專利名稱：用于渦輪機(jī)部件的弧形冷卻通道的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體涉及渦輪機(jī)部件的冷卻，確切地說，涉及具有弧形冷卻通道的渦輪機(jī)部件，所述弧形冷卻通道用于供冷卻介質(zhì)流過所述部件的翼片。
背景技術(shù)：
在燃?xì)鉁u輪機(jī)中，熱燃燒氣體從環(huán)狀排列的燃燒室經(jīng)由過渡件沿著環(huán)狀熱氣體通道流動。渦輪機(jī)級通常沿著熱氣體通道設(shè)置，這樣，熱燃燒氣體從過渡件流過第一級噴嘴和葉片，并流過后續(xù)渦輪機(jī)級的噴嘴和葉片。渦輪機(jī)葉片可固定到包括渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子的多個渦輪機(jī)葉輪，其中每個渦輪機(jī)葉輪安裝在轉(zhuǎn)子軸上以進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。渦輪機(jī)葉片通常包括從大體上為平面的平臺徑向向上延伸的翼片，以及從所述平臺徑向向下延伸的空心柄部分。所述柄部分可包括葉輪鳩尾榫或其他構(gòu)件，用以將葉片固定到渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子的渦輪機(jī)葉輪。通常情況下，在燃?xì)鉁u輪機(jī)的運行過程中，從燃燒室流出的熱燃燒氣體通常位于渦輪機(jī)葉片的翼片的上方和周圍。為了保護(hù)所述部分不受高溫的損害，葉片翼片通常包括翼片冷卻回路，所述翼片冷卻回路配置成將諸如空氣等冷卻介質(zhì)提供到翼片各處，從而減小翼片的壓力側(cè)與吸入側(cè)之間的溫差。此外，翼片可具有用于將空氣供應(yīng)到翼片的尖端的冷卻機(jī)構(gòu)或設(shè)置。目前，葉片翼片的尖端是通過一系列的薄膜式直孔來進(jìn)行冷卻的，其中所述直孔位于沿所述翼片外圍的靠近尖端的位置。具體而言，薄膜式孔是通過以下方式形成的從翼片表面靠近尖端的位置徑向向下并向內(nèi)鉆出延伸到翼片的冷卻回路中的孔，用以使得流過冷卻回路的空氣沿著尖端向上流動。但是，已發(fā)現(xiàn)這種冷卻設(shè)置無法對葉片尖端進(jìn)行理想的冷卻。此外，此類冷卻設(shè)置需要鉆出過量的薄膜式孔，且還需要使用過量的空氣。因此，所屬領(lǐng)域需要一種用于渦輪機(jī)部件的翼片的冷卻設(shè)置，其能夠有效地冷卻諸如翼片尖端等翼片的各個部分，同時還能減少所需的冷卻孔的數(shù)量，以及所需的空氣量。

發(fā)明內(nèi)容
以下說明將部分闡明本發(fā)明的各方面內(nèi)容和優(yōu)點，或者，這些方面和優(yōu)點在說明中可能是顯而易見的，或者通過實踐本發(fā)明能夠推導(dǎo)出?！矫妫景l(fā)明揭不一種潤輪機(jī)部件，其包括具有底座和設(shè)置在所述底座對面的尖端的翼片。所述翼片可進(jìn)一步包括在前緣與后緣之間延伸的壓力側(cè)和吸入側(cè)。翼片冷卻回路可至少部分設(shè)置在所述翼片內(nèi)，且可配置成引導(dǎo)冷卻介質(zhì)流過所述翼片?；⌒卫鋮s通道可大體與所述翼片冷卻回路流連通，這樣流過所述翼片冷卻回路的冷卻介質(zhì)即可流入所述冷卻通道中。此外，弧形冷卻通道可在翼片內(nèi)、在前緣與后緣之間，沿以下項的一項的至少一部分縱向延伸翼片的壓力側(cè)和吸入側(cè)。所述渦輪機(jī)部件包括渦輪機(jī)葉片。所述弧形冷卻通道位于所述翼片中，大體靠近所述尖端，其曲率配置成大體對應(yīng)于所述翼片的所述壓力側(cè)和所述吸入側(cè)中的一個的氣動輪廓的至少一部分。所述弧形冷卻通道沿所述翼片的所述壓力側(cè)的絕大部分縱向延伸，所述弧形冷卻通道具有一個大體對應(yīng)于所述壓力側(cè)的氣動輪廓的變化的曲率半徑。所述弧形冷卻通道經(jīng)由交叉通道與所述翼片冷卻回路流連通。