[发明专利]用于涡轮机部件的弧形冷却通道

说明书

技术领域

本发明大体涉及涡轮机部件的冷却，确切地说，涉及具有弧形冷却通道的涡轮机部件，所述弧形冷却通道用于供冷却介质流过所述部件的翼片。

背景技术

在燃气涡轮机中，热燃烧气体从环状排列的燃烧室经由过渡件沿着环状热气体通道流动。涡轮机级通常沿着热气体通道设置，这样，热燃烧气体从过渡件流过第一级喷嘴和叶片，并流过后续涡轮机级的喷嘴和叶片。涡轮机叶片可固定到包括涡轮机转子的多个涡轮机叶轮，其中每个涡轮机叶轮安装在转子轴上以进行旋转。

涡轮机叶片通常包括从大体上为平面的平台径向向上延伸的翼片，以及从所述平台径向向下延伸的空心柄部分。所述柄部分可包括叶轮鸠尾榫或其他构件，用以将叶片固定到涡轮机转子的涡轮机叶轮。通常情况下，在燃气涡轮机的运行过程中，从燃烧室流出的热燃烧气体通常位于涡轮机叶片的翼片的上方和周围。为了保护所述部分不受高温的损害，叶片翼片通常包括翼片冷却回路，所述翼片冷却回路配置成将诸如空气等冷却介质提供到翼片各处，从而减小翼片的压力侧与吸入侧之间的温差。此外，翼片可具有用于将空气供应到翼片的尖端的冷却机构或设置。

目前，叶片翼片的尖端是通过一系列的薄膜式直孔来进行冷却的，其中所述直孔位于沿所述翼片外围的靠近尖端的位置。具体而言，薄膜式孔是通过以下方式形成的：从翼片表面靠近尖端的位置径向向下并向内钻出延伸到翼片的冷却回路中的孔，用以使得流过冷却回路的空气沿着尖端向上流动。但是，已发现这种冷却设置无法对叶片尖端进行理想的冷却。此外，此类冷却设置需要钻出过量的薄膜式孔，且还需要使用过量的空气。

因此，所属领域需要一种用于涡轮机部件的翼片的冷却设置，其能够有效地冷却诸如翼片尖端等翼片的各个部分，同时还能减少所需的冷却孔的数量，以及所需的空气量。

发明内容

以下说明将部分阐明本发明的各方面内容和优点，或者，这些方面和优点在说明中可能是显而易见的，或者通过实践本发明能够推导出。

一方面，本发明揭示一种涡轮机部件，其包括具有底座和设置在所述底座对面的尖端的翼片。所述翼片可进一步包括在前缘与后缘之间延伸的压力侧和吸入侧。翼片冷却回路可至少部分设置在所述翼片内，且可配置成引导冷却介质流过所述翼片。弧形冷却通道可大体与所述翼片冷却回路流连通，这样流过所述翼片冷却回路的冷却介质即可流入所述冷却通道中。此外，弧形冷却通道可在翼片内、在前缘与后缘之间，沿以下项的一项的至少一部分纵向延伸：翼片的压力侧和吸入侧。

所述涡轮机部件包括涡轮机叶片。所述弧形冷却通道位于所述翼片中，大体靠近所述尖端，其曲率配置成大体对应于所述翼片的所述压力侧和所述吸入侧中的一个的气动轮廓的至少一部分。所述弧形冷却通道沿所述翼片的所述压力侧的绝大部分纵向延伸，所述弧形冷却通道具有一个大体对应于所述压力侧的气动轮廓的变化的曲率半径。所述弧形冷却通道经由交叉通道与所述翼片冷却回路流连通。所述弧形冷却通道在所述翼片内具有平面定向，且在所述翼片内以大体上平行于所述尖端的表面的方式纵向延伸。或者，所述弧形冷却通道在所述弧形冷却通道的上游端与下游端之间径向倾斜。所述弧形冷却通道还可包括位于所述翼片的外表面上的冷却介质出口，这样至少一部分流过所述弧形冷却通道的所述冷却介质经由所述冷却介质出口排出。多个薄膜式冷却孔形成于所述翼片中，位于所述弧形冷却通道与所述翼片的外表面之间，这样至少一部分流过所述弧形冷却通道的所述冷却介质经由所述多个薄膜式冷却孔排出。所述弧形冷却通道可进一步沿自身长度湍流化。

另一方面，本发明揭示一种涡轮机部件，其包括具有底座和设置在所述底座对面的尖端的翼片。所述翼片进一步包括在前缘与后缘之间延伸的压力侧和吸入侧。翼片冷却回路可至少部分设置在所述翼片内，且可配置成引导冷却介质流过所述翼片。此外，多个弧形冷却通道可形成于所述翼片中，大体靠近所述翼片尖端。冷却通道可与所述翼片冷却回路流连通，这样流过所述翼片冷却回路的冷却介质即可流入所述冷却通道中。此外，每个冷却通道通常可在翼片内、在前缘与后缘之间，沿以下项中的一项的至少一部分纵向延伸：翼片的压力侧和吸入侧。