具有外擴(kuò)末梢的轉(zhuǎn)子葉片的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及具有外擴(kuò)末梢的轉(zhuǎn)子葉片。具體而言，一種轉(zhuǎn)子葉片包括翼型件，其具有葉片末梢和形成在葉片末梢處的末梢腔。葉片末梢限定翼型件的徑向外表面。末梢腔包括末梢帽，其從末梢沿徑向朝內(nèi)凹入且由翼型件的壓力側(cè)壁和吸力側(cè)壁圍繞。末梢帽與限定在翼型件內(nèi)的內(nèi)部腔流體連通。限定末梢腔的吸力側(cè)壁或壓力側(cè)壁中的至少一者的一部分從末梢腔斜向朝外延伸。多個(gè)槽接近翼型件的后緣沿著徑向外表面限定在吸力側(cè)壁或壓力側(cè)壁中的至少一者中。
【專利說(shuō)明】
具有外擴(kuò)末梢的轉(zhuǎn)子葉片
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明大體涉及用于渦輪的轉(zhuǎn)子葉片。更特別地，本發(fā)明涉及具有配置成用于冷卻轉(zhuǎn)子葉片的后緣部分的外擴(kuò)末梢的轉(zhuǎn)子葉片。
【背景技術(shù)】
[0002]在攝取空氣的渦輪機(jī)械(例如，燃?xì)鉁u輪)中，空氣通過(guò)壓縮機(jī)加壓且然后與燃料混合，并在環(huán)狀陣列的燃燒器內(nèi)點(diǎn)燃以產(chǎn)生燃燒氣體。熱氣體傳送通過(guò)內(nèi)襯且進(jìn)入限定在渦輪機(jī)械的渦輪區(qū)段內(nèi)的熱氣體路徑。動(dòng)能經(jīng)由連接到轉(zhuǎn)子軸的一排或多排渦輪轉(zhuǎn)子葉片從燃燒氣體獲取。獲取的動(dòng)能引起轉(zhuǎn)子軸旋轉(zhuǎn)，從而做功。
[0003]渦輪轉(zhuǎn)子葉片或葉片大體在非常高溫的環(huán)境中操作。為了達(dá)到足夠的使用壽命，葉片典型地包括各種內(nèi)部冷卻通路或腔。在燃?xì)鉁u輪的操作期間，諸如壓縮空氣的冷卻介質(zhì)傳送通過(guò)內(nèi)部冷卻通路。冷卻介質(zhì)的一部分可通過(guò)沿著葉片表面限定的各種冷卻孔傳送到內(nèi)部冷卻通路外，從而降低高的表面溫度。對(duì)于經(jīng)由冷卻介質(zhì)有效地冷卻來(lái)說(shuō)通常有挑戰(zhàn)性的區(qū)域是渦輪轉(zhuǎn)子葉片的葉片末梢部分，更特別地是葉片末梢的后緣區(qū)域。
[0004]葉片末梢大體限定在渦輪轉(zhuǎn)子葉片的徑向末端處，且從圍繞葉片排的渦輪護(hù)罩沿徑向朝內(nèi)定位。渦輪護(hù)罩限定熱氣體路徑的徑向朝外的邊界。葉片末梢與渦輪護(hù)罩的接近使得葉片末梢難以冷卻。護(hù)罩和葉片末梢的鄰近最大限度減少經(jīng)過(guò)末梢的熱操作流體的泄漏，這相應(yīng)地改善渦輪效率。
[0005]在特定葉片設(shè)計(jì)中，通過(guò)凹入末梢帽形成的末梢腔以及壓力側(cè)壁和吸力側(cè)壁提供用于獲得最小末梢間隙的手段，同時(shí)確保足夠的葉片末梢冷卻。壓力側(cè)壁和吸力側(cè)壁從末梢帽沿徑向朝外延伸。吸力側(cè)壁和壓力側(cè)壁中的至少一者的至少一部分是外擴(kuò)的，或者關(guān)于葉片的徑向中線朝外傾斜。壓力側(cè)壁在葉片的前緣部分與吸力側(cè)壁相交。然而，壓力側(cè)壁不在后緣處與吸力側(cè)壁相交，從而在其間形成開(kāi)口。該配置大體是由于葉片沿著后緣缺乏適當(dāng)?shù)谋诤瘛?br>[0006]在操作中，冷卻介質(zhì)從內(nèi)部通路穿過(guò)末梢帽中的孔排出到末梢腔中，因此有效地冷卻壓力和吸力側(cè)壁以及末梢帽表面。然而，還可期望有效地冷卻翼型件的前緣和后緣。因此存在對(duì)于具有改進(jìn)的葉片末梢后緣冷卻的葉片末梢設(shè)計(jì)的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的方面和優(yōu)點(diǎn)下面在以下描述中闡述，或者可從該描述顯而易見(jiàn)，或者可通過(guò)實(shí)踐本發(fā)明被教導(dǎo)。
