本申請涉及燃氣渦輪發(fā)動機中葉片的內(nèi)部冷卻通道和構(gòu)造。更具體地而非作為限制，本申請涉及形成在渦輪轉(zhuǎn)子葉片的外部徑向末端(tip)附近的內(nèi)部冷卻通道和結(jié)構(gòu)構(gòu)造。

背景技術(shù)：

將應(yīng)理解，燃燒或燃氣渦輪發(fā)動機（“燃氣渦輪”）包括在其中成列的葉片軸向地疊置成級的壓縮機和渦輪區(qū)段。每個級均包括固定的一列環(huán)向隔開的定子葉片，以及圍繞中心渦輪軸線或軸旋轉(zhuǎn)的一列轉(zhuǎn)子葉片。在操作中，一般而言，壓縮機轉(zhuǎn)子葉片圍繞軸旋轉(zhuǎn)，并且與定子葉片一致地作用來壓縮空氣流。供給的壓縮空氣然后在燃燒器中用來燃燒供給的燃料。由燃燒產(chǎn)生的熱膨脹氣體（也即，工作流體）流經(jīng)由發(fā)動機的渦輪區(qū)段膨脹。穿過渦輪的工作流體流通過定子葉片再次引導(dǎo)到轉(zhuǎn)子葉片上由此引起旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子葉片連接至中心軸，使得轉(zhuǎn)子葉片的旋轉(zhuǎn)致使軸旋轉(zhuǎn)。這樣，包含在燃料中的能量轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)軸的機械能，該機械能例如可用來旋轉(zhuǎn)壓縮機的轉(zhuǎn)子葉片以致于產(chǎn)生燃燒所需的壓縮空氣的供給，以及用來旋轉(zhuǎn)發(fā)電機的線圈以致于生成電力。在操作期間，由于熱氣體路徑的極端溫度、工作流體的速度以及發(fā)動機的旋轉(zhuǎn)速度，渦輪內(nèi)的葉片在極端的機械和熱負載下變得經(jīng)受高度應(yīng)力。

設(shè)計高效且成本合算的燃氣渦輪是一項持續(xù)且重要的目標。盡管已知有若干策略用于提高燃氣渦輪的效率，但其保持為有挑戰(zhàn)性的目標，因為此類替代方案（例如，包括增大發(fā)動機的尺寸、提高經(jīng)過熱氣體路徑的溫度，以及提高轉(zhuǎn)子葉片的旋轉(zhuǎn)速度）通常使附加的應(yīng)變置于葉片和已經(jīng)受高度應(yīng)力的其它熱氣體路徑構(gòu)成部件上。因此，減小置于渦輪葉片上的操作應(yīng)力或容許渦輪葉片更好地耐受這些應(yīng)力以便發(fā)動機可更為高效地操作的改進設(shè)備、方法或系統(tǒng)仍然是對于技術(shù)改進的重要方面。

用于減輕葉片上應(yīng)力的一個策略是通過在操作期間對它們主動地冷卻。此種冷卻可容許葉片更好地耐受更高的點火溫度和機械應(yīng)力，這可延長葉片的壽命和通常使得發(fā)動機更為成本合算和高效地操作。在操作期間冷卻葉片的一種方式是通過使用內(nèi)部冷卻通道或回路。一般來講，這包括傳送來源于壓縮機的相對冷卻的供給壓縮空氣經(jīng)過內(nèi)部冷卻通道。如將認識到那樣，由于眾多原因，在設(shè)計和制造這些內(nèi)部冷卻通道時要求非常謹慎。

第一，冷卻空氣的使用降低了發(fā)動機的效率。具體地，來自壓縮機的經(jīng)轉(zhuǎn)向用于冷卻目的的空氣為否則可在燃燒過程中使用的空氣。因此，此種空氣的使用必然地減少了燃燒可用的空氣，且因此降低了總體效率。這要求冷卻通道高度有效以便最小化用于冷卻的空氣用量。第二，較新的渦輪葉片設(shè)計要求侵略性地成型的空氣動力學(xué)構(gòu)造，其較薄并且更加彎曲或扭曲。這些新型的葉片構(gòu)造給予另一優(yōu)質(zhì)到緊湊且高效的通道上。這些新型的設(shè)計也產(chǎn)生空間約束，其阻礙或限制使用常規(guī)方式來制造傳統(tǒng)的冷卻通道構(gòu)造。第三，內(nèi)部冷卻通道必須構(gòu)造成促進重量輕的轉(zhuǎn)子葉片，同時仍提供足夠結(jié)實的結(jié)構(gòu)用于耐受極端加載。也就是說，盡管冷卻通道設(shè)計為減輕葉片總體重量的有效方式（其提升效率并且降低機械負載），但葉片仍必須保持非常有回彈力的。因此，冷卻通道必須設(shè)計成移除材料和重量，同時仍促進結(jié)構(gòu)的回彈性。內(nèi)部布置也必須避免應(yīng)力集中或冷卻不足的區(qū)域（或“熱點”），其可不利地影響部件壽命。第四，冷卻構(gòu)造也必須設(shè)計成以便排出的冷卻劑促進表面冷卻和高效的空氣動力學(xué)操作。具體地，由于冷卻通道典型地在冷卻劑循環(huán)經(jīng)過內(nèi)部冷卻通道后將其排出到工作流體流路中，另一設(shè)計考慮因素涉及使用排出的冷卻劑用于表面冷卻以及最小化與其相關(guān)聯(lián)的空氣動力學(xué)損失。排出的冷卻劑常常預(yù)期在其釋放之后用以對葉片的外表面或區(qū)域提供冷卻，并且這必須與內(nèi)部冷卻策略相結(jié)合而且考慮空氣動力學(xué)性能。

如將認識到那樣，根據(jù)這些及其它標準，在渦輪葉片內(nèi)的內(nèi)部冷卻構(gòu)造的設(shè)計包括許多復(fù)雜的、常常競爭性的考慮因素。使這些以優(yōu)化或增強一個或更多個期望的性能標準（同時仍足夠地促進結(jié)構(gòu)穩(wěn)健性、部件壽命持久性、成本合算的發(fā)動機操作，以及冷卻劑的有效使用）的方式平衡的新穎設(shè)計代表了顯著的技術(shù)進步。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

因此，本申請描述了一種渦輪轉(zhuǎn)子葉片，其可包括：限定在凹入壓力面和側(cè)向相對的凸起吸力面之間的翼型件（airfoil）；連接至翼型件的外側(cè)末端上的末端護罩，其包括從外側(cè)表面突出的密封圍欄（rail）以及形成在密封圍欄上的切削齒；以及冷卻構(gòu)造，其包括用于接收和引導(dǎo)冷卻劑穿過轉(zhuǎn)子葉片的內(nèi)部的冷卻通道。冷卻通道可包括流體地連接的部段，在其中：供給部段徑向地延伸穿過翼型件；切削齒部段形成在密封圍欄的切削齒內(nèi)；以及分支部段形成在末端護罩和翼型件的外側(cè)區(qū)域中的至少之一內(nèi)。分支部段中的每一個均可在連接至切削齒部段的上游端口和形成在目標表面區(qū)域上的出口端口之間延伸，以便分支部段對分（或平分）目標內(nèi)部區(qū)域。

具體地，本發(fā)明至少公開了以下技術(shù)方案。

技術(shù)方案1. 一種用于燃氣渦輪的渦輪的轉(zhuǎn)子葉片，所述轉(zhuǎn)子葉片包括：

限定在凹入壓力面和側(cè)向相對的凸起吸力面之間的翼型件，其中，所述壓力面和所述吸力面軸向地在相對的前緣和后緣之間以及徑向地在外側(cè)末端和內(nèi)側(cè)端部之間延伸，所述內(nèi)側(cè)端部附接至構(gòu)造成將所述轉(zhuǎn)子葉片聯(lián)接至轉(zhuǎn)子盤的根部；

連接至所述翼型件的外側(cè)末端的末端護罩，所述末端護罩包括從外側(cè)表面突出的密封圍欄，以及形成在所述密封圍欄上的切削齒；

冷卻構(gòu)造，所述冷卻構(gòu)造包括用于接收和引導(dǎo)冷卻劑穿過所述轉(zhuǎn)子葉片的內(nèi)部的冷卻通道，所述冷卻通道包括流體地連接的部段，其中：

