一种用于燃气涡轮发动机中的涡轮叶片。所述涡轮叶片包括基部，所述基部具有叶片根部、平台、冷却空气入口及基部空气通道。所述涡轮叶片还包括翼型部分，所述翼型部分与基部相邻接，并具有外壁、翼型空气通道、多个与所述翼型空气通道流体连通的后缘狭槽以及多个与所述翼型空气通道流体连通的穿过外壁的定向膜孔。所述多个定向膜孔包括配置为向尖端排出冷却空气的第一部分和配置为向所述平台排出冷却空气的第二部分。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及气体涡轮发动机，且更具体地涉及一种冷却式涡轮叶片。
技术介绍
高性能燃气涡轮发动机通常依赖于增加涡轮入口温度，从而提高燃料经济性和总额定功率。如果不对这些较高的温度进行补偿，则会使发动机部件氧化以及缩短部件寿命。许多技术的应用使得部件寿命得到了增加。所述技术包括利用来自发动机的压缩机部分的空气进行内部冷却和薄膜冷却。引气延长了叶片的寿命，但也会导致效率损失。因此，对于翼型冷却而言，固定式燃气轮机以及移动式燃气轮机的压缩空气均有限。在2003年10月7日授予Richter等人的美国专利第6630645号，示出了一种燃气轮机的涡轮叶片。具体而言，Richter等人的公开示出了一种燃气轮机的涡轮叶片，其中，形成为冷却空气孔的许多开孔大致以锐角运行通过所述部件壁。来自涡轮叶片的空腔的压缩机空气通过冷却空气孔，以便将冷却空气膜导引至涡轮叶片的外表面。本专利技术的目的在于克服已知问题和/或由本专利技术人发现的问题。
技术实现思路
本文公开了一种用于燃气涡轮发动机的涡轮叶片。所述涡轮叶片包括基部和邻接到基部的翼型部分。基部包括叶片根部、平台、冷却空气入口以及位于基部内的基部空气通道，基部空气通道配置为接收和导向来自冷却空气入口的冷却空气。翼型部分包括从基部延伸到尖端的外壁，所述外壁形成前缘、后缘、压力侧和吸力侧。翼型部分还包括位于外壁内的翼型空气通道，翼型空气通道配置为接收和导向来自基部空气通道的冷却空气。翼型部分还包括与翼型空气通道流体连通并配置为将来自翼型部分的第一百分比的冷却空气排出的多个后缘狭槽。翼型部分还包括穿过外壁的多个定向膜孔，并且每一膜孔均具有膜孔入口和膜孔出口，膜孔入口定位在膜孔出口的前方，多个定向膜孔与翼型空气通道流体连通并配置为排出第二百分比的冷却空气。多个定向膜孔的第一部分中的每个，均使其膜孔入口定位成较其膜孔出口更靠近平台，并且多个定向膜孔的第二部分中的每个，均使其膜孔出口定位成较其膜孔入口更靠近平台。而且，多个定向膜孔的第二部分定位成较多个定向膜孔的第一部分更靠近平台。【附图说明】图1是示例性燃气涡轮发动机的示意图。图2是图1的涡轮叶片的局部剖开等距视图。图3是图2的涡轮叶片的局部剖开压力侧视图。图4是图3的涡轮叶片沿截面切割线4-4截取的界面俯视图。图5是图4的一部分的放大图。【具体实施方式】本专利技术提供了一种具有位于压力侧和后缘狭槽上游的冷却孔的涡轮叶片。实施例包括定向冷却孔和定向后缘狭槽，在定向后缘狭槽内冷却空气被引导至朝向涡轮叶片的尖端和基部。使用二级冷却效果(或虚拟冷却)，通过采用如当前所公开的双复合角度设计，排出的冷却空气可为叶片后缘尖端和平台(端壁)提供叶片冷却。图1是示例性燃气涡轮发动机的示意图。为了清楚起见和便于解释，(此处和其它附图中)省略或放大了一些表面。而且，本专利技术将通常提及燃气涡轮发动机的转动中心轴线95，该轴线可以大致由其轴120 (其由多个轴承组件150支持)的纵向轴线限定。中心轴线95可以与各种其它发动机同心部件共用或共享。本专利技术还将提及中心轴线95的一个或多个有代表性的半径96。除非另有说明，径向、轴向和圆周方向以及测量值的提及均是指中心轴线95。另夕卜，本专利技术可提及“前”和“后”方向。除非另有说明，通常，所有对“前”和“后”的提及均与一次空气(即用于燃烧过程中的空气)的流动方向相关联。例如，前为相对于一次空气流动(即朝向空气由此处进入系统的点或前缘)的“上游”，并且后为相对于一次空气流动(即朝向空气由此处离开系统的点或后缘)的“下游”。结构上来讲，燃气涡轮发动机100包括入口 110、压缩机200、燃烧室300、涡轮400、排气500以及动力输出联接件600。压缩机200包括一个或多个压缩机转子组件220。燃烧室300包括一个或多个喷射器350并包括一个或多个燃烧室390。涡轮400包括一个或多个涡轮转子组件420，具有定位在最靠近燃烧室300的第一级涡轮转子组件421。根据一个实施例，一个或多个涡轮转子组件420可以在圆周上(例如，在第一级涡轮转子组件421)装配有多个冷却式涡轮叶片440。如图所示，压缩机转子组件220和涡轮转子组件420均为轴流式转子组件，其中每个转子组件包括沿周向装配有多个翼型(例如，冷却式涡轮叶片440")的转子盘。当安装时，通过沿周向分布在环形壳体中的静止轮叶(“定子轮叶”或“喷嘴”)250、450将和一个转子盘相关联的转子叶片与和相邻的转子组件相关联的转子叶片轴向分离。