[發(fā)明專利]具有與沖擊平臺冷卻相集成的翼型部冷卻的渦輪機轉子葉片

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201880023103.6
• 申請日: 2018-03-20
• 公開（公告）號: CN110494628B
• 公開（公告）日: 2022-10-28
• 發(fā)明（設計）人: 李經(jīng)邦;A.魏武德;S.克斯特
• 申請（專利權）人: 西門子能源全球兩合公司
• 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: 曹凌;王麗輝

本發(fā)明涉及用于渦輪機轉子葉片（10）的集成式翼型部和平臺冷卻系統(tǒng)（30），其包括多個蜿蜒的冷卻支腿（32a、32c、42a、42c），冷卻支腿（32a、32c、42a、42c）流體連接到入口（38、48）并且被構造成用于沿徑向方向引導冷卻劑（K）。冷卻支腿（32a、32c、42a、42c）由葉片翼型部（12）內(nèi)的展向地延伸的內(nèi)腔（26）至少部分地限定。冷卻支腿（32a、32c、42a、42c）的進入部包括向徑向外側延伸并側向地延伸到葉片平臺（50）中的流動通路（92、102），以便在將向徑向外側流動的冷卻劑（K）引入冷卻支腿（32a、32c、42a、42c）中之前導引冷卻劑（K）沖擊到葉片平臺（50）的徑向外表面（52）的內(nèi)側（60）上。沖擊區(qū)域（60）可包括湍流器（70）以便增強熱傳遞。

技術領域

本發(fā)明涉及渦輪機轉子葉片，并且特別地，涉及具有集成式翼型部和平臺冷卻的渦輪機轉子葉片。

背景技術

通常，燃氣渦輪發(fā)動機包括：壓縮機部段，其用于壓縮空氣；燃燒器部段，其用于將壓縮的空氣與燃料混合并且點燃混合物以形成熱工作流體；以及渦輪機部段，其用于從熱工作流體產(chǎn)生動力。渦輪機部段通常設置有多排或多級的渦輪機轉子葉片，所述渦輪機轉子葉片使熱工作流體膨脹以產(chǎn)生機械動力。可以通過將較高溫度的氣流傳遞到渦輪機部段中來提高燃氣渦輪發(fā)動機的效率。結果，渦輪機轉子葉片必須由能夠承受此類高溫的材料制成。另外，渦輪機轉子葉片常常包含冷卻系統(tǒng)，以延長葉片的壽命并減少由于溫度過高而發(fā)生故障的可能性。

通常，渦輪機轉子葉片由在一個端部處具有平臺的根部部分和形成葉片的長形部分形成，該葉片從聯(lián)接到根部部分的平臺向外延伸。葉片通常由與根部部段相對的尖端（tip）、前緣和后緣組成。大多數(shù)渦輪機轉子葉片的內(nèi)部方面通常包含形成冷卻系統(tǒng)的錯綜復雜的冷卻通道迷宮。葉片中的冷卻通道從渦輪發(fā)動機的壓縮機接收空氣并且將空氣傳遞通過葉片。冷卻通道常常包括多個流動路徑，所述多個流動路徑設計成將渦輪機轉子葉片的所有方面保持在相對均勻的溫度。然而，邊界層處的離心力和空氣流常常阻止渦輪機轉子葉片的一些區(qū)域被充分冷卻，這導致局部熱點的形成。局部熱點取決于它們的位置會縮短渦輪機轉子葉片的使用壽命，并且會將渦輪機轉子葉片損壞到需要更換葉片的程度。

葉片平臺常常包括從平臺下方的腔抽吸冷卻空氣的冷卻通路。這些冷卻通路通常互連以提供冷卻覆蓋。然而，前轉子冷卻腔會經(jīng)受熱氣體的攝取（ingestion），這導致了葉片平臺下方的溫熱得多的空氣并且不利地影響了平臺冷卻。因此，存在對具有改進的冷卻系統(tǒng)的渦輪機轉子葉片的需求，所述改進的冷卻系統(tǒng)克服了這些缺點。

發(fā)明內(nèi)容

簡言之，本發(fā)明的方面涉及一種具有與沖擊平臺冷卻集成的翼型部冷卻的渦輪機轉子葉片。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種渦輪機轉子葉片。所述葉片包括：平臺；翼型部，其從平臺展向地徑向向外延伸；以及根部，其從平臺徑向向內(nèi)延伸以用于將渦輪機轉子葉片安裝到盤。該葉片還包括集成式翼型部和平臺冷卻系統(tǒng)。冷卻系統(tǒng)包括：入口，其位于根部處以用于接收冷卻劑的供應；以及至少一個冷卻支腿，其流體地連接到入口并且被構造成用于沿徑向外側方向引導冷卻劑。冷卻支腿由翼型部內(nèi)的展向地延伸的內(nèi)腔至少部分地限定。所述冷卻支腿的進入部包括向徑向外側延伸和側向地延伸到平臺中的流動通路，以便在將向徑向外側流動的冷卻劑引入所述冷卻支腿中之前導引該冷卻劑沖擊到平臺的徑向外表面的內(nèi)側上。