專利名稱：柄部空腔和冷卻孔的制作方法
技術領域：
本文公開的主題涉及一種帶有柄部空腔和冷卻孔的渦輪葉片。
背景技術：
在諸如燃氣或蒸汽渦輪發動機的渦輪發動機中，燃料和空氣的混合物在燃燒器中燃燒，且該燃燒的副產物作為高溫流體被輸送到下游的渦輪段。這些高溫流體與在各個級處的渦輪輪葉的環形陣列空氣動力學地互相作用，且從而產生動力和/或電力。在一些情況下，該高溫流體可能通過例如熱劣化引起渦輪輪葉的損壞。因此，作為應對策略，冷卻該渦輪輪葉可能是必須的。不幸的是，向該渦輪輪葉提供冷卻劑可能是操作上昂貴的，并且通常可能需要難以安裝和維護的相對復雜的流體回路。
發明內容
根據本發明的一個方面，提供了一種渦輪葉片，該渦輪葉片包括在其中限定了空腔的柄部，該柄部可與轉子連接，使得容許具有初壓的葉輪空間空氣(wheelspace air)流入該空腔內；以及聯接到該柄部并在其中限定了冷卻孔的平臺，該柄部和該平臺各自分別進一步限定該空腔和該冷卻孔，使得該空腔和該冷卻孔流體地連通，以及使得容許流入該空腔內的葉輪空間空氣可以從該空腔向該冷卻孔輸送，并以大于初壓的第二壓力輸送通過該冷卻孔。根據本發明的另一方面，提供了一種渦輪葉片，該渦輪葉片包括柄部，該柄部包括在其中限定了空腔的柄部主體，該柄部主體可與轉子連接，使得容許具有初壓的葉輪空間空氣流入該空腔內；包括了聯接到該柄部并在其中限定了冷卻孔的平臺主體的平臺，該冷卻孔與該空腔流體地連通，使得容許流入該空腔內的葉輪空間空氣可以從該空腔向該冷卻孔輸送，并以大于該初壓的第二壓力輸送通過該冷卻孔；以及從該平臺延伸的后部平臺， 冷卻孔在該后部平臺處終止，使得該葉輪空間空氣可以排入從該后部平臺基本沿徑向向外限定的渦輪流徑和從該后部平臺基本沿徑向向內限定的溝腔中的至少一個中。根據本發明的又一方面，提供了一種渦輪葉片，該渦輪葉片包括在其中限定了空腔的柄部，該柄部可與轉子連接，使得容許具有初壓的葉輪空間空氣流入該空腔內；聯接到該柄部并在其中限定了與該空腔流體地連通的主冷卻孔且在其中限定了與該主冷卻孔流體地連通的分支冷卻孔的平臺，使得容許流入該空腔內的葉輪空間空氣可以從該空腔向該主冷卻孔輸送，以大于初壓的第二壓力輸送通過該主冷卻孔且之后通過該分支冷卻孔；以及從該平臺延伸的后部平臺，分支冷卻孔在該后部平臺處終止，使得該葉輪空間空氣可以排入從該后部平臺基本沿徑向向外限定的渦輪流徑和從該后部平臺基本沿徑向向內限定的溝腔中的至少一個中。根據下文結合附圖進行的描述，這些和其它的優點和特征會變得更加明顯。
被視作本發明的主題在總結了申請文件的權利要求中具體地指出并清楚地主張。 根據下文結合附圖進行的詳細描述，本發明的前述和其它特征和優點是明顯的，其中圖1是渦輪葉片的一部分的放大截面側視圖；以及圖2是圖1的渦輪葉片的側視圖。這些詳細的描述通過參照附圖的實例的方式解釋了本發明的實施例以及優點和特征。部件列表渦輪葉片10柄部20柄部主體21柄部空腔22平臺30平臺主體31翼型件32氣體33葉輪空間空氣40額外的葉輪空間空氣41主冷卻孔50分支冷卻孔60后部平臺70面向流徑的表面71面向溝腔的表面72渦輪流徑80溝腔81中心線90第一排氣401第二排氣40具體實施例方式參照圖1和圖2，提供了一種渦輪葉片10，該渦輪葉片包括包含柄部主體21的柄部20、包含平臺主體31的平臺30以及后部平臺70。該柄部主體21形成為在其中限定了柄部空腔22，并在一些實施例中具有可以與轉子的鳩尾榫組件連接的沿徑向向內的段。這種連接容許具有初壓的葉輪空間空氣40流入或滲入該柄部空腔22內。