空氣冷卻式渦輪葉片和對(duì)應(yīng)的冷卻渦輪葉片的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]目前的實(shí)施例大體上涉及燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，并且更特別地(但無(wú)限制)，涉及用于冷卻燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子組件的方法和設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中，空氣在壓縮機(jī)中被加壓，并且與燃燒器中的燃料混合用于產(chǎn)生熱燃燒氣體，該熱燃燒氣體向下游流過(guò)渦輪級(jí)。這些渦輪級(jí)從燃燒氣體抽取能量。高壓渦輪包括第一級(jí)噴嘴和轉(zhuǎn)子組件，該轉(zhuǎn)子組件具有盤和多個(gè)渦輪葉片。高壓渦輪首先接收來(lái)自燃燒器的熱燃燒氣體，并且包括第一級(jí)定子噴嘴，該第一級(jí)定子噴嘴引導(dǎo)燃燒氣體向下游穿過(guò)一排高壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片，該排高壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片從第一轉(zhuǎn)子盤沿徑向向外延伸。在兩級(jí)渦輪中，第二級(jí)定子噴嘴定位在第一級(jí)葉片的下游，繼而后面是從第二轉(zhuǎn)子盤沿徑向向外延伸的一排第二級(jí)渦輪葉片。定子噴嘴以最大化相鄰的下游渦輪葉片處的抽取的方式引導(dǎo)熱燃燒氣體。
[0003]第一轉(zhuǎn)子盤和第二轉(zhuǎn)子盤通過(guò)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)子軸來(lái)連結(jié)于壓縮機(jī)，用于在運(yùn)行期間對(duì)壓縮機(jī)提供功率。這些典型地被稱為高壓渦輪。渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)可包括一定數(shù)量的級(jí)的靜態(tài)翼型件，通常被稱為導(dǎo)葉，它們沿發(fā)動(dòng)機(jī)軸向方向在旋轉(zhuǎn)空氣翼型件(通常被稱為葉片)之間留有間隙。多級(jí)低壓渦輪跟隨兩級(jí)高壓渦輪，并且典型地通過(guò)第二軸連結(jié)于風(fēng)扇，在用于在飛行中對(duì)飛行器提供功率的典型渦輪風(fēng)扇飛行器發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造中，該風(fēng)扇設(shè)置在壓縮機(jī)的上游。
[0004]隨著燃燒氣體向下游流過(guò)渦輪級(jí)，從渦輪級(jí)抽取能量，并且燃燒氣體的壓力降低。燃燒氣體用來(lái)對(duì)壓縮機(jī)提供功率，以及對(duì)渦輪輸出軸提供功率，并且燃燒氣體用于航海，或者在航空使用中提供推力。照這樣，燃料能量轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)軸的機(jī)械能，以對(duì)壓縮機(jī)提供功率，以及供應(yīng)過(guò)程繼續(xù)所需的壓縮空氣。
[0005]渦輪轉(zhuǎn)子組件典型地包括至少一排沿周向間隔開的轉(zhuǎn)子葉片。各個(gè)轉(zhuǎn)子葉片包括翼型件，該翼型件具有在前緣和后緣處連接在一起的壓力側(cè)和吸力側(cè)。各個(gè)翼型件從轉(zhuǎn)子葉片平臺(tái)沿徑向向外延伸。各個(gè)轉(zhuǎn)子葉片還可包括燕尾件，該燕尾件從柄部沿徑向向內(nèi)延伸，該柄部在平臺(tái)和燕尾件之間延伸。燕尾件用來(lái)將轉(zhuǎn)子組件內(nèi)的轉(zhuǎn)子葉片安裝到轉(zhuǎn)子盤或卷軸。已知的葉片是中空的，使得內(nèi)部冷卻腔體至少部分地由翼型件、平臺(tái)、柄部和燕尾件限定。
[0006]為了便于防止翼型件由于暴露于高溫燃燒氣體而受損，已知的翼型件包括運(yùn)送冷卻流體穿過(guò)翼型件的內(nèi)部冷卻回路。至少一些已知的高壓渦輪葉片包括內(nèi)部冷卻腔體，該內(nèi)部冷卻腔體為蛇形的，使得冷卻氣體路徑沿徑向向外運(yùn)送到葉片末端，其中，流倒轉(zhuǎn)方向，并且沿徑向向內(nèi)朝葉片根部流回。流可通過(guò)根部離開葉片，或者流可引導(dǎo)到后緣中的孔，以容許氣體流經(jīng)后緣的表面用于冷卻后緣。特別地，至少一些已知的轉(zhuǎn)子葉片將壓縮機(jī)放氣運(yùn)送到限定在側(cè)壁之間的腔體中，以對(duì)側(cè)壁進(jìn)行對(duì)流冷卻。使用沖擊冷卻可實(shí)現(xiàn)額外的冷卻，其中，沖擊插件相對(duì)于翼型件的前緣的內(nèi)表面通過(guò)沖擊射流陣列運(yùn)送冷卻流體，以便于沿著前緣冷卻翼型件。但是，受到制造約束限制，這些回路為效率低的，因?yàn)榛芈愤\(yùn)送冷卻流體穿過(guò)腔體的中心，其中，從翼型件的壁移除熱為效率低的。
[0007]如可由前述看出的，應(yīng)當(dāng)克服這些和其它缺陷，以改進(jìn)穿過(guò)轉(zhuǎn)子葉片組件的冷卻空氣流。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]根據(jù)示例性實(shí)施例，一種空氣冷卻式渦輪葉片包括葉片，該葉片具有在前緣和后緣之間延伸的壓力側(cè)和吸力側(cè)，葉片具有:中空腔體；沿徑向延伸穿過(guò)葉片的多個(gè)腔室，成組的腔室限定穿過(guò)渦輪葉片的多個(gè)回路，所述回路中的第一個(gè)沿著所述吸力側(cè)向上延伸，所述回路中的所述第一個(gè)由所述回路中的第二個(gè)與所述壓力側(cè)隔開；設(shè)置在所述回路中的所述第一個(gè)的一部分和所述回路中的所述第二個(gè)之間的主干肋。
[0009]根據(jù)其它示例性實(shí)施例，一種冷卻渦輪葉片的方法，該渦輪葉片具有前緣、后緣、吸力側(cè)、壓力側(cè)、限定回路的多個(gè)腔室，該方法包括:引導(dǎo)壓縮空氣穿過(guò)定位成沿著渦輪葉片的吸力側(cè)的腔室中的兩個(gè)；利用至少一個(gè)回路隔開沿著吸力側(cè)的腔室中的兩個(gè)，至少一個(gè)回路包括在壓力側(cè)和吸力側(cè)之間延伸的橫向腔室；使腔室中的兩個(gè)在葉片末端附近合并成末端標(biāo)志腔室；使末端標(biāo)志腔室沿向后方向朝后緣延伸。
[0010]以上略述的所有特征都僅理解為示例性的，并且可從本文的公開發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的許多其它特征和目標(biāo)。因此，在沒(méi)有進(jìn)一步閱讀整個(gè)說(shuō)明書、權(quán)利要求及其包括的附圖的情況下，不以限制性解釋來(lái)理解該概述。
【附圖說(shuō)明】
[0011]本發(fā)明的上面提到的和其它的特征和優(yōu)點(diǎn)和獲得它們的方式將變得更加顯而易見，并且通過(guò)參照結(jié)合附圖進(jìn)行的實(shí)施例的以下描述，將更好地理解燃?xì)鉁u輪轉(zhuǎn)子葉片的冷卻，其中:
圖1是示例性燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的示意圖；
