專利名稱：冷卻改善的渦輪葉片或輪葉的制作方法
技術領域：
本文所公開的主題主要涉及渦輪葉片設計，并且更具體地涉及渦輪葉片或輪葉 (vane)的后緣設計。
背景技術：
有關后緣技術的兩個標準考慮因素為空氣動力效率(或阻滯)和冷卻。在空氣動 力效率方面的改善有時可導致冷卻有效性的降低，反之亦然。例如，使用壓力側排放可改善 空氣動力效率，但會降低冷卻的有效性。因此，需要一種既改善空氣動力效率又增強翼型件 (airfoil)冷卻的后緣設計。
發明內容
所公開的是一種渦輪葉片，其包括包含有前緣和后緣的葉片本體、沿后緣設置的 多個冷卻開口、后緣的第一寬度以及后緣的第二寬度，該第一寬度設置成越過冷卻開口，該 第二寬度設置在冷卻開口之間，其中，第二寬度小于第一寬度。通過結合附圖的如下描述，這些及其它優點和特征將變得更為明顯。
在權利要求中具體地指出且明確地主張了認作是本發明的主題。通過結合附圖的 如下詳細描述，本發明的前述及其它特征和優點將變得明顯，在附圖中圖1為根據第一示例性實施例的渦輪葉片的側部透視圖；圖2為圖1中的渦輪葉片的截面的正視圖；圖3為圖1中的渦輪葉片的在平面內的截面視圖；圖4為根據另一示例性實施例的渦輪葉片的側部透視圖；圖5為圖4中的渦輪葉片的截面的正視圖；圖6為圖4中的渦輪葉片的平面的截面視圖；圖7為根據另一示例性實施例的渦輪葉片的側部透視圖；圖8為圖7中的渦輪葉片的截面的正視圖；圖9為圖7中的渦輪葉片的在平面內的截面視圖；以及圖10為根據另一示例性實施例的渦輪葉片的截面的正視圖。本詳細說明通過舉例的方式，參照附圖闡述了本發明的實施例以及優點和特征。零件清單10 葉片12葉片本體14 前緣16 后緣18冷卻開口
20第一寬度22第二寬度24 直徑26相對中點28 凹狀部(concavity)29中心線30吸入側32壓力側34葉片區域36 最內側范圍(extent)40凹狀部42 通道44第一長度46第二長度
具體實施例方式參看圖1至圖3，示出了冷卻得到改善的空氣動力方面高效的渦輪葉片10。葉片 10包括具有前緣14和后緣16的葉片本體12。如圖1中最佳示出的那樣，葉片10的后緣 16包括多個冷卻開口 18。如圖2中最佳地示出且將在下文進行更為詳細描述的那樣，后緣 還包括在冷卻開口 18處的第一寬度20，以及在開口 18之間的第二寬度22。具體參看圖1和圖2，示出了一個示例性實施例，其中，第一寬度20大于第二寬度 22。在該示例性實施例中，第一寬度20越過冷卻開口 18的相對中點或直徑24為最大的，， 而第二寬度22位于冷卻開口 18之間的相對中點26處為最小的。寬度20和22的尺寸差 異經由(通過模制、機加工或本領域中所公知的任何其它工藝規程)形成在后緣16處的凹 狀部28產生。在圖1至圖3的實施例中，該凹狀部28定向為從后緣16和所期望的臨近后 緣16的葉片區域34的吸入側30和壓力側32 二者朝向后緣16的中心線29進入葉片本體 12。在圖1至圖3的示例性實施例中，凹狀部28還從后緣16朝向前緣延伸至凹狀部 28的最內側范圍36，在該示例性實施例中，該最內側范圍36設置成距后緣16處在為凹狀 部深度的至少四分之一的長度處。如圖1至圖3中另外示出的那樣，如由凹狀部28所形成 的第二寬度22在從后緣16朝向最內側范圍36所截取的距離上增加，使得第二寬度22在 最內側范圍36處變為大致等于第一寬度20。這具體由圖3的截面視圖中示出的虛線很好 地表現出，其中，鄰近后緣16的實線示出了開口 18之間的區域的寬度22，而鄰近后緣16的 虛線示出了在開口 18中點26處的寬度20。現參看圖4至圖6，示出了另一示例性實施例，其中，渦輪葉片10包括僅處于吸入 側30處的凹狀部28。在該實施例中，第二寬度22再次小于第一寬度20，但寬度20和22 的尺寸差異是由形成在吸入側30處的凹狀部28所造成的。接著參看圖7至圖9，示出了又一個示例性實施例，其中，渦輪葉片10包括僅處于 壓力側32處的凹狀部28。在該實施例中，第二寬度22再次小于第一寬度20，但寬度20和22的尺寸差異是由形成在壓力側32處的凹狀部28所造成的。進一步參看圖10，示出了再一個示例性實施例，其中，渦輪葉片10的后緣16包括 沿朝向前緣14的方向設置在冷卻開口 18之間的凹狀部40，或具有從開口 18延伸到葉片本 體12中的通道42。