平臺主體31支承翼型件32，熱流體和氣體33流過該翼型件，且該平臺主體31整體地聯接到柄部主體21的沿徑向向外的部分，并被形成為在其中限定了具有入口和中段的冷卻孔。該入口是主冷卻孔50，而該中段可以包括一個或多個分支冷卻孔60。主冷卻孔 50和分支冷卻孔60兩者可以定向為相對于轉子的中心線90呈斜角。主冷卻孔50與柄部空腔22流體地連通，而分支冷卻孔60與主冷卻孔50流體地連通。因此，容許流入柄部空腔22內的葉輪空間空氣40可以從柄部空腔22輸送，可以以可至少類似于或者在某些情況下大于初壓的第二壓力通過主冷卻孔50以及通過分支冷卻孔60。后部平臺70從主平臺主體31軸向地延伸，并包括面向流徑的表面71和面向溝腔的表面72。分支冷卻孔60可以各自在該后部平臺70處終止。更具體而言，第一組分支冷卻孔60可以在面向流徑的表面71處終止，而第二組分支冷卻孔60可以在面向溝腔的表面 72處終止。在一些實施例中，該第一組分支冷卻孔60可以相互之間沿圓周對齊。相似地， 該第二組分支冷卻孔60可以相互之間沿圓周對齊。在分支冷卻孔60在面向流徑的表面71處終止的地方，葉輪空間空氣40可以流過該面向流徑的表面71的一部分，并且可以作為第一排氣401而排入基本上沿徑向在后部平臺70的外側限定的渦輪流徑80中。相反地，在分支冷卻孔60在面向溝腔的表面72處終止的地方，葉輪空間空氣40可以沖擊在該面向溝腔的表面72上，并且可以作為第二排氣402 而排入基本上沿徑向在后部平臺70的內側限定的溝腔81中。該葉輪空間空氣40在多個位置處且以多種方式從渦輪葉片10去除熱量。例如， 在柄部空腔22、主冷卻孔50和分支冷卻孔60中的葉輪空間空氣40提供了對流冷卻，而柄部主體21和平臺主體31的接近柄部空腔22、主冷卻孔50以及分支冷卻孔60的那些部分因此經歷傳導冷卻。相似地，從分支冷卻孔60輸出而進入渦輪流徑80的葉輪空間空氣40 可以流過面向流徑的表面71，從而向面向流徑的表面71提供薄膜冷卻。從分支冷卻孔60 輸出而進入溝腔81的葉輪空間空氣40可以沖擊在面向溝腔的表面72上，從而向面向溝腔的表面72提供沖擊冷卻。主冷卻孔50具有比分支冷卻孔60的寬度W2更寬的寬度W1。因此，流入分支冷卻孔60內的葉輪空間空氣40的壓力可以相對初壓保持或增加。在一些實施例中，葉輪空間空氣40的壓力可以通過額外的葉輪空間空氣41的流入以及在渦輪葉片10繞著轉子轉動期間向該葉輪空間空氣41施加的離心力而進一步增加。盡管結合僅有限數量的實施例詳細描述了本發明，但應該容易理解，本發明并不限于這些公開的實施例。相反，可以修改本發明來結合任何數量的此處未描述但與本發明的實質和范圍相當的變化、變換、替換或等價布置。另外，盡管已經描述了本發明的多個實施例，但要理解本發明的各方面可以僅包括所描述的實施例中的一些。相應地，本發明不應被視為受到前述描述的限制，而僅受到所附權利要求的范圍的限制。
權利要求
1.一種渦輪葉片(10)，包括柄部(20)，在其中限定了空腔(22)，該柄部能夠與轉子連接，使得容許具有初壓的葉輪空間空氣GO)流入所述空腔02)；和平臺(30)，聯接到所述柄部O0)并在該平臺(30)中限定了冷卻孔(50，60)， 所述柄部O0)和所述平臺(30)各自分別進一步限定所述空腔0 和所述冷卻孔 (50，60)，使得所述空腔0 和所述冷卻孔(50，60)流體地連通，并使得容許流入所述空腔 (22)中的所述葉輪空間空氣(40)能夠從所述空腔0 輸送到所述冷卻孔(50，60)，以及以大于所述初壓的第二壓力輸送通過所述冷卻孔(50，60)。