[0008]本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例是轉(zhuǎn)子葉片。該轉(zhuǎn)子葉片包括翼型件，其具有連接在翼型件的前緣和后緣處的壓力側(cè)壁和吸力側(cè)壁。葉片末梢限定翼型件的徑向外表面。轉(zhuǎn)子葉片還包括用于接收冷卻介質(zhì)的內(nèi)部腔。與內(nèi)部腔流體連通的末梢腔至少部分地通過(guò)末梢帽部分限定。末梢腔從徑向外表面沿徑向朝內(nèi)凹入，且由壓力側(cè)壁和吸力側(cè)壁圍繞。限定末梢腔的吸力側(cè)壁或壓力側(cè)壁中的至少一者的一部分從末梢腔斜向朝外延伸。多個(gè)槽接近翼型件的后緣沿著徑向外表面限定在吸力側(cè)壁或壓力側(cè)壁中的至少一者中。
[0009]本發(fā)明的另一實(shí)施例是燃?xì)鉁u輪。該燃?xì)鉁u輪按照連續(xù)流動(dòng)順序包括壓縮機(jī)區(qū)段、燃燒區(qū)段和渦輪區(qū)段。渦輪區(qū)段包括轉(zhuǎn)子軸和聯(lián)接到轉(zhuǎn)子軸的多個(gè)轉(zhuǎn)子葉片。每個(gè)轉(zhuǎn)子葉片包括翼型件，其具有連接在翼型件的前緣和后緣處的壓力側(cè)壁和吸力側(cè)壁。葉片末梢限定翼型件的徑向外表面。轉(zhuǎn)子葉片還包括用于接收冷卻介質(zhì)的內(nèi)部腔。與內(nèi)部腔流體連通的末梢腔至少部分地通過(guò)末梢帽限定。末梢腔從徑向外表面沿徑向朝內(nèi)凹入，且由壓力側(cè)壁和吸力側(cè)壁圍繞。限定末梢腔的吸力側(cè)壁或壓力側(cè)壁中的至少一者的一部分從末梢腔斜向朝外延伸。多個(gè)槽接近翼型件的后緣沿著徑向外表面限定在吸力側(cè)壁或壓力側(cè)壁中的至少一者中。
[00?0]技術(shù)方案1.一種轉(zhuǎn)子葉片，包括:
翼型件，其具有連接在所述翼型件的前緣和后緣處的壓力側(cè)壁和吸力側(cè)壁、限定所述翼型件的徑向外表面的葉片末梢和用于接收冷卻介質(zhì)的內(nèi)部腔；以及
末梢腔，其與所述內(nèi)部腔流體連通且至少部分地通過(guò)從所述徑向外表面沿徑向朝內(nèi)凹入的末梢帽限定并且由所述壓力側(cè)壁和所述吸力側(cè)壁圍繞，其中，限定所述末梢腔的所述吸力側(cè)壁或所述壓力側(cè)壁中的至少一者的一部分從所述末梢腔斜向朝外延伸，其中，多個(gè)槽接近所述翼型件的后緣沿著所述徑向外表面限定在所述吸力側(cè)壁或所述壓力側(cè)壁中的至少一者中。
[0011]技術(shù)方案2.根據(jù)技術(shù)方案I所述的轉(zhuǎn)子葉片，其中，所述多個(gè)槽中的至少一個(gè)槽沿徑向延伸到所述末梢帽的頂表面中。
[0012]技術(shù)方案3.根據(jù)技術(shù)方案I所述的轉(zhuǎn)子葉片，其中，所述多個(gè)槽中的至少一個(gè)槽包括沿著所述壓力側(cè)壁或吸力側(cè)壁的內(nèi)表面限定的擴(kuò)寬入口、沿著所述壓力側(cè)壁或吸力側(cè)壁的外表面限定的擴(kuò)寬出口或者限定在所述入口和出口之間的收縮區(qū)域中的至少一者。
[0013]技術(shù)方案4.根據(jù)技術(shù)方案I所述的轉(zhuǎn)子葉片，其中，所述多個(gè)槽包括接近所述翼型件的后緣沿著所述徑向外表面限定在所述壓力側(cè)壁中的第一槽和限定在所述吸力側(cè)壁內(nèi)的第二槽。
[0014]技術(shù)方案5.根據(jù)技術(shù)方案I所述的轉(zhuǎn)子葉片，其中，所述末梢帽的頂表面接近所述后緣沿徑向朝內(nèi)成階梯狀。
[0015]技術(shù)方案6.根據(jù)技術(shù)方案I所述的轉(zhuǎn)子葉片，其中，所述轉(zhuǎn)子葉片還包括延伸穿過(guò)所述末梢帽的多個(gè)孔口，其中，所述多個(gè)孔口提供用于所述內(nèi)部腔和所述末梢腔之間的流體連通，其中，所述多個(gè)孔口中的至少一個(gè)孔口限定在所述多個(gè)槽中的至少一個(gè)槽的上游。
[0016]技術(shù)方案7.根據(jù)技術(shù)方案I所述的轉(zhuǎn)子葉片，其中，所述多個(gè)槽中的一個(gè)或多個(gè)槽關(guān)于所述翼型件的拱弧線朝所述后緣成角度。
[0017]技術(shù)方案8.根據(jù)技術(shù)方案I所述的轉(zhuǎn)子葉片，其中，所述轉(zhuǎn)子葉片還包括孔，其沿著所述翼型件的后緣限定且沿徑向定位在所述末梢帽的下方，其中，所述孔與所述內(nèi)部腔流體連通。
[0018]技術(shù)方案9.根據(jù)技術(shù)方案I所述的轉(zhuǎn)子葉片，其中，限定所述末梢腔的所述吸力側(cè)壁的一部分關(guān)于徑向方向從所述末梢腔斜向朝外延伸。
