具有优化的冷却的涡轮机叶片制造技术

本发明专利技术涉及涡轮机的涡轮叶片，该涡轮机诸如为涡轮喷气发动机，该涡轮叶片包括：根部，该根部支撑叶片、沿翼展方向延伸，终止于顶端；叶片包括前缘(17)和后缘(18)，以及压力侧壁(20)和吸力侧壁(21)，压力侧壁和吸力侧壁彼此间隔开并且将前缘(17)连接到后缘(18)，所述叶片还包括冷却管道(41，52，53，47，54)，在叶片根部处收集的空气在该冷却管道中循环；第一内侧凹槽和第二内侧凹槽(37，38)，第一内侧凹槽和第二内侧凹槽沿压力侧壁(20)行进，以便形成沿压力侧壁(20)彼此间隔开的隔热罩；以及至少一个管道(53)，该至少一个管道在第一侧凹槽和第二侧凹槽(37，38)之间从压力侧壁(20)延伸到吸力侧壁(21)。

Turbine Blades with Optimal Cooling

The invention relates to a turbine blade of a turbine, such as a turbojet engine, which comprises a root supporting the blade, extending along the wingspan direction and terminating at the top; a blade including a leading edge (17) and a trailing edge (18), as well as a pressure side wall (20) and a suction side wall (21), and a pressure side wall and a suction side wall are separated from each other and connected with the leading edge (17) to the trailing edge (18). The blade also includes a cooling pipe (41, 52, 53, 47, 54), in which air collected at the blade root circulates; the first inner groove and the second inner groove (37, 38), the first inner groove and the second inner groove travel along the pressure side wall (20) to form a heat shield spaced from each other along the pressure side wall (20); and at least one pipe (53). A pipeline extends from the pressure side wall (20) to the suction side wall (21) between the first side groove and the second side groove (37, 38).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有优化的冷却的涡轮机叶片
本专利技术涉及一种涡轮机型飞行器发动机叶片，该涡轮机型飞行器发动机例如诸如为双轴涡轮喷气发动机或双轴涡轮螺旋桨发动机。
技术介绍
如图1所示，在标识为1的这种发动机中，外部空气通过进气导管2被吸入，以便穿过包括一系列旋转翼型件的风扇3，然后被分成中心核心流以及围绕核心流的旁通流。然后，核心流在到达燃烧室7之前穿过压缩级4、6，在到达燃烧室后，该核心流穿过一组涡轮8而膨胀，之后沿向后方向被抽出以产生推力。旁通流通过风扇沿向后方向被直接推进，以产生补充的推力。该发动机1由外壳9界定，该外壳从其前部延伸以形成空气进气导管，直至到达形成流抽出管的后部，前侧和后侧是相对于安装有该发动机的飞行器的前进方向来考虑的。由于在燃烧之后立即发生膨胀，涡轮8中的驱动压缩机和风扇的膨胀在高温下发生，使得这些涡轮被设计成在苛刻的温度和压力条件下运行。每个涡轮包括一系列的级，每个级包括被径向地定向并且围绕中心发动机轴而彼此均匀地间隔开的一系列的叶片。该中心轴承载涡轮旋转元件以及压缩机和风扇的旋转元件。受最苛刻条件影响的涡轮叶片是第一膨胀级的叶片，第一膨胀级即靠近燃烧区域的级，通常称为高压级。在实践中，更高的性能需求需要高压涡轮叶片的更高强度，特别是关于这些叶片在高温下的强度。这种情况导致对这些叶片的冷却系统的重新设计，以对冷却进行改进，使得这些叶片能够抵抗这些新的工作条件。这种冷却是通过使从燃烧的上游从涡轮喷气发动机排出的冷却空气在这些叶片内进行循环来实现的。这些空气在叶片的根部处进入并且沿叶片中的内部回路被输送以冷却该叶片，并且这些空气通过穿过该叶片的壁并分布在该壁上的钻孔被抽出到叶片的外部。这些钻孔用于抽出冷却空气并且在叶片的外表面上产生比来自燃烧的空气冷的空气膜，该空气膜也有助于限制叶片的温度。本专利技术的目的在于公开一种叶片结构，该叶片结构提高该叶片的冷却效能。
