渦輪轉(zhuǎn)子葉片的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種渦輪轉(zhuǎn)子葉片包括尖端部分(46)，其具有壓力尖端壁(62)和吸力尖端壁(64)、尖端前緣(68)和尖端后緣(70)，其中壓力尖端壁和吸力尖端壁限定后緣尖端厚度。還包括的是至少部分地由壓力尖端壁和吸力尖端壁限定的聲響器腔(80)，聲響器腔包括溝槽(84)，其完全地延伸至尖端后緣以形成從尖端后緣向外的開(kāi)放流路。進(jìn)一步包括的是從渦輪轉(zhuǎn)子葉片的根部部分(44)延伸至尖端部分的吸力側(cè)壁(50)和壓力側(cè)壁(48)，其中吸力側(cè)壁和壓力側(cè)壁限定后緣葉片厚度，后緣尖端厚度比后緣葉片厚度更大。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
渦輪轉(zhuǎn)子葉片
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本文中所公開(kāi)的主題涉及渦輪系統(tǒng)，并且更具體地涉及帶有冷卻增強(qiáng)和尖端泄漏損失降低的渦輪轉(zhuǎn)子葉片。
【背景技術(shù)】
[0002]在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中，在壓縮機(jī)中加壓的空氣用于使燃燒器中的燃料燃燒，以生成熱燃?xì)饬鳎谑?，這樣的氣體向下游穿過(guò)一個(gè)或更多個(gè)渦輪，使得能夠從這樣的氣體提取能量。按照這樣的渦輪，通常，多排周向隔開(kāi)的渦輪轉(zhuǎn)子葉片從支撐轉(zhuǎn)子盤(pán)徑向地向外延伸。各葉片典型地包括:燕尾榫，其許可將葉片裝配和拆卸于轉(zhuǎn)子盤(pán)中的對(duì)應(yīng)的燕尾榫狹槽中；以及翼型件，其從燕尾榫徑向地向外延伸，并且與穿過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作流體流相互作用。
[0003]翼型件具有大體上凹狀的壓力側(cè)和大體上凸?fàn)畹奈?cè)，壓力側(cè)和吸力側(cè)在對(duì)應(yīng)的前緣與后緣之間軸向地延伸，并且在根部與尖端之間徑向地延伸。將理解到，葉片尖端與徑向地位于外部的渦輪護(hù)罩緊密地隔開(kāi)，以用于使在渦輪葉片之間向下游流動(dòng)的燃?xì)庠谌~片尖端與渦輪護(hù)罩之間的泄漏極小化。通過(guò)使尖端空隙或間隙極小化使得防止泄漏而獲得發(fā)動(dòng)機(jī)的改進(jìn)的效率，但該策略在某種程度上受到轉(zhuǎn)子葉片與渦輪護(hù)罩之間的不同的熱膨脹及收縮速率與機(jī)械膨脹及收縮速率以及避免在運(yùn)行的期間具有尖端摩擦護(hù)罩的不期望的場(chǎng)景的動(dòng)機(jī)限制。
[0004]另外，由于渦輪葉片浸于熱燃?xì)庵?，因而要求有效冷卻，以用于確保有用的零件壽命。典型地，葉片翼型件是空心的，并且安置成與壓縮機(jī)流體連通，使得接收從壓縮機(jī)流出的加壓后的空氣的一部分而用于使翼型件冷卻。翼型件冷卻相當(dāng)復(fù)雜，并且可以使用各種形式的內(nèi)部冷卻通道和特征以及用于排放冷卻空氣的穿過(guò)翼型件的外壁的冷卻孔來(lái)采用翼型件冷卻。不過(guò)，翼型件尖端特別地難以冷卻，因?yàn)橐硇图舛硕ㄎ怀膳c渦輪護(hù)罩緊鄰，并且，被流過(guò)尖端間隙的熱燃?xì)饧訜?。因此，在葉片的翼型件內(nèi)側(cè)被引導(dǎo)的空氣的一部分典型地穿過(guò)尖端而排放，以用于使尖端冷卻。
