專利名稱：有臺(tái)階出口的渦輪機(jī)翼片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總地涉及燃?xì)廨啓C(jī)，更具體的，涉及渦輪機(jī)翼片冷卻。
背景技術(shù)：
在燃?xì)廨啓C(jī)中，空氣在壓縮機(jī)中加壓，且在燃燒器中與燃料混合，用于產(chǎn)生熱的燃燒氣體。熱的氣體被引導(dǎo)通過(guò)渦輪機(jī)的各個(gè)級(jí)，這些渦輪機(jī)的級(jí)從熱的氣體汲取能量來(lái)給壓縮機(jī)提供動(dòng)力和產(chǎn)生功，諸如給在典型的飛行器渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用中的上游風(fēng)扇提供動(dòng)力。
渦輪機(jī)級(jí)包括具有空心輪葉的排的固定的渦輪機(jī)噴口，其將燃燒氣體引導(dǎo)到從支撐轉(zhuǎn)子盤徑向向外延伸的相應(yīng)排的轉(zhuǎn)子葉片中。輪葉和葉片具有相應(yīng)的翼片構(gòu)造，且是空心的，其中有相應(yīng)的冷卻回路。由于來(lái)自燃燒氣體的熱負(fù)荷在輪葉和葉片的壓力側(cè)和吸力側(cè)上變化，所以其中的冷卻回路相應(yīng)地不同，以最好地使用可用的有限的冷卻空氣。
冷卻空氣通常是壓縮機(jī)排放空氣，其從燃燒過(guò)程轉(zhuǎn)移，因此降低了發(fā)動(dòng)機(jī)的整體效率。冷卻空氣的量必須最小化，以最大化發(fā)動(dòng)機(jī)的效率，但是仍然必須使用足夠的冷卻空氣，以在運(yùn)轉(zhuǎn)期間充分冷卻渦輪機(jī)翼片，以最大化它們的使用壽命。
每個(gè)翼片包括通常凹進(jìn)的壓力側(cè)壁，以及相對(duì)的通常凸起的吸力側(cè)壁，其在跨度方向縱向或者徑向延伸，并且在前緣和后緣之間的弦方向軸向延伸。對(duì)于渦輪機(jī)葉片，翼片跨度從在徑向內(nèi)部平臺(tái)處的根部延伸到徑向外部末端，與圍繞的渦輪機(jī)罩隔開(kāi)。對(duì)于渦輪機(jī)輪葉，翼片從與徑向內(nèi)部帶集成的根部延伸到與外部帶集成的徑向外部末端。
每個(gè)渦輪機(jī)翼片也開(kāi)始在前緣后部增加厚度，然后減小厚度到相對(duì)薄或者銳利的后緣，在后緣處，壓力側(cè)壁和吸力側(cè)壁連接在一起。翼片的較寬的部分具有足夠的內(nèi)部空間，用于容納各種形式的內(nèi)部冷卻回路，以及用于增強(qiáng)翼片內(nèi)部的熱傳遞冷卻的湍流器，而相對(duì)薄的后緣具有相應(yīng)的有限的內(nèi)部冷卻空間。
每個(gè)翼片通常包括延伸通過(guò)其側(cè)壁的多排膜冷卻孔，其從內(nèi)部回路排放消耗的冷卻空氣。膜冷卻孔通常在后部方向朝著后緣傾斜，且在翼片的外表面上產(chǎn)生冷卻空氣的薄膜，其提供了熱隔絕空氣覆蓋層，以額外保護(hù)防止在運(yùn)轉(zhuǎn)期間流過(guò)翼片表面的熱燃燒氣體。
薄的后緣通常由后緣冷卻狹槽的排保護(hù)，該后緣冷卻狹槽在緊接的后緣上游的壓力側(cè)壁上破口，用于在其上排放膜冷卻空氣。每個(gè)后緣出口狹槽具有在壓力側(cè)上暴露的出口孔隙，其在中斷唇緣處開(kāi)始，且在徑向方向上由在限定出口狹槽的軸向隔離物的后部端處的暴露的平臺(tái)區(qū)確定邊界。