供給部段徑向地延伸穿過所述翼型件；

倉室部段形成在所述密封圍欄內(nèi)；以及

分支部段形成在所述末端護罩和所述翼型件的外側(cè)區(qū)域中的至少之一內(nèi)；

其中，所述分支部段中的每一個均在連接至所述切削齒部段的上游端口和形成在目標表面區(qū)域上的出口端口之間延伸，并且在二者之間對分目標內(nèi)部區(qū)域。

技術(shù)方案2. 根據(jù)技術(shù)方案1所述的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于：

所述倉室部段包括形成在所述密封圍欄的切削齒內(nèi)的切削齒部段；

所述末端護罩包括由所述翼型件的外側(cè)末端支承的軸向和環(huán)向地延伸構(gòu)件；

所述末端護罩包括橫跨所述末端護罩的徑向厚度與所述外側(cè)表面相對的內(nèi)側(cè)表面，以及將所述內(nèi)側(cè)表面連接至所述外側(cè)表面的邊緣，所述邊緣限定所述末端護罩的外側(cè)輪廓；

所述密封圍欄從所述末端護罩的外側(cè)表面沿徑向向外突出并且在所述轉(zhuǎn)子葉片的旋轉(zhuǎn)方向上環(huán)向地延伸；以及

所述切削齒包括所述密封圍欄的軸向地加寬的環(huán)向區(qū)段，其中，所述軸向加寬沿徑向在所述末端護罩的外側(cè)表面和所述密封圍欄的外側(cè)邊緣之間延伸。

技術(shù)方案3. 根據(jù)技術(shù)方案2所述的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于：

所述轉(zhuǎn)子葉片包括構(gòu)造成在所述翼型件的表面和所述末端護罩的內(nèi)側(cè)表面之間平滑地過渡的內(nèi)側(cè)圓角區(qū)域；以及

所述轉(zhuǎn)子葉片包括外側(cè)圓角區(qū)域，所述外側(cè)圓角區(qū)域構(gòu)造成在下列部分之間平滑地過渡：所述末端護罩的外側(cè)表面和所述密封圍欄的前面；以及所述末端護罩的外側(cè)表面和所述密封圍欄的后面；以及

其中，所述末端護罩包括：

前部部分和后部部分，所述前部部分從所述密封圍欄向前延伸以便懸于所述翼型件的前緣之上，所述后部部分從所述密封圍欄向后延伸以便懸于所述翼型件的后緣之上；

壓力部分和吸力部分，所述壓力部分從所述翼型件的壓力面懸臂式外伸并且懸于所述壓力面之上，所述吸力部分從所述翼型件的吸力面懸臂式外伸并且懸于所述吸力面之上；以及

翼型部分，所述翼型部分限定在經(jīng)由所述末端護罩沿徑向突出的所述翼型件的輪廓的外形內(nèi)。

技術(shù)方案4. 根據(jù)技術(shù)方案3所述的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，所述密封圍欄包括相對的圍欄面，其中：

所述密封圍欄的前面對應(yīng)于所述渦輪的向前方向；以及

所述密封圍欄的后面對應(yīng)于所述渦輪的向后方向；以及

其中，所述密封圍欄的所述前面和所述后面中的每一個均相對于所述末端護罩的外側(cè)表面以陡斜角度布置。

技術(shù)方案5. 根據(jù)技術(shù)方案4所述的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，所述密封圍欄包括近似矩形輪廓，使得所述密封圍欄的前面和后面沿著窄邊緣連接，所述窄邊緣包括：

相對的外側(cè)邊緣和內(nèi)側(cè)邊緣，其中，所述內(nèi)側(cè)邊緣限定在所述密封圍欄與所述末端護罩的外側(cè)表面的連接處，以及所述外側(cè)邊緣遠離所述末端護罩的外側(cè)表面偏離所述密封圍欄的徑向高度；以及

旋轉(zhuǎn)前緣和旋轉(zhuǎn)后緣，其中，所述旋轉(zhuǎn)前緣相對于所述轉(zhuǎn)子葉片的旋轉(zhuǎn)方向處在所述旋轉(zhuǎn)后緣之前。

技術(shù)方案6. 根據(jù)技術(shù)方案5所述的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，所述目標表面區(qū)域包括下列部分中的至少兩者：

所述翼型件的壓力面；

所述翼型件的吸力面；

對應(yīng)于所述內(nèi)側(cè)圓角區(qū)域的表面區(qū)域；

對應(yīng)于所述外側(cè)圓角區(qū)域的表面區(qū)域；

所述末端護罩的內(nèi)側(cè)表面；

所述末端護罩的邊緣；

所述密封圍欄的旋轉(zhuǎn)前緣；

所述密封圍欄的旋轉(zhuǎn)后緣；

所述密封圍欄的前面；以及

所述密封圍欄的后面。

技術(shù)方案7. 根據(jù)技術(shù)方案5所述的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，所述目標內(nèi)部區(qū)域包括下列部分中的至少兩者：

所述翼型件的外側(cè)區(qū)域；

所述內(nèi)側(cè)圓角區(qū)域；

所述外側(cè)圓角區(qū)域；

所述末端護罩的前部部分；

所述末端護罩的后部部分；

所述末端護罩的壓力部分；

所述末端護罩的吸力部分；

所述末端護罩的翼型部分；以及

所述密封圍欄。

技術(shù)方案8. 根據(jù)技術(shù)方案5所述的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于：

所述目標表面區(qū)域包括下列部分中的至少兩者：

所述翼型件的壓力面；

所述翼型件的吸力面；

對應(yīng)于所述內(nèi)側(cè)圓角區(qū)域的表面區(qū)域；

對應(yīng)于所述外側(cè)圓角區(qū)域的表面區(qū)域；

所述末端護罩的內(nèi)側(cè)表面；

所述末端護罩的邊緣；

所述密封圍欄的旋轉(zhuǎn)前緣；

所述密封圍欄的旋轉(zhuǎn)后緣；

所述密封圍欄的前面；以及

所述密封圍欄的后面；以及

所述目標內(nèi)部區(qū)域包括下列部分中的至少兩者：

所述翼型件的外側(cè)區(qū)域；

所述內(nèi)側(cè)圓角區(qū)域；

所述外側(cè)圓角區(qū)域；

所述末端護罩的前部部分；

所述末端護罩的后部部分；

所述末端護罩的壓力部分；

所述末端護罩的吸力部分；

所述末端護罩的翼型部分；以及

所述密封圍欄。

技術(shù)方案9. 根據(jù)技術(shù)方案8所述的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于：

所述切削齒部段包括：

整個地容納在所述切削齒內(nèi)的倉室；

在所述密封圍欄的環(huán)向中間區(qū)域中的位置；

相比于自其分支的分支部段中的每個的截面流動面積更大的截面流動面積；以及

相比于連接至其的供給部段的截面流動面積更大的截面流動面積；以及

所述供給部段包括：

穿過所述轉(zhuǎn)子葉片的根部形成的上游端以及流體地連接至所述切削齒部段的下游端，在所述上游端處所述供給部段流體地連接至空氣源；

穿過所述翼型件的徑向定向的線性通路；以及

所述分支部段包括與所述工作流體流路流體地連通的出口端口。

技術(shù)方案10.根據(jù)技術(shù)方案8所述的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，所述分支部段的截面流動面積根據(jù)穿過所述目標內(nèi)部區(qū)域的冷卻劑流的期望計量來定制大小；以及

其中：

壓力內(nèi)側(cè)圓角區(qū)域包括在所述翼型件的壓力面和所述末端護罩的內(nèi)側(cè)表面之間的內(nèi)側(cè)圓角區(qū)域；

吸力內(nèi)側(cè)圓角區(qū)域包括在所述翼型件的吸力面和所述末端護罩的內(nèi)側(cè)表面之間的內(nèi)側(cè)圓角區(qū)域；

前外側(cè)圓角區(qū)域包括在所述密封圍欄的前面和所述末端護罩的外側(cè)表面之間的外側(cè)圓角區(qū)域；以及

后外側(cè)圓角區(qū)域包括在所述密封圍欄的后面和所述末端護罩的外側(cè)表面之間的外側(cè)圓角區(qū)域。

技術(shù)方案11.根據(jù)技術(shù)方案8所述的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于：

