專利名稱：翼型件冷卻孔旗狀區(qū)域的制作方法
技術領域：
本文所公開的主題涉及翼型件(airfoil)，其具有帶旗狀(flag)區(qū)域的冷卻孔。
背景技術：
在諸如燃氣渦輪發(fā)動機或蒸汽渦輪發(fā)動機的渦輪發(fā)動機中，相對高溫的流體接觸葉片，葉片構造成從流體提取機械能從而便于產生功率和/或電力。雖然這個過程對于給定時段可能高效，但在長時間，高溫流體傾向于造成損壞，損壞可使性能降級且增加操作成本。因此，冷卻葉片以至少防止或延遲過早故障常常是必要且可取的。這可通過遞送相對較冷的壓縮空氣到葉片而實現。在許多傳統(tǒng)燃氣渦輪中，特別地，此壓縮空氣進入葉片中每一個的底部且在徑向上流經一個或多個圓形加工的通路以通過對流與傳導的組合來冷卻葉片。在這些傳統(tǒng)燃氣渦輪中，隨著流體溫度升高，增加經過葉片的冷卻流量變得必要。 此增加的流量可通過增加冷卻孔的大小而實現。但1隨著冷卻孔的大小增加，每個孔到葉片外表面的壁厚減小且最終到達維持葉片的可制造性和結構完整性所需的最小壁厚。

發(fā)明內容
根據本發(fā)明的一方面，提供一種翼型件且該翼型件包括主體，其形成為限定在其中的基本上徑向延伸的冷卻孔和在其中的旗狀區(qū)域，冷卻孔構造成接收冷卻劑供應以從主體移除熱，旗狀區(qū)域與冷卻孔流體連通并且因此構造成接收冷卻劑供應的一部分，使得該冷卻劑部分被導向以在旗狀區(qū)域內形成漩渦以增加從主體的熱移除超過由經過冷卻孔的冷卻劑流提供的熱移除。根據本發(fā)明的另一方面，提供一種渦輪動葉(bucket)的翼型件且該翼型件包括主體，該主體具有相對的壓力面和吸力面，壓力面和吸力面在相對的前緣與后緣之間軸向延伸且在內部與外部之間徑向延伸，該主體被形成為限定在其中的基本上徑向延伸的冷卻孔，冷卻孔構造成接收冷卻劑供應從而迫使冷卻劑沿著其長度流動以從主體移除熱，且該主體還被形成為限定在其中的旗狀區(qū)域，旗狀區(qū)域與冷卻孔流體連通并且因此構造成接收冷卻劑供應的一部分，使得該冷卻劑部分被導向以在旗狀區(qū)域內形成漩渦以增加從主體的熱移除超過由經過冷卻孔的冷卻劑流提供的熱移除。通過下文的描述并且結合附圖，這些和其它優(yōu)點和特征將變得更明顯。


被認為是本發(fā)明的主題在說明書結束部分處的權利要求中特別地指出且明確地主張。通過結合附圖來理解下文的詳細描述，本發(fā)明的前述和其它特征和優(yōu)點將明顯，其中圖1是翼型件的透視圖2和圖3是圖1的翼型件的垂直平面圖；以及圖4和圖5是根據另外實施例的翼型件的透視圖。詳細描述參看附圖以舉例說明的方式解釋本發(fā)明的實施例以及優(yōu)點和特征。部件列表
10翼型件
11冷卻劑
20主體
21壓力面
22吸力面
23前緣
24后緣
25內部
26外部
30冷卻孔
40旗狀區(qū)域
W寬度
41拐角
401非矩形形狀
402非對稱形狀
42側壁
43局部
Tff壁厚
具體實施例方式參看圖1至圖3，提供渦輪動葉的翼型件10。翼型件10包括冷卻劑11和主體20， 主體20具有相對的壓力面21和吸力面22，壓力面21和吸力面22在相對的前緣23與后緣 24之間軸向延伸且在內部25與外部沈之間徑向延伸。主體20可為翼型件葉片主體且形成為限定在其中的基本上徑向延伸的冷卻孔 30，其構造成接收冷卻劑11供應從而迫使冷卻劑11沿著其長度流動以從主體20移除熱。 冷卻孔30可為卵形或圓形或非卵形或非圓形，諸如橢圓形、跑道形、矩形等。主體20還被形成為限定在其中的旗狀區(qū)域40。旗狀區(qū)域40與冷卻孔30流體連通并且因此構造成接收冷卻劑11供應的一部分，使得該冷卻劑11部分被導向以在旗狀區(qū)域40內形成漩渦12。 