軸向隔離物與翼片的壓力側(cè)和吸力側(cè)一體形成，且它們本身必須通過(guò)經(jīng)由由其限定的出口狹槽排放的空氣冷卻。隔離物通常在后部方向上朝著后緣會(huì)聚，使得出口狹槽朝著后緣以淺的發(fā)散角發(fā)散，這促使排放的冷卻空氣以從隔離物的側(cè)面小的流分離擴(kuò)散，如果有流分離的話。
后緣出口狹槽的空氣動(dòng)力學(xué)和冷卻性能直接與出口狹槽和介入的隔離物的特殊構(gòu)造有關(guān)。出口狹槽的流面積調(diào)節(jié)通過(guò)狹槽排放的冷卻空氣的流，且狹槽的幾何形狀影響其冷卻性能。
后緣出口狹槽的排通常延伸后緣的全部徑向跨度，用于提供沿著其的完全冷卻。出口狹槽的發(fā)散或者擴(kuò)散角通常限制于大約7.5度，以最大化擴(kuò)散效率，而不影響排放的冷卻空氣的不需要的流分離，該流分離會(huì)削弱排放的空氣的性能和冷卻效率。
因此，這些排放流面積和發(fā)散角的幾何形狀約束確定了沿著后緣的出口狹槽的數(shù)量和間距間隔。
薄的后緣直接在單獨(dú)的出口狹槽下的部分通過(guò)排放的冷卻空氣有效冷卻，排放的空氣也分布在隔離物的后部端處的介入暴露的平臺(tái)區(qū)上。然而，這些平臺(tái)區(qū)仍然是壓力側(cè)壁與吸力側(cè)壁一體形成的實(shí)心部分，且必須依賴于從鄰近的后緣出口排放的空氣用于冷卻。
雖然這些出口平臺(tái)區(qū)的小的尺寸和后緣出口狹槽的充分的冷卻性能，渦輪機(jī)翼片的薄的后緣仍然通常限制這些翼片的壽命，這由于其在燃?xì)廨啓C(jī)的惡劣環(huán)境中的高的操作溫度。
因此，需要提供一種具有改進(jìn)的后緣冷卻的渦輪機(jī)翼片，用于改進(jìn)翼片的持久性和發(fā)動(dòng)機(jī)性能。

發(fā)明內(nèi)容
渦輪機(jī)翼片包括相對(duì)的壓力側(cè)壁和吸力側(cè)壁之間的內(nèi)部冷卻回路。壓力側(cè)壁包括由會(huì)聚隔離物分開(kāi)的用于回路的出口狹槽的排。每個(gè)狹槽包括入口、喉部和發(fā)散出口。隔離物的每一個(gè)包括在其會(huì)聚側(cè)壁中的臺(tái)階，用于增加狹槽的發(fā)散，以擴(kuò)散通過(guò)其排放的冷卻劑。


根據(jù)優(yōu)選的和示例性的實(shí)施例，連同本發(fā)明的目的和優(yōu)點(diǎn)，在結(jié)合附圖的下面的詳細(xì)描述中更具體地描述了本發(fā)明，其中圖1是示例性的渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的部分截面的正視圖。
圖2是圖1所示的翼片中的后緣出口狹槽的放大的部分截面的正視圖。
圖3是圖2所示的且沿著線3-3截取的后緣出口狹槽的端視圖。
圖4是圖2所示的且沿著線4-4截取的翼片的部分的軸向截面圖。
圖5是像圖2一樣的根據(jù)可替代的實(shí)施例的后緣出口狹槽的放大的正視圖。
圖6是圖5所示的且沿著線6-6截取的通過(guò)后緣出口狹槽的軸向截面圖。
具體實(shí)施例方式
圖1中所示的是典型的第一級(jí)渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片10，其在用于飛行器、船舶或者工業(yè)應(yīng)用的燃?xì)廨啓C(jī)中使用。葉片包括與平臺(tái)14一體形成的翼片12，以及用于安裝在支撐轉(zhuǎn)子盤(沒(méi)有顯示)的周邊中的軸向進(jìn)入燕尾榫16。
