關(guān)于葉片的徑向軸線扭曲并且可以包括其它的彎曲表面外形以用于改進(jìn)航空性能，如已討論過的那樣。由于較大的渦輪轉(zhuǎn)子葉片而造成的另一個問題是這種相對較大的質(zhì)量由于葉片在極限高溫下旋轉(zhuǎn)而造成的影響。為了解決該問題，翼型件25可以成錐形以減輕重量。然而，翼型件25的主動內(nèi)部冷卻在對抗這些較大的旋轉(zhuǎn)葉片所經(jīng)歷的極限熱和機(jī)械負(fù)載方面仍然發(fā)揮重要作用。如應(yīng)當(dāng)領(lǐng)會的，這些負(fù)載導(dǎo)致蠕變問題以及/或者導(dǎo)致葉片由于變形而解扭，從而可能不利地影響葉片的航空性能和部件壽命。
[0072]然而，與較大的轉(zhuǎn)子葉片相關(guān)的航空考慮因素以及因其而造成的幾何形狀限制使得形成某些傳統(tǒng)類型的冷卻布置困難、昂貴、以及/或者不切實際。如將領(lǐng)會的那樣，現(xiàn)有技術(shù)對大型渦輪轉(zhuǎn)子葉片的冷卻典型地通過從外側(cè)尖端或根部向翼型件25中鉆取徑向孔來實現(xiàn)。然而，與較大的轉(zhuǎn)子葉片相關(guān)的高度扭曲和錐形的輪廓通常使得長的徑向視線鉆取無法實現(xiàn)或者成本無法接受。具體而言，通過傳統(tǒng)方式形成的直線或線性徑向冷卻通道不能被鉆取以覆蓋從尖端到根部的翼型件25的某些區(qū)域，原因是翼型件25在從平臺延伸到尖端時其彎曲和逐漸變細(xì)的輪廓。鑄造該種冷卻通道的成本由于若干原因而無法接受，其中包括用于鑄造冷卻通道的型芯系桿在模具中特別容易損壞，并且因此，形成帶有缺陷的鑄型。這需要高度針對性和高效的冷卻解決方案。減少可用的用于鉆取徑向孔的可用翼型件橫截面區(qū)域是葉片扭曲和逐漸變細(xì)的功能。較高的翼型件扭曲和逐漸變細(xì)產(chǎn)生較低的可獲得橫截面積以用于鉆取徑向冷卻孔。通過使用視線鉆取對大型、高度扭曲和錐形的葉片的冷卻可能無法實現(xiàn)最佳的葉片冷卻效率。特別是缺少對葉片前緣和后緣的冷卻。這使得無法在高點(diǎn)火溫度應(yīng)用以及低冷卻流設(shè)計中使用該種葉片。
[0073]圖4至圖8提供了其中可以采用本實用新型的實施例的上文所描述類型的渦輪轉(zhuǎn)子葉片16的視圖。如將領(lǐng)會的，提供這些附圖以及圖9和圖10以便示出對內(nèi)部冷卻構(gòu)型造成限制的常見的幾何形狀約束。如圖所示，轉(zhuǎn)子葉片16包括根部21，轉(zhuǎn)子葉片16通過該根部附接到轉(zhuǎn)子盤。根部21可以包括燕尾榫，該燕尾榫被配置成安裝于轉(zhuǎn)子盤外周中相應(yīng)的燕尾槽中。根部21還可以包括在燕尾榫與平臺24之間延伸的柄，該柄被布置在翼型件25與根部21的聯(lián)結(jié)處并且限定了通過渦輪12的流動路徑的內(nèi)側(cè)邊界。應(yīng)當(dāng)領(lǐng)會，翼型件25是攔截工作流體流并且引起轉(zhuǎn)子盤旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子葉片16的主動部件。盡管本例的葉片是轉(zhuǎn)子葉片16，但是應(yīng)當(dāng)領(lǐng)會，除非另有說明，否則本實用新型還可以應(yīng)用于渦輪發(fā)動機(jī)10內(nèi)其它類型的葉片，其中包括可具有類似構(gòu)型的定子葉片17。將看到，轉(zhuǎn)子葉片16的翼型件25包括分別在相對的前緣28與后緣29之間軸向地延伸的凹形壓力側(cè)面26和周向或側(cè)向相對的凸形吸力側(cè)面27。側(cè)面26和27還從平臺24向外側(cè)尖端31沿徑向方向延伸。
