專利名稱：用于冷卻渦輪轉(zhuǎn)子葉片平臺(tái)區(qū)的裝置與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)大體上涉及燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其如本文所使用的那樣，并且除非另外明確規(guī)定，包括所有類型的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，例如用于發(fā)電和飛行器發(fā)動(dòng)機(jī)的那些。更具體而言，但不具有限制性，本申請(qǐng)涉及用于冷卻渦輪轉(zhuǎn)子葉片平臺(tái)區(qū)的裝置、系統(tǒng)和/或方法。
背景技術(shù)：
燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)通常包括壓縮機(jī)、燃燒器和渦輪。壓縮機(jī)和渦輪通常包括成級(jí)地軸向堆疊的成排翼型件或葉片。每個(gè)級(jí)通常包括成排的沿周向間隔的定子葉片(其為固定的)，以及成組的沿周向間隔的轉(zhuǎn)子葉片(其圍繞中心軸線或軸旋轉(zhuǎn))。在操作中，壓縮機(jī)中的轉(zhuǎn)子葉片圍繞軸旋轉(zhuǎn)以壓縮空氣流。然后，在燃燒器內(nèi)使用壓縮空氣來使供給的燃料燃燒。自燃燒過程產(chǎn)生的熱氣流膨脹穿過渦輪，這導(dǎo)致轉(zhuǎn)子葉片使軸(轉(zhuǎn)子葉片附接至該軸)旋轉(zhuǎn)。這樣，燃料中所包含的能量轉(zhuǎn)變成旋轉(zhuǎn)軸的機(jī)械能，該機(jī)械能然后例如可用于使發(fā)動(dòng)機(jī)的線圈旋轉(zhuǎn)來發(fā)電。參看圖1和圖2，渦輪轉(zhuǎn)子葉片100通常包括翼型件部分或翼型件102，以及根部部分或根部104。翼型件102可被描述為具有凸形的吸力面105以及凹形的壓力面106。 翼型件102還可被描述為具有前緣107 (其為前邊緣)以及后緣108 (其為后邊緣)。根部 104可被描述為具有用于將葉片100附連到轉(zhuǎn)子軸上的結(jié)構(gòu)(如圖所示，其通常包括燕尾榫 109)、平臺(tái)110 (翼型件102從其延伸)，以及柄部112 (其包括燕尾榫109與平臺(tái)110之間的結(jié)構(gòu))。如圖所示，平臺(tái)110可基本上為平坦的。(注意，如本文所使用的“平坦”意指大致或基本為平面的形狀。例如，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解，平臺(tái)可構(gòu)造成具有略微彎曲和突出的外側(cè)表面，其中曲率對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)子葉片的徑向位置處的渦輪外周。如本文所使用的這種平臺(tái)形狀被認(rèn)為是平坦的，因?yàn)榍拾霃酱蟮阶阋越o予平臺(tái)平坦的外形。)更具體而言，平臺(tái)110可具有平坦頂側(cè)113，如圖1中所示，該平坦頂側(cè)113可包括沿軸向和沿周向延伸的平坦表面。如圖2中所示，平臺(tái)110可具有平坦下側(cè)114，平坦下側(cè)114也可包括沿軸向和沿周向延伸的平坦表面。平臺(tái)110的頂側(cè)113和下側(cè)114可形成為使得每一個(gè)基本平行于另一個(gè)。如圖所示，應(yīng)當(dāng)理解，平臺(tái)110通常具有較薄的徑向輪廓，S卩，平臺(tái)110的頂側(cè)113 與下側(cè)114之間具有相對(duì)較短的徑向距離。大體上，在渦輪轉(zhuǎn)子葉片100上使用平臺(tái)110以形成燃?xì)鉁u輪的熱氣體通路區(qū)段的內(nèi)部流動(dòng)通路邊界。該平臺(tái)110還給翼型件102提供結(jié)構(gòu)支撐。在操作中，渦輪的旋轉(zhuǎn)速度引起機(jī)械加載，該機(jī)械加載造成沿平臺(tái)110的較高應(yīng)力區(qū)域，當(dāng)較高應(yīng)力區(qū)域結(jié)合高溫時(shí)，最終會(huì)導(dǎo)致形成操作缺陷，例如氧化、蠕變、低周疲勞開裂等。當(dāng)然，這些缺陷會(huì)不利地影響轉(zhuǎn)子葉片100的使用壽命。應(yīng)當(dāng)理解，這些惡劣的操作情況(即，遭受熱氣體通路的極端溫度以及與旋轉(zhuǎn)葉片相關(guān)的機(jī)械加載)在設(shè)計(jì)耐用持久的轉(zhuǎn)子葉片平臺(tái)110(其運(yùn)轉(zhuǎn)良好并且具有成本效益地制造)方面提出很大的挑戰(zhàn)。使平臺(tái)區(qū)110更耐用的一種常用解決方案是在操作期間利用壓縮空氣或其它冷卻劑的流使其冷卻，并且多種這類平臺(tái)設(shè)計(jì)是公知的。然而，如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所認(rèn)識(shí)到的那樣，平臺(tái)區(qū)110提出了某些設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，這使其很難以這種方式冷卻。很大程度而言， 這是由于該區(qū)域難用(awkward)的幾何形狀造成的，因?yàn)?，如所述的那樣，平臺(tái)110為處于遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子葉片的中心核心(central core)的外圍構(gòu)件，并且通常設(shè)計(jì)為具有結(jié)構(gòu)可靠但較薄的徑向厚度。為了使冷卻劑循環(huán)，轉(zhuǎn)子葉片100通常包括一個(gè)或多個(gè)中空冷卻通路116(參見圖 3、圖4和圖5)，冷卻通路116至少沿徑向延伸穿過葉片100的核心，包括穿過根部104和翼型件102。如下文更詳細(xì)描述的那樣，為了增強(qiáng)熱交換，這樣的冷卻通路116可形成為具有蜿蜒通路，該蜿蜒通路盤繞穿過葉片100的中心區(qū)域，但其它構(gòu)造也是可能的。在操作中， 冷卻劑可經(jīng)由形成于根部104的內(nèi)側(cè)部分中的一個(gè)或多個(gè)入口 117進(jìn)入中心冷卻通路。冷卻劑可循環(huán)穿過葉片100，并且經(jīng)由形成于翼型件上的出口(未示出)和/或經(jīng)由形成于根部104中的一個(gè)或多個(gè)出口(未示出)離開。冷卻劑可加壓，并且例如可包括加壓空氣、與水混合的加壓空氣、蒸汽等。