具有被优化的冷却的涡轮叶片制造技术

本发明专利技术涉及用于涡轮机的涡轮叶片(51)，涡轮机诸如为涡轮螺旋桨发动机或涡轮喷气发动机，所述叶片包括根部(P)、由所述根部(P)支承并沿翼展方向(EV)延伸的轮叶，该轮叶终止于尖端(S)，所述轮叶包括彼此隔开的压力侧壁和吸力侧壁，以及：‑至少一个管道(53)，该至少一个管道被构造成在根部(P)处收集冷却空气并在轮叶中产生冷却空气流以便冷却轮叶；‑孔和/或槽(55，67)，该孔和/或槽在轮叶的壁中制成以便将冷却空气排出到轮叶外；‑上部内空腔(52)，该上部内空腔位于轮叶的尖端(S)处以便冷却该尖端；并且其中，至少一个所述管道(53)将在根部(P)中收集的冷却空气直接供给上部空腔。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及涡轮机类型的飞行器发动机的叶片，该涡轮机类型的飞行器发动机例如为双流式涡轮增压发动机或双流式涡轮螺旋桨发动机。
技术介绍
在这种发动机中，外部空气被吸入到入口套筒中以便在被分成中心主流和围绕主流的二次流之前穿过包括一系列旋转轮叶的鼓风机。然后，主流在到达燃烧室之前被压缩，然后，在通过产生推力被排出到后部之前，主流通过穿过一组涡轮而膨胀。二次流通过鼓风机被直接推动到后部以便产生附加的推力。由于在燃烧之后立刻产生膨胀的事实，涡轮中的膨胀在高温下发生，这种膨胀能够驱动压缩机和鼓风机。该涡轮本身被设计并被尺寸化以在苛刻的温度、压力以及流体流动条件下工作。每个涡轮包括连续的级，每个级包括一系列叶片，该一系列的叶片被径向地定向并围绕发动机的旋转轴规则地间隔开。该中心轴支承涡轮的旋转元件以及压缩机和鼓风机的旋转元件。具体地，涡轮的经受最苛刻条件的叶片是该涡轮的第一膨胀级的那些叶片，第一膨胀级即最接近燃烧区域的级，并且这些级通常被称为高压级。通常，性能方面的增加需求以及规则的改变导致设计出在愈加恶劣的环境中工作的更小尺寸的发动机。这意味着要增加高压涡轮叶片的尤其与它们在温度方面的抵抗力有关的抵抗力以及性能。然而，关于这些叶片的材料以及涂层的现有改进不足以允许它们经受燃烧室的下游流动所能达到的高温。这种情况导致需要重新考虑这些叶片的冷却以便对其进行改进以使它们能够经受这些新的工作条件。这种冷却通过使这些叶片内的在燃烧的上游处的涡轮增压发动机中获取的冷却空气进行流通来提供。这些空气是在叶片根部处获取的，沿叶片的内回路被运送以便冷却叶片，并且这些空气通过穿过该叶片的壁并分布在该壁上的孔被排出到叶片的外部。这些孔被用于排出冷却空气，但是它们还在叶片的外表面上产生比来自燃烧的空气更冷的空气薄膜，该空气薄膜还有助于限制叶片的温度。为了增加冷却的效果，叶片的其中流通有冷却空气的内部区域包括如下的策略：即干扰冷却空气的流体流动的内浮突部以便增加从叶片的壁转移到在叶片的内部管道中流通的该冷却空气的热量。这些常规的冷却架构受到以下事实的不利影响，所述事实即叶片的内回路的长度导致空气在其到达该回路的端部时按照如下的方式被过度地加热，所述方式即空气在行程的端部的区域中并且尤其在叶片尖端处的冷却效果被限制，然而相反地，人们寻求的是在叶片尖端处获得增加的冷却效果。本专利技术的目的在于提出能够改进叶片的冷却效果的叶片结构。
技术实现思路
为实现该效果，本专利技术的目的在于涡轮机的涡轮叶片，该涡轮机诸如为涡轮螺旋桨发动机或涡轮增压发动机，该叶片包括根部、由该根部承载并沿翼展方向延伸的轮叶，该轮叶终止于尖端，该轮叶包括前缘以及位于该前缘的下游处的后缘，该轮叶包括彼此侧向隔开的压力侧壁和吸力侧壁，并且每一个压力侧壁和吸力侧壁将前缘连接到后缘，该轮叶包括：-至少一个管道，该至少一个管道被构造成在叶片的根部处收集冷却空气并使冷却空气在轮叶中流通以便冷却轮叶；-孔和/或槽，该孔和/或槽在轮叶的壁中实现以便将冷却空气排出到该轮叶的外部；-上部内空腔，该上部内空腔位于轮叶的尖端处以便冷却该轮叶尖端；并且其中，管道中的至少一个将在根部中收集的冷却空气直接供给到上部空腔。