專利名稱：葉片組件冷卻裝置和用于形成葉片組件的方法
技術領域：
本文所公開的主題大體而言涉及渦輪葉片，并且更具體而言涉及用于葉片組件的冷卻裝置。
背景技術：
燃氣渦輪系統廣泛地用于諸如發電這樣的領域中。常規燃氣渦輪系統包括壓縮機、燃燒器和渦輪。在燃氣渦輪系統的操作期間，系統中的許多構件經受高溫流，其可能導致構件失效。由于更高溫度的流通常導致燃氣渦輪系統提高的性能、效率和功率輸出，經受高溫流的構件必須被冷卻以允許燃氣渦輪系統在升高的溫度下操作。本領域中已知用于冷卻不同燃氣渦輪系統構件的不同策略。例如，冷卻介質可從壓縮機傳送和提供至各構件。在系統的渦輪段中，冷卻介質可用于冷卻各渦輪構件。渦輪葉片是必須被冷卻的熱氣體通路構件的一個實例。例如，葉片的不同部分，例如翼型件、平臺、柄部和榫狀部需要冷卻。因此，可在葉片的不同部分中限定不同的冷卻回路，并且冷卻介質可流過各冷卻回路以使葉片冷卻。具體而言，已知用于冷卻平臺的不同策略。例如，冷卻回路可設于平臺中，并且可將冷卻介質供給至該冷卻回路以使平臺冷卻。但是，在提供冷卻介質至平臺冷卻回路中可遇到許多困難。例如，一種用于提供冷卻介質至平臺冷卻回路的策略需要在鑄造或另外形成葉片期間使形成平臺冷卻回路以及許多其它冷卻回路的芯件彼此連通地放置。根據該策略，無需對葉片進行鑄造后更改，并且其它各冷卻回路可供給冷卻介質至平臺冷卻回路。但是，使平臺冷卻回路芯部和其它冷卻回路芯部彼此連通地放置可阻止與芯部相關聯的不同壁厚的葉片在鑄造期間被獨立控制同時不使芯部過度應變。例如，這可增加與芯部相關聯的熱誘導應變，并且可使芯部開裂。用于提供冷卻介質至平臺冷卻回路的另一策略需要在鑄造葉片之后從葉片的外部鉆出孔口(bore hole)。該孔口可使平臺冷卻回路與另一冷卻回路連通地放置，從而使得其它冷卻回路可供給冷卻介質至平臺冷卻回路。但是，然后必須從外部堵塞該孔口以防止冷卻介質選出。這種堵塞操作可能不是期望的，因為其可對葉片提供失效點并且相對不可罪。因此，將需要一種改進的用于冷卻葉片的裝置。具體而言，改進的用于提供冷卻介質至葉片中的平臺冷卻回路的裝置將是有利的。此外，將需要一種用于形成葉片的方法，該葉片帶有改進的用于提供冷卻介質至平臺冷卻回路的裝置。
發明內容
本發明的方面和優點將在下面的描述中部分地闡述，或者可從該描述顯而易見， 或者可通過實踐本發明而被教導。在一個實施例中，公開了一種葉片組件。該葉片組件包括平臺、翼型件和下主體部分。平臺限定平臺冷卻回路，平臺冷卻回路設置為用以使冷卻介質流動通過其中。翼型件從平臺徑向地向外延伸。下主體部分從平臺徑向地向內延伸。下主體部分限定根部以及從該根部延伸的冷卻通路。該冷卻通路設置為用以使冷卻介質流動通過其中。平臺和下主體部分還包括位于冷卻通路與平臺冷卻回路之間的韌帶部(ligament)。該韌帶部在冷卻通路與平臺冷卻回路之間限定延伸通過該韌帶部的孔口。在另一實施例中，公開了一種用于形成葉片組件的方法。該方法包括在模具中形成葉片組件。該模具包括平臺冷卻回路芯部和主體冷卻回路芯部。該葉片組件包括平臺、 翼型件和下主體部分。平臺限定通過平臺冷卻回路芯部形成的平臺冷卻回路。翼型件從平臺徑向地向外延伸。下主體部分從平臺徑向地向內延伸。下主體部分限定根部以及從該根部延伸的冷卻通路。該冷卻通路通過主體冷卻回路芯部形成并且設置為用以使冷卻介質流動通過其中。平臺和下主體部分還包括位于冷卻通路與平臺冷卻回路之間的韌帶部。該方法還包括，在模具中形成葉片組件之后，在冷卻通路與平臺冷卻回路之間的韌帶部中形成孔口。參考下面的描述和所附權利要求，本發明的這些與其它特征、方面和優點將變得更好理解。附圖被包括到說明書中并構成說明書的一部分，其示出本發明的實施例，并且與描述一起用于說明本發明的原理。
在說明書中闡述了本發明的完全和充分的公開，包括其對于本領域普通技術人員而言的最佳模式，其對附圖進行了參考，在附圖中圖1是一種燃氣渦輪系統的示意圖；圖2是根據本公開的一個實施例的燃氣渦輪系統的渦輪段的局部側視圖；圖3是本公開的葉片組件的一個實施例的透視圖；圖4沿著圖3的線4-4得到的本公開的葉片組件的一個實施例的截面圖。圖5是本公開的葉片組件的另一實施例的透視圖；以及圖6是用于鑄造本公開的葉片組件的模具的各構件的一個實施例的透視圖。項目清單
參考標號項目10燃氣渦輪系統12壓縮機14燃燒器16渦輪18軸20轉子組件
權利要求
1.一種葉片組件(30)，包括平臺(32)，所述平臺(32)限定平臺冷卻回路(90)，所述平臺冷卻回路(90)設置為用以使冷卻介質(58)流動通過其中；翼型件(34)，所述翼型件(34)從所述平臺(32)徑向地向外延伸；以及下主體部分(36)，所述下主體部分(36)從所述平臺(3 徑向地向內延伸，所述下主體部分(36)限定根部(50)以及從所述根部(50)延伸的冷卻通路(52)，所述冷卻通路(52) 設置為用以使冷卻介質(58)流動通過其中，所述平臺(3 和所述下主體部分(36)還包括位于所述冷卻通路(5 與所述平臺冷卻回路(90)之間的韌帶部(92)，所述冷卻通路(52) 提供從所述根部(50)通過所述韌帶部(9 到所述平臺冷卻回路(90)的視線(102)，所述韌帶部(9 在所述冷卻通路(5 與所述平臺冷卻回路(90)之間限定延伸通過所述視線 (102)的孔口(100)。