[0019]技術(shù)方案10.根據(jù)技術(shù)方案I所述的轉(zhuǎn)子葉片，其中，限定所述末梢腔的所述壓力側(cè)壁的一部分關(guān)于徑向方向從所述末梢腔斜向朝外延伸。
[0020]技術(shù)方案11.一種燃?xì)鉁u輪，包括:
壓縮機(jī)區(qū)段；
燃燒區(qū)段；以及
渦輪區(qū)段，所述渦輪區(qū)段具有轉(zhuǎn)子軸和聯(lián)接到所述轉(zhuǎn)子軸的多個(gè)轉(zhuǎn)子葉片，每個(gè)轉(zhuǎn)子葉片包括:
翼型件，其具有連接在所述翼型件的前緣和后緣處的壓力側(cè)壁和吸力側(cè)壁、限定所述翼型件的徑向外表面的葉片末梢，和用于接收冷卻介質(zhì)的內(nèi)部腔；以及
末梢腔，其與所述內(nèi)部腔流體連通且至少部分地通過(guò)從所述徑向外表面沿徑向朝內(nèi)凹入的末梢帽限定并且由所述壓力側(cè)壁和吸力側(cè)壁圍繞，其中，限定所述末梢腔的所述吸力側(cè)壁或所述壓力側(cè)壁中的至少一者的一部分從所述末梢腔斜向朝外延伸，其中，多個(gè)槽接近所述翼型件的后緣沿著所述徑向外表面限定在所述吸力側(cè)壁或所述壓力側(cè)壁中的至少一者中。
[0021]技術(shù)方案12.根據(jù)技術(shù)方案11所述的燃?xì)鉁u輪，其中，所述多個(gè)槽中的至少一個(gè)槽延伸到所述末梢帽的頂表面中。
[0022]技術(shù)方案13.根據(jù)技術(shù)方案11所述的燃?xì)鉁u輪，其中，所述多個(gè)槽中的至少一個(gè)槽包括沿著所述壓力側(cè)壁或吸力側(cè)壁的內(nèi)表面限定的擴(kuò)寬入口、沿著所述壓力側(cè)壁或吸力側(cè)壁的外表面限定的擴(kuò)寬出口或者限定在所述入口和出口之間的收縮區(qū)域中的至少一者。
[0023]技術(shù)方案14.根據(jù)技術(shù)方案11所述的燃?xì)鉁u輪，其中，所述多個(gè)槽包括接近所述翼型件的后緣沿著所述徑向外表面限定在所述壓力側(cè)壁中的第一槽和限定在所述吸力側(cè)壁內(nèi)的第二槽。
[0024]技術(shù)方案15.根據(jù)技術(shù)方案11所述的燃?xì)鉁u輪，其中，所述末梢帽的頂表面接近所述后緣沿徑向朝內(nèi)成階梯狀。
[0025]技術(shù)方案16.根據(jù)技術(shù)方案11所述的燃?xì)鉁u輪，其中，所述燃?xì)鉁u輪還包括延伸穿過(guò)所述末梢帽的多個(gè)孔口，其中，所述多個(gè)孔口提供用于所述內(nèi)部腔和所述末梢腔之間的流體連通，其中，所述多個(gè)孔口中的至少一個(gè)孔口沿著所述翼型件的拱弧線限定在所述多個(gè)槽的相鄰槽之間。
[0026]技術(shù)方案17.根據(jù)技術(shù)方案11所述的燃?xì)鉁u輪，其中，所述多個(gè)槽中的一個(gè)或多個(gè)槽關(guān)于所述翼型件的拱弧線朝所述后緣成角度。
[0027]技術(shù)方案18.根據(jù)技術(shù)方案11所述的燃?xì)鉁u輪，其中，所述燃?xì)鉁u輪還包括孔，其沿著所述翼型件的后緣限定且沿徑向定位在所述末梢帽的下方，其中，所述孔與所述內(nèi)部腔流體連通。
[0028]技術(shù)方案19.根據(jù)技術(shù)方案11所述的燃?xì)鉁u輪，其中，限定所述末梢腔的所述吸力側(cè)壁的一部分關(guān)于徑向方向從所述末梢腔斜向朝外延伸。
[0029]技術(shù)方案20.根據(jù)技術(shù)方案11所述的燃?xì)鉁u輪，其中，限定所述末梢腔的所述壓力側(cè)壁的一部分關(guān)于徑向方向從所述末梢腔斜向朝外延伸。
[0030]本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在閱讀該說(shuō)明書(shū)后將更好地理解這些實(shí)施例的特征和方面等。
【附圖說(shuō)明】
[0031]包括其對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員的最佳模式的本發(fā)明的完整和開(kāi)放的公開(kāi)在說(shuō)明書(shū)的其余部分中更具體地闡述，包括對(duì)附圖的參考，在附圖中:
圖1示出如可結(jié)合本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例的示例性燃?xì)鉁u輪的功能圖；
圖2是如可結(jié)合在圖1中示出的燃?xì)鉁u輪中以及如可結(jié)合本公開(kāi)的各種實(shí)施例的示例性轉(zhuǎn)子葉片的透視圖；