技术实现思路
为实现该目的，本专利技术的目的在于一种涡轮机的涡轮，该涡轮机诸如为涡轮螺旋桨发动机或涡轮喷气发动机，叶片包括根部和翼型件，该翼型件支撑在根部上、沿长度方向延伸并且终止于尖端，翼型件包括前缘以及位于前缘的下游的后缘，翼型件包括拱腹壁和拱背壁，该拱腹壁和拱背壁彼此间隔开并且将前缘连接到后缘，该翼型件还包括：-冷却导管，每个冷却导管从拱背壁侧向地延伸直至上游内壁或直至下游内壁；-上游侧向腔和下游侧向腔，该上游侧向腔和下游侧向腔沿拱腹壁延伸以形成隔热罩，且沿拱腹壁彼此间隔开；-上游侧向腔沿厚度从拱腹壁侧向地延伸直至上游内壁，该上游侧向腔的厚度小于该上游侧向腔沿拱腹壁的长度；-下游侧向腔沿厚度从拱腹壁侧向地延伸直至下游内壁，该下游侧向腔的厚度小于该下游侧向腔沿拱腹壁的长度；-冷却管道，该冷却管道在上游侧向腔和下游侧向腔之间从拱腹壁横向地延伸直至拱背壁。通过这种布置，侧向壁是不同的并且沿叶片的骨架彼此分开。这种分成两部分的分开对在使用中影响叶片的热膨胀提供了更好的抗性。本专利技术还涉及一种如此界定的叶片，其中，上游侧向腔和下游侧向腔被布置成形成沿叶片的长度方向延伸的类似于字母U的图案的两个分支，每个侧向腔对应于该U的一个分支，并且其中，这两个侧向腔共同由根部通过该根部的同一喷嘴供给。本专利技术还涉及一种如此界定的叶片，其中，根据长号回路式布局，从拱背壁延伸到上游内壁的管道连接到从拱背壁延伸到拱腹壁的管道，该从拱背壁延伸到拱腹壁的管道自身连接到从拱背壁延伸到下游内壁的管道，以向后缘提供冷却空气。本专利技术还涉及一种如此界定的叶片，该叶片包括通过长号回路中的管道供给的下游歧管，该下游歧管从拱腹壁横向地延伸到拱背壁，并且其中，拱腹壁包括通入长号回路的下游歧管的钻孔，以形成用于拱腹壁的外部冷却空气膜。本专利技术还涉及一种如此形成的叶片，其中，下游歧管由长号回路的管道通过校准通道供给。本专利技术还涉及一种如此界定的叶片，该叶片包括：槽下腔，该槽下腔从尖端的中心区域延伸到后缘；以及至少一个中心管道，该至少一个中心管道直接向该槽下腔供给在根部处收集的空气。本专利技术还涉及一种如此界定的叶片，其中，后缘包括在拱腹侧上的一系列的贯通缝隙，该贯通缝隙被供给冷却空气，并且其中，这些缝隙包括：-靠近尖端的一个或多个最近的缝隙，该一个或多个最近的缝隙通过槽下腔供给；-通过翼型件的下游管道供给的缝隙。本专利技术还涉及一种如此界定的叶片，该叶片包括上游回路，以冷却翼型件的前缘。本专利技术还包括用于制造如此界定的叶片的铸造装置，该铸造装置包括型腔和一组型芯，该一组型芯被设计成形成内部管道和歧管，以及内部腔，该内部腔形成罩。本专利技术还涉及一种涡轮机的涡轮，该涡轮包括如此界定的叶片。本专利技术还涉及一种涡轮机，该涡轮机包括如此界定的涡轮。附图说明图1为双轴涡轮喷气发动机的纵向截面视图；图2为高压涡轮叶片的透视图；图3为根据本专利技术的叶片在垂直于其长度方向的平面上的截面视图；图4为示出了用于根据本专利技术的叶片的前缘的上游冷却回路的侧视图；图5为示出了根据本专利技术的叶片的中间回路和中心冷却回路的侧视图；图6为示出了用于根据本专利技术的叶片的后缘的下游冷却回路的侧视图；图7为拱腹侧的侧视图，示出了根据本专利技术的叶片的不同冷却回路而不是该叶片的侧向回路；图8为拱腹侧的侧视图，示出了根据本专利技术的叶片的不同冷却回路；图9为拱背侧的侧视图，示出了根据本专利技术的叶片的不同冷却回路。具体实施方式叶片结构根据本专利技术的在图2中标记为11的叶片包括：根部P，该叶片通过该根部固定到称为涡轮盘的未示出的旋转本体；以及翼型件12，该翼型件支撑在该根部P上，具有平台13，通过平台13将根部P连接到翼型件12。该叶片11包括内部回路，在根部P的下侧14上进入的冷却空气在该内部回路中循环。翼型件12的形状围绕所谓的长度轴线EV扭曲，该长度轴线垂直于支撑叶片的轴的旋转轴线AX，并且该翼型件的轮廓从基部16开始大致为矩形，该翼型件通过该基部连接到根部P。该翼型件12包括前缘17，该前缘大致平行于长度方向EV并且相对于安装有该叶片的发动机的向前方向位于叶片的上游或前侧AM上。该翼型件还包括后缘18，该后缘大致平行于前缘17定向并且沿轴线AX与该前缘隔开一距离，以位于叶片的下游或后侧AV上。该翼型件还包括尖端S，该尖端大致平行于基部16并且沿长度方向EV与该基部隔开一距离。