在運(yùn)轉(zhuǎn)期間，燃燒氣體18在發(fā)動(dòng)機(jī)中產(chǎn)生，且向下游流過(guò)渦輪機(jī)翼片12，渦輪機(jī)翼片從燃燒氣體汲取能量，用于旋轉(zhuǎn)支撐葉片的盤，用于給壓縮機(jī)(沒(méi)有顯示)提供動(dòng)力。在壓縮機(jī)中加壓的空氣20與燃料混合，且點(diǎn)燃用于產(chǎn)生熱的燃燒氣體，在運(yùn)轉(zhuǎn)期間，加壓的空氣的一部分被合適地引導(dǎo)到葉片，用于冷卻葉片。
更具體的，翼片12包括通常凹進(jìn)的壓力側(cè)壁22和圓周或者側(cè)向相對(duì)的通常凸起的吸力側(cè)壁24。兩個(gè)側(cè)壁在跨度方向縱向或者徑向從在平臺(tái)14處的根部26延伸到徑向外部末端28。側(cè)壁也在弦方向上在相對(duì)的前緣和后緣30、32之間軸向延伸。
翼片是空心的，兩個(gè)側(cè)壁22、24在前緣和后緣之間側(cè)向隔開(kāi)，以在其中限定內(nèi)部冷卻腔或者回路34，用于在運(yùn)轉(zhuǎn)期間循環(huán)從壓縮機(jī)轉(zhuǎn)移來(lái)的加壓的冷卻空氣或者冷卻劑20。
內(nèi)部冷卻回路34可以具有任何傳統(tǒng)的構(gòu)造，且通常由一體橋接兩個(gè)側(cè)壁的徑向延伸的隔離物限定，各種形式的短的湍流器肋排列于側(cè)壁的內(nèi)表面，用于增強(qiáng)熱傳遞冷卻性能。
如上在背景技術(shù)部分指出的，對(duì)于顯示的示例性的渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的典型的翼片構(gòu)造，以及對(duì)于典型的定子噴口輪葉的翼片構(gòu)造，寬度從前緣30增加到從前緣的緊接的后部的最大寬度，然后翼片會(huì)聚到相對(duì)薄或者銳利的后緣32。因此，內(nèi)部冷卻回路34的尺寸隨著翼片的寬度變化，在后緣的緊接前面相對(duì)薄，在后緣處，兩個(gè)側(cè)壁一體連接在一起，且形成翼片的薄的后緣部分。
為了冷卻翼片的該薄的后緣部分，壓力側(cè)壁22包括徑向排的后緣出口狹槽36，其沿著后緣32的跨度弦向延伸通過(guò)，與內(nèi)部冷卻回路34流體連通，用于在運(yùn)轉(zhuǎn)期間從其排放冷卻劑20。
后緣出口狹槽36在圖2中更具體地顯示。每個(gè)狹槽36在下游后部方向上大部分發(fā)散，且狹槽在跨度方向上相互徑向分離相應(yīng)的軸向隔離物38，這些隔離物在下游后部方向上朝著后緣32大部分會(huì)聚。
每個(gè)狹槽36包括在隔離物38的前端處的會(huì)聚的或者鐘形口入口40，其通常截面為半圓形。入口會(huì)聚到最小流面積的喉部42，其計(jì)量或者調(diào)節(jié)冷卻劑20通過(guò)出口狹槽的排放。出口狹槽從喉部42后部通過(guò)沿著隔離物的后部端設(shè)置的出口44朝著后緣32發(fā)散。
因此，每個(gè)隔離物38開(kāi)始發(fā)散以限定終止于喉部42的相應(yīng)的會(huì)聚入口40。然后，每個(gè)隔離物在向后部方向上會(huì)聚于后緣32。每個(gè)隔離物通常沿著翼片的弦軸線徑向?qū)ΨQ，且包括相對(duì)的側(cè)壁，這些側(cè)壁限定相應(yīng)的出口狹槽的側(cè)面。
