專利名稱：燃氣渦輪發(fā)動機的冷卻葉片的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于飛機等的小型燃氣渦輪發(fā)動機的冷卻葉片，特別涉及作為渦輪葉片的冷卻葉片。
背景技術：
現在，燃氣渦輪被用作各種機器和設備的動力源。例如，通過將其主軸與發(fā)電機連接來用于發(fā)電裝置應用，或者用作作為例如飛機等的運輸動力源的使用燃氣渦輪的發(fā)動機。
圖6是燃氣渦輪發(fā)動機的示意圖。圖6所示的燃氣渦輪發(fā)動機GT包括安裝在空氣入口端的入口風扇Kf，壓縮引入的空氣的壓縮機Cp，通過使用由所述壓縮機所壓縮的空氣來燃燒燃料的燃燒室Bs，由從所述燃燒室Bs噴出的燃燒氣體而驅動的渦輪Tb，以及噴出燃燒氣體以產生推力的噴嘴Nz。入口風扇Kf、壓縮機CP以及渦輪Tb通過同一轉軸互相連接，由燃燒氣體驅動渦輪，并通過轉動旋轉軸來驅動入口風扇Kf和壓縮機Cp。
渦輪Tb具有固定輪葉(vane)和旋轉葉片。當旋轉葉片通過吹向其的燃燒氣體而隨著中心旋轉軸旋轉時，所述固定輪葉對吹向其的燃燒氣體流進行整流。吹向固定輪葉以及旋轉葉片的燃燒氣體是高溫氣體，因此，由于熱量的原因而產生了不一致性，例如熱變形和損壞等。為了防止發(fā)生這些不一致性，冷卻葉片。
公開一種冷卻葉片的方法，其中，經由壓縮機Cp壓縮并供給到燃燒室Bs的一部分壓縮氣體被用作用于冷卻葉片的制冷劑而被供給至渦輪Tb。在該方法中，通過使冷卻空氣在葉片內流動來冷卻葉片。冷卻葉片的方法有薄膜冷卻法、沖擊冷卻法以及蒸發(fā)冷卻法等。
為了冷卻高溫燃氣渦輪發(fā)動機的渦輪葉片，在進行沖擊冷卻法后，還使用薄膜冷卻法。圖7顯示的是高溫燃氣渦輪發(fā)動機的冷卻葉片的剖視圖。
圖7所示的冷卻渦輪葉片B內形成有供冷卻空氣流動的冷卻通道91。在所述冷卻通道91內安裝有具有多個形成用于噴出冷卻空氣的小孔的插入物92，其距離葉片壁90的內壁表面901一定間隔。流進冷卻通道91內的冷卻空氣大體均勻地通過插入物92上的小孔921而被吹到冷卻通道91的內壁表面901，并冷卻內壁表面901以及相鄰的內壁，這稱為沖擊冷卻。
此外，在冷卻葉片B中形成有從冷卻通道91貫通至外部的薄膜冷卻孔93。因此，進行沖擊冷卻的冷卻空氣能夠通過薄膜冷卻孔93而被噴出到冷卻渦輪葉片B的外壁表面902，從而形成冷卻密封并且從外部冷卻該冷卻渦輪葉片B。
上述冷卻方法被廣泛應用于工業(yè)中的燃氣渦輪，例如用于發(fā)電裝置等的燃氣渦輪。
表1顯示的是具有用于工業(yè)應用例如發(fā)電等中的燃氣渦輪的冷卻葉片與飛機等小型燃氣渦輪中使用的冷卻葉片的各種對照參數。表1中的參數包括薄膜冷卻孔的孔徑d、弦長C、葉片壁厚δ(見后述圖7和圖9)、薄膜孔徑相對弦長的比率d/C、以及薄膜冷卻孔徑相對葉片壁厚的比率d/δ。圖8表示的是葉片剖視圖和葉片周圍的靜壓分配的曲線圖。曲線圖中的葉片周圍靜壓分配是對于無尺寸的葉片的。
表1

如表1所示，在工業(yè)用燃氣渦輪中，薄膜冷卻孔徑相對弦長的比率d/C為0.004，而在小型燃氣渦輪發(fā)動機中，該比率d/C為0.013，是很大的值。在圖8所示的曲線圖中，葉片是無尺寸的，并且小型燃氣渦輪發(fā)動機的薄膜冷卻孔的比率與工業(yè)用燃氣渦輪的比率在曲線圖中表示為81和82。從曲線圖中可以看出，小型燃氣渦輪發(fā)動機的薄膜冷卻孔相對葉片的比率比工業(yè)用的燃氣渦輪的薄膜冷卻孔相對葉片的比率大，并且還能夠看出在小型燃氣渦輪發(fā)動機的薄膜冷卻孔的出口處的壓力波動變高。因此，燃燒氣體易于通過薄膜冷卻孔反向流動。因此，為了阻止回流，有必要為回流增加儲備量，即，有必要生成大量的冷卻氣流。