所述弧形冷卻通道在所述翼片內(nèi)具有平面定向，且在所述翼片內(nèi)以大體上平行于所述尖端的表面的方式縱向延伸。或者，所述弧形冷卻通道在所述弧形冷卻通道的上游端與下游端之間徑向傾斜。所述弧形冷卻通道還可包括位于所述翼片的外表面上的冷卻介質(zhì)出口，這樣至少一部分流過所述弧形冷卻通道的所述冷卻介質(zhì)經(jīng)由所述冷卻介質(zhì)出口排出。多個薄膜式冷卻孔形成于所述翼片中，位于所述弧形冷卻通道與所述翼片的外表面之間，這樣至少一部分流過所述弧形冷卻通道的所述冷卻介質(zhì)經(jīng)由所述多個薄膜式冷卻孔排出。所述弧形冷卻通道可進(jìn)一步沿自身長度湍流化。另一方面，本發(fā)明揭示一種渦輪機(jī)部件，其包括具有底座和設(shè)置在所述底座對面的尖端的翼片。所述翼片進(jìn)一步包括在前緣與后緣之間延伸的壓力側(cè)和吸入側(cè)。翼片冷卻回路可至少部分設(shè)置在所述翼片內(nèi)，且可配置成引導(dǎo)冷卻介質(zhì)流過所述翼片。此外，多個弧形冷卻通道可形成于所述翼片中，大體靠近所述翼片尖端。冷卻通道可與所述翼片冷卻回路流連通，這樣流過所述翼片冷卻回路的冷卻介質(zhì)即可流入所述冷卻通道中。此外，每個冷卻通道通?？稍谝砥瑑?nèi)、在前緣與后緣之間，沿以下項中的一項的至少一部分縱向延伸翼片的壓力側(cè)和吸入側(cè)。所述渦輪機(jī)部件包括渦輪機(jī)葉片；所述多個弧形冷卻通道中的每個弧形冷卻通道的曲率配置成大體對應(yīng)于所述翼片的所述壓力側(cè)和所述吸入側(cè)中的一個的氣動輪廓的至少一部分。所述多個弧形冷卻通道位于所述翼片的所述壓力側(cè)上，所述多個弧形冷卻通道中的每個弧形冷卻通道的曲率半徑大體對應(yīng)于所述壓力側(cè)的界定所述多個弧形冷卻通道中的每個弧形冷卻通道的部分。所述多個弧形冷卻通道中的至少一個弧形冷卻通道在所述翼片內(nèi)具有平面定向，且在所述翼片內(nèi)以大體上平行于所述尖端的表面的方式縱向延伸。 或者，所述多個弧形冷卻通道中的至少一個弧形冷卻通道在所述弧形冷卻通道的上游端與下游端之間徑向傾斜。所述多個弧形冷卻通道中的至少一個弧形冷卻通道，其包括位于所述翼片的外表面上的冷卻介質(zhì)出口，這樣至少一部分流過所述弧形冷卻通道的所述冷卻介質(zhì)經(jīng)由所述冷卻介質(zhì)出口排出。多個薄膜式冷卻孔形成于所述翼片中，位于所述多個弧形冷卻通道中的至少一個弧形冷卻通道與所述翼片的外表面之間，這樣至少一部分流過所述弧形冷卻通道的所述冷卻介質(zhì)經(jīng)由所述多個薄膜式冷卻孔排出。所述多個弧形冷卻通道中的至少一個弧形冷卻通道可進(jìn)一步沿自身長度湍流化。參考以下具體說明和所附權(quán)利要求書可以更深入地了解本發(fā)明的這些以及其他特征、方面和優(yōu)點。附圖并入本說明書中并構(gòu)成本說明書的一部分，展示了本發(fā)明的各實施例，并與具體說明一起解釋本發(fā)明的原理。


本說明書參考附圖，針對所屬領(lǐng)域一般技術(shù)人員，完整且可實現(xiàn)地詳細(xì)揭示了本發(fā)明，包括其最佳模式，其中圖I所示為燃?xì)鉁u輪機(jī)的示意圖；圖2所示為渦輪機(jī)葉片的一項實施例的透視圖；圖3所示為根據(jù)本發(fā)明各方面內(nèi)容的渦輪機(jī)葉片的翼片的一項實施例的局部透視圖，其中所述翼片具有位于所述翼片中的多個弧形冷卻通道；圖4所示為圖3所示的翼片的俯視圖；圖5所示為根據(jù)本發(fā)明各方面內(nèi)容的渦輪機(jī)葉片的翼片的另一項實施例的局部透視圖，其中所述翼片具有位于所述翼片中的多個弧形冷卻通道；圖6所示為圖5所示的翼片的俯視圖；圖7所示為根據(jù)本發(fā)明各方面內(nèi)容的渦輪機(jī)葉片的翼片的進(jìn)一步實施例的局部側(cè)視圖，其中所述翼片具有位于所述翼片中的多個弧形冷卻通道；圖8所示為圖7所示的翼片的俯視圖；以及圖9所示為根據(jù)本發(fā)明各方面內(nèi)容的湍流化弧形冷卻通道的一項實施例的截面圖。元件符號列表
權(quán)利要求