狹槽36的每一個(gè)以發(fā)散角A向后部發(fā)散，該發(fā)散角足夠小或者淺，用于以最小化的流分離來(lái)擴(kuò)散通過(guò)狹槽排放的冷卻劑20，如果在運(yùn)轉(zhuǎn)期間有流分離的話。擴(kuò)散器是熟知的，且要求淺的擴(kuò)散角，以實(shí)現(xiàn)擴(kuò)散而沒(méi)有不想要的流分離。這樣，可以從擴(kuò)散后緣出口狹槽36獲得冷卻劑空氣排放的最大效率。
然而，在圖2中顯示的每個(gè)隔離物38還包括小的臺(tái)階46，其使隔離物從臺(tái)階向后部寬度變窄，同時(shí)相應(yīng)地使出口44從臺(tái)階向后部變寬，以改進(jìn)出口狹槽的性能。尤其是，每個(gè)臺(tái)階具有小的幅度或者深度B，其向內(nèi)取代從臺(tái)階向后部的隔離物側(cè)壁的剩余部分，以使隔離物的寬度變窄。該臺(tái)階提供鄰近出口狹槽的流面積的突然增加，其與冷卻劑的額外的臺(tái)階擴(kuò)散相應(yīng)，而沒(méi)有不需要的流分離。
通過(guò)限制臺(tái)階46的尺寸，傳統(tǒng)的柯安達(dá)效應(yīng)將確保通過(guò)出口狹槽36排放的冷卻劑的射流向下游流過(guò)臺(tái)階，且從臺(tái)階立即重新附著到下游的隔離物側(cè)壁。臺(tái)階的引入不但增強(qiáng)了排放的冷卻劑的擴(kuò)散，而且大大減小了隔離物的寬度，因此減小了其重量和熱質(zhì)量，且相應(yīng)地改進(jìn)其由從出口狹槽排放的冷卻劑的冷卻。
如圖2所示，臺(tái)階46可以在喉部42和后緣32之間的合適的軸向位置處定位在隔離物的側(cè)壁中。每個(gè)隔離物從狹槽喉部42在其兩個(gè)側(cè)壁之間向后部首先會(huì)聚到臺(tái)階46，然后進(jìn)一步從臺(tái)階46沿著出口44向后部會(huì)聚到后緣32。這樣，在臺(tái)階46處出現(xiàn)通過(guò)出口狹槽的流面積的臺(tái)階增加，同時(shí)隔離物的徑向?qū)挾仍谂_(tái)階處以及從臺(tái)階向后部突然減小。
如在圖3和4中另外顯示的，狹槽出口44的每一個(gè)在從后緣32向前隔開(kāi)的中斷唇緣48處使壓力側(cè)壁22的外表面破口。每個(gè)出口44由形成相應(yīng)隔離物38的后部端的暴露的平臺(tái)區(qū)50徑向限定邊界，隔離物的前端從相應(yīng)的中斷唇緣48向前或者向上游朝著前緣延伸。
這樣，隔離物38在每個(gè)翼片內(nèi)部上游從兩個(gè)側(cè)壁之間的中斷唇緣48開(kāi)始，且根據(jù)需要在后緣32處或者附近終止于其暴露的平臺(tái)區(qū)部分50。
因此，出口狹槽36的每一個(gè)在翼片內(nèi)部開(kāi)始，從內(nèi)部冷卻回路34連續(xù)流連通到會(huì)聚入口40，最小流面積的喉部42，以及發(fā)散出口44，其在壓力側(cè)壁22中大部分暴露，且通過(guò)在介入的隔離物的后部端處的暴露的會(huì)聚平臺(tái)區(qū)50與相鄰的出口44分離。
由于平臺(tái)區(qū)50是隔離物38的延伸部分，所以其暴露的側(cè)壁優(yōu)選以與隔離物的內(nèi)部側(cè)壁相同的發(fā)散角A從中斷唇緣48向后部會(huì)聚，該隔離物的內(nèi)部側(cè)壁的發(fā)散角在共同的中斷唇緣48的向前和向后部上匹配出口狹槽的相應(yīng)的發(fā)散角A。
隔離物平臺(tái)區(qū)50優(yōu)選是與圍繞暴露的狹槽出口44的每個(gè)的壓力側(cè)壁的外表面共平面或者齊平，包括在其間徑向延伸的共同的中斷唇緣48。這最大化翼片的壓力側(cè)的流連續(xù)性。
