[發明專利]具有徑向冷卻孔的渦輪輪葉

有效

• 申請號: 201110099779.3
• 申請日: 2011-04-12
• 公開（公告）號: CN102213109A
• 公開（公告）日: 2011-10-12
• 發明（設計）人: K·L·布魯斯;M·R·皮爾薩爾
• 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: 朱鐵宏;譚祐祥

技術領域

本文所公開的主題涉及具有徑向冷卻孔的渦輪輪葉。

背景技術

在諸如燃氣渦輪發動機或蒸汽渦輪發動機的渦輪發動機中，處于相對較高溫度的流體接觸構造成用以從流體中獲取機械能的葉片，從而有助于產生功率和/或電力。盡管該過程對于給定的期間可能效率較高，但隨著時間延長，高溫流體趨于造成破壞，這會降低性能和增加操作成本。

因此，通常需要且建議的是對葉片進行冷卻，以便至少防止或延遲過早損壞。這可通過將相對較冷的壓縮空氣輸送至待冷卻葉片來實現。在許多常規燃氣輪機中，具體而言，該壓縮空氣進入待冷卻的各葉片的底部，且沿徑向流經一個或多個加工成圓形的通路，以便通過對流和傳導的組合來冷卻葉片。

在這些常規燃氣輪機中，當流體的溫度升高時，便需要增加穿過葉片的冷卻流量。此種流動的增加可通過增大冷卻孔的尺寸來實現。然而，當冷卻孔尺寸增大時，各孔至葉片外表面的壁厚便減小，且最終沖擊葉片的可制造性和結構完整性。

發明內容

根據本發明的一方面，提供了一種渦輪輪葉，其包括可與轉子互連且形成為用以在其中容納冷卻劑的柄部，以及連接到柄部的徑向外部上且包括本體的翼型葉片，該本體形成為用以在其中限定大致沿徑向延伸的冷卻孔，其設置成用以單獨地接收容納在柄部內的冷卻劑以便從本體除去熱量，該冷卻孔還限定為在本體的預定徑向位置處具有大致非圓形的截面形狀。

根據本發明的另一方面，提供了一種渦輪輪葉，其包括可與轉子互連且形成為用以在其中容納冷卻劑的柄部，以及連接到柄部的徑向外部上且包括本體的翼型葉片，該本體形成為用以在其中限定多個大致沿徑向延伸的冷卻孔，其分別設置成單獨且獨立地接收容納在柄部內的冷卻劑來用于從本體除去熱量，在該多個冷卻孔的子集中的各冷卻孔還限定為在本體的預定徑向位置處具有大致非圓形的截面形狀。

根據本發明的又一方面，提供了一種渦輪輪葉，其包括可與轉子互連且形成為用以在其中容納冷卻劑的柄部，以及聯接到柄部的徑向外部上且包括本體的翼型葉片，該本體具有在相對的前緣和后緣之間延伸的相對的壓力表面和吸入表面，且形成為用以在其中限定大致沿徑向延伸的冷卻孔，其設置成用以單獨地接收容納在柄部內的冷卻劑來用于從本體除去熱量，該冷卻孔還限定為具有長形的側壁，該側壁具有與壓力表面和吸入表面的輪廓大致平行的輪廓。

通過結合附圖的如下描述，這些及其它優點和特征將變得更為明顯。

附圖說明

在所附權利要求中具體地指出且明確地主張了認作是本發明的主題。通過結合附圖的如下詳細描述，本發明的前述及其它特征和優點將變得明顯，在附圖中：

圖1為渦輪輪葉的平面視圖；

圖2為圖1中渦輪輪葉的示意性截面圖；

圖3至圖5為根據實施例的湍流器的截面視圖；以及

圖6至圖8為圖3至圖5中的湍流器的平面視圖。

本詳細說明通過舉例的方式參照附圖，闡述了本發明的實施例以及優點和特征。

零件清單

10渦輪輪葉

20柄部

21柄部本體

22通路

23平臺

40翼型葉片

41翼型本體

42冷卻孔

43實心部分

44壓力表面

45吸入表面

46前緣

47后緣

48弧線(camberline)

50長軸

51短軸

60非圓形的截面形狀

70壁

71側壁

80湍流器

81第一構造

82第二構造

83第三構造

90，91，92組合

具體實施方式

參看圖1，提供了一種渦輪輪葉10，且該渦輪輪葉10包括柄部20和翼型葉片40。柄部20可與諸如燃氣渦輪發動機的渦輪發動機的轉子互連并可圍繞其旋轉，且包括柄部本體21，該本體21形成為用以在其中限定腔體或多個通路22。腔體可鑄造在柄部本體21中，以及該多個通路22可機械加工而成。盡管腔體和多個通路22兩者都可采用，但出于清楚和簡明的目的，在下文中柄部本體21將描述成形成為用以僅限定多個通路22。該多個通路22可容納冷卻劑，例如從壓縮機獲取的壓縮空氣。

柄部本體21可形成為具有杉樹形狀，其在安裝于轉子燕尾形密封組件內時，將柄部20相對于轉子固定到適當位置上。在該位置，該多個通路22中的各個例如經由渦輪輪葉10的徑向內端與冷卻劑供送源流體地連通。