[0074]翼型件25可以包括在翼型件25的內(nèi)側(cè)端部(S卩，翼型件25從平臺24徑向地延伸的位置處)與外側(cè)尖端31之間延伸的彎曲或波狀形狀。如應(yīng)當(dāng)領(lǐng)會的，當(dāng)翼型件25的彎曲或波狀形狀變得更加明顯時，翼型件內(nèi)的特定區(qū)或區(qū)域(或者如本文中所使用的“目標(biāo)區(qū)域41”)對于沿線性路徑或參考線延伸的徑向地對準(zhǔn)的冷卻通道而言變得無法進(jìn)入。這種目標(biāo)區(qū)域41存在于翼型件25的外側(cè)和內(nèi)側(cè)區(qū)域二者中，原因是現(xiàn)代氣動設(shè)計而造成的幾何形狀限制。如下文更多地討論的，這些目標(biāo)區(qū)域41也可以朝向翼型件25的前緣和后緣頻繁存在(特別是后緣，原因是翼型件輪廓朝向其該端部更明顯的變窄)。如圖4和圖5中所示，翼型件25在從平臺24向外側(cè)尖端31延伸時逐漸變細(xì)，從而限制線性冷卻通道33在該區(qū)域的使用。逐漸變細(xì)包括在翼型件25的前緣28與后緣29之間的距離的變窄(如圖4中所示)的軸向逐漸變細(xì)、以及減小如吸力側(cè)面26與壓力側(cè)面27之間所限定的翼型件25的厚度的周向逐漸變細(xì)。如圖6至圖8中所示，翼型件25的波狀形狀還可以包括關(guān)于翼型件25的縱向軸線的扭曲(SP，當(dāng)翼型件相對于渦輪沿徑向方向延伸時)。扭曲典型地被配置成在內(nèi)側(cè)端與外側(cè)尖端之間逐漸改變翼型件25的斜罩角。然而，如將領(lǐng)會的，逐漸變細(xì)和扭曲配置的聯(lián)合作用增加了對翼型件內(nèi)的可使用線性形成的冷卻通道(例如圖5中所示的線性冷卻通道33)到達(dá)的區(qū)域進(jìn)一步的限制，如圖所示，該線性冷卻通道必須僅定位在轉(zhuǎn)子葉片16的中心脊內(nèi)。同樣如圖所示，線性冷卻通道33可以在延伸穿過轉(zhuǎn)子葉片16的根部21延伸的冷卻劑進(jìn)給35之間延伸。在線性冷卻通道33的另一端處，可以形成出口端口 37，以用于釋放移動通過轉(zhuǎn)子葉片16的冷卻劑。
[0075]出于描述的目的，如圖4中進(jìn)一步提供的，翼型件25可以被描述成包括被限定于軸向中線45每側(cè)的前半部和后緣半部。根據(jù)在本文中的使用，軸向中線45可以通過連接翼型件25的弧線47的中點(diǎn)46(見圖6)來形成。此外，翼型件25可以被描述成包括被限定在翼型件25的徑向中線48內(nèi)側(cè)和外側(cè)的兩個徑向堆疊部段。因此，當(dāng)在本文中使用時，內(nèi)側(cè)部段在根部與徑向中線48之間延伸，而外側(cè)部段在徑向中線48與外側(cè)尖端31之間延伸。
[0076]如圖9和圖10中所示，翼型件25還可以包括徑向彎曲部件，通過該彎曲部件沿翼型件25的縱向軸線限定弧或進(jìn)一步的曲率。如將領(lǐng)會的，圖9和圖10還示出了包括扭曲和逐漸變細(xì)的翼型件構(gòu)型，當(dāng)與彎曲部件的增大的曲率一起考慮時，清楚地證實了使用線性冷卻通道33來到達(dá)在渦輪發(fā)動機(jī)操作期間需要主動冷卻的翼型件25的所有內(nèi)部區(qū)域的固有障礙。
[0077]圖11和圖12分別是渦輪轉(zhuǎn)子葉片16的側(cè)視圖和透視圖，其中示出了傳統(tǒng)的線性冷卻通道33，同時為了比較的目的，圖13和圖14分別提供了轉(zhuǎn)子葉片16的側(cè)視圖和透視圖，其中示出了根據(jù)示例性實施例的彎曲冷卻通道34。如圖11和圖12中所示，在錐形和彎曲翼型件25內(nèi)線性鉆取的范圍被限于翼型件25的中心部分。這樣一來，對于線性冷卻通道33而言無法進(jìn)入的目標(biāo)區(qū)域41是顯著的，特別是沿前緣和后緣。相比之下，圖13和圖14示出了由于本實用新型的彎曲冷卻通道34而能夠?qū)崿F(xiàn)的顯著擴(kuò)大的冷卻覆蓋區(qū)域。如圖所示，彎曲冷卻通道34可以向外延伸進(jìn)入與翼型件25的后緣相鄰的高度彎曲和狹窄的區(qū)域。此外，這些彎曲的冷卻通道34可以形成為以便在壓力側(cè)面或吸力側(cè)面的表面下方或與之接近地延伸。更具體地，彎曲冷卻通道34的彎曲構(gòu)型允許其對應(yīng)于并更緊密地符合翼型件25的任何彎曲表面區(qū)域的曲率。這可以使的能夠?qū)崿F(xiàn)線性構(gòu)型無法實現(xiàn)的相對于翼型件25的多個波狀表面的更緊密或更靠近的放置。如將領(lǐng)會的，使得能夠更靠近表面放置內(nèi)部冷卻回路提高了冷卻劑的冷卻效率。
