具有平台冷却通道的涡轮翼型件冷却系统技术方案

公开了一种冷却系统（10），所述冷却系统（10）定位在可用在涡轮发动机中的涡轮翼型件（12）内并且具有冷却通道（16），所述冷却通道（16）定位在所述涡轮翼型件（12）的平台（18）内，所述涡轮翼型件（12）具有在压力和抽吸侧边缘（22、24）处的排气出口（20）以便防止在所述平台（18）下的热气体回吞。所述冷却通道（16）可以由主要通道（26）和分支通道（30）形成，所述主要通道（26）从与所述翼型件（12）对齐的冷却流体供应通道（64）延伸，所述分支通道（30）在所述主要通道（26）与所述压力或者抽吸侧边缘（22、24）之间延伸。与传统设计相比，所述冷却系统（10）使邻近在所述平台（18）与所述翼型件（12）的交叉（34）处的翼型件嵌条（32）的冷却表面积减小并且使邻近所述压力侧和抽吸侧配合面（22、24）的冷却表面积增加。与传统设计相比，所述冷却系统（10）的此构造产生更加均匀的平台温度分布、用于平台冷却的更冷且更高压力的冷却空气、以及更少的制造费用。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术大体上涉及涡轮翼型件，并且更加具体地涉及可用在涡轮发动机中的中空涡轮翼型件的平台中的冷却系统。
技术介绍
通常，燃气涡轮发动机包括：用于压缩空气的压缩器、用于使压缩空气与燃料混合且点燃该混合物的燃烧器、以及用于产生功率的涡轮叶片组件。燃烧器通常在可能超过2500华氏度的较高温度下操作。典型的涡轮燃烧器构造使涡轮叶片组件暴露至这些高温。因此，涡轮叶片必须由能够承受该高温的材料制成。此外，涡轮叶片通常包括冷却系统，该冷却系统用于延长叶片的寿命并且减小由于过度温度引起的故障的可能性。通常，涡轮叶片是由在一端处具有平台的根基部分以及细长部分形成，该细长部分形成从联接至根基部分的平台向外延伸的叶片。该叶片通常由与根基部段相对的尖端、前缘、以及后缘组成。大多数涡轮叶片的内部方面通常包含形成冷却系统的冷却通道的复杂曲径。叶片中的冷却通道从涡轮发动机的压缩器接收空气并且使该空气穿过叶片。一些冷却流体穿过根基并且到邻近的涡轮叶片之间的腔中以冷却叶片的平台。冷却流体可以通过邻近的叶片之间的间隙排出并且可以产生膜冷却。该间隙通常形成在平台的侧表面之间，该侧表面大体上平行于彼此并且平行于涡轮叶片的纵向轴线。当没有供应足够的冷却空气以防止热气体回吞时，热气体回吞到平台的径向向内的区域中，这些间隙通常是该热气体回吞的位置。此外，平台的侧表面通常出现氧化和腐蚀并且该氧化和该腐蚀导致通过间隙进行更大的热气体回吞。因此，存在对改善平台的冷却以实现更加均匀的热梯度并且减少通过翼型件的邻近平台之间的间隙进行的热气体回吞的需要。
技术实现思路
公开了一种冷却系统，该冷却系统定位在可用在涡轮发动机中的涡轮翼型件内并且具有冷却通道，该冷却通道定位在涡轮翼型件的平台内，该涡轮翼型件的平台具有在压力和抽吸侧边缘处的排气出口以便防止在平台下的热气体回吞。冷却通道可以由主要通道和分支通道形成，该主要通道从与翼型件对齐的冷却流体供应通道延伸，该分支通道在主要通道与压力或者抽吸侧边缘之间延伸。与传统设计相比，该冷却系统可以使邻近在平台与翼型件的交叉处的翼型件嵌条的冷却表面积减小并且使邻近压力侧和抽吸侧配合面的冷却表面积增加。与传统设计相比，该冷却系统的这种构造产生更加均匀的平台温度分布、用于平台冷却的更冷且更高压力的冷却空气、以及更少的制造费用。