本专利技术还涉及如上文中所定义的叶片，其中，上部空腔从轮叶的前部延伸到后部，以便供给轮叶的后缘的至少一个冷却槽。本专利技术还涉及如上文中所定义的叶片，其中，压力侧壁包括退出(exit)到上部空腔中的至少一个通孔或通槽。本专利技术还涉及如上文中所定义的叶片，包括第一内侧部空腔，该第一内侧部空腔沿压力侧壁行进，同时与直接供给管道隔开，以便形成使该直接供给管道与压力侧壁热隔绝的防热罩。本专利技术还涉及如上文中所定义的叶片，进一步包括第二内侧部空腔，该第二内侧部空腔沿吸力侧壁行进，同时与直接供给管道隔开，以便形成使该直接供给管道与吸力侧壁热隔绝的防热罩。本专利技术还涉及如上文中所定义的叶片，其中，每个内侧部空腔设置有湍流的激发器(promoters)和/或偏转器以便增加内侧壁空腔中的热交换，并且其中，每个直接供给管道具有平滑的壁以便限制负载损耗。本专利技术还涉及如上文中所定义的叶片，其中，上部空腔的直接供给管道是叶片的前缘的上游冷却坡道。本专利技术还涉及如上文中所定义的叶片，其中，直接供给管道是排他性地专用于将冷却空气供给到上部空腔的中心管道。本专利技术还涉及如上文中所定义的叶片，其中，两个侧部空腔通过位于直接供给管道的下游处的接合区域被汇集到一起以便形成单个空腔，所述单个空腔通过延伸越过该直接供给管道的大部分长度而围绕直接供给管道的周长的四分之三。本专利技术还如上文中所定义的叶片，包括下游坡道以及下游管道，下游坡道用于供给后缘的位于压力侧壁中的冷却槽，下游管道用于该下游坡道的校准供给且被每个侧部空腔热隔绝。本专利技术还涉及如上文中所定义的叶片，包括上游坡道以及上游管道，上游坡道用于供给前缘的冷却孔，上游管道用于该上游坡道的校准供给且被每个侧部空腔热隔绝。本专利技术还涉及用于制造根据权利要求1至7中任一项所述的叶片的模制装置，包括压机(imprint)以及一组芯，该一组芯用于形成内部管道和内部坡道，并且有可能形成形成罩的内部空腔。本专利技术还涉及涡轮机的涡轮，该涡轮包括如上文中所定义的叶片。本专利技术还涉及涡轮机，该涡轮机包括如上文中所定义的涡轮。附图说明图1为双流式涡轮增压发动机的作为纵向横截面的示意图；图2为图1中所示的涡轮增压发动机涡轮的叶片的透视图；图3为示出了根据本专利技术的第一实施例的涡轮叶片的内部中空部分的透视图；图4为示出了根据本专利技术的第二实施例的涡轮叶片的内部中空部分的透视图；图5为示出了根据本专利技术的第三实施例的涡轮叶片的内部中空部分的透视图；图6为示出了根据本专利技术的第四实施例的涡轮叶片的内部中空部分的透视图；图7为示出了根据本专利技术的第五实施例的涡轮叶片的内部中空部分的透视图；图8为示出了根据本专利技术的第六实施例的涡轮叶片的内部中空部分的透视图。具体实施方式如在图1中可看到的，双流式涡轮增压发动机1的前部包括入口套管2，空气在被鼓风机3的轮叶吸入之前被获取到该入口套管中。在穿过鼓风机的区域之后，空气被分成中心主流以及围绕主流的二次流。然后，空气的主流穿过紧接着位于鼓风机3后面的第一压缩机4，而二次流被推动到后部以便通过围绕主流被吹动而直接产生附加的推力。然后，主流在到达使其燃烧的室7之前、燃料喷射以及汽化之后穿过第二压缩级6。在燃烧之后，该主流在高压涡轮8中膨胀，然后在未示出的低压涡轮中膨胀，以便在朝向发动机的后部被驱逐以便产生推力之前驱动压缩级和鼓风机旋转。发动机1与其组件具有关于纵向轴线AX回转的形状。具体地，它包括外壳9，该外壳同样具有回转的形状并从发动机的前部延伸到后部，外壳在发动机的前部处界定出空气入口套管，在后部处界定出主流和二次流被排出时所穿过的管道，该前部和后部是相对于设置有该涡轮增压发动机的飞行器的向前方向来考虑的。该外壳9支撑位于发动机的中心处的旋转组件，并且旋转组件包括对鼓风机的轮叶以及压缩级和具有它们的叶片的涡轮进行支承的旋转轴。在图2中被标记为11的这种叶片包括：根部P，叶片通过根部被固定到被称为涡轮盘的未示出的旋转本体；以及轮叶12，该轮叶由该根部P承载并构成该叶片的气动部分。如在图2中可看到的，叶本文档来自技高网...