圖9表示的是薄膜冷卻孔的剖視圖。形成薄膜冷卻孔93，使得相對葉片壁90傾斜一定角度。在薄膜冷卻孔93的內壁一側上的曲面931的內壁表面901的附近出現冷卻空氣的脫離(exfoliation)，冷卻氣流遠離在薄膜冷卻孔93的內壁一側的曲面931，然后，冷卻氣流再次附著于在薄膜冷卻孔93的外壁表面902附近的薄膜冷卻孔93的內壁一側上的曲面931上。
其中，當薄膜冷卻孔93沒有足夠的超過預定長度的長度時，冷卻氣流不會再次附著在薄膜冷卻孔93上，并且高溫工作液體從外側向冷卻氣流產生脫離的位置反向流動。這會降低冷卻性能。
工業(yè)用燃氣渦輪的薄膜冷卻孔徑相對葉片壁厚的比率d/δ為0.16，而小型燃氣渦輪發(fā)動機的比率為0.33，是很大的值。因此，薄膜冷卻孔93難以具有足夠的長度來供冷卻氣流再次附著于此，并且產生回流的可能性很高，這樣一來，會對薄膜冷卻的冷卻性能產生不利影響。而且，難以應用成形(shaped)的冷卻孔。
而且，如圖8所示，在葉片周圍的靜壓朝向葉片周圍的流動的下游一側變低。因此，流進冷卻渦輪葉片B內部的工作液體通過插入物92和冷卻通道91的內壁901之間的間隔而流向下游一側，從而極大降低沖擊冷卻的冷卻效果。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于小型燃氣渦輪發(fā)動機的冷卻渦輪葉片，其具有簡單的結構，并且在不增加冷卻空氣量的條件下能夠提高冷卻效率。
為了實現上述目的，本發(fā)明的燃氣渦輪發(fā)動機的冷卻葉片，包括形成在所述冷卻葉片內并在其中流動冷卻空氣的冷卻通道；從所述冷卻通道的內壁表面穿透至所述冷卻葉片的外壁表面而形成的薄膜冷卻孔，其在葉片外表面形成有冷卻薄膜；以及具有多個噴出所述冷卻空氣的小孔的沖擊冷卻部件，其中，所述沖擊冷卻部件設置在所述冷卻通道內，距離所述內壁表面預定間隔；其中，所述內壁表面和所述沖擊冷卻部件形成的間隔內安裝有密封部分，其在葉弦方向隔開相應的間隔；并且其中，所述密封部分安裝在葉弦方向上相鄰的薄膜冷卻孔之間。
本發(fā)明的燃氣渦輪發(fā)動機的冷卻葉片，包括形成在所述冷卻葉片內并在其中流動冷卻空氣的冷卻通道；從所述冷卻通道的內壁表面穿透至所述冷卻葉片的外壁表面而形成的薄膜冷卻孔，其在葉片外表面形成有冷卻薄膜；以及形成在其中的具有多個噴出所述冷卻空氣的小孔的沖擊冷卻部件，其中，所述沖擊冷卻部件設置在所述冷卻通道內，距離所述內壁表面預定間隔；其中，相對內壁表面傾斜預定角度而形成所述薄膜冷卻孔；其中，所述內壁表面上設置有冷卻空氣引入部件，其相對內壁表面與所述薄膜冷卻孔傾斜角度相同、且與所述薄膜冷卻孔中的內管表面的內壁表面成直線；其中，所述冷卻空氣引入部件與所述沖擊冷卻部件連接。
本發(fā)明的燃氣渦輪發(fā)動機的冷卻葉片，其中，所述冷卻葉片具有形成在所述冷卻葉片內并在其中流動冷卻空氣的冷卻通道；其中，在其上形成有從所述冷卻通道的內壁表面穿透至所述冷卻葉片的外壁表面的薄膜冷卻孔；其中，相對內壁表面傾斜預定角度而形成所述薄膜冷卻孔；并且其中，所述內壁表面上設置有冷卻空氣引入部件，其相對內壁表面與所述薄膜冷卻孔傾斜角度相同、且與相應的薄膜冷卻孔的內管表面成直線。
本發(fā)明的燃氣渦輪發(fā)動機的冷卻葉片，其中，所述冷卻葉片具有形成在所述冷卻葉片內并在其中流動冷卻空氣的冷卻通道；其中，所述冷卻葉片的葉片壁設置有具有多個小孔的內壁以及具有薄膜冷卻孔的外壁；以及其中，在所述內壁和所述外壁之間的間隔由多個球形部件填充。


圖1A～圖1D表示的是本發(fā)明一實施方式的小型燃氣渦輪發(fā)動機的冷卻渦輪葉片。
圖2A～圖2E表示的是本發(fā)明的該實施方式的冷卻渦輪葉片的放大圖。
圖3A～圖3C表示的是本發(fā)明的該實施方式的冷卻渦輪葉片。
圖4A～圖4B表示的是本發(fā)明的該實施方式的冷卻渦輪葉片的放大剖視圖。
圖5A～圖5C表示的是本發(fā)明的該實施方式的渦輪冷卻葉片。
圖6表示的是現有小型燃氣渦輪發(fā)動機的簡圖。
圖7表示的是現有高溫燃氣渦輪發(fā)動機的冷卻渦輪發(fā)動機的剖視圖。
圖8是葉片的剖視圖和表示葉片周圍靜壓分配的曲線圖。
圖9是薄膜冷卻孔的剖視圖。
具體實施例方式
下面，參照附圖對本發(fā)明的一實施方式進行說明。圖1A是本發(fā)明實施方式的小型燃氣渦輪發(fā)動機的冷卻葉片的一個例子的透視圖。圖1B是圖1A所示小型燃氣渦輪發(fā)動機的冷卻葉片的X-X線剖視圖。圖1C是圖1B所示的被圈圍住部分的放大剖視圖。圖1D是當葉片壁表面被截取為矩形時，圖1A所示的冷卻渦輪葉片的內壁表面的前視圖。
燃氣渦輪發(fā)動機具有與圖6所示的現有燃氣渦輪發(fā)動機大致相同的結構。即，燃氣渦輪發(fā)動機GT包括安裝在空氣入口端的入口風扇Kf；壓縮引入的氣體的壓縮機Cp；通過使用由壓縮機Cp壓縮的氣體來燃燒燃料的燃燒室Bs；通過從燃燒室Bs噴出的燃燒氣體來驅動的渦輪Tb；以及噴出燃燒氣體來產生推力的噴嘴Nz。入口風扇Kf、壓縮機Cp以及渦輪Tb通過相同的旋轉軸而互相連接，由燃氣驅動渦輪Tb，并且通過轉動旋轉軸來驅動入口風扇Kf和壓縮機Cp。
如圖1A、圖1B、圖1C以及圖1D所示的冷卻渦輪葉片A1包括形成冷卻葉片1周邊的葉片壁11；由葉片壁11圍住的、允許冷卻空氣在其內流動的冷卻通道12；以及作為進行沖擊冷卻的沖擊冷卻部件的插入物2，其被設置在上述冷卻通道12內，距離葉片壁11的內壁表面111預定距離t。
葉片壁11形成有薄膜冷卻孔13，從內壁表面111穿透至外壁表面112。如圖1B所示，多個薄膜冷卻孔13在相交于葉弦方向的方向上成列形成。另外，多個薄膜冷卻孔13在葉弦方向上成列形成，形成了所謂的矩陣結構。此外，流出薄膜冷卻孔13的冷卻氣流在葉片壁11的外壁表面112上形成了冷卻薄膜，使得從外表面冷卻上述葉片。
如圖1B以及圖1C所示，在插入物21上形成有多個小直徑的貫通孔21(簡稱“小孔21”)，并且進行所謂的沖擊冷卻，是一種通過經由小孔21噴出冷卻空氣以及對葉片壁11的內壁表面111吹送冷卻空氣的葉片冷卻方法。
此外，如圖1C以及圖1D所示，在冷卻葉片A的葉片壁11的內壁表面111以及插入物2的間隔t之間設置有密封部分14，其分割間隔t。該密封部分14切斷液體流在葉弦方向的流動，與葉片壁11一起形成，但是并不局限于此。該密封部分14也可以按照不同于上述的其他方式形成，其可以與插入物2一起形成，也可以作為相對葉片11和插入物2的獨立單元而形成。