在許多情況下，冷卻劑為加壓空氣，該加壓空氣轉(zhuǎn)移自發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮機(jī)，但其它來源也是可能的。如下文更詳細(xì)論述的那樣，這些冷卻通路通常包括高壓冷卻劑區(qū)域和低壓冷卻劑區(qū)域。高壓冷卻劑區(qū)域通常對(duì)應(yīng)于冷卻通道的具有較高冷卻劑壓力的上游部分，而低壓冷卻劑區(qū)域?qū)?yīng)于具有相對(duì)較低冷卻劑壓力的下游部分。在一些情況下，可將冷卻劑從冷卻通路116引導(dǎo)到形成于柄部112與相鄰轉(zhuǎn)子葉片100的平臺(tái)110之間的腔體119中。從那里，冷卻劑可用于冷卻葉片的平臺(tái)區(qū)110，圖3 中展示了該葉片的常規(guī)設(shè)計(jì)。這種設(shè)計(jì)通常從其中一個(gè)冷卻通路116獲取空氣，并且使用該空氣來加壓形成于柄部112/平臺(tái)110之間的腔體119。一旦加壓，該腔體119然后將冷卻劑供給至冷卻通道，冷卻通道延伸穿過平臺(tái)110。在橫穿平臺(tái)110之后，冷卻空氣可通過形成于平臺(tái)110的頂側(cè)113中的膜式冷卻孔離開腔體。然而，應(yīng)當(dāng)理解，這種常規(guī)設(shè)計(jì)具有若干缺點(diǎn)。首先，冷卻回路不是整裝在一個(gè)部分中，因?yàn)槔鋮s回路僅在兩個(gè)相鄰轉(zhuǎn)子葉片100組裝好之后才形成。這給安裝和預(yù)安裝流測試增加了較大程度的難度和復(fù)雜度。第二缺點(diǎn)在于，形成于相鄰轉(zhuǎn)子葉片100之間的腔體119的完整性取決于腔體119的周邊密封得怎樣。不充分的密封可導(dǎo)致不充分的平臺(tái)冷卻和/或浪費(fèi)冷卻空氣。第三缺點(diǎn)是熱氣體通路的氣體可被吸入腔體119或平臺(tái)自身110 的固有風(fēng)險(xiǎn)。如果腔體119在操作期間并未保持在足夠高的壓力下，則這可能發(fā)生。如果腔體119的壓力下降到低于熱氣體通路內(nèi)的壓力，則會(huì)將熱氣體吸入柄部腔體119或平臺(tái) 110自身中，這通常會(huì)破壞這些構(gòu)件，因?yàn)樗鼈儾⒉皇窃O(shè)計(jì)為用以耐受經(jīng)受熱氣體通路的情況。圖4和圖5示出了用于平臺(tái)冷卻的另一種常規(guī)設(shè)計(jì)。在這種情況下，冷卻回路被包含在轉(zhuǎn)子葉片100內(nèi)，并且不涉及柄部腔體119，如所示的那樣。從其中一個(gè)冷卻通路116 獲取冷卻空氣(該冷卻通路116延伸穿過葉片110的核心)，并且使冷卻空氣向后引導(dǎo)穿過形成于平臺(tái)110內(nèi)的冷卻通道120(即，“平臺(tái)冷卻通道120”)。如由若干箭頭所示的那樣， 冷卻空氣流過平臺(tái)冷卻通道120，并且通過平臺(tái)110的后緣121中的出口或從沿吸力側(cè)邊緣 122設(shè)置的出口離開。(注意，在描述或提及矩形平臺(tái)110的邊緣或面時(shí)，一旦葉片100安裝好后，每一項(xiàng)可基于其相對(duì)于翼型件102的吸力面105和壓力面106的位置和/或發(fā)動(dòng)機(jī)的向前和向后的方向繪出。因此，如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到的那樣，平臺(tái)可包括后邊緣121、吸力側(cè)邊緣122、前邊緣124和壓力側(cè)邊緣126，如圖3和圖4中所示的那樣。此外，吸力側(cè)邊緣122和壓力側(cè)邊緣126通常也被稱為“弦面”(slashface)，并且一旦相鄰轉(zhuǎn)子葉片100安裝好則在其間形成較窄的腔體，該腔體可被稱為“弦面腔體”。)應(yīng)當(dāng)理解，圖4和圖5的常規(guī)設(shè)計(jì)具有優(yōu)于圖3的設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)樗鼈儾粫?huì)受到組裝或安裝條件變化的影響。然而，這種性質(zhì)的常規(guī)設(shè)計(jì)具有若干限制或缺陷。首先，如圖所示，僅單個(gè)回路設(shè)置在翼型件102的各側(cè)上，并且因此存在對(duì)平臺(tái)110中的不同位置處所使用的冷卻空氣量具有受限控制的缺點(diǎn)。第二，這種常規(guī)設(shè)計(jì)具有大體上受限的覆蓋區(qū)域。 盡管圖5的蜿蜒通路在覆蓋度方面是優(yōu)于圖4的改進(jìn)方案，但平臺(tái)110內(nèi)仍存在殘留未冷卻的死區(qū)。第三，為了利用復(fù)雜地形成的平臺(tái)冷卻通道120獲得良好的覆蓋度，制造成本會(huì)急劇增加，尤其是具有一定形狀的冷卻通道需要鑄造過程來形成的情況下。第四，這些常規(guī)設(shè)計(jì)通常在使用之后和在冷卻劑完全排放之前將冷卻劑轉(zhuǎn)儲(chǔ)到熱氣體通路中，這會(huì)不利地影響發(fā)動(dòng)機(jī)的效率。第五，這種性質(zhì)的常規(guī)設(shè)計(jì)通常具有較小的柔性。即，通道120形成為平臺(tái)110的整體部分，并且提供很少的機(jī)會(huì)或不提供機(jī)會(huì)來隨操作條件變化改變其功能或構(gòu)造。此外，這些類型的常規(guī)設(shè)計(jì)很難修理或整修。結(jié)果，常規(guī)平臺(tái)冷卻設(shè)計(jì)在一個(gè)或多個(gè)重要區(qū)域有所欠缺。仍然需要有效地和高效地冷卻渦輪轉(zhuǎn)子葉片的平臺(tái)區(qū)同時(shí)還有成本效益地構(gòu)建、應(yīng)用靈活并且耐用的改進(jìn)的裝置、系統(tǒng)及方法。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本申請(qǐng)描述了一種用于渦輪轉(zhuǎn)子葉片的平臺(tái)冷卻布置，在一個(gè)實(shí)施例，該平臺(tái)冷卻布置包括平臺(tái)槽口，其形成為穿過壓力側(cè)弦面和吸力側(cè)弦面的其中至少一個(gè)；可移除地接合的沖擊插入件，其將平臺(tái)分成兩個(gè)徑向疊置的增壓室，其中第一增壓室處于第二增壓室的內(nèi)側(cè)；高壓連接件，其將第一增壓室連接至內(nèi)部冷卻通路的高壓冷卻劑區(qū)域； 以及，低壓連接件，其將第二增壓室連接至內(nèi)部冷卻通路的低壓冷卻劑區(qū)域；其中，沖擊插入件包括多個(gè)沖擊開孔。渦輪轉(zhuǎn)子葉片在翼型件與根部之間的對(duì)接處可具有平臺(tái)。該轉(zhuǎn)子葉片可包括形成于其中的內(nèi)部冷卻通路，該內(nèi)部冷卻通路從根部處的與冷卻劑源的連接部延伸至平臺(tái)的至少大致徑向高度。