[0078]圖15、圖16和圖17是具有根據(jù)本實用新型的若干備選實施例的具有彎曲冷卻通道34的渦輪轉(zhuǎn)子葉片16的透視圖。如圖所示，彎曲冷卻通道34可以被配置成在上游端與下游端之間延伸，使得其與定位在該上游端與下游端之間的預(yù)定目標(biāo)區(qū)域41(8卩，對于線性冷卻通道33而言無法進(jìn)入的區(qū)域)相交。根據(jù)優(yōu)選實施例，可以提供多個彎曲冷卻通道34。備選地，一個或多個彎曲冷卻通道34可以結(jié)合一個或多個線性冷卻通道33使用。如圖15中所示，根據(jù)一個實施例，彎曲冷卻通道34可以從內(nèi)側(cè)位置平行地延伸，在該內(nèi)側(cè)位置處，彎曲冷卻通道34中的一個或多個與線性段或線性冷卻通道33形成中部翼展連接39。從中部翼展連接39，彎曲冷卻通道34可以延伸到外側(cè)位置，在該外側(cè)位置處，彎曲冷卻通道均聯(lián)接到出口端□ 37。
[0079]如圖15和圖16中所示，彎曲冷卻通道34可以包括中心定位(S卩，定位在軸向中線附近)的上游端。彎曲冷卻通道34的上游端還可以定位在翼型件25的內(nèi)側(cè)端部附近或其上，在該位置處，該上游端連接到冷卻劑進(jìn)給35。冷卻劑進(jìn)給35可以被配置成延伸穿過轉(zhuǎn)子葉片16的根部21的中空通道，以便連接到冷卻劑源。彎曲冷卻通道34可以從上游端沿大體徑向方向延伸，同時包括根據(jù)翼型件25的波狀形狀彎曲的曲率。如圖所示，彎曲冷卻通道34可以包括朝向沿翼型件25的后緣29形成的出口端口 37彎曲的曲率。出口端口 37可以沿翼型件25的后緣29徑向地間隔開。彎曲冷卻通道34中的一個或多個的上游端可以定位在翼型件25的前半部內(nèi)，并且彎曲冷卻通道34連接到其上的出口端口 37可以形成為穿過設(shè)置在翼型件25的后半部上的外表面。如將領(lǐng)會的，該類型的構(gòu)型為冷卻劑提供長對流路徑，以便實現(xiàn)其高效使用。如圖17中所示，出口端口37還可以形成于翼型件25的外側(cè)尖端處。此外，如將領(lǐng)會的，出口端口37可以根據(jù)需要形成在翼型件25的外部表面上，其中包括形成為定位在翼型件25的壓力側(cè)面26或吸力側(cè)面27上的膜冷卻出口的外部端口。盡管未示出，但是一個或多個出口端口 37可以被配置成位于翼型件25的前緣28上，以便將彎曲冷卻通道連接到該區(qū)域。
[0080]根據(jù)優(yōu)選實施例，彎曲冷卻通道34可以被配置作為鑄造后特征。當(dāng)在本文中使用時，鑄造后特征是在傳統(tǒng)的鑄造過程將主體形成為部件之后增加到葉片的特征。根據(jù)某些實施例，彎曲冷卻通道34使用可導(dǎo)向或可控的電化學(xué)加工工藝來形成。根據(jù)其它實施例，本實用新型的彎曲冷卻通道34可以使用可控放電加工工藝和/或3D打印方法來形成。根據(jù)某些實施例，彎曲冷卻通道34用于其中的轉(zhuǎn)子葉片16可以是被配置成用于在諸如那些用于多級渦輪中之類的后部或下游排的長轉(zhuǎn)子葉片中操作。
[0081]如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)領(lǐng)會的，上文結(jié)合若干示例性實施例描述的多種不同的特征和構(gòu)型可以進(jìn)一步選擇性地應(yīng)用以形成本實用新型其它可能的實施例。為了簡潔起見并且考慮到本領(lǐng)域普通技術(shù)人員的能力，并未詳細(xì)提供或討論所有的可能的替代，但是所附或在其他地方的若干權(quán)利要求包括的所有的組合以及可能的實施例旨在構(gòu)成本申請的一部分。此外，通過上文對本實用新型的若干示例性實施例的描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員將能夠想到改進(jìn)、改變和改型。本領(lǐng)域內(nèi)這樣的改進(jìn)、改變和改型同樣旨在由所附權(quán)利要求覆蓋。此外，應(yīng)當(dāng)顯而易見的是，上文僅涉及所描述的本申請的實施例并且可以在不偏離如所權(quán)利要求及其等同形式所限定的本申請的精神和范圍的情況下在本文中做出多種改變和改型。
【主權(quán)項】
1.一種渦輪葉片中的內(nèi)部冷卻通道，所述葉片包括翼型件，所述翼型件具有前緣、后緣、外側(cè)尖端、和內(nèi)側(cè)端，在所述內(nèi)側(cè)端處，所述翼型件附接到根部，所述根部被配置成將所述渦輪葉片聯(lián)接到轉(zhuǎn)子盤，其中所述翼型件包括冷卻構(gòu)型，所述冷卻構(gòu)型包括多個細(xì)長冷卻通道以用于接收冷卻劑并引導(dǎo)冷卻劑通過所述翼型件，所述葉片還包括: 波狀形狀，所述波狀形狀在所述內(nèi)側(cè)端部與所述外側(cè)尖端之間由所述翼型件限定，所述波狀形狀被配置成使得包括對于徑向地延伸穿過所述翼型件的線性參考線而言無法進(jìn)入的目標(biāo)區(qū)域;和 彎曲冷卻通道，所述彎曲冷卻通道被配置成在上游端與下游端之間延伸，以便與位于所述上游端與所述下游端之間的目標(biāo)區(qū)域相交； 冷卻劑進(jìn)給，所述冷卻劑進(jìn)給被配置成與所述彎曲冷卻通道的下游端流體連通。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)部冷卻通道，其特征在于，所述冷卻劑進(jìn)給延伸穿過所述葉片的根部，以便連接到冷卻劑源； 其中所述葉片包括轉(zhuǎn)子葉片并且所述彎曲冷卻通道包括鑄造后特征;并且 其中所述線性參考線包括在所述翼型件的外側(cè)尖端與內(nèi)側(cè)端之間延伸的線性參考線。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的內(nèi)部冷卻通道，其特征在于以下任意一者或其任意組合: 所述翼型件的波狀形狀包括以下中的至少一種:沿所述前緣和所述后緣連接的凹形壓力側(cè)面和凸形吸力側(cè)面，和通過所述徑向彎曲部件沿所述翼型件的縱向軸線限定弧的徑向彎曲部件； 所述彎曲冷卻通道包括通過鑄造所述葉片之后的加工工藝形成的鑄造后特征，并且其中所述加工工藝包括可操縱電化學(xué)加工工藝和放電加工過程中的一種。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的內(nèi)部冷卻通道，其特征在于，所述翼型件的波狀形狀包括關(guān)于所述翼型件的縱向軸線的扭曲，所述扭曲被配置成使得在所述內(nèi)側(cè)端與所述外側(cè)尖端之間逐漸改變所述翼型件的斜罩角。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的內(nèi)部冷卻通道，其特征在于，所述翼型件的波狀形狀包括沿所述翼型件的縱向軸線的逐漸變細(xì)，所述逐漸變細(xì)包括以下中的至少一種: 軸向逐漸變細(xì)，所述前緣與所述后緣之間的距離通過所述軸向逐漸變細(xì)在所述翼型件的內(nèi)側(cè)端與外側(cè)尖端之間逐漸減小;和 周向逐漸變細(xì)，所述壓力側(cè)面與所述吸力側(cè)面之間的厚度通過所述周向逐漸變細(xì)在所述翼型件的內(nèi)側(cè)端與所述外側(cè)尖端之間逐漸減小。