圖1D表示的是當葉片壁表面被截取為矩形時的葉片內壁表面的正視圖。如圖1D所示，在內壁表面111上流動著在渦輪內部從圖中右側向左側(圖中箭頭ar1)流動的工作液體的主流(main stream)。即，葉片周圍的流在箭頭ar1方向流動。如圖1C以及圖1D所示，密封部分14沿著交叉于主流的流動(葉弦方向)的方向設置在相鄰薄膜冷卻孔13之間。
如上述方式排列密封部分14，能夠阻止因葉片周圍的靜壓分配等而在內壁表面111和插入物2之間的間隔t內產生在葉弦方向上的氣流。當在間隔t內產生流動時，在渦輪Tb內的高溫工作液體從薄膜冷卻孔13反向流動，因此降低葉片的冷卻效率。通過安裝密封部分14來防止產生氣流的流，難以發(fā)生回流，從而能夠抑制葉片冷卻效率的降低。此外，薄膜冷卻孔沿著葉片表面的縱向(在圖中從頂部/底部至底部/頂部)形成于由密封部分14所分開的區(qū)間內。在該方向上，壓力波動小并且難以由于上述原因而產生回流。
此外，雖然本發(fā)明的上述實施方式涉及薄膜冷卻孔13在葉片表面的縱向(在圖中從頂部/底部至底部/頂部)形成于由密封部分14分開的區(qū)間內的一個例子，但是并不局限于此。由在葉弦方向安裝在密封部分14中的密封部分所分離的區(qū)域中可形成有一個薄膜冷卻孔13，或者在其中形成有預定數量的相鄰的薄膜冷卻孔13。
圖2A表示的是本發(fā)明冷卻渦輪葉片的另一實施方式的剖視圖。圖2B表示的是當葉片壁表面被截取為矩形時的圖2A所示所述冷卻葉片的內壁表面的前視圖。圖2C、圖2D以及以圖2E表示的是多種突起的內壁表面的前視圖。如圖2A以及圖2B所示的冷卻渦輪葉片，除了在其內壁表面上形成有突起外，以與圖1A、圖1B、圖1C以及圖1D的各個示圖中所示的冷卻渦輪發(fā)動機A1相同的方式構成，并且對大致相同的單元標注同一標號。
圖2A以及圖2B所示的冷卻渦輪葉片A2具有形成在所述內壁表面111上的翅片形的突起15。所述突起15呈相對所述密封部分14垂直方向延伸的翅片形狀，但是并不局限于此。
排列所述翅片形突起15并使其與所述插入物2接觸，從而能夠加寬從插入物2上的用于沖擊冷卻的所述小孔21噴出的冷卻空氣被相對吹送的表面區(qū)域。假設用相同數量冷卻氣流來冷卻葉片42，則與沒有突起的葉片的情況相比，冷卻空氣很容易變成湍流，從而，所述葉片A2會具有很強的冷卻能力。而且，因為所述翅片形突起15被安裝在冷卻空氣相對吹送的內壁表面111上，所以，相對所述翅片形突起15吹送的冷卻空氣很容易成為湍流，從而，通過使冷卻空氣成為湍流而能夠增強冷卻能力。
此外，作為如圖2A以及2B所示的突起151，可以安裝分為兩個的翅片形突起151a以及151b。其中，從圖中可以看出，翅片形突起151a以及151b圍繞薄膜冷卻孔13對稱排列。通過該排列，通過插入物2上的用于沖擊冷卻的小孔21吹送的冷卻空氣相對吹送到翅片形突起151a和151b，由此形成湍流。之后，因為在薄膜冷卻孔13的周圍存在用于安裝翅片形突起151a和151b的空隙，所以冷卻空氣被平滑地通過冷卻薄膜孔13噴出而到達葉片外側，這樣在葉片的外側表面形成冷卻薄膜。翅片形突起151a和151b是兩個分離件，但是并不局限于此。以下述標準來選擇突起15的分離件數量即，冷卻空氣流能夠很容易成為湍流并且冷卻氣流能夠平滑地進入冷卻孔13。
而且，作為如圖2C所示的突起152，可以安裝所述翅片形突起152，使得相對密封部分14傾斜一定角度。其中，能夠高效地使被噴出通過插入物2上的用于沖擊冷卻的小孔21的冷卻空氣成為湍流，從而能夠增加冷卻性能。而且，圖2C所示的突起表示了平行并傾斜相同的角度地安裝多個翅片形突起152，但是并不局限于此。還能夠以適當的方式改變翅片形突起的角度，使得冷卻空氣能夠很容易成為湍流。
而且，作為如圖2D所示的突起153，可以安裝被分成兩個的翅片形突起153a以及153b，使得相對密封部分14傾斜一定角度。其中，當被吹送通過插入物2的用于沖擊冷卻的小孔21的冷卻空氣碰到翅片形突起153a和154b以后，很容易成為湍流，從而能夠充分冷卻內壁表面111，并通過薄膜冷卻孔13平滑噴出至葉片外部而形成冷卻薄膜。兩個分開的翅片形突起153a和153b成行排列，并且配置相鄰的翅片形突起153傾斜相同的傾斜角度，但是并不限制于此。相鄰的翅片形突起能夠以不同的傾斜角度安裝，此外，可以以在底部擴展的兩條線排列而作為被分成兩個的翅片形突起153c和153d。
如圖2E所示的突起154，柱形突起154能夠以分散的方式而配置在沒有分配薄膜冷卻孔13的內側葉片壁表面111上。這樣以來，能夠產生供冷卻空氣碰撞的更寬區(qū)域，并且同時，因為冷卻空氣流很容易成為湍流，從而，冷卻渦輪葉片能夠具有更高的冷卻能力。
假設設置有上述任何一種突起15、151、152、153以及154，因為都有可能加寬冷卻空氣撞擊區(qū)域，與沒有設置突起的葉片相比，冷卻空氣的數量相同而冷卻效果更好。而且，上述任何一種突起都可能與內壁表面111一起形成，或者分別形成后再安裝在內壁表面111上。而且，因為突起15、151、152以及154被安裝在葉片壁11上，可以期待下述效果增加葉片壁11的強度以及限制共振。
圖3A是本發(fā)明實施方式的冷卻渦輪葉片的內壁表面的放大剖視圖。圖3B表示的是當冷卻葉片被截取為矩形時，冷卻渦輪葉片的內壁表面的結構。圖3A以及3B的冷卻渦輪葉片，除了在設置有冷卻空氣引入部件以外，其余大致與圖1A、圖1B、圖1C以及圖1D的任何一圖所示的冷卻渦輪葉片的結構相似，并且對大致相同的部分標示以同一標號。
如圖3A以及圖3B所示的渦輪冷卻葉片A3，其設置有一條供冷卻空氣流動的冷卻通道12，以及安裝于冷卻通道12中的插入物2，其距離葉片壁11的內壁表面111預定的間隔。通過所述葉片壁11形成有從內壁表面111穿透至外壁表面112的供冷卻空氣流動的薄膜冷卻孔13。薄膜冷卻孔13以相對葉片壁11傾斜一定角度而形成。
內壁表面111具有冷卻空氣引入部件3，與在薄膜冷卻孔13的內壁側的彎曲部分131成直線安裝。當冷卻空氣流動通過薄膜冷卻孔13并且流向葉片外側而形成冷卻薄膜時，在薄膜冷卻孔13的內壁一側上的彎曲部分131的內壁表面111的相鄰部位13a處，產生所謂的脫離現象，即冷卻空氣從薄膜冷卻孔13流走。然后，冷卻空氣在外壁表面112附近再次附著于在薄膜冷卻孔13的內壁一側上的彎曲部分131上，并且經由在外壁表面112一側的開口而被噴出。
因為，通過安裝冷卻空氣引入部件3，冷卻空氣流動，冷卻空氣引入部件3作為薄膜冷卻孔13的內壁表面的內壁一側的彎曲部分131的一部分，這能夠使冷卻空氣產生足夠的長度來再次附著，這樣，在安裝冷卻空氣引入部件3的位置產生脫離，并且引起冷卻空氣再次附著在接近薄膜冷卻孔13的內壁表面111的位置。因此，以穩(wěn)定的方式噴出冷卻空氣通過薄膜冷卻孔13，從而穩(wěn)定地形成冷卻薄膜。