所述末端護罩的外側(cè)輪廓包括用于當安裝在相同構(gòu)造的轉(zhuǎn)子葉片列時接合相鄰轉(zhuǎn)子葉片的末端護罩的帶凹口區(qū)段；以及

所述密封圍欄基本上橫跨所述末端護罩的外側(cè)表面的整個環(huán)向長度延伸，其中，所述末端護罩的環(huán)向長度包括所述末端護罩在所述旋轉(zhuǎn)方向上的長度。

技術(shù)方案12.根據(jù)技術(shù)方案8所述的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，所述切削齒設(shè)置在所述末端護罩的外側(cè)表面的翼型部分內(nèi)；

其中，所述切削齒包括矩形輪廓；以及

其中，所述切削齒包括與所述冷卻通道的切削齒部段的截面流動面積對應(yīng)的擴大體積。

技術(shù)方案13.根據(jù)技術(shù)方案8所述的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，所述分支部段包括環(huán)向地延伸的多個分支部段，使得至少一個分支部段朝向所述旋轉(zhuǎn)方向延伸以及一個分支部段遠離所述旋轉(zhuǎn)方向延伸。

技術(shù)方案14.根據(jù)技術(shù)方案13所述的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，所述多個環(huán)向延伸分支部段均包括內(nèi)側(cè)傾斜；以及

其中，所述多個環(huán)向延伸分支部段的目標表面區(qū)域包括所述平臺的內(nèi)側(cè)表面。

技術(shù)方案15.根據(jù)技術(shù)方案13所述的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，所述多個環(huán)向延伸分支部段的目標表面區(qū)域包括與所述內(nèi)側(cè)圓角區(qū)域相關(guān)的表面區(qū)域。

技術(shù)方案16.根據(jù)技術(shù)方案13所述的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，所述多個環(huán)向延伸分支部段的目標表面區(qū)域包括與所述壓力內(nèi)側(cè)圓角區(qū)域和所述吸力內(nèi)側(cè)圓角區(qū)域二者都相關(guān)的表面區(qū)域。

技術(shù)方案17.根據(jù)技術(shù)方案13所述的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，所述多個環(huán)向延伸分支部段的目標內(nèi)部區(qū)域包括所述壓力內(nèi)側(cè)圓角區(qū)域和所述吸力內(nèi)側(cè)圓角區(qū)域二者。

技術(shù)方案18.根據(jù)技術(shù)方案13所述的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，所述多個環(huán)向延伸分支部段的目標表面區(qū)域包括所述密封圍欄的旋轉(zhuǎn)前緣和旋轉(zhuǎn)后緣二者。

技術(shù)方案19.根據(jù)技術(shù)方案13所述的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，所述多個環(huán)向延伸分支部段中的至少之一包括構(gòu)造成包括近表面岔路的出口端口；以及

其中，所述近表面岔路包括連接至出口端口中的對應(yīng)出口端口上的尖叉，所述出口端口形成在下列部分中的之一上：所述密封圍欄的旋轉(zhuǎn)前緣；以及所述密封圍欄的旋轉(zhuǎn)后緣。

技術(shù)方案20.根據(jù)技術(shù)方案13所述的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，所述多個環(huán)向延伸分支部段中的至少之一包括構(gòu)造成包括近表面岔路的出口端口；以及

其中，所述近表面岔路包括連接至形成在所述目標表面區(qū)域中的至少兩者上的出口端口中的對應(yīng)出口端口上的尖叉。

技術(shù)方案21.根據(jù)技術(shù)方案20所述的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于：

所述近表面岔路的第一尖叉連接至在所述末端護罩的邊緣上形成的出口中的之一上；以及

所述近表面岔路的第二尖叉連接至在所述末端護罩的內(nèi)側(cè)表面上形成的出口中的之一上。

技術(shù)方案22.根據(jù)技術(shù)方案13所述的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于：

所述近表面岔路的第一尖叉連接至在所述密封圍欄的旋轉(zhuǎn)前緣和旋轉(zhuǎn)后緣中之一上形成的出口中的之一上；以及

所述近表面岔路的第二尖叉連接至在所述密封渦輪的前面和后面中之一上形成的出口中的之一上。

技術(shù)方案23.一種在渦輪中具有轉(zhuǎn)子葉片列的燃氣渦輪，所述轉(zhuǎn)子葉片列包括多個轉(zhuǎn)子葉片，所述轉(zhuǎn)子葉片均包括：

限定在凹入壓力面和側(cè)向相對的凸起吸力面之間的翼型件，其中，所述壓力面和所述吸力面軸向地在相對的前緣和后緣之間以及徑向地在外側(cè)末端和內(nèi)側(cè)端部之間延伸，所述內(nèi)側(cè)端部附接至構(gòu)造成將所述轉(zhuǎn)子葉片聯(lián)接至轉(zhuǎn)子盤的根部；

連接至所述翼型件的外側(cè)末端的末端護罩，所述末端護罩包括從外側(cè)表面突出的密封圍欄，以及形成在所述密封圍欄上的切削齒；

冷卻構(gòu)造，所述冷卻構(gòu)造包括用于接收和引導(dǎo)冷卻劑穿過所述轉(zhuǎn)子葉片的內(nèi)部的冷卻通道，所述冷卻通道包括流體地連接的部段，其中：

供給部段徑向地延伸穿過所述翼型件；

倉室部段形成在所述密封圍欄內(nèi)；以及

分支部段形成在所述末端護罩和所述翼型件的外側(cè)區(qū)域中的至少之一內(nèi)；

其中，所述分支部段中的每一個均在連接至所述切削齒部段的上游端口和形成在目標表面區(qū)域上的出口端口之間延伸，并且在二者之間對分目標內(nèi)部區(qū)域。

