[發明專利]具有徑向冷卻凹槽的渦輪機葉片蓋板

有效

• 申請號: 201611095332.8
• 申請日: 2016-12-02
• 公開（公告）號: CN106968719B
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: F.T.小韋勒特;E.D.勞什
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F01D5/14
• 分類號: F01D5/14;F01D5/08
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 嚴志軍;譚祐祥

本發明涉及具有徑向冷卻凹槽的渦輪機葉片蓋板。一種渦輪機葉片可包括翼型件和聯接至翼型件的柄。柄可包括具有第一周向面和相對的第二周向面的蓋板。徑向冷卻凹槽定位在第一周向面中，且構造成允許冷卻流體相對于平臺從第一徑向位置傳遞至不同的第二徑向位置。徑向冷卻凹槽提供蓋板和柄冷卻。另外，徑向冷卻凹槽可輸送流體來用于吹掃葉片平臺與蓋板之間的間隙，這防止了從渦輪流動通路攝取熱氣體。

技術領域

本公開內容大體上涉及渦輪機葉片冷卻，并且更具體地涉及具有包括徑向冷卻凹槽的蓋板的渦輪機葉片。

背景技術

現代渦輪機葉片(諸如用于燃氣渦輪機中的那些)需要大量冷卻。翼型件冷卻中認為是次要的且通常忽視的是熱氣體通路外的區域，即，柄和蓋板。葉片平臺形成熱氣體通路的內表面，且使柄和蓋板與高溫氣流隔離。蓋板形成輪空間邊界的一個邊緣，較冷空氣穿過該邊緣來吹掃輪空間，且阻止熱氣體從熱氣體通路攝入柄區域中。

典型的工業渦輪機葉片設計包括用以緩解熱氣體攝入柄區域中的平臺密封銷和徑向密封銷。典型的徑向密封銷為圓柱形的，且設計成配合在葉片的蓋板中的凹槽中。為了避免負載下的結合，葉片設計成使得相鄰葉片之間存在小的間隙。在旋轉下，銷延伸，且接觸相鄰葉片，形成接觸線。不管徑向密封銷的使用如何，常見的是具有跨過平臺密封銷或穿過徑向密封銷與平臺密封銷之間的間隙的泄漏。即，密封布置是不完美的，且泄漏通路存在，一些熱氣體將經由泄漏通路滲透到柄區域中。防止熱氣體攝入輪空間的一種手段在于使柄加壓，即，確保柄腔中壓力足以阻止泄漏。盡管該布置是有效的，該方法增加了專用于渦輪冷卻的所需(例如，壓縮機)流量，且降低了總渦輪機效率。由于渦輪機葉片材料的能力隨金屬溫度升高而降低，且由于熱梯度改變渦輪機葉片中的應力場，故柄和蓋板金屬溫度的控制是期望的。吹掃空氣經由其在徑向密封銷附近流動的窄徑向通路向柄和蓋板提供的冷卻可忽略。

發明內容

本公開內容的第一方面提供了一種渦輪機葉片，包括：翼型件；聯接到翼型件上的柄，柄包括具有第一周向面和相對的第二周向面的蓋板；以及定位在第一周向面中的徑向冷卻凹槽，徑向冷卻凹槽構造成允許冷卻流體相對于平臺從第一徑向位置傳遞至不同的第二徑向位置。

本公開內容的第二方面提供了一種渦輪機葉片，其包括：翼型件；聯接到翼型件上的平臺；從平臺延伸的柄，柄包括具有第一周向面和相對的第二周向面的蓋板；位于蓋板的第一周向面內且構造成將徑向密封銷收納在其中來密封相鄰渦輪機葉片蓋板之間的周向間隙的徑向密封銷座；以及定位在蓋板的相對的第二周向面內的徑向冷卻凹槽，徑向冷卻凹槽構造成允許冷卻流體經過其間。

一種渦輪機，包括：多個葉片，各個葉片均包括：翼型件和聯接到翼型件上的柄，柄包括具有第一周向面和相對的第二周向面的蓋板；以及定位在第一周向面中的徑向冷卻凹槽，徑向冷卻凹槽構造成允許冷卻流體相對于平臺從第一徑向位置傳遞至不同的第二徑向位置。

本發明的第一技術方案提供了一種渦輪機葉片，包括：翼型件；聯接至所述翼型件的平臺；聯接至所述翼型件且從所述平臺延伸的柄，所述柄包括蓋板，其具有第一周向面和相對的第二周向面；以及定位在所述第一周向面中的徑向冷卻凹槽，所述徑向冷卻凹槽構造成允許冷卻流體相對于所述平臺從第一徑向位置傳遞至不同的第二徑向位置。

本發明的第二技術方案是在第一技術方案中，還包括：徑向密封銷座，其定位在所述蓋板中且構造成將徑向密封銷收納在其中，以密封相鄰的渦輪機葉片蓋板之間的周向間隙，其中一個渦輪機葉片的所述徑向冷卻凹槽在操作狀態中定位在相鄰渦輪機葉片的所述徑向密封銷座附近。

本發明的第三技術方案是在第二技術方案中，所述徑向密封銷座定位在所述第二周向面中，以及所述徑向冷卻凹槽定位成沿軸向偏離所述第一周向面中的所述徑向密封銷座。

本發明的第四技術方案是在第二技術方案中，所述軸向偏移使得所述第一周向面中的所述徑向冷卻凹槽沿軸向重疊所述第二周向面中的所述徑向密封銷座。