而且，如圖3B所示，可以在葉片表面的縱向(在圖中從頂部/底部至底部/頂部)一體形成所述冷卻空氣引入部件3，或者可以為每個薄膜冷卻孔13安裝一個冷卻空氣引入部件31。
而且，如圖3C所示，冷卻空氣引入部件32可以延伸至插入物2，起到密封部14的作用。這樣一來，就不必單獨安裝密封部14，從而能夠以簡單的結構形成。
而且，如圖3A、圖3B、圖3C以及圖3D中所示的冷卻渦輪葉片，冷卻空氣引入部件3被安裝在具有用于沖擊冷卻的插入物2的內壁表面111上，但是并不局限于此。冷卻空氣引入部件3也可以被安裝在沒有用于沖擊冷卻的插入物2的內壁表面。當沒有安裝插入物時，冷卻空氣引入部件被安裝在沒有形成密封部分的葉片的內壁表面上，并且冷卻空氣引入部件能夠作為促進冷卻空氣變成湍流的單元。
圖4A表示的是本發(fā)明實施方式的冷卻渦輪發(fā)動機的薄膜冷卻孔部分的放大剖視圖。圖4B表示的是設置有另一例子的薄膜冷卻孔的冷卻渦輪葉片的放大剖視圖。對于圖4A以及圖4B所示的冷卻渦輪葉片A4來說，除了薄膜冷卻孔，其他均與圖1的各個所示的冷卻渦輪葉片A相同。對大致相同的部分標注相同的標號。
圖4A所示的冷卻渦輪葉片A4的薄膜冷卻孔16具有結合直孔部分161和成形孔部分162的結構。直孔部分161形成于葉片壁11的內壁表面111一側，并且具有當上述冷卻空氣在脫離并再次附著后供其穩(wěn)定流動的足夠的長度L。其后連接有具有在葉片壁11的兩側延寬的結構的成形孔部分162。成形孔部分162的擴展角度例如是10度至15度，但是并不局限于此。
通過將薄膜冷卻孔16形成為在內壁表面111一側的直孔部分161、以及形成為在外壁表面112一側的末端處的成形孔部分162，從而使得冷卻空氣能夠穩(wěn)定地流動通過薄膜冷卻孔16，并且在外壁表面112上形成有很高冷卻效率的冷卻薄膜。
作為如圖4B所示的薄膜冷卻孔17，可以在直孔部分171的外壁表面一側上結合成形孔部分172，并且在成形孔部分172內形成有回撤部分(laidback portion)173，其具有在交叉葉片表面的方向被挖空的結構。通過形成有回撤部分173使冷卻空氣能夠穩(wěn)定流動，從而能夠穩(wěn)定形成冷卻薄膜，從而能夠提高冷卻性能。回撤部分173的擴展角度例如為10度至15度，但是并不局限于此。
圖5A表示的是本發(fā)明第三實施方式的冷卻渦輪葉片的剖視圖，圖5B表示的是圖5A所示冷卻渦輪葉片的葉片壁的放大剖視圖。圖5A以及圖5B所示的冷卻渦輪葉片A5在形成為薄板的內壁41和外壁42之間具有一定間隔，該間隔由作為葉片壁4的球形部件43填充，作為葉片壁4。
在內壁41和外壁42中形成有供冷卻空氣流動的小孔411和421，小孔411和421的直徑小于夾在內壁41和外壁42之間的球形部件43的直徑，并且冷卻空氣流動但是并不促使球形部件43脫離內壁41和外壁42之間的間隔。
通過球形部件43的間隔的冷卻空氣流能夠冷卻球形部件43，并且內壁41以及外壁42與球形部件43接觸，因此，在排列有球形部件43的內壁41和外壁42之間的間隔進行模擬的蒸發(fā)冷卻，從而具有極高的冷卻效率。此外，通過噴出冷卻空氣通過外壁42的小孔421而在葉片表面上形成有冷卻薄膜，從而從外部冷卻葉片壁。