在至少一个实施例中，涡轮翼型件可以由大体上细长的中空翼型件形成，该大体上细长的中空翼型件具有：前缘、后缘、在第一端处的尖端部段、用于支撑翼型件和用于将翼型件联接至圆盘的在大体上与第一端相对的端部处联接至翼型件的根基、以及由细长中空翼型件中的至少一个腔形成的冷却系统。平台可以定位在大体上细长的中空翼型件与根基的交叉处，其中，该平台包括上游边缘、与上游边缘相对的下游边缘、定位为靠近大体上细长的中空翼型件的压力侧的压力侧边缘、以及定位为靠近大体上细长的中空翼型件的抽吸侧的抽吸侧边缘。冷却系统的至少一部分可以定位在平台内并且由一个或多个压力侧主要冷却通道形成，该一个或多个压力侧主要冷却通道从冷却流体供应通道处的进口延伸至压力侧边缘处的排气出口。冷却系统还可以包括一个或多个压力侧分支冷却通道，该一个或多个压力侧分支冷却通道从压力侧主要冷却通道中的进口延伸至压力侧边缘处的排气出口。压力侧分支冷却通道可以具有小于至少一个压力侧主要冷却通道的截面面积的截面面积。压力侧分支冷却通道可以从至少一个压力侧主要冷却通道的下游侧延伸。压力侧分支冷却通道的排气出口可以定位在压力侧主要冷却通道的排气出口下游。压力侧分支冷却通道可以从压力侧主要冷却通道的下游侧非正交地且与其非平行地延伸。压力侧分支冷却通道包括从第一压力侧主要冷却通道延伸的多个压力侧分支冷却通道。多个压力侧分支冷却通道可以平行于彼此。压力侧主要冷却通道可以包括多个压力侧主要冷却通道，其中，该多个压力侧主要冷却通道中的每一个具有至少两个压力侧分支冷却通道，该至少两个压力侧分支冷却通道从压力侧主要冷却通道延伸至压力侧边缘。冷却系统还可以包括一个或多个抽吸侧主要冷却通道，该一个或多个抽吸侧主要冷却通道从冷却流体供应通道处的进口延伸至抽吸侧边缘处的排气出口。一个或多个抽吸侧分支冷却通道可以从抽吸侧主要冷却通道中的进口延伸至抽吸侧边缘处的排气出口。抽吸侧分支冷却通道可以具有小于至少一个抽吸侧主要冷却通道的截面面积的截面面积。抽吸侧分支冷却通道可以从抽吸侧主要冷却通道的下游侧延伸。抽吸侧分支冷却通道的排气出口可以定位在抽吸侧主要冷却通道的排气出口下游。抽吸侧分支冷却通道可以从抽吸侧主要冷却通道的下游侧非正交地且与其非平行地延伸。抽吸侧分支冷却通道可以包括从抽吸侧主要冷却通道的第一抽吸侧主要冷却通道延伸的多个抽吸侧分支冷却通道。多个抽吸侧分支冷却通道可以平行于彼此。抽吸侧主要冷却通道可以包括：从抽吸侧主要冷却通道的上游侧延伸的一个或多个上游侧分支冷却通道，以及从抽吸侧主要冷却通道的下游侧延伸的一个或多个下游侧分支冷却通道。从抽吸侧主要冷却通道的上游侧延伸的上游侧分支冷却通道可以具有在抽吸侧边缘上的排气出口，并且从抽吸侧主要冷却通道的下游侧延伸的下游侧分支冷却通道可以具有在平台的下游边缘上的排气出口。抽吸侧主要冷却通道的进口可以定位在抽吸侧边缘处的排气出口的上游。冷却系统还可以包括一个或多个后缘主要冷却通道，该一个或多个后缘主要冷却通道从靠近后缘的冷却流体供应通道延伸并且包括至少一个压力侧分支通道，该至少一个压力侧分支通道从后缘主要冷却通道处的进口延伸并且终止于压力侧边缘处的出口。后缘主要冷却通道还可以包括一个或多个后缘分支通道，该一个或多个后缘分支通道从后缘主要冷却通道处的进口延伸并且终止于平台的下游边缘处的出口。压力侧分支通道可以包括从后缘主要冷却通道延伸至压力侧边缘的多个压力侧分支通道，并且后缘分支通道可以包括从后缘主要冷却通道延伸至平台的下游边缘的多个后缘分支通道。