如上所述，狹槽36的每一個(gè)具有淺的擴(kuò)散或者發(fā)散角A，其在優(yōu)選實(shí)施例中可以達(dá)到大約7.5度，其由相鄰的隔離物的相等的會(huì)聚角實(shí)現(xiàn)，狹槽在相鄰的隔離物之間限定。這樣，通過(guò)擴(kuò)散出口排放的冷卻劑有效地?cái)U(kuò)散，而沒(méi)有不需要的流分離。而且，狹槽的發(fā)散角在臺(tái)階46向前和向后部大致彼此相等。
因此，隔離物38的每一個(gè)具有淺的會(huì)聚角A，其等于狹槽的發(fā)散角，且在臺(tái)階46的向前和向后部大致相等。
在圖2中所示的優(yōu)選實(shí)施例中，臺(tái)階46向前和向后部的每個(gè)隔離物38的側(cè)壁優(yōu)選是直的且彼此平行，臺(tái)階46使暴露的平臺(tái)區(qū)50的寬度沿著其全部軸向長(zhǎng)度減少整個(gè)臺(tái)階深度B。
同樣，在圖2所示的優(yōu)選實(shí)施例中，隔離物38的每一個(gè)包括其兩個(gè)相對(duì)側(cè)壁的每一個(gè)上的相應(yīng)的臺(tái)階46，其使會(huì)聚平臺(tái)區(qū)50的寬度在其整個(gè)軸向范圍減少兩倍深度B。因此，在每個(gè)隔離物上的兩個(gè)臺(tái)階以對(duì)稱的方式增加了其相應(yīng)的相對(duì)側(cè)面上的相鄰出口狹槽的流面積。因此，狹槽36的每一個(gè)從其入口40到最小流面積的喉部42減小了流面積，然后從該喉部到隔離物38的側(cè)壁中的臺(tái)階46增加流面積。然后流面積從臺(tái)階46到每個(gè)狹槽的暴露的出口44進(jìn)一步增加，且隨著該出口發(fā)散到后緣。
臺(tái)階46的深度B可以選擇，以最小化對(duì)于喉部42的給定的流面積的會(huì)聚平臺(tái)區(qū)50的寬度，同時(shí)維持通過(guò)出口狹槽排放的冷卻劑的有效擴(kuò)散。例如，對(duì)于典型的渦輪機(jī)翼片應(yīng)用，臺(tái)階的深度B可以在大約4-20mil的典型的范圍內(nèi)，其將產(chǎn)生狹槽分散的局部增加，以及通過(guò)其排放的冷卻劑的擴(kuò)散的局部增加，而沒(méi)有不需要的從隔離物側(cè)壁的流分離?？露鬟_(dá)效應(yīng)確保排放的冷卻空氣向下游流過(guò)向下臺(tái)階46，且維持流與從臺(tái)階下游平臺(tái)區(qū)的側(cè)壁附著。
在圖2-4中所示的優(yōu)選實(shí)施例中，對(duì)于每個(gè)出口狹槽36的兩個(gè)臺(tái)階46相互共平面對(duì)準(zhǔn)，且與相應(yīng)的中斷唇緣48共平面對(duì)準(zhǔn)。這樣，從中斷唇緣48向后部延伸的暴露的平臺(tái)區(qū)50比其沒(méi)有臺(tái)階要窄大致兩個(gè)臺(tái)階的幅度。
平臺(tái)區(qū)的重量和熱質(zhì)量因此大大減小，這改進(jìn)了其冷卻性能。而且，從發(fā)散出口44排放的冷卻劑對(duì)于冷卻較窄的平臺(tái)區(qū)更加有效。因此，通過(guò)簡(jiǎn)單地減小暴露的平臺(tái)區(qū)的表面積來(lái)實(shí)現(xiàn)沿著后緣的整個(gè)跨度的改進(jìn)的冷卻，同時(shí)維持排放的冷卻劑的有效擴(kuò)散，不管狹槽喉部42的給定的尺寸。