[0005]葉片的尖端部分往往包括袋(pocket)，冷卻空氣排放至該袋，但冷卻空氣典型地被迫越過(guò)袋壁的頂部而徑向地向外排出，由此不利用高壓冷卻流來(lái)促成產(chǎn)生功/轉(zhuǎn)矩。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，渦輪轉(zhuǎn)子葉片包括尖端部分，尖端部分具有壓力尖端壁和吸力尖端壁、尖端前緣和尖端后緣，其中壓力尖端壁和吸力尖端壁限定后緣尖端厚度。還包括聲響器腔，聲響器腔至少部分地由壓力尖端壁和吸力尖端壁限定，聲響器腔包括溝槽，溝槽完全地延伸至尖端后緣以形成從尖端后緣向外的開(kāi)放流路。進(jìn)一步包括吸力側(cè)壁和壓力側(cè)壁，吸力側(cè)壁和壓力側(cè)壁從渦輪轉(zhuǎn)子葉片的根部部分延伸至尖端部分，其中吸力側(cè)壁和壓力側(cè)壁限定后緣葉片厚度，后緣葉片厚度比后緣尖端厚度更小。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，渦輪系統(tǒng)的渦輪區(qū)段包括形成多個(gè)渦輪級(jí)的多個(gè)渦輪轉(zhuǎn)子葉片，其中多個(gè)渦輪轉(zhuǎn)子葉片中的每一個(gè)包括前緣、后緣、吸力側(cè)壁和壓力側(cè)壁，其中吸力側(cè)壁和壓力側(cè)壁限定后緣葉片厚度。還包括多個(gè)渦輪轉(zhuǎn)子葉片中的至少一個(gè)的尖端部分，該尖端部分具有壓力尖端壁和吸力尖端壁、尖端前緣和尖端后緣，其中最接近尖端后緣的壓力尖端壁和吸力尖端壁限定后緣葉片厚度，后緣尖端厚度比后緣葉片厚度更大。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的又一方面，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)包括壓縮機(jī)區(qū)段、燃燒區(qū)段以及渦輪區(qū)段。渦輪區(qū)段包括形成多個(gè)渦輪級(jí)的多個(gè)渦輪轉(zhuǎn)子葉片，其中多個(gè)渦輪轉(zhuǎn)子葉片中的每一個(gè)包括前緣和后緣、吸力側(cè)壁和壓力側(cè)壁，其中吸力側(cè)壁和壓力側(cè)壁限定后緣葉片厚度。渦輪區(qū)段還包括多個(gè)渦輪轉(zhuǎn)子葉片中的至少一個(gè)的尖端部分，該尖端部分具有壓力尖端壁和吸力尖端壁、尖端前緣和尖端后緣，其中最接近尖端后緣的壓力尖端壁和吸力尖端壁限定后緣尖端厚度，后緣尖端厚度比后緣葉片厚度更大。
[0009]結(jié)合附圖，根據(jù)下文的描述，這些及其他優(yōu)點(diǎn)和特征將更顯而易見(jiàn)。
【附圖說(shuō)明】
[0010]在說(shuō)明書(shū)完結(jié)處的權(quán)利要求中具體地指出和明確地主張了被視為本發(fā)明的主題。從結(jié)合附圖的下文的詳細(xì)描述中，本發(fā)明的前述的和其他特征以及優(yōu)點(diǎn)是顯而易見(jiàn)的，在附圖中:
圖1是燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的示意圖示；
圖2是燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪轉(zhuǎn)子葉片的透視圖；
圖3是渦輪轉(zhuǎn)子葉片的后緣的透視圖；
圖4是渦輪轉(zhuǎn)子葉片的后緣的截面圖；以及圖5是圖示本發(fā)明的另一方面的渦輪轉(zhuǎn)子葉片的后緣的透視圖。
[0011]詳細(xì)的描述參考附圖通過(guò)示例解釋本發(fā)明的實(shí)施例，連同優(yōu)點(diǎn)和特征。
[0012]零件列表
10燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī) 12壓縮機(jī)區(qū)段 14燃燒器組件 18燃燒器室 24渦輪
40渦輪轉(zhuǎn)子葉片 42主體部分 44根部部分 46尖端部分 48壓力側(cè)壁 50吸力側(cè)壁 52前緣 54后緣 56出口孔 60尖端葉片 62壓力尖端壁 64吸力尖?而壁 68尖端前緣 70尖端后緣 80聲響器腔 82至少一個(gè)小翼 84溝槽。