2.根據權利要求1所述的渦輪葉片(10)，其特征在于，所述冷卻孔(50，60)的入口具有等于或寬于該冷卻孔的中段的寬度的寬度。
3.根據權利要求1所述的渦輪葉片(10)，其特征在于，所述冷卻孔(50，60)定向為相對于所述轉子的中心線(90)呈斜角。
4.根據權利要求1所述的渦輪葉片(10)，其特征在于，所述平臺(30)包括后部平臺(70)，所述冷卻孔在所述后部平臺(70)處終止，所述后部平臺(70)具有面向流徑的表面(71)和面向溝腔的表面(72)。
5.根據權利要求4所述的渦輪葉片(10)，其特征在于，所述冷卻孔(50，60)在所述面向流徑的表面或所述面向溝腔的表面(71，72)中的一個處終止。
6.根據權利要求4所述的渦輪葉片(10)，其特征在于，所述冷卻孔(50，60)包括多個冷卻孔(50，60)，所述多個冷卻孔(50，60)的第一組彼此對齊并在所述面向流徑的表面 (71)處終止，而所述多個冷卻孔(50，60)的第二組彼此對齊并在所述面向溝腔的表面(72) 處終止。
7.根據權利要求1所述的渦輪葉片(10)，其特征在于，所述葉輪空間空氣00)被額外的葉輪空間空氣Gl)的流入和向該葉輪空間空氣施加的離心力中的至少一個加壓。
8.根據權利要求1所述的渦輪葉片(10)，其特征在于，所述葉輪空間空氣00)通過沖擊冷卻、對流冷卻、傳導冷卻和薄膜冷卻中的一個或多個至少從所述平臺(30)去除熱量。
9.一種渦輪葉片(10)，包括包括柄部主體的柄部(20)，所述柄部主體在該柄部主體中限定了空腔 (22)，所述柄部主體能夠與轉子連接，使得容許具有初壓的葉輪空間空氣GO)流入所述空腔02)中；包括平臺主體(31)的平臺(30)，所述平臺主體(31)聯接到所述柄部O0)并在該平臺主體(31)中限定了冷卻孔(50，60)，所述冷卻孔與所述空腔0 流體地連通，使得容許流入所述空腔02)內的所述葉輪空間空氣GO)能夠從所述空腔02)向所述冷卻孔(50， 60)輸送，并以大于所述初壓的第二壓力輸送通過所述冷卻孔(50，60)；以及從所述平臺(30)延伸的后部平臺(70)，所述冷卻孔(50，60)在所述后部平臺處終止， 使得所述葉輪空間空氣G0)能夠排入從所述后部平臺(70)基本上沿徑向向外限定的渦輪流徑(80)和從所述后部平臺(70)基本上沿徑向向內限定的溝腔(81)中的至少一個中。
10.根據權利要求9所述的渦輪葉片(10)，其特征在于，所述葉輪空間空氣00)通過沖擊冷卻、對流冷卻、傳導冷卻和薄膜冷卻中的一個或多個至少從所述平臺(30)中去除熱量。
全文摘要
本發明涉及柄部空腔和冷卻孔。提供了一種渦輪葉片(10)，其包括在其中限定了空腔(22)的柄部(20)，該柄部可與轉子連接，使得容許具有初壓的葉輪空間空氣(40)流入該空腔(22)內；以及連接到該柄部(20)并在其中限定了冷卻孔(50，60)的平臺(30)，該柄部(20)和該平臺(30)各自分別將該空腔(22)和該冷卻孔(50，60)進一步限定為互相流體地連通，使得容許流入該空腔(11)內的葉輪空間空氣(40)可以從該空腔(22)輸送，并以大于初壓的第二壓力輸送通過該冷卻孔(50，60)。
文檔編號F01D5/18GK102251813SQ20111014399
公開日2011年11月23日 申請日期2011年5月19日 優先權日2010年5月19日
發明者C·A·桑佩約, L·J·安曼 申請人:通用電氣公司