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的內(nèi)部冷卻通道，其特征在于，所述目標(biāo)區(qū)域的線性無法進(jìn)入性的構(gòu)型包括以下中至少兩種的組合:關(guān)于所述翼型件的縱向軸線的扭曲；沿所述翼型件的縱向軸線的逐漸變細(xì);和徑向彎曲部件，通過所述徑向彎曲部件沿所述翼型件的縱向軸線限定弧;并且 其中所述彎曲冷卻通道的曲率被配置成使得與所述翼型件的波狀形狀的曲率相對應(yīng)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的內(nèi)部冷卻通道，其特征在于，所述彎曲冷卻通道的下游端連接到穿過所述翼型件的外表面形成的出口端口，所述出口端口定位在以下中的至少一個上:所述外側(cè)尖端;所述壓力側(cè)面;所述吸力側(cè)面;所述前緣;和所述后緣。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的內(nèi)部冷卻通道，其特征在于以下任意一者或者其任意組合: 在所述上游端處，所述彎曲冷卻通道包括與所述冷卻劑進(jìn)給的連接，所述連接包括靠近所述翼型件的內(nèi)側(cè)端的位置； 在所述上游端處，所述彎曲冷卻通道包括與線性冷卻通道的下游端的連接，所述連接包括所述翼型件內(nèi)的位置，其中所述線性冷卻通道在與所述彎曲冷卻通道的連接和與所述冷卻劑進(jìn)給的連接之間延伸； 所述翼型件包括被限定于軸向中線的每一側(cè)的前半部和后緣半部，所述軸向中線連接翼型件弧線的中點(diǎn)，其中所述翼型件包括被限定在所述翼型件的徑向中線的內(nèi)側(cè)和外側(cè)的徑向堆疊部段，其中內(nèi)側(cè)部段在所述根部與所述徑向中線之間延伸，并且外側(cè)部段在所述徑向中線與所述外側(cè)尖端之間延伸，并且其中所述冷卻構(gòu)型包括多個彎曲冷卻通道。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的內(nèi)部冷卻通道，其特征在于以下任意一者或其任意組合: 所述彎曲冷卻通道中的每一個的上游端都包括靠近所述翼型件的軸向中線和內(nèi)側(cè)端的位置，并且其中所述彎曲冷卻通道包括朝向形成于以下中的至少一個上的出口端口彎曲的曲率:所述翼型件的后緣，和所述翼型件的前緣； 所述彎曲冷卻通道中的每一個都相對于其它的彎曲冷卻通道平行地并且沿朝向所述翼型件的后緣彎曲的曲率延伸，其中所述出口端口包括沿所述翼型件的后緣的徑向間隔；所述彎曲冷卻通道的上游端定位在所述翼型件的前半部內(nèi)，并且所述出口端口形成為穿過所述翼型件的后半部的外表面； 所述轉(zhuǎn)子葉片被配置成用于在多級渦輪中的后排轉(zhuǎn)子葉片中操作，其中所述目標(biāo)區(qū)域定位在所述翼型件的外側(cè)部段內(nèi)； 所述冷卻構(gòu)型包括多個線性冷卻通道和多個彎曲冷卻通道，所述多個彎曲冷卻通道均具有定位在所述翼型件的內(nèi)側(cè)端附近的上游端，并且其中所述線性冷卻通道和所述彎曲冷卻通道延伸跨過所述翼型件的至少大部分徑向高度； 所述彎曲冷卻通道中的每一個都從在中間翼展聯(lián)結(jié)處連接到所述線性冷卻通道中的一個的內(nèi)側(cè)位置處平行地延伸到每個彎曲冷卻通道連接到所述出口端口的外側(cè)位置處； 所述彎曲冷卻通道中的一個包括曲率，所述曲率與所述翼型件的壓力側(cè)面的表面外形相對應(yīng)，并且其中所述彎曲冷卻通道中的每一個都包括與所述翼型件的吸力側(cè)面的表面外形相對應(yīng)的曲率； 所述彎曲冷卻通道相對于所述翼型件的外表面的區(qū)域的曲率徑向地延伸，并且所述彎曲冷卻通道相對于所述翼型件的外表面的區(qū)域保持基本恒定偏置。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的內(nèi)部冷卻通道，其特征在于，所述目標(biāo)區(qū)域定位在所述翼型件的后半部內(nèi)；并且 其中所述彎曲冷卻通道中的每一個都包括朝向所述翼型件的后緣彎曲的曲率。
【文檔編號】F01D5/18GK205532726SQ201521108378
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2015年12月28日
【發(fā)明人】J.A.韋伯, M.J.希利
【申請人】通用電氣公司