在替代的實(shí)施例中，臺(tái)階46可以位于中斷唇緣48的后部，其延遲會(huì)聚平臺(tái)區(qū)50的變窄。或者，臺(tái)階可以位于翼片內(nèi)中斷唇緣48的前面或者上游，且更緊密地鄰近狹槽喉部42。
在圖2-4中所示的示例性的實(shí)施例中，臺(tái)階46只設(shè)置在隔離物38的側(cè)壁中，且沿著狹槽36的吸力側(cè)壁24的內(nèi)表面保持平滑，其中沒(méi)有臺(tái)階。如圖3所示，該構(gòu)造在每個(gè)出口狹槽36的相對(duì)徑向側(cè)壁上包括兩個(gè)臺(tái)階46，其與由中斷唇緣48形成的臺(tái)階合作。從出口狹槽36排放的冷卻劑可以因此在跳過(guò)中斷唇緣時(shí)從翼片的壓力側(cè)中的暴露的出口44的整個(gè)周邊展開(kāi)。
同樣在該實(shí)施例中，狹槽36的每個(gè)在兩個(gè)定邊界的隔離物38的每個(gè)中包括單個(gè)臺(tái)階46，且隔離物在其中的單個(gè)臺(tái)階的前部和后部都具有平的和平行的側(cè)壁，具有相同的淺的會(huì)聚角A。因此，每個(gè)出口狹槽36的相應(yīng)的會(huì)聚角A在臺(tái)階46的前部和后部相同，以軸對(duì)稱地?cái)U(kuò)散排放冷卻劑。
圖5和6示出了替代的實(shí)施例，其中，一對(duì)臺(tái)階46連續(xù)設(shè)置在隔離物38的每一個(gè)中。前面臺(tái)階46在翼片內(nèi)部中斷唇緣48的前面設(shè)置在隔離物的側(cè)壁中，而后部臺(tái)階46在狹槽出口44的暴露的區(qū)域中設(shè)置在中斷唇緣48的后部。這樣，在隔離物38的側(cè)壁中在連續(xù)的臺(tái)階46處實(shí)現(xiàn)了臺(tái)階的兩個(gè)平面擴(kuò)散，以減小兩級(jí)中的隔離物的寬度，同時(shí)也確保排放的冷卻劑的有效擴(kuò)散。
而且，額外的臺(tái)階52也可以在具有側(cè)部臺(tái)階46的兩維構(gòu)造中沿著出口狹槽36引入吸力側(cè)壁24的否則平滑內(nèi)表面中。這樣，每個(gè)出口狹槽可以首先面積上會(huì)聚到喉部42，然后面積上增加到與吸力側(cè)壁的內(nèi)表面中的相應(yīng)底部臺(tái)階52共平面的隔離物的側(cè)壁中的兩個(gè)側(cè)部臺(tái)階46的第一平面。然后，出口狹槽的面積可以進(jìn)一步從臺(tái)階的第一平面增加到由兩個(gè)更多的側(cè)部臺(tái)階46和共平面的底部臺(tái)階52形成的臺(tái)階的下一個(gè)平面。
在圖5和6中所示的多臺(tái)階構(gòu)造對(duì)于用于較大的渦輪機(jī)葉片或者噴口輪葉更加實(shí)際。而在圖2-4中所示的單個(gè)平面的臺(tái)階可以引入較小的渦輪機(jī)葉片和噴口輪葉。
因此，在形成出口狹槽36的隔離物的側(cè)壁中簡(jiǎn)單引入側(cè)部臺(tái)階46可以大大改進(jìn)沿著翼片后緣的冷卻性能。如上所述，由于后緣的薄的會(huì)聚幾何形狀，后緣狹槽冷卻是復(fù)雜的。冷卻劑必須通過(guò)具有有限的擴(kuò)散角的發(fā)散出口狹槽排放，以防止不需要的流分離。
排放的冷卻劑通過(guò)相應(yīng)的狹槽喉部計(jì)量，且必須具有合適的噴出比例，以防止當(dāng)其從出口狹槽排放時(shí)膜的不需要的噴除。暴露的出口和暴露的介入平臺(tái)區(qū)的相對(duì)表面面積影響排放的膜冷卻空氣的會(huì)聚，以及也影響排放的空氣與外部的燃燒氣體的混合。