當結(jié)合附圖和所附權(quán)利要求研讀下文對優(yōu)選實施例的詳細描述時，本申請的這些及其它特征將變得明顯。

附圖說明

通過結(jié)合附圖仔細地研究下文對本發(fā)明的示例性實施例更為詳細的描述，本發(fā)明的這些及其它特征將被更為全面地理解和體會，附圖中：

圖1為根據(jù)本申請的方面和實施例的可包括渦輪葉片的示例性燃氣渦輪的示意圖；

圖2為圖1的燃氣渦輪的壓縮機區(qū)段的截面圖；

圖3為圖1的燃氣渦輪的渦輪區(qū)段的截面圖；

圖4為根據(jù)本申請的方面和實施例的可包括內(nèi)部冷卻構(gòu)造和結(jié)構(gòu)布置的示例性渦輪轉(zhuǎn)子葉片的側(cè)視圖；

圖5為沿著圖4的視準線5-5的截面圖；

圖6為沿著圖4的視準線6-6的截面圖；

圖7為沿著圖4的視準線7-7的截面圖；

圖8為根據(jù)本申請的方面和實施例的可包括末端護罩和構(gòu)造的示例性渦輪轉(zhuǎn)子葉片的透視圖；

圖9為圖8的末端護罩的放大透視圖；

圖10為根據(jù)本申請的方面和實施例的可包括末端護罩和構(gòu)造的渦輪轉(zhuǎn)子葉片的已安裝布置的外側(cè)透視圖；

圖11為根據(jù)本申請的方面和實施例的可包括構(gòu)造的末端護罩的外側(cè)透視圖；

圖12為根據(jù)本申請的方面和實施例的包括內(nèi)部冷卻構(gòu)造的末端護罩的透視圖；

圖13為圖12的末端護罩的內(nèi)側(cè)視圖；

圖14為根據(jù)本申請的方面和實施例的包括備選內(nèi)部冷卻構(gòu)造的末端護罩的透視圖；

圖15為圖14的末端護罩的外側(cè)視圖；

圖16為根據(jù)本申請的方面和實施例的包括備選內(nèi)部冷卻構(gòu)造的末端護罩的透視圖；以及

圖17提供包括放大的構(gòu)件詳圖的圖16的末端護罩的另一視圖。

具體實施方式

本申請的方面和優(yōu)點在下文于以下描述中部分地闡述，或者可根據(jù)該描述是顯而易見的，或者可通過實施本發(fā)明而懂得?，F(xiàn)在將詳細地參照本發(fā)明的當前實施例，其一個或更多實例在附圖中例示。詳細描述使用數(shù)字標記來指代圖中的特征。附圖和描述中的相同或類似標記可用來指代本發(fā)明的實施例的相同或類似部分。如將認識到那樣，每個實例均通過解釋本發(fā)明而非對本發(fā)明限制的方式提供。事實上，本領(lǐng)域技術(shù)人員將清楚的是，在本發(fā)明中可作出修正和變型而不脫離其范圍或?qū)嵸|(zhì)。例如，顯示或描述為一個實施例的一部分的特征可在另一實施例上使用以產(chǎn)生又一個實施例。本發(fā)明旨在涵蓋此類修正和變型落在所附權(quán)利要求及其等同方案的范圍內(nèi)。應(yīng)當理解，文中所提及的范圍和極限包括位于規(guī)定極限內(nèi)的所有子范圍，包括極限本身，但另有說明除外。另外，某些用語經(jīng)選定用來描述本發(fā)明以及其構(gòu)成子系統(tǒng)和部件。在可能的范圍內(nèi)，這些用語基于對本技術(shù)領(lǐng)域常見的術(shù)語來選擇。還有，將應(yīng)認識到的是，此類用語常常得到不同的解釋。例如，文中可稱作為單一構(gòu)件的部分可在別處稱作為由多個構(gòu)件組成，或者可在文中稱作為包括多個構(gòu)件的部分可在別處稱作為單一構(gòu)件。在理解本發(fā)明的范圍時，不僅應(yīng)關(guān)注所用的具體術(shù)語而且還應(yīng)關(guān)注附隨的描述和上下文，以及結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、功能，和/或?qū)λ鶇⒄蘸兔枋龅臉?gòu)件的使用，包括在其中使用語與若干幅圖相關(guān)的方式，當然還有術(shù)語在所附權(quán)利要求中的準確使用。另外，盡管以下描述相對于某些類型的燃氣渦輪或渦輪發(fā)動機來提供，但本申請的技術(shù)也可不受限制地適用于如相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將理解那樣的其它范疇的渦輪發(fā)動機。因此，應(yīng)當理解，除非另有說明，文中對用語“燃氣渦輪”的使用廣義地且?guī)в邢拗频匾庵副景l(fā)明適用于各種類型的渦輪發(fā)動機。

在給定燃氣渦輪如何操作的性質(zhì)的情況下，若干用語在描述其功能的某些方面證明為特別有效的。除非另外特別說明，這些用語及其定義如下。如將應(yīng)理解那樣，此類用語可用在描述或主張燃氣渦輪或其主要子系統(tǒng)（也即，壓縮機、燃燒器或渦輪）中的一個以及用以描述或主張用于在其中使用的構(gòu)件或子構(gòu)件。在后一情形中，術(shù)語應(yīng)理解為描述將在燃氣渦輪發(fā)動機或主要子系統(tǒng)內(nèi)的適當裝備和/或功能上的那些構(gòu)件。

因此，用語“前”和“后”是指相對于燃氣渦輪的定向并且更具體為發(fā)動機的壓縮機和渦輪區(qū)段的相對定位的方向。因此，如文中所用，用語“前”是指壓縮機端而“后”是指渦輪端。應(yīng)當理解，這些用語中的每一個均可用來表示沿著發(fā)動機的中心軸線的移動方向或相對位置。如上文所述，這些用語可用來描述燃氣渦輪或其主要子系統(tǒng)中之一的屬性，以及用于定位在其內(nèi)的構(gòu)件或子構(gòu)件。因此，例如，當構(gòu)件例如轉(zhuǎn)子葉片描述或主張為具有“前面”時，其可理解為是指沿由燃氣渦輪的定向（也即，燃燒器和渦輪子系統(tǒng)的定位）所限定的向前方向定向的面。除非另有說明，此種假定也適用于以下描述性用語。

用語“下游”和“上游”在文中用來表示在指定導(dǎo)管或流路內(nèi)相對于穿過其移動的流動的方向（下文稱為“流動方向”）的位置。因此，用語“下游”是指流體流經(jīng)指定導(dǎo)管的方向，而“上游”是指與其相反的方向。這些用語可解釋為有關(guān)本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解那樣在給定正?；蝾A(yù)期操作情況下經(jīng)過導(dǎo)管的流動方向。如將認識到那樣，在燃氣渦輪的壓縮機和渦輪區(qū)段內(nèi)，工作流體向下游引導(dǎo)并且經(jīng)過環(huán)形成型的工作流體流路，其典型地圍繞燃氣發(fā)動機的中心和公共軸線限定。因此，在發(fā)動機的壓縮機和渦輪區(qū)段內(nèi)，用語“流動方向”如文中所用是指一種基準方向，表示工作流體在預(yù)期或正常的操作條件期間流動經(jīng)過發(fā)動機的工作流體流路的理想化或一般化方向。因此，在壓縮機和渦輪區(qū)段內(nèi)，“流動方向”術(shù)語是指平行于燃氣渦輪的中心軸線并且定向成向下游或向后方向上的流動。

因此，例如，工作流體經(jīng)過燃氣渦輪的工作流體流路的流動可描述為開始作為空氣沿流動方向經(jīng)由壓縮機加壓，當與燃料一起燃燒時在燃燒器中成為燃燒氣體，并且最后沿流動方向隨著其通過渦輪而膨脹。同樣，工作流體的流動可描述為在朝向燃氣渦輪的前端或上游端的在前或上游位置開始，總體上沿向下游或向后方向移動，并且最后終止于朝向燃氣渦輪的后端或下游端的在后或下游位置。

當燃氣渦輪的許多構(gòu)件例如壓縮機和渦輪轉(zhuǎn)子葉片在操作期間旋轉(zhuǎn)時，用語“旋轉(zhuǎn)前”和“旋轉(zhuǎn)后”可用于描繪子構(gòu)件或子區(qū)域根據(jù)預(yù)期的旋轉(zhuǎn)在發(fā)動機內(nèi)的相對定位。因此，如將認識到那樣，這些用語可區(qū)分根據(jù)旋轉(zhuǎn)的方向（在下文稱為“旋轉(zhuǎn)方向”）在壓縮機或渦輪內(nèi)的位置。如文中所用，此種旋轉(zhuǎn)方向可理解為在給定正?；蝾A(yù)期的燃氣渦輪操作情況下對于構(gòu)件的期望旋轉(zhuǎn)方向。

此外，給定燃氣渦輪的構(gòu)造尤其是壓縮機和渦輪區(qū)段關(guān)于公共軸或轉(zhuǎn)子的布置以及圓柱形構(gòu)造對于許多燃燒器類型是常見的情況下，描述相對于軸線的位置的用語可在文中規(guī)則地使用。在這方面，將應(yīng)理解，用語“徑向”是指垂直于軸線的運動或位置。與此相關(guān)的是，可能需要描述距中心軸線的相對距離。在此類情形中，例如，如果第一構(gòu)件相對于第二構(gòu)件保持更加靠近中心軸線，則第一構(gòu)件將描述為在第二構(gòu)件的“徑向內(nèi)部”或“內(nèi)側(cè)”。另一方面，如果第一構(gòu)件保持距中心軸線更遠，則第一構(gòu)件將描述為在第二構(gòu)件的“徑向外部”或“外側(cè)”。如文中所用，用語“軸向”是指平行于軸線的運動或位置，而用語“環(huán)向”是指圍繞軸線的運動或位置。除非另有說明或根據(jù)上下文清楚明顯，這些用語應(yīng)解釋為有關(guān)燃氣渦輪的壓縮機和/或渦輪區(qū)段的中心軸線由延伸穿過每一者的轉(zhuǎn)子所限定，即使這些用語正在描述或主張在其中運行的非整體構(gòu)件例如轉(zhuǎn)子或定子葉片的屬性。當另有說明時，這些用語可相對于燃氣渦輪內(nèi)的某些構(gòu)件或子系統(tǒng)的縱向軸線使用，舉例而言，例如，常規(guī)的圓柱形或“筒形（can）”燃燒器典型地圍繞其布置的縱向軸線。