通過同時進行模擬的蒸發(fā)冷卻以及薄膜冷卻，而能夠提供具有很高冷卻效率的冷卻渦輪葉片。
此外，作為圖5C所示的冷卻渦輪葉片A6，能夠描繪具有葉片壁的渦輪葉片，其中，僅僅在葉片的尾部后緣18的內壁41和外壁42之間的間隔填充球狀部件43。通常，難以在葉片的尾部后緣18進行沖擊冷卻和薄膜冷卻，難以有效冷卻。而且，難以制造出使用球狀部件431填充內壁41和外壁42之間的間隔而形成的葉片壁4，因此，需要大量的制造時間和成本。而且，難以產生足夠的強度。
因此，需要足夠強度以及能夠由沖擊冷卻和薄膜冷卻而被充分冷卻的部分經過上述沖擊冷卻和薄膜冷卻，并且只有難以被冷卻的部分以及不需要充分強度的部分采用由球狀部件43填充內壁41和外壁42之間空隙的葉片壁4。從而能夠對整個冷卻渦輪葉片提供足夠的冷卻效率并且減少制造時間且降低費用。
圖1、2、3以及4所示的冷卻葉片A1至A4安裝有用于沖擊冷卻的插入物2，其一般應用于固定輪葉，但是并不局限于此，也可以應用于旋轉葉片。
工業(yè)應用性如上所述，通過本發(fā)明的實施方式，能夠不增加冷卻空氣來提高渦輪葉片的冷卻效率，因此能夠相應提高燃氣渦輪發(fā)動機的工作效率。另外，結構簡單，可增加冷卻渦輪葉片的冷卻效率并且提高燃氣渦輪發(fā)動機的操作效率，減少渦輪葉片的加工費用。
權利要求
1.一種燃氣渦輪發(fā)動機的冷卻葉片，包括形成在所述冷卻葉片內并且其中有冷卻空氣流動的冷卻通道；從所述冷卻通道的內壁表面穿透至所述冷卻葉片的外壁表面而形成的薄膜冷卻孔，其在葉片外表面形成冷卻薄膜；以及其中形成的具有多個噴出所述冷卻空氣的小孔的沖擊冷卻部件；其特征在于其中，所述沖擊冷卻部件設置在所述冷卻通道內，距離所述內壁表面預定間隔；其中，在由所述內壁表面和所述沖擊冷卻部件形成的間隔安裝有密封部分，其在葉弦方向隔開相應的間隔；以及其中，所述密封部分安裝于在葉弦方向相鄰的薄膜冷卻孔之間。
2.如權利要求1所述的燃氣渦輪發(fā)動機的冷卻葉片。其特征在于多個突起被設置在由所述密封部分隔開的一間隔的內壁表面上。
3.如權利要求1或者權利要求2所述的燃氣渦輪發(fā)動機的冷卻葉片，其特征在于其中，相對內壁表面傾斜預定角度而形成所述薄膜冷卻孔；其中，在所述內壁表面上設置有一冷卻空氣引入部件，其與所述薄膜冷卻孔傾斜角度相同、并且與相應的薄膜冷卻孔中的內管表面的內壁表面成直線安裝。
4.一種燃氣渦輪發(fā)動機的冷卻葉片，包括形成在所述冷卻葉片內并且其中有冷卻空氣流動的冷卻通道；從所述冷卻通道的內壁表面穿透至所述冷卻葉片的外壁表面而形成的薄膜冷卻孔，其在葉片外表面形成冷卻薄膜；以及其中形成有多個噴出所述冷卻空氣的小孔的沖擊冷卻部件；其特征在于其中，所述沖擊冷卻部件設置在所述冷卻通道內，距離所述內壁表面預定間隔；其中，相對內壁表面傾斜預定角度而形成所述薄膜冷卻孔；其中，所述內壁表面上設置有冷卻空氣引入部件，其與所述薄膜冷卻孔傾斜角度相同、并且與相應的薄膜冷卻孔中的內管表面的內壁表面成直線安裝；其中，所述冷卻空氣引入部件與所述沖擊冷卻部件連接。
5.如權利要求1、2或者4所述的燃氣渦輪發(fā)動機的冷卻葉片，其特征在于其中，所述薄膜冷卻孔是柱形，并且從所述內壁表面到接近所述外壁表面是直的，并且，其形成為在所述外壁表面附近在沿著相應的外壁表面的方向擴展。