【具體實(shí)施方式】
[0013]參考圖1，示意地圖示按照本發(fā)明的示范性的實(shí)施例而構(gòu)建的渦輪系統(tǒng)，諸如燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10。燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10包括壓縮機(jī)區(qū)段12和布置成環(huán)筒形陣列的多個(gè)燃燒器組件，以14指示多個(gè)燃燒器組件中的一個(gè)。燃燒器組件配置成從燃料源(未圖示)接收燃料，并且從壓縮機(jī)區(qū)段12接收壓縮空氣。將燃料和壓縮空氣傳遞至燃燒器室18中并點(diǎn)火以形成用于驅(qū)動(dòng)渦輪24的高溫高壓燃燒產(chǎn)物或空氣流。渦輪24包括多個(gè)級(jí)26-28，多個(gè)級(jí)26-28通過(guò)壓縮機(jī)/渦輪軸30 (也被稱(chēng)為轉(zhuǎn)子)而在運(yùn)行上連接至壓縮機(jī)12。
[0014]在運(yùn)行中，空氣流入壓縮機(jī)12中，并且被壓縮成高壓氣體。將高壓氣體供給至燃燒器組件14，并且在燃燒器室18中，使高壓氣體與燃料(例如天然氣、燃料油、過(guò)程氣體和/或合成氣體(合成氣))混合。使燃料/空氣或可燃的混合物點(diǎn)火以形成高壓高溫燃?xì)饬?，高壓高溫燃?xì)饬鞅灰龑?dǎo)至渦輪24，并且，從熱能轉(zhuǎn)化成機(jī)械旋轉(zhuǎn)能。
[0015]現(xiàn)在，參考圖2、圖3和圖5，繼續(xù)參考圖1，圖示渦輪轉(zhuǎn)子葉片40也被稱(chēng)為“渦輪輪葉”、“渦輪葉片翼型件”等)的一部分的透視圖。要意識(shí)到，渦輪轉(zhuǎn)子葉片40可以定位于渦輪24的任何級(jí)中。在一個(gè)實(shí)施例中，渦輪轉(zhuǎn)子葉片40定位在渦輪24的所圖示的第一級(jí)(SP，級(jí)26)內(nèi)。雖然僅圖示三個(gè)級(jí)，但要意識(shí)到，可能存在更多個(gè)或更少個(gè)級(jí)?？傊?，渦輪轉(zhuǎn)子葉片40包括從根部部分44延伸至尖端部分46的主體部分42。渦輪轉(zhuǎn)子葉片40的主體部分42包括壓力側(cè)壁48和吸力側(cè)壁50，其中，渦輪轉(zhuǎn)子葉片40的幾何結(jié)構(gòu)配置成當(dāng)流體流過(guò)渦輪轉(zhuǎn)子葉片40時(shí)，為渦輪24提供旋轉(zhuǎn)力。如所描繪的，吸力側(cè)壁50為凸?fàn)?，并且，壓力?cè)壁48為凹狀。主體部分42進(jìn)一步包括前緣52和后緣54。雖然下文的討論主要地集中于燃?xì)鉁u輪，但所討論的概念不限于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，并且，可以應(yīng)用于任何采用渦輪葉片的旋轉(zhuǎn)機(jī)械。
[0016]壓力側(cè)壁48和吸力側(cè)壁50遍及渦輪轉(zhuǎn)子葉片40的整個(gè)徑向跨度而沿周向方向間隔開(kāi)，以限定用于引導(dǎo)冷卻空氣穿過(guò)渦輪轉(zhuǎn)子葉片40，以便使渦輪轉(zhuǎn)子葉片40冷卻的至少一個(gè)內(nèi)部流動(dòng)室或通道。冷卻空氣典型地以任何常規(guī)的方式從壓縮機(jī)區(qū)段12流出。渦輪翼型件葉片40的內(nèi)側(cè)可以具有任何配置，包括例如用于增強(qiáng)冷卻空氣效果的在其中帶有各種紊流器的蜿蜒的流動(dòng)通道，其中，冷卻空氣穿過(guò)至少一個(gè)，但典型地穿過(guò)多個(gè)出口孔56而排放，出口孔56定位于禍輪轉(zhuǎn)子葉片40的尖端部分46，更具體地，最接近聲響器腔(squealercavity )80，將在下文中結(jié)合尖端部分46而詳細(xì)地描述聲響器腔80。