圖3是根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例的示例性翼型件的一部分的透視圖；
圖4是根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例沿著如圖3中所示的截面線4-4截取的翼型件的一部分的截面頂視圖；
圖5是根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例沿著如圖3中所示的截面線5-5截取的翼型件的一部分的截面?zhèn)纫晥D；
圖6是根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例的示例性翼型件的一部分的透視圖；以及圖7是根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例沿著如圖6中所示的截面線7-7截取的翼型件的一部分的截面?zhèn)纫晥D。
[0032]部件列表
10燃?xì)鉁u輪
12入口區(qū)段
14壓縮機(jī)區(qū)段
16燃燒區(qū)段
18渦輪區(qū)段
20排氣區(qū)段
22軸
24轉(zhuǎn)子軸
26轉(zhuǎn)子盤(pán)
28轉(zhuǎn)子葉片
30外殼
32熱氣體路徑
34熱氣體
35-99未使用
100轉(zhuǎn)子葉片
102安裝/柄部部分
104安裝本體
106翼型件
108徑向方向
110平臺(tái)
112外表面
114壓力側(cè)壁
116吸力側(cè)壁 118根部
120末梢
122徑向外表面
124前緣
126后緣
128中線/拱弧線
130冷卻介質(zhì)
132內(nèi)部腔
134末梢腔
136末梢帽
138內(nèi)表面一壓力側(cè)
140內(nèi)表面一吸力側(cè)壁
142外圍
144孔/孔口
146頂表面
148槽
150第一槽
152第二槽
154頂表面的部分
156入口
158出口
160收縮區(qū)域
162孔。
【具體實(shí)施方式】
[0033]現(xiàn)在將詳細(xì)參考本發(fā)明存在的實(shí)施例，其一個(gè)或多個(gè)示例在附圖中示出。詳細(xì)描述使用數(shù)字和字母標(biāo)記來(lái)參考附圖中的特征。附圖和描述中類似或相似的標(biāo)記用于指出本發(fā)明的類似或相似的部分。如本文中所用，用語(yǔ)“第一”、“第二”和“第三”可互換地使用以區(qū)別一個(gè)部件與另一個(gè)部件，且不意在表示單個(gè)部件的位置或重要性。用語(yǔ)“上游”和“下游”指出關(guān)于流體路徑中的流體流的相對(duì)方向。例如，“上游”指的是流體從其流動(dòng)的方向，且“下游”指的是流體流到其的方向。用語(yǔ)“徑向”指的是大致垂直于特定部件的軸向中心線和/或大致垂直于渦輪機(jī)械的軸向中心線的相對(duì)方向，且用語(yǔ)“軸向”指的是與特定部件的軸向中心線和/或渦輪機(jī)械的軸向中心線大致平行和/或同軸對(duì)準(zhǔn)的相對(duì)方向。
[0034]每個(gè)示例通過(guò)解釋本發(fā)明而不是限制本發(fā)明的方式提供。事實(shí)上，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員將顯而易見(jiàn)的是，在不脫離本發(fā)明的范圍或精神的情況下，可在本發(fā)明中做出修改和變型。例如，圖示或描述為一個(gè)實(shí)施例的部分的特征可用在另一實(shí)施例上以產(chǎn)生更進(jìn)一步的實(shí)施例。因此，意在使本發(fā)明覆蓋落在所附權(quán)利要求及其等同物的范圍內(nèi)的這些修改和變型。盡管在本文中示出和描述了工業(yè)或陸基燃?xì)鉁u輪，但是如本文所示和所述的本發(fā)明不受限于陸基和/或工業(yè)燃?xì)鉁u輪，除非在權(quán)利要求中另外規(guī)定。例如，如本文中所述的本發(fā)明可用于任何類型的渦輪，包括但不限于蒸汽渦輪或船用燃?xì)鉁u輪。
[0035]現(xiàn)在參考附圖，圖1示出燃?xì)鉁u輪10的一個(gè)實(shí)施例的圖解視圖。燃?xì)鉁u輪10大體包括入口區(qū)段12、布置在入口區(qū)段12下游的壓縮機(jī)區(qū)段14、布置在壓縮機(jī)區(qū)段14下游的燃燒器區(qū)段16內(nèi)的多個(gè)燃燒器、布置在燃燒器區(qū)段16下游的渦輪區(qū)段18以及布置在渦輪區(qū)段18下游的排氣區(qū)段20。另外，燃?xì)鉁u輪10可包括聯(lián)接在壓縮機(jī)區(qū)段14和渦輪區(qū)段18之間的一個(gè)或多個(gè)軸22。
