[发明专利]用于冷却涡轮叶片的系统

说明书

技术领域

本文所公开的主题涉及燃气涡轮发动机(gas turbine engine)，且更特定而言涉及涡轮叶片末梢(blade tip)。

背景技术

燃气涡轮系统通常包括至少一个燃气涡轮发动机，其具有压缩机、燃烧器和涡轮。燃烧器被配置成燃烧燃料与压缩空气的混合物以生成热燃烧气体，热燃烧气体又驱动涡轮的一个或多个叶片旋转。举例而言，涡轮叶片可从支承转子盘在径向向外延伸，且涡轮叶片的旋转可生成动力用于负载和/或压缩机。不利的是，在操作期间，涡轮叶片持续地向热燃烧气体暴露，从而导致涡轮叶片和特别是涡轮叶片末梢难以冷却。若不进行适当冷却，涡轮叶片的末梢会经受氧化和开裂，从而缩短涡轮叶片的操作寿命并降低性能。

发明内容

在一实施例中，一种系统包括涡轮叶片，该涡轮叶片具有径向叶片末梢。该系统还包括后边缘沟槽(trailing edge trench)，该后边缘沟槽形成在径向叶片末梢中且其朝向涡轮叶片的后边缘延伸。该后边缘沟槽还包括第一组冷却通路，其中的每一个包括沿着后边缘沟槽的第一侧壁形成的第一槽，由此该槽联接到延伸穿过后边缘沟槽的底板的第一相应孔。

在另一实施例中，一种系统包括涡轮。该涡轮包括涡轮叶片，该涡轮叶片具有前边缘和后边缘，其中该涡轮叶片包括径向叶片末梢。该系统还包括沿着径向叶片末梢朝向后边缘延伸的后边缘沟槽。该后边缘沟槽包括压力侧沟槽壁、吸力侧沟槽壁、沟槽底板和在下游方向朝向涡轮叶片的后边缘成角度的多个冷却通路。

在再一实施例中，一种系统包括涡轮。该涡轮包括涡轮叶片，该涡轮叶片具有前边缘和后边缘，其中该涡轮叶片包括径向叶片末梢。该系统还包括沿着径向叶片末梢的后边缘部分朝向后边缘在弦向(chordally)延伸的后边缘沟槽，其中该后边缘部分的长度在该涡轮叶片长度的大约5％至40％之间。此外，该系统包括布置于后边缘部分内和后边缘沟槽内的多个成角度的冷却通路。

附图说明

当参看附图来阅读本发明下文的详细描述时，本发明的这些和其它特点、方面和优点将变得更好理解，在所有附图中，相似的附图标记表示相似部件，其中：

图1是描绘了涡轮系统的实施例的方块图，其包括涡轮叶片，涡轮叶片的末梢具有后边缘沟槽，后边缘沟槽被配置成提供增强的冷却；

图2是如图1所示的涡轮系统的实施例的剖视侧视图；

图3是如图2所示的涡轮系统的涡轮部段的实施例的等距视图，其包括安装于转子盘上的涡轮叶片；

图4是如图3所示的涡轮叶片的顶视图，其示出涡轮叶片的末梢的实施例；

图5是在图4的弧形线5-5内所取得的涡轮叶片末梢的局部顶视图，其示出后边缘沟槽的实施例；

图6是沿着图4的切割线6-6所取得的截面侧视图，其示出涡轮叶片末梢的后边缘沟槽的实施例；

图7是沿着图5的切割线7-7所取得的截面结端视图，其示出涡轮叶片末梢的后边缘沟槽的实施例；以及

图8是在图4的弧形线5-5内所取得的涡轮叶片末梢的局部顶视图，其示出后边缘沟槽的另一实施例。

元件列表：

10    燃气涡轮系统

12    燃料喷嘴

14    燃料供给

16    燃烧器

17    热燃烧气体

18    涡轮

19    轴杆

20    排气

22    压缩机

24    吸入口

26    负载

30    空气

32    加压空气

34    加压空气与燃料

36    燃烧气体

38    纵向轴线

40    涡轮叶片

42    转子盘

44    涡轮保护罩

46    空隙间隙

48    燕尾榫

49    燕尾槽

50    下游方向

51    径向轴线

52    上游方向

53    周向

54    翼面

55    中空腔

56    平台

58    压力侧壁

60    吸力侧壁

62    叶片末梢

66    前边缘

68    后边缘

70    膜冷却孔

72    后边缘排放孔

74    膜冷却孔

76    对接架

78    冷却孔

80    末梢板