1.一種渦輪機(jī)部件，包括翼片(24)，其具有底座(34)和設(shè)置在所述底座(34)對面的尖端(36)，所述翼片(24) 進(jìn)一步包括在前緣(42)與后緣(44)之間延伸的壓力側(cè)(38)和吸入側(cè)(40)；至少部分設(shè)置在所述翼片(24)內(nèi)的翼片冷卻回路(46)，所述翼片冷卻回路(46)配置成供冷卻介質(zhì)流過所述翼片(24);以及形成于所述翼片(24)中的弧形冷卻通道(60、62)，所述弧形冷卻通道(60、62)與所述翼片冷卻回路(46)流連通，這樣流過所述翼片冷卻回路(46)的所述冷卻介質(zhì)即流入所述弧形冷卻通道(60、62)中，其中所述弧形冷卻通道(60、62)在所述翼片(24)內(nèi)，在所述前緣與所述后緣(42、44) 之間，沿所述翼片(24)的所述壓力側(cè)(38)和所述吸入側(cè)(40)中的一個的至少一部分縱向延伸。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的渦輪機(jī)部件，其特征在于，所述弧形冷卻通道(60、62)位于所述翼片(24)中，大體靠近所述尖端(36)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的渦輪機(jī)部件，其特征在于，所述弧形冷卻通道(60、62)的曲率配置成大體對應(yīng)于所述翼片(24)的所述壓力側(cè)(38)和所述吸入側(cè)(40)中的一個的氣動輪廓的至少一部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的渦輪機(jī)部件，其特征在于，所述弧形冷卻通道(60、62)沿所述翼片(24)的所述壓力側(cè)(38)的絕大部分縱向延伸，所述弧形冷卻通道(60、62)具有一個大體對應(yīng)于所述壓力側(cè)(38)的氣動輪廓的變化的曲率半徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的渦輪機(jī)部件，其特征在于，所述弧形冷卻通道(60、62)在所述翼片(24)內(nèi)具有平面定向，且在所述翼片(24)內(nèi)以大體上平行于所述尖端(36)的表面的方式縱向延伸。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的渦輪機(jī)部件，其特征在于，所述弧形冷卻通道(60、62)在所述弧形冷卻通道出0、62)的上游端￠8)與下游端(70)之間徑向傾斜。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的渦輪機(jī)部件，其特征在于，所述弧形冷卻通道(60、62)包括位于所述翼片(24)的外表面上的冷卻介質(zhì)出口(74、76)，這樣至少一部分流過所述弧形冷卻通道(60、62)的所述冷卻介質(zhì)經(jīng)由所述冷卻介質(zhì)出口(74、76)排出。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的渦輪機(jī)部件，其特征在于，多個薄膜式冷卻孔(78、80)形成于所述翼片(24)中，位于所述弧形冷卻通道(60、62)與所述翼片(24)的外表面之間，這樣至少一部分流過所述弧形冷卻通道出0、62)的所述冷卻介質(zhì)經(jīng)由所述多個薄膜式冷卻孔 (78,80)排出。
9.一種渦輪機(jī)部件，包括翼片(24)，其具有底座(34)和設(shè)置在所述底座(34)對面的尖端(36)，所述翼片(24) 進(jìn)一步包括在前緣(42)與后緣(44)之間延伸的壓力側(cè)(38)和吸入側(cè)(40)；至少部分設(shè)置在所述翼片(24)內(nèi)的翼片冷卻回路(46)，所述翼片冷卻回路(46)配置成供冷卻介質(zhì)流過所述翼片(24);以及形成于所述翼片(24)中、大體靠近所述尖端(36)的多個弧形冷卻通道出0、62)，所述多個弧形冷卻通道(60、62)與所述翼片冷卻回路(46)流連通，這樣流過所述翼片冷卻回路(46)的所述冷卻介質(zhì)即流入所述多個弧形冷卻通道出0、62)中，其中所述多個弧形冷卻通道(60、62)中的每個弧形冷卻通道在所述翼片(24)內(nèi)，在所述前緣與所述后緣(42、44)之間，沿所述翼片(24)的所述壓力側(cè)(38)和所述吸入側(cè)(40) 中的至少一個的至少一部分縱向延伸。