[00? 7] 尖?而部分46包括尖纟而板60，尖纟而板60女置在壓力側(cè)壁48和吸力側(cè)壁50的徑向外立而的頂上，其中，尖端板60界定內(nèi)部冷卻腔。尖端板60可以與渦輪轉(zhuǎn)子葉片40—體，或可以被焊接至適當(dāng)?shù)奈恢?。壓力尖端?2和吸力尖端壁64可以形成于尖端板60上。大體上，壓力尖端壁62從尖端板60徑向地向外延伸，并且從尖端前緣68軸向地延伸至尖端后緣70。大體上，壓力尖端壁62與尖端板60形成大約90°的角，然而，這可能變化。壓力尖端壁62的路徑鄰近于或靠近壓力側(cè)壁48的終端(S卩，沿著壓力側(cè)壁48位于或靠近尖端板60的外周)。
[0018]類(lèi)似地，吸力尖端壁64大體上從尖端板60徑向地向外延伸，并且從尖端前緣68軸向地延伸至尖端后緣70。吸力尖端壁64的路徑鄰近于或靠近吸力側(cè)壁50的終端(S卩，沿著吸力側(cè)壁50位于或靠近尖端板60的外周)。壓力尖端壁62和/或吸力尖端壁64的高度和寬度可能取決于總體渦輪組件的最佳性能和尺寸而變化。如圖所示，壓力尖端壁62和/或吸力尖端壁64在形狀上可以是大致矩形，然而，也有可能是其他形狀。
[0019]壓力尖端壁62和吸力尖端壁64大體上形成在本文中被稱(chēng)為聲響器腔80的部分。聲響器腔80可以包括任何形成于尖端部分46上或尖端部分46內(nèi)的徑向地向內(nèi)延伸的凹陷部分或腔。大體上，聲響器腔80具有與渦輪轉(zhuǎn)子葉片40類(lèi)似的形狀或形成，然而有可能是其他形狀，并且聲響器腔80典型地由壓力尖端壁62、吸力尖端壁64以及內(nèi)部徑向底板界定，內(nèi)部徑向底板在本文中被描述為尖端板60。
[0020]如在圖3和圖5中最清楚地圖示，渦輪轉(zhuǎn)子葉片40的尖端部分46包括定位成最接近尖端后緣70的至少一個(gè)小翼82。在一些實(shí)施例中，至少一個(gè)小翼82定位成與尖端后緣70的極端位置緊鄰?；谠谝粋€(gè)實(shí)施例中，至少一個(gè)小翼82是尖端后緣70處的尖端壓力壁62的向外張開(kāi)的區(qū)域這一事實(shí)，采用短語(yǔ)“至少一個(gè)”來(lái)描述至少一個(gè)小翼82。在另一實(shí)施例中，至少一個(gè)小翼82是尖端后緣70處的尖端吸力壁64的向外張開(kāi)的區(qū)域。在又一實(shí)施例中，尖端壓力壁62和尖端吸力壁64兩者都在尖端后緣70向外張開(kāi)，以形成至少一個(gè)小翼82。
[0021]提供了沿著后緣的局部的厚度增大，包括尖端后緣70，并且可能包括葉片的主體部分42的后緣54。厚度的增大是逐漸的，并且沿渦輪轉(zhuǎn)子葉片40的徑向地向外的方向擴(kuò)寬?？梢园淳€性的方式或更高次的曲線增大(圖4)。術(shù)語(yǔ)“局部的增大”是指徑向位置處的后緣自葉片的至少大約80%的徑向長(zhǎng)度處的后緣的徑向點(diǎn)起增厚。換句話(huà)說(shuō)，在遠(yuǎn)離葉片的根部的后緣長(zhǎng)度的至少大約80%的葉片的徑向長(zhǎng)度處開(kāi)始發(fā)生后緣的增厚?？梢詮暮缶壍膹较蜷L(zhǎng)度的大約80%至與后緣的徑向長(zhǎng)度的大約100%對(duì)應(yīng)的最外面的位置發(fā)生后緣厚度增大。在另一實(shí)施例中，從后緣的徑向長(zhǎng)度的大約95%至100%發(fā)生增厚。在后緣的初始擴(kuò)寬之前，葉片的后緣的整個(gè)徑向長(zhǎng)度在所有的區(qū)域具有恒定的寬度。結(jié)合上文中所提供的示例而圖示，從根部部分至后緣的徑向長(zhǎng)度的大約80%或大約95%，后緣厚度保持是恒定的。上文中所提供的實(shí)施例只不過(guò)是示例，并且要意識(shí)到初始擴(kuò)寬的位置可能取決于應(yīng)用而變化。