在操作中，內(nèi)部冷卻通路可包括高壓冷卻劑區(qū)域和低壓冷卻劑區(qū)域。沿與翼型件的壓力側(cè)相符的側(cè)，平臺(tái)的壓力側(cè)可包括從翼型件沿周向延伸至壓力側(cè)弦面的頂側(cè)。沿與翼型件的吸力側(cè)相符的側(cè)，平臺(tái)的吸力側(cè)可包括從翼型件沿周向延伸至吸力側(cè)弦面的頂側(cè)。在備選實(shí)施例中，本申請(qǐng)還描述了一種形成用于渦輪轉(zhuǎn)子葉片的平臺(tái)冷卻布置的方法，該方法包括下列步驟在平臺(tái)中形成平臺(tái)槽口，該平臺(tái)槽口從形成于壓力側(cè)弦面中的口部沿周向延伸；從形成的平臺(tái)槽口內(nèi)機(jī)械加工高壓連接件，該高壓連接件將平臺(tái)槽口內(nèi)的第一預(yù)定位置連接至內(nèi)部冷卻通路的高壓冷卻劑區(qū)域；從形成的平臺(tái)槽口內(nèi)機(jī)械加工低壓連接件，該低壓連接件將平臺(tái)槽口內(nèi)的第二預(yù)定位置連接至內(nèi)部冷卻通路的低壓冷卻劑區(qū)域；形成沖擊插入件，該沖擊插入件包括多個(gè)沖擊開孔并且包括預(yù)期與平臺(tái)槽口的大小相對(duì)應(yīng)的預(yù)定構(gòu)造；以及，將沖擊插入件安裝到平臺(tái)槽口內(nèi)。一旦安裝好，沖擊插入件將平臺(tái)大致分成兩個(gè)徑向疊置的增壓室，其中預(yù)沖擊冷卻劑增壓室處于后沖擊冷卻劑增壓室的內(nèi)側(cè)。渦輪轉(zhuǎn)子葉片在翼型件與根部之間的對(duì)接處可具有平臺(tái)，其中，該轉(zhuǎn)子葉片包括形成于其中的內(nèi)部冷卻通路，內(nèi)部冷卻通路從根部處的與冷卻劑源的連接部延伸至平臺(tái)的至少大致徑向高度。在操作中，內(nèi)部冷卻通路包括高壓冷卻劑區(qū)域和低壓冷卻劑區(qū)域，并且，其中，沿與翼型件壓力側(cè)相符的側(cè)，平臺(tái)的壓力側(cè)包括從翼型件沿周向延伸至壓力側(cè)弦面的頂側(cè)。在結(jié)合附圖和所附權(quán)利要求理解下面對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述后，本申請(qǐng)的這些與其它特征將變得顯而易見。


通過結(jié)合附圖仔細(xì)研究本發(fā)明的示例性實(shí)施例的下述更詳細(xì)的描述，可更完全地理解和認(rèn)識(shí)本發(fā)明的這些與其它特征，在附圖中圖1示出了其中可使用本發(fā)明的實(shí)施例的示例性渦輪轉(zhuǎn)子葉片的透視圖；圖2示出了其中可使用本發(fā)明的實(shí)施例的渦輪轉(zhuǎn)子葉片的下側(cè)視圖；圖3示出了具有根據(jù)常規(guī)設(shè)計(jì)的冷卻系統(tǒng)的相鄰渦輪轉(zhuǎn)子葉片的截面圖；圖4示出了根據(jù)常規(guī)設(shè)計(jì)的具有帶內(nèi)部冷卻通道的平臺(tái)的渦輪轉(zhuǎn)子葉片的頂視圖；圖5示出了根據(jù)備選常規(guī)設(shè)計(jì)的具有帶內(nèi)部冷卻通道的平臺(tái)的渦輪轉(zhuǎn)子葉片的頂視圖；圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的處于拆開狀態(tài)的渦輪轉(zhuǎn)子葉片和平臺(tái)沖擊插入件的透視圖；圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的渦輪轉(zhuǎn)子葉片和平臺(tái)沖擊插入件的局部剖開的頂視圖；圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的渦輪轉(zhuǎn)子葉片和平臺(tái)沖擊插入件的局部剖開的側(cè)視圖；圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的渦輪轉(zhuǎn)子葉片和平臺(tái)沖擊插入件的局部剖開的側(cè)視圖；圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的沖擊插入件的透視圖；圖11示出了根據(jù)本發(fā)明的備選示例性實(shí)施例的沖擊插入件的透視圖；以及圖12示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的方法的流程圖。項(xiàng)目清單100渦輪轉(zhuǎn)子葉片102翼型件104 根部105吸力面IO6壓力面107 前緣108 后緣109 燕尾榫(dovetail)110 平臺(tái)112 柄部
113平臺(tái)頂側(cè)114平臺(tái)下側(cè)116內(nèi)部冷卻通路117 入口119 腔體(cavity)120平臺(tái)冷卻通道121后邊緣122吸力側(cè)邊緣或弦面124前邊緣126壓力側(cè)邊緣或弦面130 沖擊插入件(impingement insert)132 沖擊開孑L (impingement aperture)134 平臺(tái)槽口135 槽口頂面(slot ceiling)136 槽口底面(slot floor)137 封閉件(closure)138間隔件139第一增壓室(內(nèi)側(cè)增壓室或預(yù)沖擊增壓室)140第二增壓室(外側(cè)增壓室或后沖擊增壓室)148高壓連接件149低壓連接件151突出部或切口154彎曲邊緣155直邊緣
具體實(shí)施例方式應(yīng)當(dāng)理解，經(jīng)由冷卻劑的內(nèi)部循環(huán)而冷卻的渦輪葉片通常包括內(nèi)部冷卻通路116， 如上文關(guān)于若干常規(guī)冷卻設(shè)計(jì)所述的那樣，內(nèi)部冷卻通路116從根部沿徑向向外延伸，穿過平臺(tái)區(qū)，并且進(jìn)入翼型件。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的某些實(shí)施例可結(jié)合常規(guī)冷卻劑通路使用以便增強(qiáng)主動(dòng)平臺(tái)冷卻或允許高效的主動(dòng)平臺(tái)冷卻，并且本發(fā)明結(jié)合常用設(shè)計(jì)而論述內(nèi)部冷卻通路116具有盤繞或蜿蜒的構(gòu)造。如圖7中所示，該蜿蜒通路通常構(gòu)造成允許冷卻劑的單向流動(dòng)，并且包括促進(jìn)冷卻劑與周圍的轉(zhuǎn)子葉片100之間的熱交換的特征。在操作中， 加壓的冷卻劑通常為從壓縮機(jī)放出的壓縮空氣(但諸如蒸汽這樣的其它類型的冷卻劑也可結(jié)合本發(fā)明的實(shí)施例使用)，其通過連接部(其形成為穿過根部104)而供給至內(nèi)部冷卻通路116。