轉子輪組件及渦輪發動機的制作方法
【技術領域】
[0001]本公開的領域大體涉及燃氣渦輪發動機，并且更特別地，涉及用于冷卻燃氣渦輪發動機轉子組件的系統。
【背景技術】
[0002]至少一些已知的燃氣渦輪發動機包括轉子組件，該轉子組件包括沿周向隔開的渦輪葉片。各個渦輪葉片(有時稱為輪葉)包括從平臺沿徑向向外延伸的翼型件。各個渦輪葉片還包括燕尾件，該燕尾件從柄部沿徑向向內延伸，該柄部在平臺和燕尾件之間延伸。燕尾件用來將轉子組件內的渦輪葉片安裝到轉子輪。轉子輪包括多個沿周向交錯的燕尾槽口和圍繞轉子輪的周邊散布的柱。各個柱限定在相鄰的燕尾槽口之間。至少一些已知葉片包括由翼型件、平臺、柄部和燕尾件限定的內部冷卻通道。在此類葉片中，冷卻流體從聯接于渦輪葉片的冷卻流體源(諸如壓縮機排出空氣)供應到通道。
[0003]至少一些已知的渦輪燃氣發動機使用密封件本體，該密封件本體典型地在由柱的頂部、相鄰葉片的柄部部分和相鄰葉片的平臺的下側界定的腔體中定位在各個轉子輪柱的頂部上面。密封件本體包括前部蓋板，其在轉子輪的前部側上形成腔體。前部腔體內的空氣的溫度大體高于進入葉片的燕尾件部分的冷卻空氣，因為熱氣體從一次氣體流泄漏到前部腔體中。就此而言，典型地利用冷卻流體吹掃前部腔體。轉子輪柱的頂部的熱隔離確保了轉子輪柱的溫度不超過可允許的極限。蓋板便于冷卻轉子輪，但此類蓋板的益處可被板的額外空間的要求和對額外的硬件構件的需要(可增加成本，并且降低燃氣渦輪發動機的性能)超過。
[0004]因此，通過將冷卻空氣直接引導到轉子輪柄腳的表面，通過減少所需硬件構件的數量，以及通過降低冷卻系統的空間要求來改進轉子輪冷卻將是合乎需要的。
【發明內容】
[0005]在一方面，提供一種用于冷卻轉子輪組件的系統。冷卻系統包括轉子輪，該轉子輪包括圍繞轉子輪的周邊表面沿周向隔開的多個燕尾槽口。燕尾槽口中的各個包括一對相對的上部槽口柄腳和一對相對的下部槽口柄腳。冷卻系統還包括至少一個渦輪葉片，其包括翼型件、平臺和燕尾件。燕尾件包括一對相對的上部燕尾柄腳和一對相對的下部燕尾柄腳。燕尾件進一步包括沿縱向延伸穿過其的至少一個入口孔口。該對上部燕尾柄腳包括第一冷卻孔，該第一冷卻孔延伸穿過其，并且聯接成與至少一個入口孔口流連通。
[0006]在另一方面，提供一種渦輪發動機。渦輪發動機包括具有旋轉軸線的可旋轉軸。渦輪發動機包括具有旋轉軸線的可旋轉軸。渦輪發動機還包括圍繞可旋轉軸沿周向延伸的殼，殼包括構造成引導冷卻流體的至少一個導管。渦輪發動機進一步包括轉子輪組件，該轉子輪組件聯接于可旋轉軸的一部分，用于與其一起旋轉。轉子輪組件構造成使渦輪發動機的工作流體膨脹。轉子輪組件包括轉子輪，該轉子輪包括圍繞轉子輪的周邊沿周向隔開的多個燕尾槽口。燕尾槽口中的各個包括一對相對的上部槽口柄腳和一對相對的下部槽口柄腳。轉子輪組件還包括布置成圍繞旋轉軸線的周向陣列的多個渦輪葉片。多個渦輪葉片中的各個相應的渦輪葉片包括翼型件、平臺和燕尾件。燕尾件包括一對相對的上部燕尾柄腳和一對相對的下部燕尾柄腳。燕尾件進一步包括至少一個入口孔口，該至少一個入口孔口沿縱向延伸穿過其，并且聯接于殼導管。該對上部燕尾柄腳包括第一冷卻孔，該第一冷卻孔延伸穿過其，并且聯接成與至少一個入口孔口流連通。
[0007]在又一方面，提供一種冷卻轉子輪組件的轉子輪緣邊的方法。轉子輪組件包括多個渦輪葉片和轉子輪，該轉子輪包括圍繞轉子輪的周邊沿周向隔開的多個燕尾槽口，其中，多個渦輪葉片中的各個渦輪葉片包括翼型件，該翼型件具有至少一個冷卻通道、平臺和燕尾件，該燕尾件具有至少一個入口孔口，其聯接成與至少一個冷卻通道流連通。該方法包括形成穿過渦輪葉片燕尾件的上部柄腳的第一冷卻孔，該第一冷卻孔與至少一個入口孔口流連通。該方法還包括在渦輪葉片燕尾件的上部柄腳的下部表面和對應的燕尾槽口下部柄腳的上部表面之間形成腔體。此外，該方法包括將冷卻流體從冷卻流體供應源引導向第一冷卻孔。此外，該方法包括將冷卻流體從第一冷卻孔排放到腔體中。