上面披露的柯恩達(dá)側(cè)部臺(tái)階在狹槽隔離物中的引入充分減小了隔離物以及暴露到熱燃燒氣體的平臺(tái)區(qū)的寬度。狹槽出口的面積相對(duì)于較薄的隔離物平臺(tái)區(qū)增加，且改進(jìn)了其冷卻。
由于柯恩達(dá)臺(tái)階可以獲得增強(qiáng)的流擴(kuò)散，以獲得比對(duì)于7.5度擴(kuò)散角的限制值可能的更大的有效擴(kuò)散。增強(qiáng)的膜覆蓋從狹槽出口的排獲得，使得排放的膜冷卻空氣的噴除趨勢(shì)減小。對(duì)于給定量的空氣流，可以獲得較高的膜冷卻有效性?；蛘撸捎谕ㄟ^(guò)柯恩達(dá)臺(tái)階實(shí)現(xiàn)的較好的覆蓋和較少的混合，用較少的冷卻劑流可以獲得相同的膜冷卻有效性。
雖然這里描述了被認(rèn)為是本發(fā)明的優(yōu)選的和示例性的實(shí)施例，但是從這里的教示，本發(fā)明的其它修改對(duì)于本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員是明顯的，因此期望在后附的權(quán)利要求書(shū)中確保所有這樣的修改都位于本發(fā)明的真正精神和范圍內(nèi)。
因此，期望由美國(guó)專利確保的是如在后面的權(quán)利要求書(shū)中限定和區(qū)別的本發(fā)明。
部件列表10轉(zhuǎn)子葉片12翼片14平臺(tái)16燕尾榫18燃燒氣體20空氣22壓力側(cè)壁24吸力側(cè)壁26根部28外部末端30前緣32后緣34冷卻回路36出口狹槽38軸向隔離物40鐘形口入口42喉部44出口46臺(tái)階48中斷唇緣50暴露的平臺(tái)區(qū)52臺(tái)階
權(quán)利要求
1.一種渦輪機(jī)翼片(12)，其包括相對(duì)的壓力側(cè)壁和吸力側(cè)壁(22、24)，其在跨度方向縱向延伸且在弦方向在相對(duì)的前緣和后緣(30、32)之間軸向延伸，以及其中具有內(nèi)部冷卻回路(34)，用于通過(guò)冷卻回路循環(huán)冷卻劑(20)；所述壓力側(cè)壁(22)包括連接到所述冷卻回路且由相應(yīng)的會(huì)聚隔離物(38)分開(kāi)的發(fā)散出口狹槽(36)的排；所述狹槽(36)的每一個(gè)包括連續(xù)的會(huì)聚入口(40)、最小流面積的喉部(42)和暴露在所述壓力側(cè)壁(22)中的發(fā)散出口(44)，且該發(fā)散出口與相鄰的出口(44)分開(kāi)在介入隔離物的后部端處的暴露的會(huì)聚平臺(tái)區(qū)(50)；以及所述隔離物(38)的每一個(gè)包括在其會(huì)聚側(cè)壁中的臺(tái)階(46)，用于局部增加所述狹槽(36)的發(fā)散，以擴(kuò)散通過(guò)狹槽排放的所述冷卻劑(20)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述翼片，其中，所述隔離物(38)的每一個(gè)從所述狹槽喉部(42)向后部會(huì)聚到所述臺(tái)階(46)，且從所述臺(tái)階(46)沿著所述出口(44)進(jìn)一步向后部會(huì)聚。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述翼片，其中，所述出口(44)的每一個(gè)在從所述后緣(32)向前隔開(kāi)的中斷唇緣(48)處使所述壓力側(cè)壁(22)的外表面破口，并且在所述隔離物(38)的后部端處由所述暴露的平臺(tái)區(qū)(50)確定邊界，使得其前部端從所述唇緣(48)向前延伸。