壓力驅(qū)動(dòng)冷卻劑穿過內(nèi)部冷卻通路116，并且該冷卻劑與周圍的壁部對(duì)流傳熱。當(dāng)冷卻劑移動(dòng)穿過冷卻通路116時(shí)，應(yīng)當(dāng)理解，其損失壓力，其中內(nèi)部冷卻通路 116的上游部分中的冷卻劑具有高于下游部分中的冷卻劑的壓力。如下文更詳細(xì)論述的那樣，該壓差可用于驅(qū)動(dòng)冷卻劑跨過或穿過形成于平臺(tái)中的冷卻通路。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明可用于具有不同構(gòu)造的內(nèi)部冷卻通路的轉(zhuǎn)子葉片100中，并且不限于具有蜿蜒形式的內(nèi)部冷卻通路。因此，如本文所使用那樣，用語“內(nèi)部冷卻通路”或“冷卻通路”意指包括任何通路或中空通道(冷卻劑可通過其在轉(zhuǎn)子葉片中循環(huán))。如本文所提供的那樣，本發(fā)明的內(nèi)部冷卻通路116至少延伸至平臺(tái)110的大致徑向高度，并且可包括冷卻劑壓力相對(duì)較高的至少一個(gè)區(qū)域(其在下文中被稱為“高壓區(qū)”，并且在一些情況下可為蜿蜒通路內(nèi)的上游區(qū)段)，以及冷卻劑壓力相對(duì)較低的至少一個(gè)區(qū)域(其在下文中被稱為“低壓區(qū)”，并且相對(duì)于高壓區(qū)可為蜿蜒通路內(nèi)的下游區(qū)段)。通常，常規(guī)內(nèi)部冷卻通路116的各種設(shè)計(jì)對(duì)于提供轉(zhuǎn)子葉片100內(nèi)的某些區(qū)域的主動(dòng)冷卻而言是有效的。然而，如本領(lǐng)域中普通技術(shù)人員認(rèn)識(shí)到的那樣，平臺(tái)區(qū)提出更多挑戰(zhàn)。這至少部分地由于平臺(tái)難用的幾何形狀造成，即，其較窄的徑向高度和其遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子葉片 100的核心或主體的方式。然而，假定其遭受熱氣體通路的極端溫度和較高機(jī)械加載，平臺(tái)的冷卻要求相當(dāng)高。如上文所述，常規(guī)平臺(tái)冷卻設(shè)計(jì)是低效的，因?yàn)樗鼈儾荒芙鉀Q該區(qū)域的特定挑戰(zhàn)，其對(duì)冷卻劑的使用是低效的，和/或制備起來昂貴。圖6至圖12提供了本發(fā)明的示例性實(shí)施例的若干視圖。參看圖6，提供了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的渦輪轉(zhuǎn)子葉片100和沖擊插入件130的透視圖。如圖所示，本發(fā)明大體上包括安裝在渦輪轉(zhuǎn)子葉片100內(nèi)的可移除沖擊插入件130。更具體而言，轉(zhuǎn)子葉片100 的平臺(tái)110可包括平臺(tái)槽口 134，平臺(tái)槽口 134形成為使得沖擊插入件130適配在其中。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，如圖所示，平臺(tái)槽口 134可定位在壓力側(cè)邊緣或弦面126中，但沿平臺(tái) 110的其它邊緣的其它位置也是可能的，例如吸力側(cè)弦面122。平臺(tái)槽口 134可具有矩形形狀的口部，并且可被描述為包括外側(cè)表面或頂面135以及內(nèi)側(cè)表面或底面136。如圖所示， 口部可構(gòu)造成使得其在徑向方向上相對(duì)較薄并且在軸向方向上相對(duì)較寬。應(yīng)當(dāng)理解，平臺(tái)槽口 134從該口部沿周向延伸到平臺(tái)110中，從而在其中形成腔體。平臺(tái)沖擊插入件130可為較薄的平坦盤狀/板形狀，并且可構(gòu)造成使得其適配在平臺(tái)槽口 134內(nèi)，并通常具有與平臺(tái)槽口 134類似的輪廓(即，圖7的有利點(diǎn))。沖擊插入件130可包括多個(gè)沖擊開孔132，下文將更詳細(xì)描述沖擊開孔132的作用。沖擊插入件130 還可包括間隔件138，間隔件138從外側(cè)表面延伸。此外，可包括包封平臺(tái)槽口 134的口部的封閉件137。如圖所示，封閉件137具有平的矩形外表面，一旦沖擊插入件130適當(dāng)?shù)匕惭b在平臺(tái)槽口 134內(nèi)，其基本覆蓋、堵塞或密封平臺(tái)槽口 134的口部。在一些優(yōu)選實(shí)施例中， 如下文更詳細(xì)論述的那樣，封閉件137防止冷卻劑通過平臺(tái)槽口 134的口部離開葉片100。平臺(tái)槽口 134的形狀可變化。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，如圖7中更為清楚地示出的那樣，平臺(tái)槽口 134可從壓力側(cè)弦面或邊緣1 沿周向延伸。應(yīng)當(dāng)理解，在該優(yōu)選實(shí)施例中，平臺(tái)槽口 Π4隨著其從壓力側(cè)弦面1 朝平臺(tái)110的中心延伸而變窄。該變窄可大體上對(duì)應(yīng)于形成在翼型件壓力面106與平臺(tái)110的接合處的彎曲輪廓。因此，在輪廓上(即， 自圖7的有利點(diǎn)的形狀)，平臺(tái)槽口 134可具有與翼型件壓力面106的彎曲輪廓緊密相關(guān)的彎曲的后壁或內(nèi)壁。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，還可使用平臺(tái)槽口 134的其它構(gòu)造。然而，應(yīng)當(dāng)理解，圖6至圖11的優(yōu)選實(shí)施例有效地解決了較大覆蓋區(qū)域的冷卻要求，該覆蓋區(qū)域包括平臺(tái)110內(nèi)的一些更難冷卻的區(qū)域。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，其它性能優(yōu)點(diǎn)和效力也是可能的。沖擊插入件130和平臺(tái)槽口 134可構(gòu)造成使得，一旦組裝好，一對(duì)徑向疊置的增壓室139、140在平臺(tái)槽口 134內(nèi)形成。更具體而言，如圖8中更清楚地示出那樣，沖擊插入件130大體上平分平臺(tái)槽口 134，使得第一增壓室139(其也可被稱為“內(nèi)側(cè)增壓室”或“預(yù)沖擊增壓室”)沿沖擊插入件130的下側(cè)形成，并且第二增壓室140(其也可被稱為“外側(cè)增壓室”或“后沖擊增壓室”)沿沖擊插入件130的頂側(cè)形成。