[0008]技術方案1.一種轉子輪組件，包括:
[0009]轉子輪，其包括圍繞所述轉子輪的周邊表面沿周向隔開的多個燕尾槽口，各個所述燕尾槽口包括一對相對的上部槽口柄腳和一對相對的下部槽口柄腳；以及
[0010]至少一個渦輪葉片，其包括翼型件、平臺和燕尾件，所述燕尾件包括一對相對的上部燕尾柄腳和一對相對的下部燕尾柄腳，所述燕尾件進一步包括沿縱向延伸穿過其的至少一個入口孔口，所述一對上部燕尾柄腳包括第一冷卻孔，所述第一冷卻孔延伸穿過其，并且聯接成與所述至少一個入口孔口流連通。
[0011]技術方案2.根據技術方案I所述的系統，其特征在于，所述一對相對的上部燕尾柄腳對稱地定向，并且在形狀上設置成與所述一對上部槽口柄腳互補，并且其中，所述一對相對的下部燕尾柄腳對稱地定向，并且在形狀上設置成與所述一對下部槽口柄腳互補，以在所述多個燕尾槽口中的一個中支承所述渦輪葉片。
[0012]技術方案3.根據技術方案I所述的系統，其特征在于，所述系統進一步包括限定在所述一對上部燕尾柄腳中的一個的下部表面和所述一對下部槽口柄腳中的對應一個的上部表面之間的腔體。
[0013]技術方案4.根據技術方案3所述的系統，其特征在于，所述第一冷卻孔構造成將冷卻流體從所述至少一個入口孔口引導向所述腔體，使得所述冷卻流體沖擊在所述下部槽口柄腳上部表面上。
[0014]技術方案5.根據技術方案I所述的系統，其特征在于，所述翼型件為至少部分中空的，并且包括限定在其中的至少一個冷卻通道，所述至少一個冷卻通道聯接成與所述至少一個入口孔口流連通。
[0015]技術方案6.根據技術方案5所述的系統，其特征在于，所述一對上部燕尾柄腳進一步包括延伸穿過其的第二冷卻孔，所述第二冷卻孔聯接成與所述至少一個冷卻通道流連通。
[0016]技術方案7.根據技術方案6所述的系統，其特征在于，所述系統進一步包括限定在所述一對上部燕尾柄腳中的一個的下部表面和所述一對下部槽口柄腳中的對應一個的上部表面之間的腔體，其中，所述第一冷卻孔構造成將冷卻流體從所述至少一個入口孔口引導向所述腔體，并且其中，所述第二冷卻孔構造成將所述冷卻流體從所述腔體引導向所述至少一個冷卻通道。
[0017]技術方案8.—種渦輪發動機，包括:
[0018]可旋轉軸，其具有旋轉軸線；
[0019]圍繞所述可旋轉軸沿周向延伸的殼，所述殼包括構造成引導冷卻流體的至少一個導管；以及
[0020]轉子輪組件，其聯接于所述可旋轉軸的一部分，用于與其一起旋轉，所述轉子輪組件構造成使所述渦輪發動機的工作流體膨脹，所述轉子輪組件包括:
[0021]轉子輪，其包括圍繞所述轉子輪的周邊沿周向隔開的多個燕尾槽口，各個所述燕尾槽口包括一對相對的上部槽口柄腳和一對相對的下部槽口柄腳；以及
[0022]多個渦輪葉片，其布置成圍繞所述旋轉軸線的周向陣列，所述多個渦輪葉片中的各個相應的渦輪葉片包括翼型件、平臺和燕尾件，所述燕尾件包括一對相對的上部燕尾柄腳和一對相對的下部燕尾柄腳，所述燕尾件進一步包括至少一個入口孔口，所述至少一個入口孔口沿縱向延伸穿過其，并且聯接于所述至少一個導管，所述一對上部燕尾柄腳包括第一冷卻孔，所述第一冷卻孔延伸穿過其，并且聯接成與所述至少一個入口孔口流連通。
[0023]技術方案9.根據技術方案8所述的渦輪發動機，其特征在于，所述一對上部燕尾柄腳對稱地定向，并且在形狀上設置成與所述一對上部槽口柄腳互補，并且其中，所述一對相對的下部燕尾柄腳對稱地定向，并且在形狀上設置成與所述一對下部槽口柄腳互補，以在它們之間提供壓力接觸表面，施加于所