以上部件(或它们的子部件)中的一个或多个可由不锈钢和/或耐用的高温材料(被称为“超耐热合金”)制成。超耐热合金或高性能合金是一种展示出在高温下的优良的机械强度和抗蠕变性、良好的表面稳定性，以及耐腐蚀性和抗氧化性的合金。超耐热合金可包括例如哈斯特洛伊耐蚀镍基合金(HASTELL0Y)、铬镍铁合金(INC0NEL)、沃斯帕洛伊合金(WASPALOY)、RENE 合金、HAYNES 合金、耐热铬镍铁合金(INC0L0Y)、MP98T、TMS 合金、CMSX 单晶合金等材料。图2是图1的涡轮叶片的局部剖开等角图。特别地，参考冷却式涡轮叶片440运行期间的中心轴线95、第一径向线96、第二径向线98以及旋转路径97，示出了从燃气涡轮发动机100的其余部分中分离出来的冷却式涡轮叶片440。为了清晰和说明起见，已经去除了某些特征件/部件。例如，冷却式涡轮叶片440可包括额外的冷却孔、凹槽、表面等。另外，虽然冷却式涡轮叶片440被示出具有瞄准两个方向的薄膜冷却，但是本文所提出的概念可以扩展到多个方向和/或在该特定实施方式中没有说明的方向。概括地，冷却式涡轮叶片440包括邻接到基部441的翼型部分442。另外，冷却式涡轮叶片440包括在基部441上的根端443，以及在翼型部分442上且与根端443相对的尖端444。尽管此处仅示出了冷却式涡轮叶片440的下游部分上的薄膜冷却特征件，但是冷却式涡轮叶片440还可包括在上游部分上的薄膜冷却特征件。翼型部分442为配置成接收来自基部441的冷却空气15的大体上中空的叶片，以导向翼型部分442内的冷却空气15，以及使用一定百分比的冷却空气15用于翼型部分442的外表面和/或平台461上的目标区域的薄膜冷却。目标区域或区的实例可包括后缘尖端445、后缘根部446，以及平台后缘447。基部441包括叶片根部460、平台461、冷却空气入口 462，以及基部空气通道463。在运行期间，叶片根部460将冷却式涡轮叶片440保持在其相应的涡轮转子组件中，并且所述叶片根部460可包括“杉树形”、“灯泡形”或“燕尾形”根部，这里列出几例。平台461为翼型部分442从其延伸提供基础或参考框架。平台461配置成限制运行期间通过翼型部分442的被激励(经燃烧的)气体相对于平台461的向下(即，相对于第二径向线98径向向内)的流动。当安装时，平台461，以及还有靠近尖端444的涡轮机外壁(未示出)用于形成热气体导管(被激励气体导管)。冷却空气入口 462可包括位于基部441中(例如，邻近根端443)的一个或多个开口。基部空气通道463可包括位于基部441内的一个或多个通道，它们配置成接收来自冷却空气入口 462的冷却空气15并且本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于燃气涡轮发动机(100)中的涡轮叶片(440)，所述涡轮叶片(440)具有尖端(444)和根端(443)，所述涡轮叶片(440)包括：基部(441)，其包括叶片根部(460)、平台(461)、冷却空气入口(462)以及位于所述基部(441)内的基部空气通道(463)，所述基部空气通道(463)配置为接收且导向来自所述冷却空气入口(462)的冷却空气；以及翼型部分(442)，其邻接所述基部(441)，所述翼型部分(442)包括外壁(470)，其从所述基部(441)延伸至所述尖端(444)，所述外壁(470)形成前缘(484)、后缘(485)、压力侧(486)以及吸入侧(487)，翼型空气通道(480)，其位于所述外壁(470)内，所述翼型空气通道(480)配置为接收和导向来自所述基部空气通道(463)的冷却空气，多个后缘狭槽(481)，其与所述翼型空气通道(480)流体连通，并且配置为排出来自所述翼型部分(442)的第一百分比的所述冷却空气，以及多个定向膜孔(482)，其穿过所述外壁(470)，并且每个定向膜孔(482)具有膜孔入口(474)和膜孔出口(475)，所述膜孔入口(474)位于所述膜孔出口(475)的前方，所述多个定向膜孔(482)与所述翼型空气通道(480)流体连通并且配置为排出第二百分比的所述冷却空气，所述多个定向膜孔(482)的第一部分，每个第一部分分别使所述膜孔入口(474)定位成比所述膜孔出口(475)更靠近所述平台(461)，以及所述多个定向膜孔(482)的第二部分，所述第二部分定位成比所述多个定向膜孔(482)的第一部分更靠近所述平台(461)，所述多个定向膜孔(482)的每个第二部分(482)分别使所述膜孔出口(475)定位成比所述膜孔入口(474)更靠近所述平台(461)。...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：L·张，J·尹，H·K·文，
申请(专利权)人：索拉透平公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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