該凹狀部40容許葉片10包括從后緣16到前緣14的第一長度44，以 及從后緣16到前緣14的第二長度46。如圖10中所示，凹狀部導致第一長度44大于第二 長度46，產生了在該圖中所示的構成輪廓的后緣幾何形狀。本申請的所有后緣實施例中所述的局部薄化減小了后緣的阻滯，從而改善了渦輪效率。通過這些實施例所實現的后緣形狀還減小了后緣中進一步來自更難以冷卻的冷卻孔 的區域。這繼而又減少了冷卻后緣所需的冷卻空氣量。這樣的形狀產生了沿渦輪軸線伸展 的流線，減小了傳遞到渦輪的下游級上的溫度。這種傳遞的減小降低了流動通路的端壁上 的溫度，以及改善了渦輪的總體可靠性。盡管僅結合了有限數量的實施例對本發明進行了詳細描述，但應當容易理解的 是，本發明并不限于這些公開的實施例。相反，本發明可進行修改，以結合任意數目的此前 并未描述但與本發明的精神和范圍相匹配的變型、備選方案、替換方案或等效布置。此外， 盡管已經描述了本發明的多種實施例，但應當理解，本發明的方面可僅包括所述實施例中 的一些。因此，本發明不應看作是由以上說明所限制，而是僅由所附權利要求的范圍來限 制。
權利要求
一種渦輪葉片(10)或輪葉，包括包括前緣(14)和后緣(16)的葉片或輪葉本體(12)；沿所述后緣設置的多個冷卻開口(18)；所述后緣的第一寬度(20)，所述第一寬度設置成越過所述冷卻開口；以及所述后緣的第二寬度(22)，所述第二寬度設置在所述冷卻開口之間，其中，所述第二寬度小于所述第一寬度。
2.根據權利要求1所述的葉片，其特征在于，所述第一寬度在所述多個冷卻開口中的 各者的相對中點(26)處最大。
3.根據權利要求1所述的葉片，其特征在于，所述第二寬度在所述多個冷卻開口中的 各者之間的相對中點處最小。
4.根據權利要求1所述的葉片，其特征在于，所述第二寬度通過所述多個冷卻開口中 的各者之間的凹狀部(40)而小于所述第一寬度，所述凹狀部定向成朝向所述后緣的中心 線(29)進入所述葉片本體中。
5.根據權利要求4所述的葉片，其特征在于，所述凹狀部沿所述后緣的壓力側(32)和 /或吸入側(30)設置。
6.根據權利要求4所述的葉片，其特征在于，所述凹狀部從所述后緣朝向所述前緣延 伸至處于所述凹狀部的深度的至少四分之一的長度處的最內側范圍(36)。
7.根據權利要求6所述的葉片，其特征在于，所述第二寬度在所述凹狀部的所述長度 上從所述后緣向所述凹狀部的所述最內側范圍增大。
8.根據權利要求7所述的葉片，其特征在于，所述第二寬度在所述凹狀部的所述最內 側范圍處大致等于所述第一寬度。
9.一種渦輪葉片(10)，包括包括前緣(14)和后緣(16)的葉片本體(12)； 沿所述后緣設置的多個冷卻開口(18)；從所述后緣延伸至所述前緣的第一長度(44)，所述第一長度從限定所述冷卻開口中的 至少一個冷卻開口的所述后緣的一部分延伸；以及從所述后緣延伸至所述前緣的第二長度(46)，所述第二長度從設置在所述冷卻開口之 間的所述后緣的一部分延伸，其中，所述第二長度小于所述第一長度。
10.一種渦輪葉片(10)，包括包括前緣(14)和后緣(16)的葉片或輪葉本體(12)； 沿所述后緣設置的多個冷卻開口(18)；所述后緣的第一寬度(20)，所述第一寬度設置成越過所述冷卻開口 ； 所述后緣的第二寬度(22)，所述第二寬度設置在所述冷卻開口之間，其中，所述第二寬 度小于所述第一寬度；從所述后緣延伸至所述前緣的第一長度(44)，所述第一長度從限定所述冷卻開口中的 至少一個冷卻開口的所述后緣的一部分延伸；以及從所述后緣延伸至所述前緣的第二長度(46)，所述第二長度從設置在所述冷卻開口之 間的所述后緣的一部分延伸，其中，所述第二長度小于所述第一長度。
全文摘要
本發明涉及冷卻改善的渦輪葉片或輪葉。具體而言，公開的是一種冷卻得到改善的渦輪葉片或輪葉(10)，其包括包括前緣(14)和后緣(16)的葉片或輪葉本體(12)；沿后緣設置的多個冷卻開口(18)；后緣的第一寬度(20)，該第一寬度設置成越過冷卻開口；以及后緣的第二寬度(22)，該第二寬度設置在冷卻開口之間，其中，第二寬度小于第一寬度。
文檔編號F01D5/18GK101818658SQ20101011853
公開日2010年9月1日 申請日期2010年1月21日 優先權日2009年1月21日
發明者G·L·賽登, J·W·維爾, L·J·安曼, 寧衛 申請人:通用電氣公司