[發明專利]用于冷卻渦輪葉片的系統

有效

• 申請號: 201110031251.2
• 申請日: 2011-01-20
• 公開（公告）號: CN102135017A
• 公開（公告）日: 2011-07-27
• 發明（設計）人: L·J·安曼;R·R·古德
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F01D5/18
• 分類號: F01D5/18
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 周心志;譚祐祥

技術領域

本文所公開的主題涉及燃氣渦輪發動機(gas?turbine?engine)，且更特定而言涉及渦輪葉片末梢(blade?tip)。

背景技術

燃氣渦輪系統通常包括至少一個燃氣渦輪發動機，其具有壓縮機、燃燒器和渦輪。燃燒器被配置成燃燒燃料與壓縮空氣的混合物以生成熱燃燒氣體，熱燃燒氣體又驅動渦輪的一個或多個葉片旋轉。舉例而言，渦輪葉片可從支承轉子盤在徑向向外延伸，且渦輪葉片的旋轉可生成動力用于負載和/或壓縮機。不利的是，在操作期間，渦輪葉片持續地向熱燃燒氣體暴露，從而導致渦輪葉片和特別是渦輪葉片末梢難以冷卻。若不進行適當冷卻，渦輪葉片的末梢會經受氧化和開裂，從而縮短渦輪葉片的操作壽命并降低性能。

發明內容

在一實施例中，一種系統包括渦輪葉片，該渦輪葉片具有徑向葉片末梢。該系統還包括后邊緣溝槽(trailing?edge?trench)，該后邊緣溝槽形成在徑向葉片末梢中且其朝向渦輪葉片的后邊緣延伸。該后邊緣溝槽還包括第一組冷卻通路，其中的每一個包括沿著后邊緣溝槽的第一側壁形成的第一槽，由此該槽聯接到延伸穿過后邊緣溝槽的底板的第一相應孔。

在另一實施例中，一種系統包括渦輪。該渦輪包括渦輪葉片，該渦輪葉片具有前邊緣和后邊緣，其中該渦輪葉片包括徑向葉片末梢。該系統還包括沿著徑向葉片末梢朝向后邊緣延伸的后邊緣溝槽。該后邊緣溝槽包括壓力側溝槽壁、吸力側溝槽壁、溝槽底板和在下游方向朝向渦輪葉片的后邊緣成角度的多個冷卻通路。

在再一實施例中，一種系統包括渦輪。該渦輪包括渦輪葉片，該渦輪葉片具有前邊緣和后邊緣，其中該渦輪葉片包括徑向葉片末梢。該系統還包括沿著徑向葉片末梢的后邊緣部分朝向后邊緣在弦向(chordally)延伸的后邊緣溝槽，其中該后邊緣部分的長度在該渦輪葉片長度的大約5％至40％之間。此外，該系統包括布置于后邊緣部分內和后邊緣溝槽內的多個成角度的冷卻通路。

附圖說明

當參看附圖來閱讀本發明下文的詳細描述時，本發明的這些和其它特點、方面和優點將變得更好理解，在所有附圖中，相似的附圖標記表示相似部件，其中：

圖1是描繪了渦輪系統的實施例的方塊圖，其包括渦輪葉片，渦輪葉片的末梢具有后邊緣溝槽，后邊緣溝槽被配置成提供增強的冷卻；

圖2是如圖1所示的渦輪系統的實施例的剖視側視圖；

圖3是如圖2所示的渦輪系統的渦輪部段的實施例的等距視圖，其包括安裝于轉子盤上的渦輪葉片；

圖4是如圖3所示的渦輪葉片的頂視圖，其示出渦輪葉片的末梢的實施例；

圖5是在圖4的弧形線5-5內所取得的渦輪葉片末梢的局部頂視圖，其示出后邊緣溝槽的實施例；

圖6是沿著圖4的切割線6-6所取得的截面側視圖，其示出渦輪葉片末梢的后邊緣溝槽的實施例；

圖7是沿著圖5的切割線7-7所取得的截面結端視圖，其示出渦輪葉片末梢的后邊緣溝槽的實施例；以及

圖8是在圖4的弧形線5-5內所取得的渦輪葉片末梢的局部頂視圖，其示出后邊緣溝槽的另一實施例。

元件列表：

10????燃氣渦輪系統

12????燃料噴嘴

14????燃料供給

16????燃燒器

17????熱燃燒氣體

18????渦輪

19????軸桿

20????排氣

22????壓縮機

24????吸入口

26????負載

30????空氣

32????加壓空氣

34????加壓空氣與燃料

36????燃燒氣體

38????縱向軸線

40????渦輪葉片

42????轉子盤

44????渦輪保護罩

46????空隙間隙

48????燕尾榫

49????燕尾槽

50????下游方向

51????徑向軸線

52????上游方向

53????周向

54????翼面

55????中空腔

56????平臺

58????壓力側壁

60????吸力側壁

62????葉片末梢

66????前邊緣

68????后邊緣

70????膜冷卻孔

72????后邊緣排放孔

74????膜冷卻孔

76????對接架

78????冷卻孔

80????末梢板