圖2是可用于圖1中顯示的燃?xì)鉁u輪的示例性轉(zhuǎn)子葉片的透視圖；
圖3是圖2中顯示的轉(zhuǎn)子葉片的橫截面圖；
圖4是處于與圖3不同的標(biāo)高的轉(zhuǎn)子葉片的第二橫截面圖；以及，
圖5是渦輪葉片的較低的等距視圖，渦輪葉片部分地剖開，以揭示各種腔室和冷卻回路。
【具體實(shí)施方式】
[0012]現(xiàn)在將詳細(xì)參照提供的實(shí)施例，在圖中示出實(shí)施例的一個(gè)或更多個(gè)示例。以說(shuō)明而非限制公開的實(shí)施例的方式提供各個(gè)示例。實(shí)際上，將對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，可在不偏離本公開的范圍或精神的情況下對(duì)目前的實(shí)施例作出各種修改和改變。例如，被示為或描述成一個(gè)實(shí)施例的部分的特征可用于另一個(gè)實(shí)施例，以產(chǎn)生另外的實(shí)施例。因而意于的是本發(fā)明覆蓋落在所附權(quán)利要求及其等效物的范圍內(nèi)的此類修改和改變。
[0013]現(xiàn)在參照?qǐng)D1-5，描繪了用于冷卻燃?xì)鉁u輪轉(zhuǎn)子葉片的方法和設(shè)備的各種實(shí)施例。示例性渦輪葉片包括多個(gè)腔室，該多個(gè)腔室限定用于輸送高壓壓縮機(jī)排氣來(lái)冷卻渦輪葉片的回路。葉片回路包括至少一個(gè)腔室，其隔開較冷的區(qū)段腔體與較熱的壓力側(cè)空氣。另外，腔室中的至少一個(gè)在壓力側(cè)和吸力側(cè)之間延伸，以中斷主干肋或間隔件。
[0014]相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)軸線來(lái)使用用語(yǔ)前和后，并且它們大體表示沿發(fā)動(dòng)機(jī)軸線的方向朝向渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的前部或渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的后部。
[0015]如本文所用，用語(yǔ)“軸向”或“沿軸向”指的是沿著發(fā)動(dòng)機(jī)的縱向軸線的維度。與“軸向”或“沿軸向”結(jié)合使用的用語(yǔ)“向前”指的是沿朝向發(fā)動(dòng)機(jī)入口或比另一個(gè)構(gòu)件相對(duì)更接近發(fā)動(dòng)機(jī)入口的構(gòu)件的方向移動(dòng)。與“軸向”或“沿軸向”結(jié)合使用的用語(yǔ)“后”指的是沿朝向發(fā)動(dòng)機(jī)噴嘴或比另一個(gè)構(gòu)件相對(duì)更接近發(fā)動(dòng)機(jī)噴嘴的構(gòu)件的方向移動(dòng)。
[0016]如本文所用，用語(yǔ)“徑向”或“沿徑向”指的是在發(fā)動(dòng)機(jī)的中心縱向軸線和發(fā)動(dòng)機(jī)外周之間延伸的維度。用語(yǔ)“近側(cè)”或“沿近側(cè)”本身或者與用語(yǔ)“徑向”或“沿徑向”結(jié)合使用指的是沿朝向中心縱向軸線或比另一個(gè)構(gòu)件相對(duì)更接近中心縱向軸線的構(gòu)件的方向移動(dòng)。用語(yǔ)“遠(yuǎn)側(cè)”或“沿遠(yuǎn)側(cè)”本身或者與用語(yǔ)“徑向”或“沿徑向”結(jié)合使用指的是沿朝向發(fā)動(dòng)機(jī)外周或比另一個(gè)構(gòu)件相對(duì)更接近發(fā)動(dòng)機(jī)外周的構(gòu)件的方向移動(dòng)。如本文所用，用語(yǔ)“側(cè)向”或“沿側(cè)向”指的是垂直于軸向和徑向維度兩者的維度。
[0017]圖1是包括風(fēng)扇組