【技术保护点】
涡轮机的涡轮叶片(31；51；71；91；111；131)，所述涡轮机诸如为涡轮螺旋桨发动机或涡轮增压发动机，所述叶片包括根部(P)、由所述根部承载并沿翼展方向(EV)延伸的轮叶，所述轮叶终止于尖端(S)，所述轮叶包括前缘以及位于所述前缘的下游处的后缘，所述轮叶包括彼此侧向隔开的压力侧壁和吸力侧壁，并且每一个压力侧壁和吸力侧壁将所述前缘连接到所述后缘，所述轮叶包括：‑至少一个管道(32；42；53；73；93；113；133)，所述至少一个管道被构造成在所述叶片的根部处收集冷却空气并使冷却空气在所述轮叶中流通以便冷却所述轮叶；‑孔和/或槽(55，67；75，86；95，106；115，126；135，146)，所述孔和/或槽在所述轮叶的壁中制成以便将所述冷却空气排出到所述轮叶外；‑上部内空腔(33；52；72；92；112；132)，所述上部内空腔位于所述轮叶的尖端处以便冷却所述轮叶的尖端(S)；并且其中，所述管道(32；52；73；93；113；133)中的至少一个将在所述根部(P)中收集的冷却空气直接供给所述上部空腔(33；52；72；92；112；132)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.28 FR 14548641.涡轮机的涡轮叶片(31；51；71；91；111；131)，所述涡轮机诸如为涡轮螺旋桨发动机或涡轮增压发动机，所述叶片包括根部(P)、由所述根部承载并沿翼展方向(EV)延伸的轮叶，所述轮叶终止于尖端(S)，所述轮叶包括前缘以及位于所述前缘的下游处的后缘，所述轮叶包括彼此侧向隔开的压力侧壁和吸力侧壁，并且每一个压力侧壁和吸力侧壁将所述前缘连接到所述后缘，所述轮叶包括：-至少一个管道(32；42；53；73；93；113；133)，所述至少一个管道被构造成在所述叶片的根部处收集冷却空气并使冷却空气在所述轮叶中流通以便冷却所述轮叶；-孔和/或槽(55，67；75，86；95，106；115，126；135，146)，所述孔和/或槽在所述轮叶的壁中制成以便将所述冷却空气排出到所述轮叶外；-上部内空腔(33；52；72；92；112；132)，所述上部内空腔位于所述轮叶的尖端处以便冷却所述轮叶的尖端(S)；并且其中，所述管道(32；52；73；93；113；133)中的至少一个将在所述根部(P)中收集的冷却空气直接供给所述上部空腔(33；52；72；92；112；132)。2.根据权利要求1所述的叶片(31；51；71；91；111；131)，其中，所述上部空腔(33；52；72；92；112；132)从所述轮叶的前部延伸到后部，以便供给所述轮叶的后缘的至少一个冷却槽(55；75；95；115；135)。3.根据权利要求1或2所述的叶片(31；51；71；91；111；131)，其中，所述压力侧壁包括至少一个通孔或通槽，所述至少一个通孔或通槽退出到所述上部空腔(33；52；72；92；112；132)中。4.根据前述权利要求中任一项所述的叶片(51；71；91；111；131)，包括第一内侧部空腔(54；74；94；114；134)，所述第一内侧部空腔沿所述压力侧壁行进，同时与直接供给管道(53；73；93；113；133)隔开，以便形成使所述直接供给管道(53；73；93；113；133)与所述压力侧壁热隔绝的防热罩。5.根据权利要求4所述的叶片(51；71；91；111)，进一步包括第二内侧部空腔(56；76；96；116)，所述第二内侧部空腔沿所述吸...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏洛特·玛丽·度久，帕特里斯·埃尼奥，塞巴斯蒂安·迪加尔·布鲁·德·奎萨特，马修·让·卢克·沃勒布雷特，
申请(专利权)人：赛峰飞机发动机公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR