[發明專利]渦輪翼型件后緣冷卻通路

有效

• 申請號: 201710009807.5
• 申請日: 2017-01-06
• 公開（公告）號: CN106968722B
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: J.R.艾倫;R.A.弗里德里克;R.D.布里格斯;M.R.蒂爾特謝爾
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F01D5/18
• 分類號: F01D5/18;F01D5/28;F01D9/04;F01D25/12
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 嚴志軍;鄧雪萌

提供了一種陶瓷翼型件。陶瓷翼型件可包括前緣(46)、后緣(48)、和一對側壁。該對側壁可包括沿寬度方向間隔開且沿弦向方向在前緣(46)與后緣(48)之間延伸的吸力側壁(44)和壓力側壁(42)。該對側壁還可限定冷卻腔(50)和在冷卻腔(50)下游的多個內部冷卻通路(52)以接收加壓的冷卻空氣流。內部冷卻通路(52)可被限定為跨過具有設定擴散長度的擴散區段(58)，且包括一個或更多個預先限定的比率或角度。

技術領域

本主題大體上涉及燃氣渦輪發動機翼型件，且更具體而言，涉及通向翼型件的后緣的冷卻通路。

背景技術

在燃氣渦輪發動機中，空氣在壓縮機中被加壓并且在燃燒器中與燃料混合以用于產生熱燃燒氣體。熱氣體被導送穿過各種渦輪級，渦輪級從該熱燃燒氣體提取能量，以用于給壓縮機供能且產生功。渦輪級通常包括靜止金屬渦輪噴嘴，靜止金屬渦輪噴嘴具有將熱燃燒氣體導送到對應的轉子葉片排中的靜葉排。隨著時間變化，在燃燒過程中生成的熱量可快速地磨損渦輪靜葉和葉片，從而降低它們的有用壽命。該磨損在翼型件的薄的后緣處可特別顯著。

在一些發動機中，渦輪靜葉和渦輪葉片二者具有可接收冷卻空氣的對應的中空翼型件。冷卻空氣可在被穿過翼型件后緣附近的一個或更多個槽道排出之前被引導穿過翼型件。通常，冷卻空氣是從燃燒過程轉移的壓縮機排放空氣。雖然從燃燒過程轉移空氣有助于防止對渦輪翼型件的損傷，但這可減少對于燃燒而言可用的空氣量，因此降低發動機的整體效率。

后緣冷卻槽道的空氣動力和冷卻性能可與冷卻槽道和居間分隔件的具體構造相關。冷卻槽道的流動面積調節穿過冷卻槽道排放的冷卻空氣的流動，且冷卻槽道的幾何形狀影響其冷卻性能。例如，冷卻槽道的發射或擴散角度可引起排放的冷卻空氣的非期望的流動分離，該流動分離將使排放空氣的性能和冷卻效力降級。這還可增大影響渦輪效率的損失。

雖然出口臺肩(land)的小尺寸和后緣冷卻槽道的冷卻性能、渦輪翼型件的薄后緣通常由于其在燃氣渦輪發動機的不利環境中的高操作溫度而限制這些翼型件的壽命。

因此，期望提供具有改善的持久性和發動機性能的翼型件。還期望使用于后緣冷卻的冷卻流的量極小化且使燃氣渦輪發動機的燃料效率極大化。

發明內容

本發明的方面和優點將在下列描述中部分地闡述，或可根據描述而是明顯的，或可通過本發明的實踐而習得。

按照本公開的一個實施例，提供一種陶瓷翼型件。陶瓷翼型件可包括前緣、后緣、和一對側壁。后緣可在弦向方向上定位在前緣的下游。該對側壁可包括在寬度方向上間隔開且在弦向方向上在前緣與后緣之間延伸的吸力側壁和壓力側壁。該對側壁還可限定冷卻腔和在冷卻腔下游的多個內部冷卻通路以接收加壓的冷卻空氣流。內部冷卻通路可被限定為跨過具有設定擴散長度的擴散區段。壓力側壁還可包括在距離吸力側壁設定孔口寬度處的中斷唇緣，以限定流出孔口。內部冷卻通路可包括在擴散區段上游的進口，該進口具有設定進口區域截面，而且其中，流出孔口包括設定中斷區域截面，該中斷區域截面具有相對于該進口區域截面的在大約1和大約3之間的中斷比率。

按照本公開的另一個實施例，提供一種陶瓷翼型件。陶瓷翼型件可包括前緣、后緣、和一對側壁。后緣可在弦向方向上定位在前緣的下游。該對側壁可包括在寬度方向上間隔開且在弦向方向上在前緣與后緣之間延伸的吸力側壁和壓力側壁。該對側壁還可限定冷卻腔和在冷卻腔下游的多個內部冷卻通路以接收加壓的冷卻空氣流。內部冷卻通路可被限定為跨過在恒定擴散寬度和擴展角度下的擴散區段。擴展角度可在大約3°和大約15°之間。壓力側壁還可包括在距離吸力側壁設定孔口寬度處的中斷唇緣，以限定流出孔口。