[0022]后緣的擴(kuò)寬后的區(qū)域是作為聲響器腔80的一部分的溝槽84，將在下文中詳細(xì)地描述溝槽84的優(yōu)點(diǎn)。包括至少一個(gè)小翼82的結(jié)構(gòu)賦予另外的好處。與向外張開(kāi)的區(qū)域相關(guān)聯(lián)的一個(gè)好處是，特別是在與尖端吸力壁64相關(guān)聯(lián)的實(shí)施例中，減少尖端區(qū)域泄漏，由此改進(jìn)渦輪區(qū)段24的效率。這是由于與渦輪轉(zhuǎn)子葉片40的尖端部分46最接近的尖端泄漏漩渦削弱而導(dǎo)致的，該尖端泄漏漩渦削弱傾向于抑制該區(qū)域處的流動(dòng)。與至少一個(gè)小翼82相關(guān)聯(lián)的另一好處涉及尖端后緣70的進(jìn)一步增厚。尖端后緣70的增強(qiáng)的增厚進(jìn)一步容納作為聲響器腔80的一部分的溝槽84。
[0023]溝槽84包括凹陷部分、槽、缺口、溝槽或類(lèi)似的形成結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)定位于聲響器腔80的后端，并且完全地延伸至尖端部分46的尖端后緣70，由此形成從尖端后緣70向外直接地開(kāi)槽至渦輪區(qū)段24的主流路中的用于冷卻流的流路。溝槽84可以包括幾種不同的形狀、尺寸、取向排列以及配置。例如，如圖2中所圖示，溝槽84可以沿著基本線性的路徑延伸。通常，溝槽84的縱軸沿大致向下游的方向?qū)?zhǔn)。在一些實(shí)施例中，溝槽84本質(zhì)上是稍弓狀。預(yù)期溝槽84定位成比吸力尖端壁64更靠近壓力尖端壁62。由于從溝槽84向外流動(dòng)的冷卻空氣大體上朝向吸力尖端壁64移動(dòng)，因而該配置可以允許冷卻空氣逸出以流過(guò)更大的尖端表面，并由此具有比后緣溝槽72定位成更靠近吸力尖端壁64的情況更大的冷卻效果。然而，預(yù)期溝槽84定位成比壓力尖端壁62更靠近吸力尖端壁64。另外，無(wú)論定位于何處，溝槽84都可以具有彎曲的、線性的、鋸齒形的或蜿蜒的路徑。在一些實(shí)施例中，可以用涂層(諸如粘結(jié)層或其他類(lèi)型的高溫涂層)處理溝槽84。在一些實(shí)施例中，涂層可以是帶有高的鋁含量的腐蝕抑制劑，諸如耐酸鋁涂層。耐酸鋁涂層非常適合于溝槽84的內(nèi)部，因?yàn)樵撐恢帽幌鄬?duì)地保護(hù)而免于摩擦鄰近的部件。耐酸鋁涂層對(duì)腐蝕高度地有效，但傾向于迅速地磨損，且因此通常不會(huì)用在渦輪葉片的葉片尖端區(qū)域上。溝槽84為其在該區(qū)域中的使用提供成本效益好的機(jī)會(huì)。
[0024]溝槽84的橫截面輪廓本質(zhì)上可以是大致半橢圓。備選地，雖然未在附圖中描繪，但溝槽84的輪廓可以是矩形、半圓形、三角形、梯形、“V”形、“U”形及其他類(lèi)似的形狀以及輪廓和圓角半徑的其他組合。形成在壓力尖端壁62、吸力尖端壁64的頂部和溝槽84的徑向地對(duì)準(zhǔn)的壁之間的邊緣可以是尖銳的(即，90度轉(zhuǎn)角)，或在某些情況下，本質(zhì)上更圓。
[0025]隨著溝槽84朝向尖端后緣70延伸，溝槽84的深度可以大基本是恒定的。注意到，如在本文中所使用的，溝槽84的深度旨在是指溝槽84在其路徑上的給定的位置處的最大的徑向高度。因而，在半橢圓的輪廓的情況下，溝槽84的深度出現(xiàn)于橢圓形狀的向內(nèi)的頂點(diǎn)。在其他實(shí)施例中，溝槽84的深度可能變化，相對(duì)于溝槽84的上游起始位置而變得不那么深或更深。類(lèi)似地，溝槽84的寬度可能沿著溝槽84的全長(zhǎng)恒定或變化。
[0026]無(wú)論溝槽84的精確的配置如何，局部增厚的尖端后緣70和至少一個(gè)小翼82都促進(jìn)尖端后緣70處的溝槽84的擴(kuò)寬。具體地，限定尖端后緣70處的壓力尖端壁62和吸力尖端壁64的外部部分之間的空間，并且該空間被稱(chēng)為后緣尖端厚度。類(lèi)似地，限定主體部分42的后緣54處的壓力側(cè)壁48和吸力側(cè)壁50的外部部分之間的空間，并且該空間被稱(chēng)為后緣葉片厚度。后緣尖端厚度比后緣葉片厚度更大。換句話(huà)說(shuō)，使總體渦輪轉(zhuǎn)子葉片40的后緣區(qū)域局部地增厚。在一個(gè)實(shí)施例中，后緣尖端厚度是后緣葉片厚度的大約1.1倍至大約3.0倍厚度。在另一實(shí)施例中，后緣尖端厚度是后緣葉片厚度的大約1.5倍至大約2.5倍厚度。在又一實(shí)施例中，后緣尖端厚度是后緣葉片厚度的大約1.95倍至大約2.05倍厚度。前述的示例只不過(guò)是說(shuō)明后緣尖端厚度比后緣葉片厚度更大這一事實(shí)。葉片尖端處的厚度的局部增大增加尖端后緣部分處的額外的局部質(zhì)量。尖端上的該質(zhì)量的增加將沿有利的方向改變?nèi)~片的頻率，這幫助滿(mǎn)足葉片的空氣動(dòng)力學(xué)要求。厚度的局部增大以尖端的后緣部分處的局部質(zhì)量增加作為目標(biāo)。由于該位置的動(dòng)能高，因而該位置對(duì)質(zhì)量和剛度的改變非常敏感，這將改變翼型件的振型和頻率。振型和頻率的這些改變被用于葉片的優(yōu)點(diǎn)來(lái)避免航空力學(xué)驅(qū)動(dòng)器并滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。
[0027]如在上文中所注意到的，聲響器腔80包括用于排出冷卻流的多個(gè)出口孔56。多個(gè)出口孔56還存在于溝槽84內(nèi)，以用于將冷卻空氣提供給聲響器腔80的該區(qū)域，從而通過(guò)利用對(duì)流來(lái)帶走熱并使零件與工作流體的極端溫度隔離而保持尖端部分46的周?chē)谋砻鎱^(qū)域較冷。更具體地，冷卻劑可以更好地使最接近尖端后緣70的尖端部分46冷卻。如圖所示，溝槽冷卻孔口可以穿過(guò)溝槽84而均勻地隔開(kāi)，并且定位于溝槽84的底板上，即，靠近溝槽84的最深的部分。
[0028]有利地，上述的實(shí)施例減少尖端泄漏流并削弱尖端泄漏漩渦，由此降低對(duì)總體渦輪系統(tǒng)效率直接地造成影響的損失。與小翼82組合而增大尖端部分46處的后緣厚度的結(jié)構(gòu)允許聲響器腔80處的溝槽84的更高的寬度。與要求冷卻流從聲響器腔80的徑向地向外的部分逸出的封閉的聲響器腔形成對(duì)比，更寬的溝槽促進(jìn)使冷卻流從開(kāi)槽于最接近的尖端后緣70處的溝槽逸出的更寬的空間。通過(guò)僅在最接近尖端部分的部位增大后緣厚度，從而通過(guò)容納更寬的溝槽而獲得空氣動(dòng)力學(xué)的好處。具體地，由于隨著冷卻流朝向后緣流動(dòng)，冷卻流沿著溝槽壁賦予周向力，因而溝槽84更好地利用冷卻流來(lái)從冷卻流提取功。而不是由于僅僅將冷卻流從聲響器腔排出而浪費(fèi)冷卻流，而是冷卻流幫助葉片的旋轉(zhuǎn)。
[0029]雖然僅結(jié)合有限的數(shù)量的實(shí)施例而詳細(xì)地描述了本發(fā)明，但應(yīng)當(dāng)容易地理解到，本發(fā)明不限于這樣地公開(kāi)的實(shí)施例。相反，能夠修改本發(fā)明以將迄今為止未描述的但與本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍相應(yīng)的任何數(shù)量的變型、變更、替代或等效的布置并入。另外，雖然描述了本發(fā)明的各種實(shí)施例，但要理解到，本發(fā)明的各方面可能僅包括一些所描述的實(shí)施例。因此，本發(fā)明不被看作受到前文的描述限制，而僅受到所附權(quán)利要求的范圍限制。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種渦輪轉(zhuǎn)子葉片(40)，包括: 尖端部分(46)，其具有壓力尖端壁(62)和吸力尖端壁(64)、尖端前緣(68)和尖端后緣(70)，其中所述壓力尖端壁和所述吸力尖端壁限定后緣尖端厚度； 聲響器腔(80)，其至少部分地由所述壓力尖端壁和所述吸力尖端壁限定，所述聲響器腔包括溝槽(84)，其完全地延伸至所述尖端后緣以形成從所述尖端后緣向外的開(kāi)放流路；以及 吸力側(cè)壁(50)和壓力側(cè)壁(48)，其從所述渦輪轉(zhuǎn)子葉片的根部部分(44)延伸至所述尖端部分，其中所述吸力側(cè)壁和所述壓力側(cè)壁限定后緣葉片厚度，其中所述后緣尖端厚度比所述后緣葉片厚度更大。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，所述吸力尖端壁包括最接近所述尖端后緣的小翼(82)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，所述渦輪轉(zhuǎn)子葉片的總后緣厚度從根部部分至為后緣處的所述渦輪轉(zhuǎn)子葉片的總長(zhǎng)的至少80%的所述渦輪轉(zhuǎn)子葉片的徑向長(zhǎng)度是恒定的，其中所述后緣的厚度從所述后緣處的所述渦輪轉(zhuǎn)子葉片的所述總長(zhǎng)的至少80%的徑向長(zhǎng)度至所述后緣的外尖端位置逐漸地增大。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，所述后緣尖端厚度是所述后緣葉片厚度的1.1至3.0倍厚度。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，所述后緣尖端厚度是所述后緣葉片厚度的1.5至2.5倍厚度。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，所述后緣尖端厚度是所述后緣葉片厚度的大約1.95至2.05倍厚度。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，進(jìn)一步包括沿著所述溝槽的全長(zhǎng)而是恒定的溝槽深度。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，進(jìn)一步包括徑向地延伸貫穿所述渦輪轉(zhuǎn)子葉片的多個(gè)冷卻孔，所述多個(gè)冷卻孔具有最接近所述聲響器腔的配置成排出冷卻流的多個(gè)對(duì)應(yīng)的出口孔(56)。9.一種燃?xì)獾溳啺l(fā)動(dòng)機(jī)，包括: 壓縮機(jī)區(qū)段(12); 燃燒區(qū)段(14);以及 渦輪區(qū)段(24)，包括: 多個(gè)渦輪轉(zhuǎn)子葉片(40)，其形成多個(gè)渦輪級(jí)，其中所述多個(gè)渦輪轉(zhuǎn)子葉片中的每一個(gè)包括前緣(52)、后緣(54)、吸力側(cè)壁(50)和壓力側(cè)壁(48)，其中所述吸力側(cè)壁和所述壓力側(cè)壁限定后緣葉片厚度；以及 所述多個(gè)渦輪轉(zhuǎn)子葉片中的至少一個(gè)的尖端部分(46)，其具有壓力尖端壁(62)和吸力尖端壁(64)、尖端前緣(68)和尖端后緣(70)，其中最接近所述尖端后緣的所述壓力尖端壁和所述吸力尖端壁限定后緣尖端厚度，該后緣尖端厚度比所述后緣葉片厚度更大。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，進(jìn)一步包括至少部分地由所述壓力尖端壁和所述吸力尖端壁限定的聲響器腔(80)，所述聲響器腔包括溝槽(84)，其完全地延伸至所述后緣以形成從所述后緣向外的開(kāi)放流路。
【文檔編號(hào)】F01D5/20GK105909315SQ201610103187
【公開(kāi)日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年2月25日
【發(fā)明人】R.舒罕, S.索尼, J.A.內(nèi)維爾
【申請(qǐng)人】通用電氣公司