最后，用語“轉(zhuǎn)子葉片”在沒有進一步特指的情況下是指壓縮機或渦輪的旋轉(zhuǎn)葉片，且因此可包括壓縮機轉(zhuǎn)子葉片和渦輪轉(zhuǎn)子葉片二者。用語“定子葉片”在沒有進一步特指的情況下是指壓縮機或渦輪的固定葉片，且因此可包括壓縮機定子葉片和渦輪定子葉片二者。用語“葉片”可用于總體地指代二者中任一類型的葉片。因此，在沒有進一步特指的情況下，用語“葉片”包含所有類型的渦輪發(fā)動機葉片，包括壓縮機轉(zhuǎn)子葉片、壓縮機定子葉片、渦輪轉(zhuǎn)子葉片、渦輪定子葉片等。

作為背景技術(shù)，現(xiàn)在特別地參照附圖，圖1至圖3顯示根據(jù)本發(fā)明或本發(fā)明可在其中使用的示例性燃氣渦輪。本領(lǐng)域技術(shù)人員將應(yīng)理解的是，本發(fā)明可不限于這種類型的使用。如所說明的那樣，本發(fā)明可用于燃氣渦輪中，例如在動力生成和飛機中使用的發(fā)動機、蒸汽渦輪發(fā)動機，以及本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認識到的其它類型的旋轉(zhuǎn)發(fā)動機。因此，除非另有說明，所提供的實例并非意指限制性的。圖1為燃氣渦輪10的示意圖。一般來講，燃氣渦輪通過從由燃料在壓縮空氣流中燃燒產(chǎn)生的加壓熱氣流中提取能量來操作。如圖1中所示，燃氣渦輪10可構(gòu)造成具有通過公共軸或轉(zhuǎn)子機械地聯(lián)接至下游渦輪區(qū)段或渦輪12的軸向壓縮機11，以及定位在壓縮機11和渦輪12之間的燃燒器13。如圖1中所示，燃氣渦輪可圍繞公共的中心軸線19形成。

圖2顯示可在圖1的燃氣渦輪中使用的示例性多級軸向壓縮機11的視圖。如圖所示，壓縮機11可具有多個級，其中的每個級均包括一列壓縮機轉(zhuǎn)子葉片14和一列壓縮機定子葉片15。因此，第一級可包括一列壓縮機轉(zhuǎn)子葉片14，其圍繞中心軸旋轉(zhuǎn)，接著是一列壓縮機定子葉片15，其在操作期間保持固定。圖3顯示可在圖1的燃氣渦輪中使用的示例性渦輪區(qū)段或渦輪12的局部視圖。渦輪12也可包括多個級。雖然顯示的是三個示例性的級，但可存在更多或更少的級。每個級均可包括多個渦輪噴嘴或定子葉片17，其在操作期間保持固定，接著是多個渦輪輪葉或轉(zhuǎn)子葉片16，其在操作期間圍繞軸旋轉(zhuǎn)。渦輪定子葉片17通常環(huán)向地彼此隔開并且圍繞旋轉(zhuǎn)軸線固定至外部殼體。渦輪轉(zhuǎn)子葉片16可安裝在渦輪葉輪（wheel）或轉(zhuǎn)子盤（未示出）上以便圍繞中心軸線旋轉(zhuǎn)。將應(yīng)理解，渦輪定子葉片17和渦輪轉(zhuǎn)子葉片16位于穿過渦輪12的熱氣體路徑或工作流體流路中。燃燒氣體或工作流體在工作流體流路內(nèi)流動的方向由箭頭表示。

在用于燃氣渦輪10的操作的一個實例中，壓縮機轉(zhuǎn)子葉片14在軸向壓縮機11內(nèi)的旋轉(zhuǎn)可壓縮空氣流。在燃燒器13中，當壓縮空氣與燃料混合并被點燃時，可釋放能量。由燃燒器13所產(chǎn)生的熱氣體或工作流體流然后經(jīng)引導(dǎo)越過渦輪轉(zhuǎn)子葉片16，其促使渦輪轉(zhuǎn)子葉片16圍繞軸旋轉(zhuǎn)。這樣，工作流體流的能量轉(zhuǎn)化成旋轉(zhuǎn)葉片的機械能，且在給定在轉(zhuǎn)子葉片和軸之間連接的情況下轉(zhuǎn)化成旋轉(zhuǎn)軸的機械能。軸的機械能然后可用于驅(qū)動壓縮機轉(zhuǎn)子葉片14的旋轉(zhuǎn)，使得產(chǎn)生壓縮空氣的必要供給，并且還用于驅(qū)動例如發(fā)動機來發(fā)電。

為背景技術(shù)目的，圖4至圖7提供根據(jù)本發(fā)明的方面或本發(fā)明的方面可在其中實施的渦輪轉(zhuǎn)子葉片16的視圖。如將認識到那樣，這些圖提供成顯示轉(zhuǎn)子葉片的共同構(gòu)造和描繪在此類葉片內(nèi)的構(gòu)件和區(qū)域之間的空間關(guān)系以便隨后參照，同時還描述幾何形狀約束以及影響其內(nèi)部和外部設(shè)計的其它標準。盡管該實例的葉片是轉(zhuǎn)子葉片，但將應(yīng)理解，除非另有說明，本發(fā)明還可應(yīng)用于燃氣渦輪內(nèi)其它類型的葉片。如上文所說明，對此類構(gòu)件的描述可包括基于燃氣渦輪發(fā)動機的定向和功能導(dǎo)出含義的術(shù)語，并且更具體地，工作流體流路且因此應(yīng)當在該上下文中理解，也即此種描述設(shè)想轉(zhuǎn)子葉片已適當?shù)匕惭b并且正在發(fā)動機內(nèi)的預(yù)期或正常條件下操作。

轉(zhuǎn)子葉片16，如圖所示，可包括構(gòu)造成用于附接至轉(zhuǎn)子盤的根部21。根部21例如可包括榫接部22，其構(gòu)造成用于安裝在轉(zhuǎn)子盤的周邊中的對應(yīng)榫接槽中。根部21還可包括在榫接部22和平臺24之間延伸的柄部23。如圖所示，平臺24總體上形成在根部21和翼型件25之間的接合處，其為攔截穿過渦輪12的工作流體流并且引起期望旋轉(zhuǎn)的、轉(zhuǎn)子葉片16的主動（或有效）構(gòu)件。平臺24可限定翼型件25的內(nèi)側(cè)端部。平臺還可限定穿過渦輪12的工作流體流路的內(nèi)側(cè)邊界的區(qū)段。

轉(zhuǎn)子葉片的翼型件25可典型地包括凹入壓力面26和環(huán)向地或側(cè)向地相對的凸起吸力面27。壓力面26和吸力面27可分別軸向地延伸在相對的前緣28和后緣29之間，并且在徑向方向上延伸在可限定在與平臺24的接合處的內(nèi)側(cè)端部和外側(cè)末端31之間。翼型件25可包括彎曲或成輪廓的形狀，其設(shè)計成用于促進期望的空氣動力學(xué)性能。如圖4和圖5中所示，翼型件25的形狀可隨著其在平臺24和外側(cè)末端31之間延伸而逐漸地漸縮。漸縮可包括收窄在翼型件25的前緣28和后緣29之間距離的軸向漸縮，如圖4中所示，以及減小限定在吸力面26和壓力面27之間的翼型件25的厚度的環(huán)向漸縮，如圖5中所示。如圖6和圖7中所示，翼型件25的成輪廓形狀還可包括關(guān)于翼型件25的縱向軸線隨著其從平臺24延伸的扭曲。如將認識到那樣，扭曲可包含為以便在內(nèi)側(cè)端部和外側(cè)末端31之間逐漸地改變對于翼型件25的交錯角（或翼差角，stagger angle）。