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的渦輪機(jī)部件，其特征在于，所述多個弧形冷卻通道(60、62) 中的每個弧形冷卻通道的曲率配置成大體對應(yīng)于所述翼片(24)的所述壓力側(cè)(38)和所述吸入側(cè)(40)中的一個的氣動輪廓的至少一部分。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的渦輪機(jī)部件，其特征在于，所述多個弧形冷卻通道(60、62) 位于所述翼片(24)的所述壓力側(cè)(38)上，所述多個弧形冷卻通道出0、62)中的每個弧形冷卻通道的曲率半徑大體對應(yīng)于所述壓力側(cè)(38)的界定所述多個弧形冷卻通道(60、62) 中的每個弧形冷卻通道的部分。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的渦輪機(jī)部件，其特征在于，所述多個弧形冷卻通道(60、62) 中的至少一個弧形冷卻通道在所述翼片(24)內(nèi)具有平面定向，且在所述翼片(24)內(nèi)以大體上平行于所述尖端(36)的表面的方式縱向延伸。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的渦輪機(jī)部件，其特征在于，所述多個弧形冷卻通道(60、62) 中的至少一個弧形冷卻通道在所述弧形冷卻通道(60、62)的上游端￠8)與下游端(70)之間徑向傾斜。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的渦輪機(jī)部件，其特征在于，所述多個弧形冷卻通道(60、62) 中的至少一個弧形冷卻通道包括位于所述翼片(24)的外表面上的冷卻介質(zhì)出口(74、76)， 這樣至少一部分流過所述弧形冷卻通道出0、62)的所述冷卻介質(zhì)經(jīng)由所述冷卻介質(zhì)出口 (74,76)排出。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的渦輪機(jī)部件，其特征在于，多個薄膜式冷卻孔(78、80)形成于所述翼片(24)中，位于所述多個弧形冷卻通道(60、62)中的至少一個弧形冷卻通道與所述翼片(24)的外表面之間，這樣至少一部分流過所述弧形冷卻通道(60、62)的所述冷卻介質(zhì)經(jīng)由所述多個薄膜式冷卻孔(78、80)排出。
全文摘要
本發(fā)明公開一種用于渦輪機(jī)部件的弧形冷卻通道，及具有弧形冷卻通道的渦輪機(jī)部件。所述渦輪機(jī)部件通?？砂ㄒ粋€翼片，所述翼片具有底座和設(shè)置在所述底座對面的尖端。所述翼片可進(jìn)一步包括在前緣與后緣之間延伸的壓力側(cè)和吸入側(cè)。翼片冷卻回路可至少部分設(shè)置在所述翼片內(nèi)，且可配置成引導(dǎo)冷卻介質(zhì)流過所述翼片。所述弧形冷卻通道可大體與所述翼片冷卻回路流連通，這樣流過所述翼片冷卻回路的所述冷卻介質(zhì)即可流入所述冷卻通道中。此外，所述弧形冷卻通道通?？稍谒鲆砥瑑?nèi)，位于所述前緣與所述后緣之間，沿以下項中的一項的至少一部分縱向延伸所述翼片的所述壓力側(cè)和所述吸入側(cè)。
文檔編號F01D5/18GK102606221SQ20121002825
公開日2012年7月25日 申請日期2012年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月14日
發(fā)明者B·P·萊西, B·P·阿恩斯, V·J·摩根 申請人:通用電氣公司