该叶片的两个主要的壁为其拱腹壁20(在图2中可见)以及其拱背壁，该拱腹壁和该拱背壁彼此隔开一距离，同时在前缘17处、后缘18处以及尖端区域S中保持连接。弯曲的前缘17包括穿过其壁的冷却孔22，并且锥形的后缘18包括一系列的冷却缝隙23。这些缝隙是短的，并且这些缝隙平行于长度方向EV且彼此间隔开一间距和沿彼此的伸长部延伸，并且位于与后缘自身相距一短距离处。每个缝隙23穿过拱腹以将拱腹壁上的空气吹向后缘，该后缘设置有引导该空气的平行于轴线AX的外部肋。拱腹壁包括：一系列的孔24，该一系列的孔大致平行于前缘17分布并且位于前缘的下游；以及另一系列的孔26，该另一系列的孔大致平行于后缘18分布，并且位于缝隙23的上游。这些孔有助于在拱腹的外部面上形成空气膜以冷却该拱腹。在该叶片的尖端S处，该叶片包括垂直于长度方向EV的封闭壁，该封闭壁匹配拱腹壁和拱背壁。该封闭壁(在图2中不可见)相对于拱腹壁和拱背壁的自本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.涡轮机的涡轮叶片，所述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)和翼型件(12)，所述翼型件支撑在所述根部(P)上、沿长度方向(EV)延伸且终止于尖端(S)，所述翼型件(12)包括前缘(17)以及位于所述前缘(17)的下游的后缘(18)，所述翼型件(12)包括拱腹壁(20)和拱背壁(21)，所述拱腹壁和所述拱背壁彼此间隔开并且将所述前缘(17)连接到所述后缘(18)，所述翼型件还包括：‑冷却导管(41，52，47，54)，每个冷却导管从所述拱背壁(21)侧向地延伸直至所述上游内壁(40)或直至下游内壁(49)；‑上游侧向腔(37)和下游侧向腔(38)，所述上游侧向腔和所述下游侧向腔沿所述拱腹壁(20)延伸以形成隔热罩，所述上游侧向腔和所述下游侧向腔沿所述拱腹壁(20)彼此间隔开；‑所述上游侧向腔(37)沿厚度从所述拱腹壁(20)侧向地延伸直至所述上游内壁(40)，所述上游侧向腔的厚度小于所述上游侧向腔沿所述拱腹壁(20)的长度；‑所述下游侧向腔(38)沿厚度从所述拱腹壁(20)侧向地延伸直至所述下游内壁(49)，所述下游侧向腔的厚度小于所述下游侧向腔沿所述拱腹壁(20)的长度；‑冷却管道(53)，所述冷却管道在所述上游侧向腔(37)和所述下游侧向腔(38)之间从所述拱腹壁(20)横向地延伸直至所述拱背壁(21)。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.10.20 FR 16015231.涡轮机的涡轮叶片，所述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)和翼型件(12)，所述翼型件支撑在所述根部(P)上、沿长度方向(EV)延伸且终止于尖端(S)，所述翼型件(12)包括前缘(17)以及位于所述前缘(17)的下游的后缘(18)，所述翼型件(12)包括拱腹壁(20)和拱背壁(21)，所述拱腹壁和所述拱背壁彼此间隔开并且将所述前缘(17)连接到所述后缘(18)，所述翼型件还包括：-冷却导管(41，52，47，54)，每个冷却导管从所述拱背壁(21)侧向地延伸直至所述上游内壁(40)或直至下游内壁(49)；-上游侧向腔(37)和下游侧向腔(38)，所述上游侧向腔和所述下游侧向腔沿所述拱腹壁(20)延伸以形成隔热罩，所述上游侧向腔和所述下游侧向腔沿所述拱腹壁(20)彼此间隔开；-所述上游侧向腔(37)沿厚度从所述拱腹壁(20)侧向地延伸直至所述上游内壁(40)，所述上游侧向腔的厚度小于所述上游侧向腔沿所述拱腹壁(20)的长度；-所述下游侧向腔(38)沿厚度从所述拱腹壁(20)侧向地延伸直至所述下游内壁(49)，所述下游侧向腔的厚度小于所述下游侧向腔沿所述拱腹壁(20)的长度；-冷却管道(53)，所述冷却管道在所述上游侧向腔(37)和所述下游侧向腔(38)之间从所述拱腹壁(20)横向地延伸直至所述拱背壁(21)。2.根据权利要求1所述的叶片，其中，所述上游侧向腔(37)和所述下游侧向腔(38)被布置成形成沿所述长度方向(EV)延伸的类似于字母U的图案的两个分支，每个侧向腔对应于所述U的一个分支，并且其中，这两个侧向腔(37，38)共同由所述根部(P)通过所述根部(P)的同一喷嘴(66)供给。3.根据权利要求1或2所述的叶片，其中，根据长号回路(33)式布局，从所述拱...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏洛特·玛丽·度久，塞巴斯蒂安·瑟奇·弗朗西斯·孔格拉泰尔，帕特里斯·埃尼奥，莱昂德尔·奥斯第诺，米歇尔·斯卢萨茨，
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