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述翼片，其中，所述隔離物平臺(tái)區(qū)(50)從所述唇緣(48)向后部會(huì)聚，且與圍繞所述狹槽出口(44)的所述壓力側(cè)壁的外表面共平面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述翼片，其中，所述隔離物(38)的每一個(gè)包括在其相對(duì)側(cè)上的相應(yīng)的臺(tái)階(46)，以增加其相應(yīng)的相對(duì)側(cè)上的所述相鄰狹槽的流面積。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述翼片，其中，所述狹槽(36)的每一個(gè)從所述入口(40)到其所述喉部(42)流面積減小，然后從所述喉部(42)到所述隔離物(38)中的所述臺(tái)階(46)流面積增加，以及然后從所述臺(tái)階(46)到其所述出口(44)流面積進(jìn)一步增加。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述翼片，其中，所述臺(tái)階(46)與所述中斷唇緣(48)共平面對(duì)準(zhǔn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述翼片，其中，所述狹槽(36)具有所述隔離物(38)之間達(dá)到大約7.5度的淺的發(fā)散角，以擴(kuò)散通過(guò)狹槽排放的所述冷卻劑(20)，以及所述發(fā)散角在所述臺(tái)階(46)的前部和后部大致相等。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述翼片，其中，所述臺(tái)階(46)只設(shè)置在所述隔離物(38)中，以及所述吸力側(cè)壁(24)的內(nèi)表面沿著所述狹槽(36)是平滑的。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述翼片，其中，所述狹槽(36)的每一個(gè)包括在所述隔離物(38)的每一個(gè)中的單個(gè)臺(tái)階(46)，以及所述隔離物在所述臺(tái)階的前部和后部具有平的和平行的側(cè)壁。
全文摘要
渦輪機(jī)翼片(12)包括相對(duì)的壓力側(cè)壁和吸力側(cè)壁(22、24)之間的內(nèi)部冷卻回路(34)。壓力側(cè)壁(22)包括由會(huì)聚隔離物(38)分開(kāi)的用于回路(34)的出口狹槽(36)的排。每個(gè)狹槽(36)包括入口(40)、喉部(42)和發(fā)散出口(44)。隔離物(38)的每一個(gè)包括在其會(huì)聚側(cè)壁中的臺(tái)階(46)，用于增加狹槽的發(fā)散，以擴(kuò)散通過(guò)其排放的冷卻劑。
文檔編號(hào)F01D5/18GK1766290SQ200510106498
公開(kāi)日2006年5月3日 申請(qǐng)日期2005年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月6日
發(fā)明者R·F·曼寧, T·E·德馬徹, D·A·弗洛德曼 申請(qǐng)人:通用電氣公司