用于涡轮机的轮叶或叶片制造技术

本发明专利技术提出一种用于涡轮机的轮叶或叶片部件。所述部件包括：在所述部件的两个相对的内壁(11、12)之间的内部空间(10)；从所述两个相对的内壁(11、12)突出的多个肋(21、22)，所述多个肋在所述两个相对的内壁(11、12)中的每一个上形成多个通道(20)，以朝向所述后缘(14)引导冷却流体。所述内部空间(10)被划分为朝向所述部件的前缘(13)的前部(30)和朝向所述部件的后缘(14)的后部(31)，其中，所述肋(21、22)布置在前部(30)中，并且从所述两个相对的内壁(11、12)突出的多个针型翅(26)以离散的方式布置在所述后部(31)中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种根据权利要求I的前序部分所述的用于涡轮机的轮叶或叶片部件。从美国专利申请公开No. 2007/0172354A1已知这样的轮叶或叶片部件。
技术介绍
在现代涡轮机中，涡轮机的各种部件在非常高的温度下运行。这些部件包括呈翼型形状的轮叶或叶片部件。高运行温度可使叶片或轮叶部件熔化，因此冷却这些部件是重要的。这些部件的冷却通常通过使冷却流体经过铸造在轮叶或叶片部件中的型芯通道来实现，所述冷却流体可包括来自涡轮机的压缩机的空气。从美国专利申请公开No. 2007/0172354A1已知，对包括由两个相对的壁限定的内部空间的这种部件提供冷却内部空间。多个第一肋和第二肋从所述两个相对的壁突出，以 形成将冷却流体朝向部件的后缘引导的多个通道。肋在轮叶或叶片部件中的矩阵布置方式有助于从不同方向供给提供高效冷却的冷却流体。然而，矩阵布置方式提供了不太有效的冷却，并且由于在后缘处的较小流动面积还导致了降低的流量，所述后缘应尽可能薄以便提供较好的空气动力学性能。此外，由于在部件的后缘处的薄的截面，涉及精细的特征的肋的矩阵布置是难以铸造的。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种用于轮叶或叶片部件的冷却装置，该装置易于铸造并且提供后缘处的增强的冷却。该目的通过根据权利要求I所述的轮叶或叶片部件来实现。用于涡轮机的轮叶和叶片部件包括在部件的两个相对的内壁之间的内部空间，以形成朝向位于部件的后缘处的流体出口的用于冷却流体的通路。部件包括从所述两个相对的内壁突出的多个肋，所述多个肋在所述两个相对的内壁中的每一个上形成多个通道，以朝向后缘引导冷却流体，其中，位于相对侧上的肋相对于彼此倾斜，以形成矩阵布置。此外，内部空间被划分为朝向部件的前缘的前部和朝向部件的后缘的后部。肋布置在前部中，并且从所述两个相对的壁突出的多个针型翅以离散的方式布置在后部中。通过对部件内的不同部分选择肋和针型翅，能够通过肋的矩阵布置方式来维持极好的蠕变和低周疲劳性能，并结合了增强的冷却和针型翅在后部中的更好的可铸造性。此外，针型翅实现了后缘的较薄的截面，并且离散的布置方式产生了阻碍后部的冷却流体的湍流，因此提高了冷却效果。针型翅以两排或多排的布置方式确保了沿着部件的后缘完全覆盖后部。此外，两排或多排针型翅增大了表面面积，这迫使冷却流体改变方向，并且还增大了冲击面，这有助于后缘处的高效冷却。部件还包括在前部与后部之间的中部。中部包括肋和针型翅。中部因此获益于肋，所述肋提高了蠕变和低周疲劳(LCF)性能以及针型翅的特性，从而允许从部件进行高效的热传递。通过在中部设置肋与针型翅之间的连接，实现了对部件的改进的应力解决方案。此外，这种装置的铸造是简单的，并且由于流动面积的增大而提供了高效的热传递，流动面积的增大允许更大量冷却流体通过。一排针型翅可与中部中从两个相对的内壁中的一个突出的肋连接。该布置方式增大了冷却流体路径中的湍流，并且还允许更多的冷却流体通过，因此提供高效的冷却。肋和针型翅铸造到部件中确保了部件的高强度，并且同时内部空间的容积可以用于冷却流体的流动。肋和针型翅由部件的基材铸造而成是便宜且经济有效的选择。根据本专利技术的另一实施方式，针型翅中的至少一些与两个相对的内壁连接。通过这种布置方式，由于表面面积的增大，更多的湍流可以形成在冷却流体的路径中，因此提高后缘处的冷却效果。另外，该布置方式提高了部件的机械强度。有利地，针型翅中的至少一些延伸到两个相对的内壁之间的中间处。这种布置方 式易于铸造，并且还在冷却流体的流动中形成湍流以用于高效的热传递。具有前缘与后缘之间的距离的大约10%至大约20%的延伸范围的后部提供了矩形布置方式的冷却有效性、流动面积和部件制造的可实践性之间的良好折衷。根据另一实施方式，针型翅以交错的方式从两个相对的内壁突出。由于后缘的薄的截面，这种布置易于铸造。针型翅之间的距离应至少等于针型翅的直径。彼此间间隔太近的针型翅使内壁弱化，这会在铸造期间导致破裂。这种布置易于铸造并且还允许冷却流体正确地流经后部。附图说明现在，参考本专利技术的附图说明本专利技术的上述和其他特征。所示实施方式用于说明，而不是限制本专利技术。