[發明專利]一種翼型及用于構造該翼型的方法

在審

• 申請號: 201380057078.0
• 申請日: 2013-10-25
• 公開（公告）號: CN104736797A
• 公開（公告）日: 2015-06-24
• 發明（設計）人: J.齊雅托
• 申請（專利權）人: 西門子公司
• 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: 李晨;胡斌

技術領域

本發明涉及一種翼型及用于構造該翼型的方法。

背景技術

翼型通常被用作渦輪機器（例如用于發電的燃氣渦輪機或蒸汽渦輪機）中的翼葉和/或葉片。渦輪機器工作達很長的時間段，并且在其工作期間翼型與非常高溫度的氣體即渦輪機器中的工作流體（超過1000℃）接觸。于是，翼型外表面的溫度極大地升高。翼型暴露于極高的工作溫度達如此長的時間段，導致翼型的使用壽命縮短。因此，該翼型在其工作期間需加以冷卻，從而延長其使用壽命。

沖擊冷卻是用于使翼型冷卻的普遍技術。在沖擊冷卻中，冷卻劑流體在高壓下撞擊到需冷卻的翼型的某些區域（熱點）上。這要求利用高壓提供冷卻劑流體以便形成沖擊，這要求使用額外的裝置來增加冷卻劑流體壓力。因此，目前的沖擊冷卻技術對于使翼型冷卻而言是昂貴的并且不是高效的。

US5704763公開了一種具有細分的冷卻通路的翼型，其包括用于形成使被引導經過通路的冷卻流體的湍流的裝置。這些湍流提高冷卻效率。

US7722327提出了一種用于冷卻翼型的可替代技術，并且敘述了用于薄翼型的多個渦流冷卻回路，其中翼型的壁是由連接到前緣冷卻空氣供給通道的多個單獨的渦流冷卻通道所組成。然而，這是非常昂貴的解決方案，因為它需要復雜的翼型結構，由此增加構造翼型的復雜程度。

發明內容

本發明的目的是提出一種較為簡單且增強的翼型設計，用于改善翼型的冷卻效率。

上述目的是由根據權利要求1所述的翼型及根據權利要求11所述的用于構造所述翼型的方法而實現。

本發明的基本目的是提出一種用于翼型的設計，使得翼型的冷卻（特別是在翼型的工作期間）被增強。在本文中，根據本發明的翼型包括外壁、內壁和位于前述壁之間的冷卻通道。冷卻通道的目的是在翼型的工作期間引導冷卻劑流體。內壁包括突起，該突起從內壁表面延伸到冷卻通道中。此突起被布置且確定輪廓以引導冷卻劑流體的至少一部分（其正流動經過冷卻通道且特別是在突起上方），從而使冷卻劑流體沖擊到外壁的第一區上。

突起有助于引導冷卻劑流體從而形成冷卻劑流體在外壁上的沖擊。冷卻劑流體在外壁上的沖擊的目的是將更多的熱從外壁傳遞到冷卻劑流體上，特別是與對流冷卻的常規技術相比。此外，通過設置突起，增加了壁的有效表面積，由此增強從外壁向冷卻劑流體的熱傳遞。由此實現增強的外壁的冷卻，特別是第一區的冷卻。

根據本文中所公開的本發明的實施例，內壁上的突起在冷卻劑流體的流動方向和朝向外壁的方向中延伸。

根據本文中所公開的本發明的另一個實施例，當在冷卻劑流體的總體流動方向中理解時，突起包括上升部、下降部和頂峰。上升部在朝向外壁的方向中上升，而下降部在朝向內壁的方向中下降。頂峰位于上升部與下降部之間。此外，下降部的坡度的絕對值大于上升部的坡度的絕對值。

根據前述實施例的突起的這一輪廓對于流暢地引導冷卻劑流體到外壁上的第一區上而言是有利的。上升部的坡度流暢地沿上升部引導冷卻劑流體，在一定程度上以提高冷卻劑流體到外壁的第一部上的沖擊的效率。于是，同時實現冷卻劑流體在冷卻通道中的無障礙循環以及有效的沖擊。

根據本文中所公開的本發明的又一個實施例，突起在翼型中的位置是使得突起靠近翼型的前緣。在翼型的工作期間，翼型的前緣經受比翼型的后緣更多的加熱。因此，借助于使突起位于更靠近前緣的位置，突起的目的在于使翼型經受更多加熱的部分冷卻，由此延長翼型的使用壽命。

根據本文中所公開的本發明的又一個實施例，外壁包括突起，該突起從外壁的表面延伸到冷卻通道中。外壁上的突起也被布置且確定輪廓以引導冷卻劑流體的至少一部分（其正流動經過冷卻通道且特別是在外壁上的突起上方），從而使冷卻劑流體沖擊到內壁的第二區上。于是，在冷卻劑流體在冷卻通道的內部循環期間，有可能使沖擊在外壁上的冷卻劑流體改變方向而回到內壁上，由此使冷卻劑流體準備被再次引導到外壁上，以導致冷卻劑流體沖擊到外壁上的不同位置上。

根據本文中所公開的本發明的又一個實施例，外壁上的突起在冷卻劑流體的流動方向和朝向內壁的方向中延伸。

根據本文中所公開的本發明的又一個實施例，當在冷卻劑流體的總體流動方向中理解時，外壁上的突起還包括上升部、下降和頂峰。上升部在朝向內壁的方向中上升，而下降部在朝向外壁的方向中下降。頂峰位于上升部與下降部之間。另外，下降部的坡度的絕對值大于上升部的坡度的絕對值。