漩渦形成增加從主體20的熱移除超過由經過冷卻孔30的冷卻劑11的流所提供的熱移除。旗狀區(qū)域40的寬度W可基本上類似于冷卻孔30在周向上的寬度。旗狀區(qū)域40 可從冷卻孔30的最大周向寬度位置在軸向上切向地延伸。旗狀區(qū)域40的拐角41可限定為直角，且在某些情況下，旗狀區(qū)域40可形成為在徑向和軸向中的至少一個上具有基本上矩形或正方形的截面。參看圖4和圖5，盡管旗狀區(qū)域40在上文描述為具有基本上矩形的形狀，但是應了解這只是示范性的且其它形狀和構造也是可能的。舉例而言，如圖4所示，旗狀區(qū)域40可
4在某些情況下具有帶直角或非直角的邊緣的非矩形形狀401，且其為圓形的或非圓形。同樣，如圖5所示，旗狀區(qū)域40也可具有對稱形狀或不對稱形狀402。在每種情況下，如將在下文中所述，旗狀區(qū)域40的形狀和旗狀區(qū)域40與另一旗狀區(qū)域40之間的徑向間距可沿著冷卻孔30的長度而不同。旗狀區(qū)域40的數量可為多個，如圖1所示。多個旗狀區(qū)域40可沿著冷卻孔30在徑向上排列。在某些實施例中，多個旗狀區(qū)域40可沿著冷卻孔30的整個長度在徑向上排列。相反，多個旗狀區(qū)域40可沿著冷卻孔30長度的僅僅一部分排列。多個旗狀區(qū)域40各可具有類似形狀或在某些情況下不同形狀，且可相互對準或偏移。在旗狀區(qū)域40偏移的情況下，根據主體20的扭曲來設置偏移程度。但是，即使在旗狀區(qū)域40相互偏移的情況下，它們仍可在至少一個維度上對準。舉例而言，如圖2所示，即使主體20以圖2未示出的方式扭曲，旗狀區(qū)域40也在徑向上對準。多個旗狀區(qū)域40也可徑向地離散，其中旗狀區(qū)域40在徑向上相互對準且由翼型件材料的區(qū)域分開。此處，徑向離散的多個旗狀區(qū)域40可以以均勻徑向距離或可變的徑向距離彼此間隔開，該距離基于翼型件10的已知加熱分布來確立。如圖3所示，旗狀區(qū)域40可基本上距壓力面21和吸力面22等距且相對于前緣23 更靠近后緣對，但這也不是必需的。界定旗狀區(qū)域40的至少一個側壁42可基本上或近似地平行于壓力面21和吸力面22中的至少一個的局部43。但在任何情況下，在旗狀區(qū)域40 與壓力面21和吸力面22之間的壁厚Tw至少為預先限定的最小厚度。此預先限定的最小厚度應為保留翼型件10的可操作性和可制造性的最小厚度。根據本發(fā)明的另一方面，翼型件10可限定為具有多個冷卻孔30，其中每個冷卻孔 30與零個、一個或多個旗狀區(qū)域40相關。舉例而言，一系列冷卻孔30可沿著翼型件10的弧線軸向排列，其中僅最下游的一個或兩個冷卻孔30具有旗狀區(qū)域40。 根據本發(fā)明的另外的方面，冷卻孔30和旗狀區(qū)域40可通過加工過程，諸如電化學機械加工(ECM)或類似技術，形成于翼型件10內。特別地，翼型件10的加熱分布可通過測試來確定以說明翼型件10的什么位置最可能被加熱超過安全水平。然后，冷卻孔30和旗狀區(qū)域40可在這些區(qū)域中加工出從而在其中維持較低溫度。此外，如果發(fā)現僅翼型件的一小部分傾向于被加熱超過安全水平，那么冷卻孔30 和旗狀區(qū)域40的加工可嚴格地限于該小部分。因此，例如可顯著地減小冷卻孔30和旗狀區(qū)域40在高應力的局部區(qū)域方面的結構影響。雖然僅關于有限數目的實施例詳細地描述了本發(fā)明，但應易于了解本發(fā)明并不限于這些公開的實施例。而是，可修改本發(fā)明以合并之前未描述的任意數目的變型、更改、替代或等效布置，但這些仍與本發(fā)明的精神和范圍相符。此外，雖然描述了本發(fā)明的各種實施例，應了解本發(fā)明的方面可包括所描述實施例中的僅僅某些。因此，本發(fā)明不應視作受前文描述限制，而是僅受所附權利要求的范圍限制。