2.根據權利要求1所述的葉片組件(30)，其特征在于，所述韌帶部(9 限定多個孔口 (100)。
3.根據權利要求1到2中任一項所述的葉片組件(30)，其特征在于，所述冷卻通路 (52)包括突起部(104)，所述突起部(104)提供從所述根部(50)通過所述韌帶部(92)到所述平臺冷卻回路(60)的視線(102)。
4.根據權利要求1到3中任一項所述的葉片組件(30)，其特征在于，所述平臺(32)和所述下主體部分(36)包括多個冷卻通路(52巧4，56)。
5.根據權利要求4所述的葉片組件(30)，其特征在于，所述韌帶部(9 限定多個孔口 (100)。
6.根據權利要求5所述的葉片組件(30)，其特征在于，所述多個孔口(100)的其中至少一個設置為用以使冷卻介質(58)從所述多個冷卻通路(52巧4，56)的其中至少一個流到所述平臺冷卻回路(90)，并且，其中，所述多個孔口(100)的其中至少一個設置為用以使冷卻介質(58)從所述平臺冷卻回路(90)流到所述多個冷卻通路(52巧4，56)的其中至少一個。
7.根據權利要求1到6中任一項所述的葉片組件(30)，其特征在于，所述平臺(32)還限定排出通路(106)，所述排出通路(106)設置為用以使冷卻介質(58)鄰近所述平臺(32) 從所述平臺冷卻回路(90)排出。
8.根據權利要求1到7中任一項所述的葉片組件(30)，其特征在于，所述下主體部分 (36)包括柄部(80)和榫狀部(82)，所述榫狀部(82)限定所述根部(50)。
9.一種用于形成葉片組件(30)的方法，包括在模具O00)中形成葉片組件(30)，所述模具(200)包括平臺冷卻回路芯部(208)和主體冷卻回路芯部006)，所述葉片組件(30)包括平臺(32)，所述平臺(3 限定平臺冷卻回路(90)，所述平臺冷卻回路(90)通過所述平臺冷卻回路芯部(208)形成；翼型件(34)，所述翼型件(34)從所述平臺(32)徑向地向外延伸；以及下主體部分(36)，所述下主體部分(36)從所述平臺(3 徑向地向內延伸，所述下主體部分(36)限定根部(50)以及從所述根部(50)延伸的冷卻通路(52)，所述冷卻通路(52) 通過所述主體冷卻回路芯部(206)形成并且設置為用以使冷卻介質(58)流動通過其中，所述平臺(3 和所述下主體部分(36)還包括位于所述冷卻通路(5 與所述平臺冷卻回路 (90)之間的韌帶部(92)；以及在所述模具O00)中形成所述葉片組件(30)之后，在所述冷卻通路(5 與所述平臺冷卻回路(90)之間的韌帶部(92)中形成孔口(100)。
10.根據權利要求9所述的方法，其特征在于，形成所述孔口(100)不需要對所述葉片組件(30)進行外部更改。
11.根據權利要求9到10中任一項所述的方法，其特征在于，所述冷卻通路(5 提供從所述根部(50)通過所述韌帶部(92)到所述平臺冷卻回路(90)的視線(102)。
12.根據權利要求11所述的方法，其特征在于，所述孔口(100)延伸過所述視線 (102)。
13.根據權利要求9到12中任一項所述的方法，其特征在于，所述主體冷卻回路芯部 (206)包括突起芯部010)，并且，其中，所述冷卻通路(52)包括通過所述突起芯部(210) 形成的突起部(104)，所述突起部(104)提供從所述根部(50)通過所述韌帶部(9 到所述平臺冷卻回路(90)的視線(102)。
全文摘要
本發明涉及葉片組件冷卻裝置和用于形成葉片組件的方法。具體而言，公開了一種葉片組件(30)和用于形成該葉片組件(30)的方法。該葉片組件(30)包括平臺(32)、翼型件(34)和下主體部分(36)。平臺(32)限定平臺冷卻回路(90)，平臺冷卻回路(90)設置為用以使冷卻介質(58)流動通過其中。翼型件(34)從平臺(32)徑向地向外延伸。下主體部分(36)從平臺(32)徑向地向內延伸。下主體部分(36)限定根部(50)以及從根部(50)延伸的冷卻通路(52)。冷卻通路(52)設置為用以使冷卻介質(58)流動通過其中。平臺(32)和下主體部分(36)還包括位于冷卻通路(52)與平臺冷卻回路(90)之間的韌帶部(92)。韌帶部(92)在冷卻通路(52)與平臺冷卻回路(90)之間限定延伸通過韌帶部(92)的孔口(100)。
文檔編號F01D5/18GK102373962SQ20111025748
公開日2012年3月14日 申請日期2011年8月9日 優先權日2010年8月9日
發明者B·T·博伊爾 申請人:通用電氣公司