6.如權利要求3所述的燃氣渦輪發(fā)動機的冷卻葉片，其特征在于其中，所述薄膜冷卻孔是柱形，并且從所述內壁表面到接近所述外壁表面是直的，并且，其形成為在所述外壁表面附近在沿著相應的外壁表面的方向擴展。
7.如權利要求5所述的燃氣渦輪發(fā)動機的冷卻葉片，其特征在于其中，所述薄膜冷卻孔的所述成形部分設置有在交叉于所述外壁表面的方向挖掉的回撤部分。
8.如權利要求6所述的燃氣渦輪發(fā)動機的冷卻葉片，其特征在于其中，所述薄膜冷卻孔的所述成形部分設置有在交叉于所述外壁表面的方向挖掉的回撤部分。
9.一種燃氣渦輪發(fā)動機的冷卻葉片，其特征在于其中，所述冷卻葉片具有形成在所述冷卻葉片內并在其中流動冷卻空氣的冷卻通道；其中，在其中形成有從所述冷卻通道的內壁表面穿透至所述冷卻葉片的外壁表面的薄膜冷卻孔；其中，相對內壁表面傾斜預定角度而形成所述薄膜冷卻孔；以及其中，所述內壁表面上設置有冷卻空氣引入部件，其與所述薄膜冷卻孔傾斜角度相同、并且與相應的薄膜冷卻孔的內管表面成直線安裝。
10.如權利要求9所述的燃氣渦輪發(fā)動機的冷卻葉片，其特征在于其中，所述薄膜冷卻孔是柱形，并且從所述內壁表面到接近所述外壁表面是直的，并且，其形成為在所述外壁表面附近在沿著相應的外壁表面的方向擴展。
11.如權利要求10所述的燃氣渦輪發(fā)動機的冷卻葉片，其特征在于其中，所述薄膜冷卻孔的所述成形部分設置有在垂直于所述外壁表面的方向挖掉的回撤部分。
12.一種燃氣渦輪發(fā)動機的冷卻葉片，其特征在于其中，所述冷卻葉片具有形成在所述冷卻葉片內并在其中流動冷卻空氣的冷卻通道；其中，所述冷卻葉片的葉片壁設置有具有多個小孔的內壁以及具有薄膜冷卻孔的外壁；以及其中，在所述內壁和所述外壁之間的間隔由多個球形部件填充。
13.如權利要求1、2、4或者6～12的任何一項所述的燃氣渦輪發(fā)動機的冷卻葉片，其特征在于其中，在所述燃氣渦輪發(fā)動機的冷卻葉片的尾緣中，所述冷卻葉片的葉片壁具有由具有多個孔的壁圍住的部分；以及其中，由所述壁所圍住的所述部分由多個球形部件所填充。
14.如權利要求3所述的燃氣渦輪發(fā)動機的冷卻葉片，其特征在于其中，所述燃氣渦輪發(fā)動機的所述冷卻葉片的尾緣具有由具有多個小孔的壁圍住的部分；以及其中，由所述壁所圍住的所述部分由多個球形部件所填充。
15.如權利要求5所述的燃氣渦輪發(fā)動機的冷卻葉片，其特征在于其中，所述燃氣渦輪發(fā)動機的所述冷卻葉片的尾緣具有由具有多個小孔的壁圍住的部分；以及其中，由所述壁所圍住的所述部分由多個球形部件所填充。
全文摘要
一種小型燃氣渦輪發(fā)動機的冷卻渦輪葉片(A1)，包括形成在冷卻葉片(1)內并且其中流過冷卻空氣的冷卻通道(12)；形成從內壁表面(111)穿透至外壁表面(112)以形成冷卻薄膜的薄膜冷卻孔(13)；以及具有多個噴出冷卻空氣的小孔(21)的沖擊冷卻部件(2)，其中在由內壁表面(111)和沖擊冷卻部件(2)形成的間隔t上形成有密封部分(14)，其在葉弦方向分隔開該間隔。
文檔編號F01D9/02GK1717534SQ200480001588
公開日2006年1月4日 申請日期2004年3月3日 優(yōu)先權日2003年11月21日
發(fā)明者北村剛, 武石賢一郎, 松浦正昭, 野上龍馬 申請人:三菱重工業(yè)株式會社