[发明专利]涡轮机叶片内冷却通道的布置

说明书

技术领域

本发明涉及涡轮机叶片内冷却通道的布置。

背景技术

涡轮机叶片，特别是燃气涡轮机叶片是高负载组件。在操作中， 在高转速下发生转动。因此，高机械强度是必要的。此外，特别是在 燃气涡轮机叶片的情况下，在操作过程中产生高温。通常的情况是， 驱动涡轮机叶片的气体混合物的较高温度对燃气涡轮机的效率具有 积极作用。在这种情况下，为了防止过高的涡轮机叶片温度，涡轮机 叶片被冷却。为此目的，冷却通道被经常布置在涡轮机叶片内部。

偶尔，涡轮机叶片通过撞击异物被损坏。这损坏的后果可能是来 自冷却通道的空气的问题，并且有时大幅损害涡轮机叶片的冷却。这 经常导致损坏的叶片不得不被快速更换。

US6382914B1公开了一种用于在涡轮机叶片内分配冷却流体的 布置。这种布置在涡轮机叶片的内部空间内提供一排冷却通道，其平 行于涡轮机叶片的前缘并平行于后缘延伸。至少一些冷却通道由对角 通道相连。这样设计是为了提高冷却。

用于涡轮机叶片的其他冷却结构从文献JPS59231103A， FR1209752A、GB827289A和US3014693A中已知。

根据上述文献，特别是US6382914B1的布置，在涡轮机叶片损 坏的情况下，可以一定的方式，有助于在一定程度上能够维持冷却， 从而暗示地有助于冷却通道。这不是在文献中指定的，并且实际上仅 根据下文描述的本发明被认可。

发明内容

本发明的目的是在发生冷却通道损坏的情况下进一步改善冷却。

这一目的是通过独立权利要求来实现的。有利的配置可以在从属 权利中发现。

提出一种涡轮机叶片内的多个冷却通道，即至少两个冷却通道的 布置，用于输送冷却流体。冷却流体通常是空气。

冷却通道通过涡轮机叶片引导到一个或多个冷却流体出口。

为此目的，涡轮机叶片一般具有叶片根部、叶片翼型尖端、前缘 和后缘。

在这种情况下，冷却通道在特定点彼此连接并在其他区域彼此分 离延伸，使得在一个冷却通道区域内发生涡轮机叶片损坏的情况下， 通过其他冷却通道的冷却在很大程度上保持不受损害。

在现有技术中，通常的情况是冷却通道从叶片根部沿前缘延伸到 叶片翼型尖端。由于该冷却通道损坏造成的泄漏导致在该位置处的冷 却流体流出。这是有问题的，因为它会中断位于泄漏下游的那些区域 内的冷却。

然而，如果来自该冷却通道的冷却流体被设计为进一步通过涡轮 机叶片蜿蜒流过并提供冷却，它是特别成问题的。在发生泄漏的情况 下，涡轮机叶片的冷却则基本上失效。

这个问题可以采用上面提出的概念被减小，根据上述概念，冷却 通道在特定点彼此连接并在其他区域彼此分离。凭借在特定点的连 接，冷却流体可以从一个冷却通道传递到另一个冷却通道。如果泄漏 将要在连接上游的其他冷却通道内出现，则在没有连接的情况下下游 的冷却将失效。该连接使得连接下游的冷却在很大程度上能够被维 持。然而，在其他区域，也有必要将冷却通道彼此分离。在没有分离 的情况下，如果发生泄漏，冷却流体可以不受阻碍地流动到泄漏处， 使得冷却将会再次更显著地受损。但是，首先，在正常运行期间，也 就是说当不存在泄漏时，具有通道结构，即，冷却通道的分离也是必 要的以便实际上引导冷却流体通过整个涡轮机叶片。否则，冷却流体 将沿从冷却流体入口到冷却流体出口的短路径流动。因此，始终有必 要产生冷却通道之间的连接与分离区域之间的可接受的平衡。考虑到 上述说明，本领域技术人员将能够实现大量不同的布置。

在这种情况下，一个重要的方面是，至少一个冷却通道开始于靠 近前缘和靠近叶片根部的区域，并作为对角通道延伸通过涡轮机叶片 进入靠近后缘并靠近叶片翼型尖端的区域。话虽如此，重要的是澄清 对角通道不必必须起始于叶片根部或前缘，而仅仅是在该区域内。

然而，在叶片根部和前缘处开始不应被排除在外。这同样适用于 对角通道的端部靠近后缘并靠近叶片翼型尖端。对角通道使得有可能 容易地引导冷却流体进入涡轮机叶片的各区域，并确保各处的有效冷 却。