權利要求
1.一種翼型件(10)，包括主體(20)，其被形成為限定在其中的基本上徑向延伸的冷卻孔(30)，其構造成接收冷卻劑(11)供應以從所述主體00)移除熱，以及在其中的旗狀區(qū)域(40)，其與所述冷卻孔(30)流體連通并且因此構造成接收所述冷卻劑(11)供應的一部分，使得所述冷卻劑部分被導向以在所述旗狀區(qū)域GO)內形成漩渦來增加從所述主體00)的熱移除超過由經過所述冷卻孔(30)的所述冷卻劑流提供的熱移除。
2.根據權利要求1所述的翼型件(10)，其特征在于，在至少一個維度上，所述旗狀區(qū)域 (40)的寬度類似于所述冷卻孔(30)的寬度。
3.根據權利要求1所述的翼型件(10)，其特征在于，所述旗狀區(qū)域00)為多個且沿著所述冷卻孔(30)在徑向上排列。
4.根據權利要求3所述的翼型件(10)，其特征在于，所述多個旗狀區(qū)域00)各具有類似形狀。
5.根據權利要求3所述的翼型件(10)，其特征在于，所述徑向離散的多個旗狀區(qū)域 (40)以均勻的徑向距離相互間隔開。
6.根據權利要求3所述的翼型件(10)，其特征在于，所述多個旗狀區(qū)域00)具有沿著所述冷卻孔(30)的長度變化的形狀和徑向間距。
7.一種渦輪動葉的翼型件(10)，包括主體(20)，其具有壓力面和吸力面(22)，所述壓力面和所述吸力面02)在相對的前緣03)與后緣04)之間軸向延伸且在內部05)與外部06)之間徑向延伸，所述主體O0)被形成為限定在其中的基本上徑向延伸的冷卻孔(30)，所述冷卻孔(30)構造成接收冷卻劑(11)供應從而迫使所述冷卻劑(11)沿著其長度流動以從所述主體O0)移除熱，以及所述主體O0)還被形成為限定在其中的旗狀區(qū)域(40)，所述旗狀區(qū)域00)與所述冷卻孔(30)流體連通并且因此構造成接收冷卻劑(11)供應的一部分，使得所述冷卻劑部分被導向以在所述旗狀區(qū)域G0)內形成漩渦來增加從所述主體O0)的熱移除超過由經過所述冷卻孔(30)的所述冷卻劑流提供的熱移除。
8.根據權利要求7所述的翼型件(10)，其特征在于，所述旗狀區(qū)域00)距所述壓力面 (21)和所述吸力面02)基本上是等距的。
9.根據權利要求7所述的翼型件(10)，其特征在于，所述旗狀區(qū)域00)相對于所述前緣03)更靠近所述后緣04)。
10.根據權利要求7所述的翼型件(10)，其特征在于，界定所述旗狀區(qū)域00)的至少一個側壁G2)基本上平行于所述壓力面Ol)和所述吸力面02)中的至少一個的局部。
全文摘要
本申請涉及翼型件冷卻孔旗狀區(qū)域。提供一種翼型件(10)且該翼型件(10)包括主體(20)，主體(20)形成為限定在其中的基本上徑向延伸的冷卻孔(30)和在其中的旗狀區(qū)域(40)，冷卻孔(30)構造成接收冷卻劑(11)供應以從主體(20)移除熱，旗狀區(qū)域(40)與冷卻孔(30)流體連通并且因此構造成接收冷卻劑(11)供應的一部分，使得該冷卻劑部分被導向以在旗狀區(qū)域(40)內形成漩渦以增加從主體(20)的熱移除超過由經過冷卻孔(30)的冷卻劑流提供的熱移除。
文檔編號F01D5/18GK102200033SQ201110084688
公開日2011年9月28日 申請日期2011年3月24日 優(yōu)先權日2010年3月25日
發(fā)明者A·本森, G·M·伊策爾 申請人:通用電氣公司