如圖7和圖8中更清楚地示出的那樣，可提供兩個(gè)連接件(高壓連接件148和低壓連接件149)來以預(yù)期方式將內(nèi)部冷卻通路116連接至平臺(tái)槽口 134。盡管未明確指出， 但應(yīng)當(dāng)理解，下述描述假定內(nèi)部冷卻通路116的上游部分朝向渦輪葉片100的前緣107，并且內(nèi)部冷卻通路116的下游部分朝向渦輪葉片100的后緣108。(盡管通常使用該構(gòu)造，但其不是實(shí)施該發(fā)明所必須的，因?yàn)榭烧{(diào)整平臺(tái)槽口 134和連接件148、149的位置以便適配其它構(gòu)造。)如圖8中所示，在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，高壓連接件148在比低壓連接件149更內(nèi)側(cè)的徑向位置處連接至平臺(tái)槽口 134。這樣，高壓連接件148可構(gòu)造成用以連接至外側(cè)增壓室140，并且低壓連接件149可構(gòu)造成用以連接至內(nèi)側(cè)增壓室139。圖9示出了本發(fā)明的另一實(shí)施例。在圖9中，平臺(tái)槽口 134構(gòu)造成帶有突出部或切口 151，該突出部或切口 151可圍繞其外周支撐沖擊插入件130。如圖所示，還可包括間隔件138，其用于沿插入件130的中心區(qū)域支撐，或者在其它實(shí)施例中，可完全移除間隔件 138。應(yīng)當(dāng)理解，切口 151可增強(qiáng)插入件130周圍的密封，使得將更多冷卻劑引導(dǎo)穿過沖擊開孔。如果使用突出部151，應(yīng)當(dāng)理解，突出部形成為使得，在發(fā)動(dòng)機(jī)的操作期間，離心加載迫使插入件130抵靠突出部151，并且突出部151將構(gòu)造成使得在此發(fā)生時(shí)，插入件151備保持在預(yù)期位置。在操作中，冷卻劑可在翼型件102的前緣107附近的位置處進(jìn)入內(nèi)部冷卻通路 116，并且在其沿向后的方向蜿蜒流動(dòng)時(shí)交替地徑向向外/向內(nèi)流動(dòng)穿過內(nèi)部冷卻通路 116。如圖所示，高壓連接件148可構(gòu)造成使得內(nèi)部冷卻通路116的上游(并且高壓)部分與平臺(tái)槽口 134的預(yù)定部分(其為內(nèi)側(cè)增壓室139，如所述的那樣)流體地連通。并且，低壓連接件149可構(gòu)造成使得內(nèi)部冷卻通路的下游部分與平臺(tái)槽口 134的預(yù)定部分(其為外側(cè)增壓室140，如所述的那樣)流體地連通。但在某些實(shí)施例中，可在優(yōu)選位置剛性地附連插入件130，在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中， 沖擊插入件130在組裝好時(shí)可允許其在平臺(tái)槽口 134中保持自由浮動(dòng)。S卩，沖擊插入件130 定位在平臺(tái)槽口 134中，并且不附連至平臺(tái)槽口 134的任何壁部。然后可使用封閉件137 來密封平臺(tái)槽口 134的口部。因此，插入件130可保持在平臺(tái)槽口 134內(nèi)，但仍允許一些運(yùn)動(dòng)。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，平臺(tái)插入件130的輪廓緊密地匹配平臺(tái)槽口 134的輪廓，其中平臺(tái)插入件130的輪廓只是較小一些。在這種情況下，應(yīng)當(dāng)理解，一旦平臺(tái)插入件130放置在平臺(tái)槽口 134內(nèi)，則插入件130在其外周以及槽口 134的周圍壁部(并且在一側(cè)為封閉件 137)之間具有較小的間隙。因此，基本防止插入件130沿軸向方向和周向方向的較大運(yùn)動(dòng)。 在一些實(shí)施例中，如圖所示，沖擊插入件130的徑向高度遠(yuǎn)小于平臺(tái)槽口 134的徑向高度。 該構(gòu)造可在徑向方向上為插入件130提供一些有限的運(yùn)動(dòng)。封閉件137可經(jīng)由常規(guī)方法密封。可實(shí)現(xiàn)其以便將插入件130保持在槽口 134中， 并且還防止或阻止通過弦面的泄漏和/或冷卻劑在該位置處散逸到熱氣體通路中。應(yīng)當(dāng)理解，防止通過壓力側(cè)弦面126的泄漏意指流過平臺(tái)槽口 134的基本所有冷卻劑被引導(dǎo)回內(nèi)部冷卻通路116中，其可在那里進(jìn)一步用于冷卻葉片100的其它區(qū)域或以一些其它方式使用。在備選實(shí)施例中，封閉件137可包括有限數(shù)目的沖擊開孔(未示出)，該沖擊開孔引導(dǎo)弦面腔體內(nèi)的冷卻劑的沖擊流，該弦面腔體形成于兩個(gè)安裝好的轉(zhuǎn)子葉片之間。如圖10和圖11中最清楚地示出的那樣，為了提供對(duì)平臺(tái)110的冷卻，沖擊插入件 130通常包括多個(gè)沖擊開孔132。插入件130的沖擊開孔132可布置成多排，但其它構(gòu)造也是可能的。如圖所示，沖擊插入件130可包括彎曲邊緣IM和直邊緣155。在本申請(qǐng)的實(shí)施例中，彎曲邊緣巧4在形狀上可與翼型件102的彎曲輪廓大致相符。成排的沖擊開孔132 可大致垂直于或傾斜于沖擊插入件130的直邊緣155。然而，在不背離本申請(qǐng)的范圍的情況下，沖擊開孔132可以任何其它構(gòu)造(例如交錯(cuò)的)布置。應(yīng)當(dāng)理解，沖擊開孔132可構(gòu)造成用以對(duì)著平臺(tái)槽口 134的頂面135聚集冷卻劑的高速?zèng)_擊流。因?yàn)轫斆?35跨過平臺(tái)134的相對(duì)較窄的部分與平臺(tái)的頂側(cè)113相對(duì)，所以，以此方式來冷卻頂面135是冷卻平臺(tái)頂側(cè)113的有效方式，由于平臺(tái)頂側(cè)113在操作期間直接暴露于熱氣體通路，其構(gòu)成所需的區(qū)域。如所述的那樣，這些冷卻劑流由壓差驅(qū)動(dòng)， 該壓差存在于高壓連接件148以及低壓連接件149連接至內(nèi)部冷卻通路160的位置之間。 應(yīng)當(dāng)理解，這種沖擊冷卻可增強(qiáng)流過平臺(tái)槽口 134的冷卻劑的冷卻效果。在本申請(qǐng)的一個(gè)實(shí)施例中，沖擊開孔132可大致為圓柱形的形狀。然而，其它形狀的沖擊開孔132(例如但不限于立方形、棱形等)也是可能的。此外，沖擊開孔132可定向?yàn)榇笾麓怪庇跊_擊插入件 130的表面。在不脫離本申請(qǐng)的范圍的情況下，沖擊開孔132還可相對(duì)于沖擊插入件130的表面傾斜地定向。如所述的那樣，在本申請(qǐng)的一個(gè)實(shí)施例中，沖擊插入件130可包括間隔件138。