该冷却系统的优点在于：该冷却系统可以使邻近在平台与翼型件的交叉处的翼型件嵌条的冷却表面积减小。该冷却系统的另一个优点在于：与传统设计相比，该冷却系统可以使邻近压力侧和抽吸侧配合面的冷却表面积增加。该冷却系统的另一个优点在于：与传统设计相比，该冷却系统产生更加均匀的平台温度分布、用于平台冷却的更冷且更高压力的冷却空气、以及更少的制造费用。这些以及其它实施例在下文更加详细地描述。附图说明并入本说明书中且形成本说明书的一部分的附图示出了当前公开的专利技术的实施例，并且与说明书一起公开了本专利技术的原理。图1是具有冷却系统的特征的涡轮翼型件的抽吸侧的透视图。图2是具有冷却系统的特征的涡轮翼型件的压力侧的透视图。图3是在图1中的截面线3-3处截取的在翼型件的平台中的冷却系统的截面视图。具体实施方式如在图1至图3中示出的，公开了一种冷却系统10，该冷却系统10定位在可用在涡轮发动机中的涡轮翼型件12内并且具有冷却通道16，该冷却通道16定位在涡轮翼型件12的平台18内，涡轮翼型件12的平台18具有在压力和抽吸侧边缘22和24处的排气出口20以便防止在平台18下的热气体回吞。冷却通道16可以由主要通道26和分支通道30形成，该主要通道26从与翼型件12对齐的冷却流体供应通道28延伸，该分支通道30在主要通道26与压力或者抽吸侧边缘2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种涡轮翼型件（12），其特征在于：大体上细长的中空翼型件（36）具有前缘（38）、后缘（40）、在第一端（44）处的尖端部段（42）、用于支撑所述翼型件（36）和用于将所述翼型件（36）联接至圆盘的在大体上与所述第一端（44）相对的端部（48）处联接至所述翼型件（36）的根基（46）、以及由所述细长中空翼型件（36）中的至少一个腔（50）形成的冷却系统（10）；平台（18）定位在所述大体上细长的中空翼型件（36）与所述根基（46）的交叉（34）处，其中，所述平台（18）包括上游边缘（52）、与所述上游边缘（52）相对的下游边缘（54）、定位为靠近所述大体上细长的中空翼型件（36）的压力侧（56）的压力侧边缘（22）、以及定位为靠近所述大体上细长的中空翼型件（36）的抽吸侧（58）的抽吸侧边缘（24）；以及其中，所述冷却系统（10）的至少一部分定位在所述平台（18）内并且由至少一个压力侧主要冷却通道（60）形成，所述至少一个压力侧主要冷却通道（60）从冷却流体供应通道（64）处的进口（62）延伸至所述压力侧边缘（22）处的排气出口（66）；至少一个压力侧分支冷却通道（68）从所述至少一个压力侧主要冷却通道（60）中的进口（70）延伸至所述压力侧边缘（22）处的排气出口（72）；其中，所述至少一个压力侧分支冷却通道（68）具有小于所述至少一个压力侧主要冷却通道（60）的截面面积的截面面积；至少一个抽吸侧主要冷却通道（80）从冷却流体供应通道（64）处的进口（82）延伸至所述抽吸侧边缘（24）处的排气出口（84）；至少一个抽吸侧分支冷却通道（86）从所述至少一个抽吸侧主要冷却通道（80）中的进口（88）延伸至所述抽吸侧边缘（24）处的排气出口（90）；以及其中，所述至少一个抽吸侧分支冷却通道（86）具有小于所述至少一个抽吸侧主要冷却通道（80）的截面面积的截面面积。