為描述性目的，如圖4中所示，轉(zhuǎn)子葉片16的翼型件25還可描述為包括限定至軸向中線32的各側(cè)的前緣區(qū)段或半部（half）和后緣區(qū)段或半部。根據(jù)其在文中的使用，軸向中線32可通過在平臺24和外側(cè)末端31之間連接翼型件25的弧線35的中點34來形成。另外，翼型件25可描述為包括限定翼型件25的徑向中線33的內(nèi)側(cè)和外側(cè)的兩個徑向疊置區(qū)段。因此，如文中所用，翼型件25的內(nèi)側(cè)區(qū)段或半部在平臺24和徑向中線33之間延伸，而外側(cè)區(qū)段或半部在徑向中線33和外側(cè)末端31之間延伸。最后，翼型件25可描述為包括壓力面區(qū)段或半部和吸力面區(qū)段或半部，如將認識到那樣，它們限定至翼型件25的弧線35的各側(cè)和翼型件25的對應(yīng)面26、27。

轉(zhuǎn)子葉片16還可包括具有一個或更多個冷卻通道37的內(nèi)部冷卻構(gòu)造36，在操作期間冷卻劑循環(huán)經(jīng)過該冷卻通道。此類冷卻通道37可從通向穿過轉(zhuǎn)子葉片16的根部21所形成的供給源的連接部沿徑向向外延伸。冷卻通道37可為線性的、彎曲的或者它們的組合，并且可包括冷卻劑經(jīng)由其從轉(zhuǎn)子葉片16排出并進入工作流體流路中的一個或更多個出口或表面端口。

圖8至圖11顯示根據(jù)本發(fā)明或本發(fā)明可在其中使用的具有末端護罩41的渦輪轉(zhuǎn)子葉片16。如將認識到那樣，圖8為包括末端護罩41的示例性渦輪轉(zhuǎn)子葉片16的透視圖，而圖9為末端護罩41部分的放大視圖。圖10提供了帶有末端護罩的轉(zhuǎn)子葉片16的示例性已安裝布置從外側(cè)透視的側(cè)面圖（profile）。最后，圖11提供了可用于描繪在接下來討論的末端護罩內(nèi)的不同區(qū)域的末端護罩41的放大外側(cè)側(cè)視圖。

如圖所示，末端護罩41可定位在翼型件25的外側(cè)端部處或附近。末端護罩41可包括軸向和環(huán)向地延伸的平坦板或平面構(gòu)件，該平坦板或平面構(gòu)件由翼型件25朝向其中心支承。為描述性目的，末端護罩41可包括內(nèi)側(cè)表面45、外側(cè)表面44，以及邊緣46。如圖所示，內(nèi)側(cè)表面45橫跨末端護罩41的窄徑向厚度與外側(cè)表面44相對，而邊緣46連接內(nèi)側(cè)表面45至外側(cè)表面44并且如文中所用，限定末端護罩41的周邊或外側(cè)輪廓。

密封圍欄（rail）42可沿著末端護罩41的外側(cè)表面44定位。一般來講，如圖所示，密封圍欄42為翅片狀突出部，其從末端護罩41的外側(cè)表面44沿徑向向外延伸。密封圍欄42可在轉(zhuǎn)子葉片16的旋轉(zhuǎn)的方向或“旋轉(zhuǎn)方向”上在末端護罩41的相對兩端之間環(huán)向地延伸。如將認識到那樣，密封圍欄42可用于阻止工作流體穿過典型地存在于末端護罩41和圍繞的固定構(gòu)件之間的徑向間隙的泄漏，該圍繞的固定構(gòu)件限定穿過渦輪的工作流體流路的外側(cè)邊界。根據(jù)常規(guī)設(shè)計，密封圍欄42可徑向地延伸到橫跨該間隙與其相對的耐磨損的固定蜂窩結(jié)構(gòu)（honeycomb）護罩中。密封圍欄42可延伸橫跨末端護罩41的外側(cè)表面44的基本上整個環(huán)向長度。如文中所用，末端護罩41的環(huán)向長度是指末端護罩41在旋轉(zhuǎn)方向50上的長度。為描述性目的，密封圍欄42可包括相對的圍欄面，在其中前面56對應(yīng)于燃氣渦輪的向前方向，以及后面57與向后方向相對應(yīng)。如將認識到那樣，前面56因此面朝或面向工作流體的流動方向，而后面57則遠離其面向。密封圍欄42的前面56和后面57中的每個均可布置成以便相對于末端護罩41的外側(cè)表面44形成陡斜角度。

盡管其它構(gòu)造也是可能的，但密封圍欄42可具有近似矩形輪廓。密封圍欄42的前面56和后面57可沿著環(huán)向窄邊緣連接，該環(huán)向窄邊緣如文中所用，包括：相對且近似平行的外側(cè)和內(nèi)側(cè)邊緣，以及相對且近似平行的旋轉(zhuǎn)前緣和旋轉(zhuǎn)后緣。具體地，密封圍欄42的內(nèi)側(cè)邊緣可限定在密封圍欄42和末端護罩41的外側(cè)表面44之間的對接面處。如將認識到那樣，在給定圓角區(qū)域為結(jié)構(gòu)性目的形成在密封圍欄42和末端護罩41之間的情況下，內(nèi)側(cè)邊緣有些不明顯且因此未采用數(shù)字標識符特別地標出。密封圍欄42的外側(cè)邊緣59遠離末端護罩41的外側(cè)表面44徑向地偏移。如將認識到那樣，這種徑向偏移通常代表密封圍欄42的徑向高度。如所指出的那樣，密封圍欄42的旋轉(zhuǎn)前緣62剛好從懸于翼型件25的吸力面27之上的末端護罩41的邊緣46徑向地突出。因為這樣，旋轉(zhuǎn)前緣62是指在操作期間隨著轉(zhuǎn)子葉片16旋轉(zhuǎn)而“引導(dǎo)”密封圍欄42的構(gòu)件。在密封圍欄42的相對端部，旋轉(zhuǎn)后緣63剛好從懸于翼型件25的壓力面26之上的末端護罩41的邊緣46徑向地突出。在給定此種布置的情況下，旋轉(zhuǎn)后緣63是指在操作期間隨著轉(zhuǎn)子葉片16旋轉(zhuǎn)而“跟隨”密封圍欄42的構(gòu)件。

切削齒43可設(shè)置在密封圍欄42上。如將認識到那樣，切削齒43可提供成在固定護罩的耐磨損涂層或蜂窩結(jié)構(gòu)中切削稍寬于密封圍欄42的寬度的溝槽。如將認識到那樣，蜂窩結(jié)構(gòu)可提供成增強密封穩(wěn)定性，以及切削齒43的使用可通過清潔這種較寬路徑來減小固定部件和旋轉(zhuǎn)部件之間的溢出和摩擦。切削齒43通常為沿著密封圍欄42的環(huán)向長度具有增大寬度的區(qū)域。更具體地，切削齒43可包括密封圍欄42的軸向加寬的環(huán)向區(qū)段。這種軸向加寬區(qū)域可在末端護罩41的外側(cè)表面44和密封圍欄42的外側(cè)邊緣之間徑向地延伸。切削齒43可定位在密封圍欄42的中心或中間區(qū)域附近。如下文所提供，切削齒43可設(shè)置在末端護罩41的外側(cè)表面44的翼型部分內(nèi)。切削齒43可具有近似矩形輪廓，但其它輪廓也是可能的。