應(yīng)當(dāng)理解，在操作期間，離心加載將迫使插入件130抵靠平臺(tái)槽口 134的頂面135。因此，間隔件138可用于在發(fā)動(dòng)機(jī)的操作期間建立第一增壓室139與第二增壓室140的徑向高度。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，如圖10中所示，間隔件138可包括若干圓柱形突出部。該突出部可具有相同的高度，使得在操作期間第二增壓室140的高度跨過平臺(tái)槽口 134相對(duì)恒定。應(yīng)當(dāng)理解，第二增壓室140的高度(S卩，間隔件138的高度)可基于間隙，頂面135的沖擊冷卻在該間隙處具有預(yù)期傳熱特性或近似地最大。在本申請(qǐng)的另一實(shí)施例中，如圖11中所示，間隔件138可包括凸邊，該凸邊圍繞沖擊插入件130的周邊延伸。在這種情況下，間隔件138的構(gòu)造用于增強(qiáng)第一增壓室139與第二增壓室140之間的分隔或密封，因?yàn)樵诓僮髦?，離心加載迫使凸邊138抵靠槽口頂面 135。應(yīng)當(dāng)理解，這將減少流過該潛在泄漏通路的冷卻劑的量，這將減少繞過沖擊開孔132 的冷卻劑的量，并且從而通過迫使更多冷卻劑穿過預(yù)期路徑來改善冷卻性能。在本申請(qǐng)的一個(gè)實(shí)施例中，第一增壓室139可包括與內(nèi)部冷卻通路116的高壓區(qū)流體連通的至少一個(gè)入口或入口通道(其可被稱為高壓連接件148)。第二增壓室140可包括與內(nèi)部冷卻通路116的低壓冷卻劑區(qū)域流體連通的至少一個(gè)出口或出口通道(其可被稱為低壓連接件149)。在本申請(qǐng)的不同實(shí)施例中，高壓連接件148和/或低壓連接件149可通過一種或多種方法制造，例如但不限于機(jī)械加工、鑄造等。在操作期間，流過內(nèi)部冷卻通路116的高壓冷卻劑區(qū)域的冷卻劑可經(jīng)由高壓連接件148進(jìn)入第一增壓室139。其后，冷卻劑可通過沖擊開孔132流至第二增壓室140，并且通過對(duì)著平臺(tái)槽口 Π4的頂面135撞擊而大致執(zhí)行平臺(tái)110的沖擊冷卻。然后，冷卻劑可經(jīng)由低壓連接件149離開第二增壓室140到內(nèi)部冷卻通路116的低壓冷卻劑區(qū)域。如所述的那樣，由于各構(gòu)件之間的上述功能關(guān)系，第一增壓室139和第二增壓室140還可分別被稱
12為預(yù)沖擊增壓室和后沖擊增壓室。本發(fā)明還包括以成本效益合算和高效的方式在轉(zhuǎn)子葉片平臺(tái)區(qū)內(nèi)形成有效的內(nèi)部冷卻通道的新型方法。如圖12中所示，作為初始步驟202，可使平臺(tái)槽口 134形成于平臺(tái)110的壓力側(cè)弦面126中。由于平臺(tái)槽口 134的相對(duì)不復(fù)雜的形狀，可使用常規(guī)機(jī)械加工或簡單鑄造工藝成本使其成本效益合算地形成?？杀苊庥糜诟鼜?fù)雜的設(shè)計(jì)的花費(fèi)較高的鑄造工藝。在步驟204中，一旦形成平臺(tái)槽口 134，可使用常規(guī)機(jī)械加工工藝形成高壓連接件 148和低壓連接件149。更具體而言，假定通過形成的平臺(tái)槽口 134提供通路，可利用常規(guī)視線(line-of-sight)機(jī)械加工工藝或鉆孔工藝形成連接件148、149。單獨(dú)而言，在步驟206中，可以預(yù)期方式制備平臺(tái)沖擊插入件130，其大小和形狀預(yù)期與上文所述的平臺(tái)槽口 134的大小相關(guān)。在步驟208中，然后可將沖擊插入件130安裝在平臺(tái)槽口 134內(nèi)。如所述的那樣， 在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，可將沖擊插入件130定位在槽口 134內(nèi)但不附接至槽口 134的任何壁部，即，插入件130可保持自由浮動(dòng)。最后，在步驟210中，可安裝封閉件137。這可經(jīng)由常規(guī)方法完成，并且可密封槽口 134(如所述的那樣)，使得從葉片100的內(nèi)部冷卻通路116流入槽口 134的冷卻劑返回。在操作中，本發(fā)明的冷卻裝置可如下作用。流過內(nèi)部冷卻通路116的冷卻劑供給的一部分通過高壓連接件148進(jìn)入內(nèi)側(cè)增壓室或預(yù)沖擊增壓室139。冷卻劑通過插入件130 的沖擊開孔132而沖擊，并且被引導(dǎo)到外側(cè)增壓室或后沖擊增壓室140中并朝向槽口 134 的頂面135，冷卻劑在那里與平臺(tái)110對(duì)流傳熱。冷卻劑可經(jīng)由低壓連接件149從后沖擊增壓室140返回到葉片100的內(nèi)部冷卻通路116。這樣，本發(fā)明的平臺(tái)冷卻布置從內(nèi)部冷卻通路116獲取部分冷卻劑，使用冷卻劑以便從平臺(tái)110去除熱，并且然后使冷卻劑回到內(nèi)部冷卻通路116，冷卻劑可在那里被進(jìn)一步使用。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明提供了這樣的機(jī)構(gòu)，燃?xì)鉁u輪轉(zhuǎn)子葉片的平臺(tái)區(qū)可通過該機(jī)構(gòu)主動(dòng)冷卻。如所述的那樣，該區(qū)域通常難以冷卻，并且(給定該區(qū)域的機(jī)械負(fù)載)是隨燃燒溫度升高而受到較高危害的位置。因此，這種主動(dòng)平臺(tái)冷卻是尋求更高燃燒溫度、增加輸出和更高效率時(shí)的重要實(shí)現(xiàn)技術(shù)。此外，應(yīng)當(dāng)理解，本申請(qǐng)的可移除平臺(tái)沖擊插入件130給現(xiàn)有轉(zhuǎn)子葉片上的冷卻布置的重新設(shè)計(jì)或重新構(gòu)造或改造或調(diào)節(jié)提供更大的柔性。即，如果操作情況改變或需要穿過平臺(tái)區(qū)的更大冷卻，則平臺(tái)沖擊插入件130允許以成本效益合算并且方便的方式更換穿過平臺(tái)110的冷卻回路。此外，在測試階段期間，可更換的結(jié)構(gòu)有較大幫助，因?yàn)閭溥x設(shè)計(jì)可更方便地測試?？梢瞥牟迦爰€允許沖擊冷卻結(jié)構(gòu)的簡化形成。鑒于前文，這種復(fù)雜的幾何形狀必然意味著昂貴的鑄造工藝，本申請(qǐng)教導(dǎo)了這樣的方法，通過該方法，可通過簡單的機(jī)械加工和/或簡化的鑄造工藝形成內(nèi)部沖擊冷卻結(jié)構(gòu)。