[0036]渦輪區(qū)段18可大體包括轉(zhuǎn)子軸24，其具有多個(gè)轉(zhuǎn)子盤(pán)26(示出其中一個(gè))和從轉(zhuǎn)子盤(pán)26沿徑向朝外延伸且與其互連的多個(gè)轉(zhuǎn)子葉片28。每個(gè)轉(zhuǎn)子盤(pán)26繼而可聯(lián)接到延伸通過(guò)渦輪區(qū)段18的轉(zhuǎn)子軸24的一部分。渦輪區(qū)段18還包括外殼30，其沿周向圍繞轉(zhuǎn)子軸24和轉(zhuǎn)子葉片28，從而至少部分地限定通過(guò)渦輪區(qū)段18的熱氣體路徑32。
[0037]在操作期間，諸如空氣的工作流體流過(guò)入口區(qū)段12且流到壓縮機(jī)區(qū)段14中，空氣在壓縮機(jī)區(qū)段14中逐步壓縮，因此提供加壓空氣至燃燒區(qū)段16的燃燒器。加壓空氣與燃料混合，且在各個(gè)燃燒器內(nèi)燃燒以產(chǎn)生燃燒氣體34。燃燒氣體34從燃燒器區(qū)段16流動(dòng)通過(guò)熱氣體路徑32到渦輪區(qū)段18中，其中，能量(動(dòng)能和/或熱能)從燃燒氣體34傳遞至轉(zhuǎn)子葉片28，因此引起轉(zhuǎn)子軸24旋轉(zhuǎn)。機(jī)械旋轉(zhuǎn)能然后可用來(lái)為壓縮機(jī)區(qū)段14提供動(dòng)力和/或發(fā)電。離開(kāi)渦輪區(qū)段18的燃燒氣體34然后可經(jīng)由排氣區(qū)段20從燃?xì)鉁u輪10排出。
[0038]圖2是如可結(jié)合本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例且如可代替圖1中所示的轉(zhuǎn)子葉片28結(jié)合到燃?xì)鉁u輪10的渦輪區(qū)段18中的示例性轉(zhuǎn)子葉片100的透視圖。如圖2中所示，轉(zhuǎn)子葉片100大體包括具有安裝本體104的安裝或柄部部分102，以及沿徑向方向108從轉(zhuǎn)子葉片100的平臺(tái)部分110朝外在跨距中延伸的翼型件106。平臺(tái)110大體用作用于流動(dòng)通過(guò)渦輪區(qū)段18的熱氣體路徑32(圖1)的燃燒氣體34的徑向朝內(nèi)的流動(dòng)邊界。如圖2中所示，安裝或柄部部分102的安裝本體104可從平臺(tái)110沿徑向朝內(nèi)延伸且可包括根部結(jié)構(gòu)，諸如燕尾件，其配置成使轉(zhuǎn)子葉片100和轉(zhuǎn)子盤(pán)26互相連接或?qū)⑥D(zhuǎn)子葉片100緊固至轉(zhuǎn)子盤(pán)26(圖1)。
[0039]翼型件106包括圍繞翼型件106的外表面112。外表面112至少部分地由壓力側(cè)壁114和相對(duì)的吸力側(cè)壁116限定。壓力側(cè)壁114和吸力側(cè)壁116在從翼型件106的根部118到翼型件106的葉片末梢或末梢120的跨距中從平臺(tái)110大致沿徑向朝外延伸。翼型件106的根部118可限定在翼型件106和平臺(tái)110之間的交叉處。葉片末梢120與根部118徑向相對(duì)地布置。因此，葉片末梢120的徑向外表面122可大體限定轉(zhuǎn)子葉片100的徑向最外部部分。
[0040]壓力側(cè)壁114和吸力側(cè)壁116在翼型件106的前緣124處接合在一起或互連，前緣124定向到燃燒氣體34的流中。壓力側(cè)壁114和吸力側(cè)壁116還在翼型件106的后緣126處接合在一起或互連，后緣126在下游與前緣124間隔開(kāi)。壓力側(cè)壁114和吸力側(cè)壁116在后緣126附近連續(xù)。壓力側(cè)壁114大體凹入，且吸力側(cè)壁116大體凸起。翼型件106的弦是連接前緣114和后緣116的直線的長(zhǎng)度，且從前緣114到后緣116的方向典型地描述為弦向方向。對(duì)分壓力側(cè)壁114和吸力側(cè)壁116的弦向線典型地稱為翼型件106的中線或拱弧線128。