末端護罩41可包括圓角區(qū)域48，49，它們構(gòu)造成提供在末端護罩41和翼型件25的發(fā)散表面之間的平滑表面過渡以及在末端護罩41和密封圍欄42之間的平滑表面過渡。因此，末端護罩41的構(gòu)造可包括外側(cè)圓角區(qū)域48，其形成在末端護罩41的外側(cè)表面44和密封圍欄42的前面56和后面57之間。末端護罩41還可包括內(nèi)側(cè)圓角區(qū)域49，其形成在末端護罩41的內(nèi)側(cè)表面45與翼型件25的壓力和吸力面26、27之間。如將認識到那樣，內(nèi)側(cè)圓角區(qū)域49可更為具體地描述為包括：壓力內(nèi)側(cè)圓角區(qū)域，其為形成在翼型件25的壓力面26和末端護罩41的內(nèi)側(cè)表面45之間的部分；以及吸力內(nèi)側(cè)圓角區(qū)域，其為形成在翼型件25的吸力面27和末端護罩41的內(nèi)側(cè)表面45之間的部分。外側(cè)圓角區(qū)域48可更為具體地描述為包括：前外側(cè)圓角區(qū)域，其為形成在密封圍欄42的前面56和末端護罩41的外側(cè)表面44之間的部分；以及后外側(cè)圓角區(qū)域，其為形成在密封圍欄42的后面57和末端護罩41的外側(cè)表面44之間的部分。如所圖示那樣，這些圓角區(qū)域49、48中的每個均可構(gòu)造成在形成急劇或陡斜角度過渡之間的若干平面表面之間提供平滑彎曲過渡。如將認識到那樣，此類圓角區(qū)域可改善空氣動力學(xué)性能以及擴散否則將出現(xiàn)在這些區(qū)域中的應(yīng)力集中。即便如此，由于末端護罩41的懸垂或懸臂式外伸負載以及發(fā)動機的旋轉(zhuǎn)速度，這些區(qū)域保持經(jīng)受高度應(yīng)力。如將認識到那樣，在沒有足夠冷卻的情況下，在這些區(qū)域中的應(yīng)力為構(gòu)件使用壽命的顯著限制。

現(xiàn)在具體地參看圖10，末端護罩41可構(gòu)造成包括接觸對接面，在其中接觸表面或邊緣在操作期間接合形成在相鄰轉(zhuǎn)子葉片的末端護罩41上的同樣表面或邊緣。如將認識到那樣，這可實行，例如，用以減小泄漏或有害振動。圖10提供末端護罩41在渦輪轉(zhuǎn)子葉片上當它們可能看起來處于組裝狀態(tài)時的外側(cè)視圖。如所指出那樣，相對于旋轉(zhuǎn)方向50，末端護罩41的邊緣46為描述性目的可包括旋轉(zhuǎn)前接觸邊緣52和旋轉(zhuǎn)后接觸邊緣53。因此，如圖所示，在旋轉(zhuǎn)前位置的末端護罩41可構(gòu)造成具有旋轉(zhuǎn)后接觸邊緣53，其接觸或緊密鄰近在相對于旋轉(zhuǎn)前位置的旋轉(zhuǎn)后位置的末端護罩41的旋轉(zhuǎn)前接觸邊緣52。盡管在相鄰末端護罩41之間的這種接觸區(qū)域一般來講可稱為接觸對接面，但在給定為示例性構(gòu)造的輪廓情況下，它也可稱為“Z形凹口”對接面。其它構(gòu)造也是可能的。在形成接觸對接面時，末端護罩41的邊緣46可構(gòu)造成具有帶凹口區(qū)段，其旨在以預(yù)定方式協(xié)同地接觸或接合相鄰且相同構(gòu)造的末端護罩41。

現(xiàn)在具體地參看圖11，末端護罩41的外側(cè)輪廓可具有扇貝（或扇形，scallop）形狀。盡管其它構(gòu)造是可能的，但示例性的扇貝形狀為在減少泄漏同時還最小化重量方面很好地實行的一種。無論輪廓如何，應(yīng)當理解，構(gòu)成末端護罩41的區(qū)域或部分在給定它們相對于密封圍欄42和/或下方翼型件25輪廓的位置情況下是可描述的。因此，如文中所用，末端護罩41的翼型部分65為限定在經(jīng)由末端護罩41沿徑向突出的翼型件25的輪廓內(nèi)的部分。末端護罩41的壓力部分66為從翼型件25的壓力面26懸臂式外伸并且懸于該壓力面之上的部分，而末端護罩41的吸力部分67為從翼型件25的吸力面27懸臂式外伸并且懸于該吸力面之上的部分。最后，末端護罩41的前部部分68為從密封圍欄42沿向前方向延伸以便懸于翼型件25的前緣28之上的部分，而末端護罩41的后部部分69為從密封圍欄42沿向后方向延伸以便懸于翼型件25的后緣29之上的部分。

現(xiàn)在參看圖12至圖17，提供的是根據(jù)本發(fā)明的方面和示例性實施例的若干內(nèi)部冷卻構(gòu)造。如將認識到那樣，這些實例參照和根據(jù)文中已提供的系統(tǒng)和相關(guān)原理尤其是關(guān)于前圖所討論的那些來描述。

本發(fā)明可包括在燃氣渦輪轉(zhuǎn)子葉片的翼型件和末端護罩內(nèi)的內(nèi)部冷卻構(gòu)造。此類冷卻構(gòu)造可包括用于接收和引導(dǎo)冷卻劑穿過轉(zhuǎn)子葉片的內(nèi)部的內(nèi)部冷卻通道。根據(jù)此類冷卻構(gòu)造，本發(fā)明的冷卻通道可包括流體地連接的區(qū)段或部段，其可包括：徑向地延伸穿過翼型件25的供給部段72；形成在密封圍欄42或更具體地在密封圍欄42的切削齒43內(nèi)的倉室部段或切削齒部段73；以及從切削齒部段73延伸的分支部段74。如將討論那樣，分支部段74可形成在末端護罩41、密封圍欄42且更具體地在翼型件25的外側(cè)區(qū)域（也即，在末端護罩41附近或與其鄰接的翼型件25的部分）內(nèi)。如圖所示，分支部段74可延伸在上游端口和下游端口之間，上游端口連接至切削齒部段73，以及下游端口由于其形成在轉(zhuǎn)子葉片16的外表面上的目標表面區(qū)域上故將在文中稱為出口端口75。另外，如將討論那樣，分支部段74可構(gòu)造成延伸穿過或?qū)Ψ洲D(zhuǎn)子葉片16的目標內(nèi)部區(qū)域。

根據(jù)當前構(gòu)造，如圖所示，供給部段72可包括形成為穿過轉(zhuǎn)子葉片16的根部21的上游端，該根部可將供給部段72連接至冷卻劑源。在下游端，供給部段72可流體地連接至切削齒部段73。根據(jù)示例性構(gòu)造，供給部段72可構(gòu)造為經(jīng)過翼型件25的徑向定向的線性通路。

倉室部段或切削齒部段73可構(gòu)造為輸送至其的供給空氣經(jīng)由其分配至若干分支部段74的岐管或倉室。因此，切削齒部段73的截面流動面積可大于自其分支的每個分支部段74的截面流動面積。根據(jù)示例性布置，切削齒部段73的截面流動面積也可大于連接至其的供給部段72的截面流動面積。切削齒部段73可整個地容納在切向齒43內(nèi)。備選地，切向齒部段73可基本上疊蓋限定在切向齒43內(nèi)的內(nèi)部區(qū)域。在另外的實施例中，切向齒部段73形成在密封圍欄42和/或末端護罩41內(nèi)。

分支部段74可沿著多種路徑從切向齒部段73延伸以便根據(jù)用于翼型件25和/或末端護罩41的期望冷卻策略與目標表面區(qū)域和內(nèi)部區(qū)域相交。如將理解那樣，分支部段74的截面流動面積可根據(jù)對通向目標表面區(qū)域并且穿過目標內(nèi)部區(qū)域的冷卻劑流的期望計量來定制大小。分支部段74可連接至出口端口75，這由于出口端口75形成在轉(zhuǎn)子葉片16的外表面上而導(dǎo)致本發(fā)明的冷卻構(gòu)造36與穿過渦輪12的工作流體流路流體地連通。