最后，本申請(qǐng)教導(dǎo)了一種方法，通過該方法，可使用并不從平臺(tái)110自身直接通風(fēng)至熱氣體通路的內(nèi)部通道來冷卻平臺(tái)110。如所述的那樣，冷卻劑的這種“再循環(huán)”通常會(huì)提高其使用效率，這提高發(fā)動(dòng)機(jī)的效率。此外，如本文所述，插入件130可在平臺(tái)槽口 134內(nèi)保持自由浮動(dòng)，這可提供若干性能優(yōu)點(diǎn)。首先，該運(yùn)動(dòng)可具有緩沖作用，這可用于去除或減少發(fā)動(dòng)機(jī)操作期間發(fā)生的不期望的振動(dòng)。此外，如本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員認(rèn)識(shí)到的那樣，組件的自由浮動(dòng)性質(zhì)將防止轉(zhuǎn)子葉片中的熱致應(yīng)變，從而降低平臺(tái)的應(yīng)力。 如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到的那樣，上文關(guān)于多個(gè)示例性實(shí)施例描述的許多變化的特征和構(gòu)造可進(jìn)一步有選擇地應(yīng)用來形成本發(fā)明的其它可能實(shí)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，未詳細(xì)提供或論述所有可能的迭代情況，但被所附權(quán)利要求或其它方面包含的所有組合和可能實(shí)施例預(yù)期是本申請(qǐng)的部分。此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員可從本發(fā)明的多個(gè)示例性實(shí)施例的上述描述中構(gòu)思改進(jìn)、變化和修改。處于本領(lǐng)域的技術(shù)內(nèi)的這些改進(jìn)、變化和修改也預(yù)期被所附權(quán)利要求覆蓋。此外，顯而易見的是，上文僅涉及本發(fā)明的所述實(shí)施例，并且在不脫離由所附權(quán)利要求及其等同物所限定的本申請(qǐng)的精神和范圍的情況下，可作出許多變化和修改。
權(quán)利要求
1.一種渦輪轉(zhuǎn)子葉片(100)中的平臺(tái)冷卻布置，所述渦輪轉(zhuǎn)子葉片(100)在翼型件 (102)與根部(104)之間的對(duì)接處具有平臺(tái)(110)，其中，所述轉(zhuǎn)子葉片(100)包括形成于其中的內(nèi)部冷卻通路(116)，所述內(nèi)部冷卻通路(116)從所述根部(104)處的與冷卻劑源的連接部延伸至所述平臺(tái)(110)的至少大致徑向高度，其中，在操作中，所述內(nèi)部冷卻通路 (116)包括高壓冷卻劑區(qū)域和低壓冷卻劑區(qū)域，并且，其中，沿著與所述翼型件(102)的壓力側(cè)(106)相符的側(cè)，所述平臺(tái)(110)的壓力側(cè)包括從所述翼型件(102)沿周向延伸至壓力側(cè)弦面(126)的頂側(cè)(113)，并且沿著與所述翼型件(102)的吸力側(cè)(105)相符的側(cè)，所述平臺(tái)(110)的吸力側(cè)包括從所述翼型件(102)沿周向延伸至吸力側(cè)弦面(122)的頂側(cè) (113)，所述平臺(tái)冷卻布置包括平臺(tái)槽口(134)，所述平臺(tái)槽口(134)形成為穿過所述壓力側(cè)弦面(126)和所述吸力側(cè)弦面(122)的其中至少一個(gè)；可移除地接合的沖擊插入件(130)，所述沖擊插入件(130)將所述平臺(tái)(110)分成兩個(gè)徑向疊置的增壓室，其中第一增壓室(139)位于第二增壓室(140)的內(nèi)側(cè)；高壓連接件(148)，所述高壓連接件(148)將所述第一增壓室(139)連接至所述內(nèi)部冷卻通路(116)的高壓冷卻劑區(qū)域；以及低壓連接件(149)，所述低壓連接件(149)將所述第二增壓室(140)連接至所述內(nèi)部冷卻通路(116)的低壓冷卻劑區(qū)域；其中，所述沖擊插入件(130)包括多個(gè)沖擊開孔(132)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平臺(tái)冷卻布置，其特征在于所述平臺(tái)(110)包括大致平行于平坦下側(cè)(114)的平坦頂側(cè)(113)；所述平臺(tái)槽口(134)包括鄰近所述平臺(tái)(110)的頂側(cè)(113)的平坦頂面(135)，以及鄰近所述平臺(tái)(110)的下側(cè)(114)的平坦底面(136)；所述平臺(tái)槽口(134)形成為穿過所述壓力側(cè)弦面(126)；所述沖擊插入件(130)包括徑向較薄的板結(jié)構(gòu)，所述板結(jié)構(gòu)包括平坦外側(cè)表面和平坦內(nèi)側(cè)表面；并且所述沖擊開孔(132)從所述外側(cè)表面延伸穿過所述沖擊插入件(130)至所述內(nèi)側(cè)表面，并構(gòu)造成用以沖擊冷卻劑流以及對(duì)著所述平臺(tái)槽口(134)的頂面(135)引導(dǎo)所述沖擊的冷卻劑流。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的平臺(tái)冷卻布置，其特征在于，所述高壓連接件(148)連接至所述平臺(tái)槽口(134)的位置包括相對(duì)于所述低壓連接件(149)連接至所述平臺(tái)槽口(134) 的位置的前方位置；并且其中，所述平臺(tái)槽口(134)構(gòu)造成使得，從沿所述壓力側(cè)弦面(126)的口部，所述平臺(tái)槽口(134)的軸向?qū)挾入S所述平臺(tái)槽口(134)沿周向延伸到所述平臺(tái)(110)中而變窄。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的平臺(tái)冷卻布置，其特征在于，在輪廓上，所述平臺(tái)槽口(134) 的內(nèi)壁為彎曲的，所述彎曲輪廓在形狀和位置上大致對(duì)應(yīng)于所述翼型件(102)的壓力側(cè)與所述平臺(tái)(110)相交處的所述翼型件(102)的壓力側(cè)的彎曲輪廓；并且其中，所述內(nèi)壁包括切口(151)，所述切口(151)構(gòu)造成使得所述沖擊插入件(130)的外周適合地插入其中。