[發(fā)明專利]具有平臺(tái)冷卻布置的渦輪轉(zhuǎn)子葉片

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510100246.0
• 申請(qǐng)日: 2015-03-06
• 公開（公告）號(hào): CN104895619B
• 公開（公告）日: 2019-04-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: B.W.萬塔塞爾;J.R.康諾爾;B.D.路易斯;A.O.本森
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 通用電氣公司
• 主分類號(hào): F01D5/18
• 分類號(hào): F01D5/18
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 嚴(yán)志軍;周心志

本發(fā)明涉及具有平臺(tái)冷卻布置的渦輪轉(zhuǎn)子葉片。具體而言，渦輪轉(zhuǎn)子葉片中的平臺(tái)冷卻布置包括：給送孔，其從吸力側(cè)斜面延伸至內(nèi)部冷卻通路；和一個(gè)或更多個(gè)分支孔，它們各自從給送孔延伸至吸力側(cè)斜面，使得冷卻劑從內(nèi)部冷卻通路通過給送孔流到一個(gè)或更多個(gè)分支孔并且沿吸力側(cè)斜面離開平臺(tái)。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)大體涉及燃燒渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，如在本文中所使用的并且除非另外具體地聲明，其包括所有類型的燃燒渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，例如在功率生成和航空器發(fā)動(dòng)機(jī)中使用的那些。更具體地，但卻不作為限制，本應(yīng)用涉及用于冷卻渦輪轉(zhuǎn)子葉片的平臺(tái)區(qū)域的設(shè)備、系統(tǒng)和/或方法。

背景技術(shù)

燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)典型地包括壓縮機(jī)、燃燒器和渦輪。壓縮機(jī)和渦輪通常包括在級(jí)中軸向地堆疊的翼形件或葉片的排。各級(jí)典型地包括固定的一排周向地間隔開的定子葉片，和繞中央軸線或軸旋轉(zhuǎn)的一組周向地間隔開的轉(zhuǎn)子葉片。在操作時(shí)，壓縮機(jī)中的轉(zhuǎn)子葉片繞軸旋轉(zhuǎn)來壓縮空氣流。然后在燃燒器中使用該壓縮空氣來燃燒燃料的供應(yīng)。來自燃燒工序的所得的熱氣流穿過渦輪膨脹，這導(dǎo)致轉(zhuǎn)子葉片使它們附接至的軸旋轉(zhuǎn)。以此方式，將燃料中包含的能量轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)軸的機(jī)械能，該機(jī)械能然后例如可用來使發(fā)電機(jī)的線圈旋轉(zhuǎn)以生成電流。

參照?qǐng)D1和2，渦輪轉(zhuǎn)子葉片100通常包括翼形件部分或翼形件102和根部部分或根部104。翼形件102可描述為具有凸起吸力面105和凹入壓力面106。翼形件102還可描述為具有為前邊緣的導(dǎo)緣107，和作為后邊緣的尾緣108。根部104可描述為具有用于將葉片100固連至轉(zhuǎn)子軸的結(jié)構(gòu)(如所示，其典型地包括燕尾件109)、平臺(tái)110(翼形件102從其延伸)、和柄部112，柄部112包括燕尾件109與平臺(tái)110之間的結(jié)構(gòu)。

平臺(tái)110可包括多種構(gòu)造，例如平面(如在圖4中示出的)，其為波狀(contoured)或任何其他適當(dāng)?shù)淖冃汀?注意本文中使用的“平面”指近似或基本為平面的形狀。例如，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，平臺(tái)可構(gòu)造為具有稍微彎曲或凸起的向舷外表面，具有與轉(zhuǎn)子葉片的徑向位置處的渦輪的環(huán)境對(duì)應(yīng)的曲率。如在本文中所使用的，該類型的平臺(tái)形狀被認(rèn)為是平面的，因?yàn)榍拾霃匠浞执髞硎蛊脚_(tái)呈現(xiàn)平直外觀。)例如，具體參照?qǐng)D4，平臺(tái)110可具有頂側(cè)113，如圖1所示，其可包括軸向且周向地延伸的平直表面。如圖2所示，平臺(tái)110可具有下側(cè)114，其也可包括軸向且周向地延伸的平直表面。平臺(tái)110的頂側(cè)113和底側(cè)114可形成為使得各自基本平行于彼此。如所繪出的，應(yīng)當(dāng)理解的是，平臺(tái)110通常具有薄徑向輪廓，即，在平臺(tái)110的頂側(cè)113與底側(cè)114之間存在相對(duì)短的徑向距離。

通常，平臺(tái)110可用在渦輪轉(zhuǎn)子葉片110上來形成燃?xì)鉁u輪的熱氣體路徑區(qū)段的內(nèi)部流路邊界。平臺(tái)110還為翼形件102提供結(jié)構(gòu)支撐。在操作中，渦輪的旋轉(zhuǎn)速度包括可產(chǎn)生沿著平臺(tái)110的相對(duì)受壓區(qū)的機(jī)械負(fù)載，該區(qū)可進(jìn)一步經(jīng)受升高的溫度。

使平臺(tái)區(qū)域110更耐用的一個(gè)方法是在操作期間用壓縮空氣或其他冷卻劑的流冷卻其。但是，如本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的，平臺(tái)區(qū)域110提出了某些設(shè)計(jì)難題。在重要部分中，這是因?yàn)樵搮^(qū)域的幾何形狀，因?yàn)槿缢枋龅模脚_(tái)110是遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子葉片的中央芯存在且典型地設(shè)計(jì)為具有結(jié)構(gòu)合理但較薄徑向厚度的外圍構(gòu)件。

為了使冷卻劑循環(huán)，轉(zhuǎn)子葉片100典型地包括一個(gè)或更多個(gè)內(nèi)部冷卻通路116(見圖3和圖4)，其至少徑向地延伸穿過葉片100的芯，包括穿過根部104和翼形件102。如在下面更詳細(xì)地所描述的，為了增加熱交換，這種內(nèi)部冷卻通路可形成為具有曲折路徑，該曲折路徑蜿蜒穿過葉片100的中央?yún)^(qū)，但也可為其他構(gòu)造。在操作中，冷卻劑180可經(jīng)由在根部104的舷內(nèi)部分中形成的一個(gè)或更多個(gè)入口117進(jìn)入內(nèi)部冷卻通路116。冷卻劑180可循環(huán)穿過葉片100并且通過在翼形件上形成的出口(未顯示)并且/或者經(jīng)由在根部104中形成的一個(gè)或更多個(gè)出口(未顯示)離開。冷卻劑180可被壓縮，并且例如可包括壓縮空氣、與水、蒸汽等混合的壓縮空氣。在許多情況下，冷卻劑180是從發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)移的壓縮空氣，但也可能是其他來源。