分支部段74的出口端口75可形成在預(yù)定的目標表面區(qū)域上。一般來講，這些目標表面區(qū)域可包括已在文中討論的翼型件25和/或末端護罩41的表面區(qū)域中的若干。根據(jù)示例性實施例，用于冷卻構(gòu)造36的目標表面區(qū)域可包括下列中的一個或更多個：翼型件25的壓力面26；翼型件25的吸力面27；對應(yīng)于內(nèi)側(cè)圓角區(qū)域49的表面區(qū)域；對應(yīng)于外側(cè)圓角區(qū)域48的表面區(qū)域；末端護罩41的內(nèi)側(cè)表面45；末端護罩41的邊緣46；密封圍欄42的旋轉(zhuǎn)前緣62；密封圍欄42的旋轉(zhuǎn)后緣63；密封圍欄42的前面56；以及密封圍欄42的后面57。根據(jù)本發(fā)明，用于當前冷卻構(gòu)造36的目標內(nèi)部區(qū)域可包括下列中的一個或更多個：在末端護罩41附接或與其鄰接的翼型件25的外側(cè)區(qū)域；內(nèi)側(cè)圓角區(qū)域49；外側(cè)圓角區(qū)域48；末端護罩41的前部部分68；末端護罩41的后部部分69；末端護罩41的壓力部分66；末端護罩41的吸力部分67；末端護罩41的翼型部分65；以及密封圍欄42。

根據(jù)某些優(yōu)選實施例，本發(fā)明的冷卻構(gòu)造36包括環(huán)向地延伸以便從形成在密封圍欄42內(nèi)的冷卻劑倉室穿過密封圍欄42延伸的分支部段74（也即，切削齒部段73）。在給定這種構(gòu)造的情況下，以此方式使用的冷卻劑冷卻在特別難以冷卻而又需要冷卻的末端護罩41和/或翼型件25內(nèi)的面積和區(qū)域。這些區(qū)域可包括形成在相鄰的末端護罩41以及密封圍欄42的邊緣之間的接觸對接面的接觸邊緣。因此，一般來講，分支部段74可延伸穿過密封圍欄42的內(nèi)部朝向翼型件25的末端護罩41和/或外側(cè)區(qū)域的旋轉(zhuǎn)前部部分和/或旋轉(zhuǎn)后部部分。根據(jù)示例性實施例，如圖所示，分支通道74可從冷卻劑倉室或切削齒部段73延伸至形成在密封圍欄42的旋轉(zhuǎn)前緣62和/或旋轉(zhuǎn)后緣63上的出口端口75。根據(jù)其它實施例，這些分支通道74可在內(nèi)側(cè)成角度（或傾斜）以便連接至形成在末端護罩41的旋轉(zhuǎn)前緣或旋轉(zhuǎn)后緣46上的出口端口75，該旋轉(zhuǎn)前緣或旋轉(zhuǎn)后緣可包括構(gòu)成接觸對接面的旋轉(zhuǎn)前和后接觸邊緣52、53。此類內(nèi)側(cè)傾斜分支部段74可構(gòu)造成在內(nèi)側(cè)進一步地延伸以便具有穿過末端護罩41的內(nèi)側(cè)表面45、內(nèi)側(cè)圓角區(qū)域49和/或翼型件25的外表面形成的出口端口75。因此，根據(jù)某些優(yōu)選實施例，在內(nèi)側(cè)成角度（或傾斜）的分支部段74可構(gòu)造成延伸穿過內(nèi)側(cè)圓角區(qū)域49，該內(nèi)側(cè)圓角區(qū)域可包括壓力內(nèi)側(cè)圓角區(qū)域、吸力內(nèi)側(cè)圓角區(qū)域，或者兩者。在此類情形中，出口端口75可定位在翼型件25的壓力面26和/或吸力面27上。

如圖12和圖13中所示，分支部段74可包括多個部段，其環(huán)向地延伸使得分支部段74的至少之一沿旋轉(zhuǎn)方向延伸穿過密封圍欄42并且至少一個分支部段遠離旋轉(zhuǎn)方向延伸穿過密封圍欄42。如將認識到那樣，以此種方式定向，分支部段74可平行于密封圍欄42的縱向軸線。如圖所示，環(huán)向延伸的分支部段74可在近側(cè)方向上成角度或傾斜。環(huán)向延伸的分支部段74的目標表面區(qū)域可包括末端護罩41的內(nèi)側(cè)表面45。備選地，環(huán)向延伸的分支部段74的目標表面區(qū)域可包括與內(nèi)側(cè)圓角區(qū)域49相關(guān)的表面區(qū)域，該內(nèi)側(cè)圓角區(qū)域可包括壓力內(nèi)側(cè)圓角區(qū)域、吸力內(nèi)側(cè)圓角區(qū)域，或者兩者。如圖13至圖15中所示，環(huán)向延伸的分支部段74可延伸至形成在目標表面區(qū)域上的出口端口75，該目標表面區(qū)域包括密封圍欄42的旋轉(zhuǎn)前緣62和旋轉(zhuǎn)后緣63中的一者或二者。形成在前面56和后面57上的出口端口75也是可能的。

根據(jù)備選實施例，如圖16和圖17中所示，分支部段74可具有構(gòu)造為近表面岔路（fork）76的出口端口75。如文中所用，近表面岔路76包括對分支部段74冷卻劑通路正好在到達轉(zhuǎn)子葉片的外表面之前的分離或分岔。近表面岔路76可分離成冷卻劑通路中的兩個或更多個。這些通路中的每一個（其將在文中稱為尖叉（tine）77）可從分離處（split）延伸至單獨和離散的出口端口75，這些出口端口可用來利用冷卻劑通路的冷卻劑相比于否則如果通路僅具有單一出口端口75將可能出現(xiàn)的情形影響更大的表面面積和內(nèi)部區(qū)域。這樣，移動穿過分支部段74的冷卻劑可在釋放到工作流體流中之前在較大表面面積和較大近表面內(nèi)部區(qū)域上并經(jīng)由其擴散。由于此類近表面區(qū)域代表經(jīng)由其使冷卻劑循環(huán)的高度有效區(qū)域，故近表面岔路76可改善性能和冷卻效率。

如所提及那樣，近表面岔路76還容許冷卻劑在較大外表面上釋放。這種較大面積可單獨地包含在文中已討論的目標表面區(qū)域中的任何一個內(nèi)，或者備選地，近表面岔路76可構(gòu)造成包括覆蓋或橫跨目標區(qū)域中的若干的出口端口75。因此，例如，根據(jù)示例性構(gòu)造，近表面岔路76可包括連接至兩個或更多個出口的尖叉77，這些出口完全地形成在密封圍欄42的旋轉(zhuǎn)前緣62或密封圍欄42的旋轉(zhuǎn)后緣63上。也就是說，近表面岔路76可包括連接至出口端口75的第一尖叉77和第二尖叉77，該出口端口二者都形成在密封圍欄42的旋轉(zhuǎn)前緣62上和/或二者都形成在旋轉(zhuǎn)后緣63上。根據(jù)備選類型的構(gòu)造，例如，近表面岔路76可包括連接至形成在末端護罩41的邊緣46上的出口端口75的第一尖叉77和連接至形成在末端護罩41的內(nèi)側(cè)表面45上的出口端口75的第二尖叉77。根據(jù)另一實例，例如，近表面岔路76可包括連接至形成在密封圍欄42的旋轉(zhuǎn)前緣62或旋轉(zhuǎn)后緣63上的出口端口75的第一尖叉77，以及連接至形成在密封圍欄42的前面56或后面57上的出口端口75的第二尖叉77。其它的構(gòu)造（其中的一些已例示）也是可能的。

作為本領(lǐng)域技術(shù)人員將認識到，上文關(guān)于若干示例性實施例描述的許多不同的特征和構(gòu)造還可選擇性地應(yīng)用以形成本發(fā)明的其它可能的實施例。為了簡潔起見和考慮本領(lǐng)域技術(shù)人員的能力，所有可能的重復(fù)都未詳細地提供或討論，但由下文的若干權(quán)利要求或以其它方式所包含的所有組合以及可能的實施例旨在作為本申請的一部分。此外，根據(jù)本發(fā)明的若干示例性實施例的以上描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員將領(lǐng)會到改進、變化和修正。在本領(lǐng)域內(nèi)的此類改進、變化和修正旨在由所附權(quán)利要求涵蓋。另外，應(yīng)明白的是，前文僅涉及本申請所描述的實施例并且可在不脫離由所附權(quán)利要求及其等同方案所限定的本申請的實質(zhì)和范圍的情況下做出許多改變和修正。