附图包括下面这些图，其中，在整个说明书和附图中，相同的数字表示相同的部分。图I示出燃气轮机的纵向剖视图；图2示出燃气轮机的示例性转子轮叶的轴向剖视图；图3示出转子轮叶的沿着图2中的线III-III的剖视图；图4示出图3中描绘的转子轮叶的后缘的放大的视图；以及图5示出图2的转子轮叶的另一实施方式。具体实施例方式下面描述的本专利技术的实施方式涉及涡轮机中的轮叶或叶片部件。涡轮机可包括燃气轮机、涡轮风扇等。涡轮机中的轮叶或叶片的冷却是重要的，因为轮叶或叶片在非常高的温度下运行。高的运行温度可导致轮叶或叶片熔化，进而导致涡轮机损坏。图I示意性地示出了燃气轮机I，燃气轮机I具有固定壳体2和转子3，转子3能够在壳体2内围绕旋转轴线X旋转。燃气轮机I包括安装在转子3上的多个转子轮叶4和安装在壳体2上的多个固定的引导叶片5。因此，每个转子轮叶4和引导叶片5形成燃气轮机I的部件。虽然下面的描述涉及转子轮叶4的形式的部件，但应注意的是，本专利技术也适用于引导叶片5，并且在下面要描述的特性特征也可包括在固定的引导叶片5中。将参照转子轮叶4在图2和3中更详细地描述该部件。图2示出了转子轮叶4的轴向剖视图，并且图3示出了转子轮叶4沿着图2中的线III-III的剖视图。转子轮叶4包括由两个相对的内壁11、12限定的内部空间10。更具体而言，内部空间10由第一壁11和第二壁12限定。第一壁11和第二壁12面向彼此。第一壁11设置在转子轮叶4的压力侧，而第二壁12设置在转子轮叶4的抽吸侧。此外，转子轮叶4具有前缘13、后缘14、顶部15和底部16。底部16形成转子轮叶4的根部。转子轮叶4安装在转子3的主体上，使得根部附接于转子3的主体，而顶部15位于转子3的径向最靠外的位置处。转子轮叶4沿着中心轴线Y基本平行于前缘13和后缘14地从底部16延伸至顶部15，中心轴线Y延伸穿过转子3。中心轴线Y基本垂直于旋转轴线X。根据本技术的方面，内部空间10被划分为前部30和后部31。前部30朝向转子轮叶4的前缘13设置，并且后部31朝向转子轮叶4的后缘14设置。后部31可具有转子轮叶4的前缘13和后缘14之间的距离的大约10%至大约20%的延伸范围。 此外，转子轮叶4具有到内部空间10中的入口 17和从内部空间10中出来的出口18。入口 17设置在底部16处，并且出口 18设置在后缘14处。因此，内部空间10形成用于冷却流体的从入口 17到出口 18的通道。内部空间10沿关于旋转轴线X基本径向的方向并且平行于中心轴线Y从底部16延伸至顶部15。内部空间10包括分配室19和从两个相对的内壁即第一壁11和第二壁12突出的多个肋。所述多个肋21、22以矩阵25的形式在两个相对的内壁11、12上形成多个通道20。分配室19位于内部并且接近于前缘13，并且从入口 17平行于中心轴线Y延伸。所述多个通道20构造成将冷却流体朝向后缘14引导。还可以注意到，所述多个通道20从转子轮叶4的底部16延伸至顶部15。更具体而言，转子轮叶4的所述多个通道20由多个肋21、22形成。冷却流体可包括本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.04.14 EP 10003948.61.一种用于涡轮机的轮叶⑷或叶片(5)部件，包括 -在所述部件的两个相对的内壁(11、12)之间的内部空间(10)，所述内部空间(10)形成朝向位于所述部件的后缘(14)处的流体出口(18)的用于冷却流体的通路； -从所述两个相对的内壁(11、12)突出的多个肋(21、22)，所述多个肋(21、22)在所述两个相对的内壁(11、12)中的每一个上形成多个通道(20)，以朝向所述后缘(14)引导冷却流体，其中，位于相对侧上的所述肋(21、22)相对于彼此倾斜，以形成矩阵(25)布置， 其特征在于， 所述内部空间(10)被划分为朝向所述部件的前缘(13)的前部(30)和朝向所述部件的后缘(14)的后部(31)，其中，所述肋(21、22)布置在所述前部(30)中，并且其中，所述部件还包括以离散的方式布置在所述后部(31)中的多个针型翅(26)，所述针型翅(26)从所述两个相对的内壁(11、12)突出。2.根据权利要求I所述的部件，其中，所述多个针型翅(26)布置成两排或多排，使得所述两排或多排是沿所述后缘(14)的方向的。3.根据权利要求I所述的部件，其中，所述部件还包括在所述前部(30)与所述后部(31)之间的中部(32)，其中，所述中部(32)包括肋(21、22)和针型翅(26)。4.根据权利要求3所述的部件，其中，所述肋(21、22)连接于所述中部(32)中的所述针型翅(26)中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：达弗·卡尔特尔，克里斯特·亚尔马松，凯文·斯克特，王列科，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：
国别省市：