[0041]渦輪轉(zhuǎn)子葉片的內(nèi)部冷卻是公知的且典型地利用冷卻介質(zhì)，如通過(guò)實(shí)線和虛線箭頭130指示地，諸如從燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的壓縮機(jī)區(qū)段14(圖1)放出的相對(duì)冷的壓縮空氣，其適當(dāng)?shù)匾龑?dǎo)通過(guò)轉(zhuǎn)子葉片100的安裝或柄部部分102且到內(nèi)部腔或通路132中，內(nèi)部腔或通路132在壓力側(cè)壁114和吸力側(cè)壁116之間至少部分地限定在翼型件106內(nèi)。
[0042]內(nèi)部腔132可采取任何常規(guī)的形式，且典型地為蜿蜒通路的形式。冷卻介質(zhì)130從安裝或柄部部分102進(jìn)入內(nèi)部腔132，且傳送通過(guò)內(nèi)部腔132以用于使翼型件106從流過(guò)其外表面112的燃燒氣體34的加熱效應(yīng)適當(dāng)?shù)乩鋮s。薄膜冷卻孔(未示出)可布置在壓力側(cè)壁114和/或吸力側(cè)壁116上，以用于常規(guī)地薄膜冷卻翼型件106的外表面112。
[0043]在各種實(shí)施例中，末梢腔或壓室134形成在葉片末梢120處或其內(nèi)。末梢腔134至少部分地通過(guò)末梢帽136形成。如圖2中所示，末梢帽136從葉片末梢120和/或葉片末梢120的外表面122沿徑向朝內(nèi)凹入，且形成末梢腔134的基底部分。末梢帽136由壓力側(cè)壁114和吸力側(cè)壁116連續(xù)圍繞。
[0044]末梢帽136連接到密封件和/或形成密封件，該密封件在翼型件106的前緣124和后緣126之間沿著末梢帽136的外圍142抵靠壓力側(cè)壁114的內(nèi)表面或側(cè)138以及吸力側(cè)壁116的內(nèi)表面或側(cè)140。末梢帽136還包括多個(gè)孔或孔口 144，其延伸穿過(guò)末梢帽136的頂表面或側(cè)146且提供用于內(nèi)部腔132和末梢腔134之間的流體連通。
[0045]圖3提供了根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例的包括葉片末梢120的翼型件106的一部分的透視圖。圖4提供了根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例，沿著如圖3中所示的截面線4-4截取的翼型件106的一部分的截面頂視圖。圖5提供了根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例沿著如圖3中所示的截面線5-5截取的翼型件106的一部分的截面?zhèn)纫晥D。
[0046]在特定實(shí)施例中，如圖3中所示，限定末梢腔134的吸力側(cè)壁116或壓力側(cè)壁114中的至少一者的一部分從末梢帽136的末梢腔134和/或頂表面146關(guān)于徑向方向108和/或關(guān)于翼型件106的外表面112斜向朝外延伸。徑向方向108可大致垂直于末梢帽136的頂表面146。
[0047]在特定實(shí)施例中，如圖3中所示，限定末梢腔134的吸力側(cè)壁116的一部分和限定末梢腔134的壓力側(cè)壁114的一部分從末梢腔134關(guān)于徑向方向108和/或關(guān)于翼型件106的外表面112斜向朝外延伸。在特定實(shí)施例中，限定末梢腔134的吸力側(cè)壁116的一部分從末梢腔134關(guān)于徑向方向108和/或關(guān)于翼型件106的外表面112斜向朝外延伸。在特定實(shí)施例中，限定末梢腔134的壓力側(cè)壁114的一部分從末梢腔134關(guān)于徑向方向108和/或關(guān)于翼型件106的外表面112斜向朝外延伸。
[0048]限定末梢腔134的吸力側(cè)壁116的內(nèi)表面或側(cè)140的一部分可從末梢腔134關(guān)于徑向方向108斜向朝外延伸，因此增加末梢腔134的總體積。另外或備選地，如圖3中所示，限定末梢腔134的壓力側(cè)壁114的內(nèi)表面或側(cè)138的一部分可關(guān)于徑向方向108從末梢腔134斜向朝外延伸，因此增加末梢腔134的總體積。
[0049]在各種實(shí)施例中，如圖3-圖5中共同示出地那樣，翼型件106包括多個(gè)槽148，其沿著徑向外表面122通過(guò)吸力側(cè)壁116或壓力側(cè)壁114中的至少一者限定或限定在吸力側(cè)壁116或壓力側(cè)壁114中的至少一個(gè)者，且定位得接近翼型件106的后緣126。如圖3和圖4中所示，壓力側(cè)壁114和吸力側(cè)壁116越過(guò)后緣126保持連續(xù)。盡管多個(gè)槽148在圖3和圖4中示出為出現(xiàn)在壓力側(cè)壁114和吸力側(cè)壁116兩者上，但是預(yù)期多個(gè)槽148可僅沿著吸力側(cè)壁116出現(xiàn)或僅沿著壓力側(cè)壁114出現(xiàn)，或者可如圖所示沿著壓力側(cè)和吸力側(cè)壁114、116兩者出現(xiàn)。
[0050]例如，在一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)槽148僅沿著吸力側(cè)壁116出現(xiàn)。在另一實(shí)施例中，多個(gè)槽148僅沿著壓力側(cè)壁114出現(xiàn)。在一個(gè)實(shí)施例中，如圖4中所示，多個(gè)槽148包括沿著接近翼型件106的后緣126的徑向外表面限定在壓力側(cè)壁114中的第一槽150和限定在吸力側(cè)壁內(nèi)的第二槽152。在特定實(shí)施例中，多個(gè)槽148在壓力側(cè)壁114和吸力側(cè)壁116兩者上等距或非等距分布。
[0051 ]在各種實(shí)施例，如圖3和圖5中所示，該多個(gè)槽148中的一個(gè)或多個(gè)槽148朝末梢帽136的頂表面146延伸穿過(guò)翼型件106的徑向外表面122。在特定實(shí)施例中，如圖4中所示，槽148中的一個(gè)或多個(gè)在其延伸穿過(guò)壓力側(cè)壁114的內(nèi)表面138或吸力側(cè)壁116的內(nèi)表面140和翼型件106的外表面112時(shí)可朝后緣126成角度。在特定實(shí)施例中，如圖5中所示，該多個(gè)槽148中的至少一個(gè)槽148沿徑向延伸到末梢帽136的頂表面146中和/或至少部分通過(guò)其。
[0052]圖6提供了根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例的包括葉片末梢120的翼型件106的一部分的透視圖。圖7提供了根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例沿著如圖6中所示的截面線7-7截取的翼型件106的一部分的截面?zhèn)纫晥D。在一個(gè)實(shí)施例中，如圖6和圖7中所示，接近后緣126的末梢帽136的頂表面146的一部分154沿徑向朝內(nèi)成階梯狀。階梯狀部分154可沿著拱弧線128(圖2)傾斜或另外成型以促進(jìn)或增強(qiáng)冷卻效果。
[0053]在各種實(shí)施例中，該多個(gè)槽148中的一個(gè)或多個(gè)槽148可漸縮和/或非線性以允許冷卻介質(zhì)從鄰近后緣126的末梢腔134的流動(dòng)。例如，如圖7中所示，該多個(gè)槽148中的至少一個(gè)槽148可從葉片末梢120的外部徑向表面122朝末梢帽136的頂表面146朝內(nèi)漸縮。另外或作為備選，如圖4中所示，該多個(gè)槽148中的至少一個(gè)槽148可包括沿著內(nèi)表面138、140的彎曲或擴(kuò)寬的入口 156。如圖6中所示，至少一個(gè)槽148還可包括沿著外表面112的擴(kuò)寬或擴(kuò)散的出口 158。如圖4中所示，至少一個(gè)槽可包括限定在入口 156和出口 158之間的收縮區(qū)域160。
[0054]如圖4-圖7中所示，多個(gè)孔口 144中的至少一個(gè)孔口 144接近后緣126定位。在一個(gè)實(shí)施例中，如圖5中所示，該多個(gè)孔口 144中的至少一個(gè)孔口 148關(guān)于徑向方向108朝翼型件106的后緣126向后成角度。在特定實(shí)施例中，如圖4和圖7中所示，該多個(gè)孔口 144中的至少一個(gè)孔口 144限定在該多個(gè)槽148的相鄰槽148之間。在一個(gè)實(shí)施例中，至少一個(gè)孔口 144可布置在至少一個(gè)槽148的上游。
[0055]在特定實(shí)施例中，如圖3和圖5中所示，一個(gè)或多個(gè)孔162沿著翼型件106的后緣126沿徑向限定在末梢帽136下方。該一個(gè)或多個(gè)孔162可與內(nèi)部腔132流體連通，因此提供沿著翼型件106的后緣126的額外冷卻。
[0056]該書(shū)面描述使用示例來(lái)公開(kāi)本發(fā)明，包括最佳模式，并且還使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明，包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)以及執(zhí)行任何包含的方法。本發(fā)明可申請(qǐng)專利的范圍由權(quán)利要求限定，并且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它示例。如果這些其它示例具有不與權(quán)利要求的字面語(yǔ)言不同的結(jié)構(gòu)要素，或者如果它們包括與權(quán)利要求的字面語(yǔ)言無(wú)實(shí)質(zhì)差異的等同結(jié)構(gòu)要素，則意在使這些其它示例處于權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種轉(zhuǎn)子葉片，包括: 翼型件，其具有連接在所述翼型件的前緣和后緣處的壓力側(cè)壁和吸力側(cè)壁、限定所述翼型件的徑向外表面的葉片末梢和用于接收冷卻介質(zhì)的內(nèi)部腔；以及 末梢腔，其與所述內(nèi)部腔流體連通且至少部分地通過(guò)從所述徑向外表面沿徑向朝內(nèi)凹入的末梢帽限定并且由所述壓力側(cè)壁和所述吸力側(cè)壁圍繞，其中，限定所述末梢腔的所述吸力側(cè)壁或所述壓力側(cè)壁中的至少一者的一部分從所述末梢腔斜向朝外延伸，其中，多個(gè)槽接近所述翼型件的后緣沿著所述徑向外表面限定在所述吸力側(cè)壁或所述壓力側(cè)壁中的至少一者中。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，所述多個(gè)槽中的至少一個(gè)槽沿徑向延伸到所述末梢帽的頂表面中。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，所述多個(gè)槽中的至少一個(gè)槽包括沿著所述壓力側(cè)壁或吸力側(cè)壁的內(nèi)表面限定的擴(kuò)寬入口、沿著所述壓力側(cè)壁或吸力側(cè)壁的外表面限定的擴(kuò)寬出口或者限定在所述入口和出口之間的收縮區(qū)域中的至少一者。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，所述多個(gè)槽包括接近所述翼型件的后緣沿著所述徑向外表面限定在所述壓力側(cè)壁中的第一槽和限定在所述吸力側(cè)壁內(nèi)的第二槽。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，所述末梢帽的頂表面接近所述后緣沿徑向朝內(nèi)成階梯狀。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子葉片還包括延伸穿過(guò)所述末梢帽的多個(gè)孔口，其中，所述多個(gè)孔口提供用于所述內(nèi)部腔和所述末梢腔之間的流體連通，其中，所述多個(gè)孔口中的至少一個(gè)孔口限定在所述多個(gè)槽中的至少一個(gè)槽的上游。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，所述多個(gè)槽中的一個(gè)或多個(gè)槽關(guān)于所述翼型件的拱弧線朝所述后緣成角度。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子葉片還包括孔，其沿著所述翼型件的后緣限定且沿徑向定位在所述末梢帽的下方，其中，所述孔與所述內(nèi)部腔流體連通。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，限定所述末梢腔的所述吸力側(cè)壁的一部分關(guān)于徑向方向從所述末梢腔斜向朝外延伸。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，限定所述末梢腔的所述壓力側(cè)壁的一部分關(guān)于徑向方向從所述末梢腔斜向朝外延伸。
【文檔編號(hào)】F01D5/18GK106089313SQ201610276145
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年4月29日 公開(kāi)號(hào)201610276145.3, CN 106089313 A, CN 106089313A, CN 201610276145, CN-A-106089313, CN106089313 A, CN106089313A, CN201610276145, CN201610276145.3
【發(fā)明人】J.C.瓊斯, 張修章
【申請(qǐng)人】通用電氣公司