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的平臺(tái)冷卻布置，其特征在于，所述內(nèi)壁包括突出部(151)，所述突出部(151)構(gòu)造成使得，當(dāng)所述沖擊插入件(130)通過操作的離心加載朝所述平臺(tái)槽口(134)的頂面(135)偏置時(shí)，所述突出部(151)接合所述沖擊插入件(130)的外周，并且從而保持所述沖擊插入件(130)離所述平臺(tái)槽口(134)的頂面(135)預(yù)定的距離；還包括封閉件(137)，所述封閉件(137)構(gòu)造成用以基本密封所述平臺(tái)槽口(134)的口部，從而使得在操作中，流過所述平臺(tái)槽口(134)的基本所有冷卻劑回到所述內(nèi)部冷卻通路(116)中。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的平臺(tái)冷卻布置，其特征在于，在所述外側(cè)表面上，所述沖擊插入件(130)包括間隔件(138)；其中，所述間隔件(138)包括從所述外側(cè)表面的表面突出預(yù)定長度的一個(gè)或多個(gè)剛性突出部；并且其中，當(dāng)通過操作的離心加載朝所述平臺(tái)槽口(134)的頂面(135)偏置時(shí)，所述間隔件(138)構(gòu)造成用以保持所述沖擊插入件(130)的外側(cè)表面離所述平臺(tái)槽口(134)的頂面 (135)預(yù)定的距離。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的平臺(tái)冷卻布置，其特征在于，所述沖擊插入件(130)在所述平臺(tái)槽口(134)內(nèi)自由浮動(dòng)。
8.一種形成用于渦輪轉(zhuǎn)子葉片(100)的平臺(tái)冷卻布置的方法，所述渦輪轉(zhuǎn)子葉片 (100)在翼型件(102)與根部(104)之間的對(duì)接處具有平臺(tái)(110)，其中，所述轉(zhuǎn)子葉片 (100)包括形成于其中的內(nèi)部冷卻通路(116)，所述內(nèi)部冷卻通路(116)從所述根部(104) 處的與冷卻劑源的連接部延伸至所述平臺(tái)(110)的至少大致徑向高度，其中，在操作中，所述內(nèi)部冷卻通路(116)包括高壓冷卻劑區(qū)域和低壓冷卻劑區(qū)域，并且，其中，沿著與所述翼型件(102)的壓力側(cè)相符的側(cè)，所述平臺(tái)(110)的壓力側(cè)包括從所述翼型件(102)沿周向延伸至壓力側(cè)弦面(126)的頂側(cè)(113)，所述方法包括下列步驟在所述平臺(tái)(110)中形成平臺(tái)槽口(134)，所述平臺(tái)槽口(134)從形成于所述壓力側(cè)弦面(126)中的口部沿周向延伸；從所述形成的平臺(tái)槽口內(nèi)，機(jī)械加工高壓連接件(148)，所述高壓連接件(148)將所述平臺(tái)槽口(134)內(nèi)的第一預(yù)定位置連接至所述內(nèi)部冷卻通路(116)的高壓冷卻劑區(qū)域；從所述形成的平臺(tái)槽口內(nèi)，機(jī)械加工低壓連接件(149)，所述低壓連接件(149)將所述平臺(tái)槽口(134)內(nèi)的第二預(yù)定位置連接至所述內(nèi)部冷卻通路(116)的低壓冷卻劑區(qū)域；和形成沖擊插入件(130)，所述沖擊插入件(130)包括多個(gè)沖擊開孔(132)，并且包括預(yù)期與所述平臺(tái)槽口(134)的大小相對(duì)應(yīng)的預(yù)定構(gòu)造；以及將所述沖擊插入件(130)安裝在所述平臺(tái)槽口(134)內(nèi)；其中，一旦安裝好，所述沖擊插入件(130)將所述平臺(tái)(110)大致分成兩個(gè)徑向疊置的增壓室，其中預(yù)沖擊冷卻劑增壓室位于后沖擊冷卻劑增壓室的內(nèi)側(cè)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于所述平臺(tái)(134)內(nèi)的所述第一預(yù)定位置包括所述預(yù)沖擊冷卻劑增壓室內(nèi)的位置；并且所述平臺(tái)槽口(134)內(nèi)的所述第二預(yù)定位置包括所述后沖擊冷卻劑增壓室內(nèi)的位置； 還包括下列步驟將所述沖擊插入件(130)放置在所述平臺(tái)槽口(134)中，以便使所述沖擊插入件(130) 以自由浮動(dòng)狀態(tài)位于其中；以及將封閉件(137)安裝在所述平臺(tái)槽口(134)的口部上。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于所述沖擊插入件(130)包括徑向較薄的板結(jié)構(gòu)，所述板結(jié)構(gòu)包括平坦外側(cè)表面和平坦內(nèi)側(cè)表面；所述沖擊開孔(132)從所述外側(cè)表面延伸通過所述沖擊插入件(130)至所述內(nèi)側(cè)表面，并構(gòu)造成用以沖擊冷卻流以及對(duì)著所述平臺(tái)槽口(134)的頂面(135)引導(dǎo)所述沖擊冷卻劑流；在所述外側(cè)表面上，所述沖擊插入件(130)包括間隔件(138)，所述間隔件(138)包括從所述外側(cè)表面的表面突出預(yù)定長度的一個(gè)或多個(gè)剛性突出部；以及當(dāng)所述沖擊插入件(130)通過操作的離心加載朝所述平臺(tái)槽口(134)的頂面(135)偏置時(shí)，所述間隔件(138)構(gòu)造成用以保持所述沖擊插入件(130)的外側(cè)表面離所述平臺(tái)槽口(134)的頂面(135)預(yù)定的距離。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于冷卻渦輪轉(zhuǎn)子葉片平臺(tái)區(qū)的裝置與方法。具體而言，公開了渦輪轉(zhuǎn)子葉片(100)中的平臺(tái)(110)冷卻構(gòu)造，該平臺(tái)冷卻構(gòu)造包括平臺(tái)槽口，其形成為穿過壓力側(cè)弦面(126)和吸力側(cè)弦面(122)的其中至少一個(gè)；可移除地接合的沖擊插入件(130)，其將平臺(tái)(110)分成兩個(gè)徑向疊置的增壓室，其中第一增壓室(139)位于第二增壓室(140)的內(nèi)側(cè)；高壓連接件(148)，其將第一增壓室(139)連接至內(nèi)部冷卻通路(116)的高壓冷卻劑區(qū)域；低壓連接件(149)，其將第二增壓室(140)連接至內(nèi)部冷卻通路(116)的低壓冷卻劑區(qū)域。
文檔編號(hào)F01D5/18GK102444431SQ20111030963
公開日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2011年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月30日
發(fā)明者A·L·斯科特, J·W·小哈里斯, S·E·艾利斯, X·付 申請(qǐng)人:通用電氣公司