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种涡轮翼型件（12），其特征在于：大体上细长的中空翼型件（36）具有前缘（38）、后缘（40）、在第一端（44）处的尖端部段（42）、用于支撑所述翼型件（36）和用于将所述翼型件（36）联接至圆盘的在大体上与所述第一端（44）相对的端部（48）处联接至所述翼型件（36）的根基（46）、以及由所述细长中空翼型件（36）中的至少一个腔（50）形成的冷却系统（10）；平台（18）定位在所述大体上细长的中空翼型件（36）与所述根基（46）的交叉（34）处，其中，所述平台（18）包括上游边缘（52）、与所述上游边缘（52）相对的下游边缘（54）、定位为靠近所述大体上细长的中空翼型件（36）的压力侧（56）的压力侧边缘（22）、以及定位为靠近所述大体上细长的中空翼型件（36）的抽吸侧（58）的抽吸侧边缘（24）；以及其中，所述冷却系统（10）的至少一部分定位在所述平台（18）内并且由至少一个压力侧主要冷却通道（60）形成，所述至少一个压力侧主要冷却通道（60）从冷却流体供应通道（64）处的进口（62）延伸至所述压力侧边缘（22）处的排气出口（66）；至少一个压力侧分支冷却通道（68）从所述至少一个压力侧主要冷却通道（60）中的进口（70）延伸至所述压力侧边缘（22）处的排气出口（72）；其中，所述至少一个压力侧分支冷却通道（68）具有小于所述至少一个压力侧主要冷却通道（60）的截面面积的截面面积；至少一个抽吸侧主要冷却通道（80）从冷却流体供应通道（64）处的进口（82）延伸至所述抽吸侧边缘（24）处的排气出口（84）；至少一个抽吸侧分支冷却通道（86）从所述至少一个抽吸侧主要冷却通道（80）中的进口（88）延伸至所述抽吸侧边缘（24）处的排气出口（90）；以及其中，所述至少一个抽吸侧分支冷却通道（86）具有小于所述至少一个抽吸侧主要冷却通道（80）的截面面积的截面面积。2.根据权利要求1所述的涡轮翼型件（12），其特征在于，所述至少一个压力侧分支冷却通道（68）从所述至少一个压力侧主要冷却通道（60）的下游侧（74）延伸。3.根据权利要求1所述的涡轮翼型件（12），其特征在于，所述至少一个压力侧分支冷却通道（68）的所述排气出口（72）定位在所述至少一个压力侧主要冷却通道（60）的所述排气出口（66）的下游。4.根据权利要求1所述的涡轮翼型件（12），其特征在于，所述至少一个压力侧分支冷却通道（68）从所述至少一个压力侧主要冷却通道（60）的下游侧（74）非正交地且与其非平行地延伸。5.根据权利要求1所述的涡轮翼型件（12），其特征在于，所述至少一个压力侧分支冷却通道（68）包括从所述至少一个压力侧主要冷却通道（60）的第一压力侧主要冷却通道（76）延伸的多个压力侧分支冷却通道（68）。6.根据权利要求5所述的涡轮翼型件（12），其特征在于，所述多个压力侧分支冷却通道（68）平行于彼此。7.根据权利要求1所述的涡轮翼型件（12），其特征在于，所述至少一个压力侧主要冷却通道（60）包括多个压力侧主要冷却通道（60），其中，所述多个压力侧主要冷却通道（60）中的每一个具有至少两个压力侧分支冷却通道（68），所述至少两个压力侧分支冷却通...

【专利技术属性】
技术研发人员：李经邦，RW马修斯，姜南，GS阿扎德，
申请(专利权)人：西门子能源公司，
类型：发明
国别省市：美国;US