[发明专利]具有后缘框架特征的涡轮翼型件

说明书

一种涡轮翼型件(10)，其包括后缘冷却剂腔(41f)，该后缘冷却剂腔在翼型件内部(11)中位于压力侧壁(14)与吸力侧壁(16)之间。后缘冷却剂腔(41f)邻近于涡轮翼型件(10)的后缘(20)定位并且后缘冷却剂腔与沿着后缘(20)定位的多个冷却剂出口槽(28)流体连通。在后缘冷却剂腔(41f)的翼展方向端部处形成有至少一个框架通道(70、80)。翼型件(10)还包括位于框架通道(70、80)中的框架特征。框架特征构造为从压力侧壁(14)和/或吸力侧壁(16)突出的肋(72A‑72B、82A‑72B)。肋(72A‑72B、82A‑72B)在压力侧壁(14)与吸力侧壁(16)之间部分地延伸。

技术领域

本发明总体上涉及涡轮翼型件，并且更具体地涉及用于涡轮翼型件的改进的后缘冷却特征。

背景技术

在燃气涡轮发动机中，从压缩机部段排出的压缩空气和从燃料源引入的燃料在燃烧部段中被混合在一起并燃烧，从而产生限定高温和高压的工作气体的燃烧产物。工作气体被引导穿过发动机的涡轮部段中的热气体路径，在热气体路径中，工作气体膨胀以提供涡轮转子的旋转。涡轮转子可以连接至发电机，其中，涡轮转子的旋转可以用于在发电机中产生电力。

考虑到在现代发动机中实施的高压比和高发动机点火温度，某些部件比如翼型件必须用冷却流体冷却以防止部件过热，这些部件例如为涡轮部段内的固定静叶片(vane)和旋转动叶片(blade)，冷却流体比如为从压缩机部段中的压缩机排出的空气。为了将燃气涡轮的效率提高得甚至更高，需要不断地减少涡轮机中冷却剂消耗。例如，已知的是由陶瓷基质复合(CMC)材料形成涡轮动叶片和静叶片，陶瓷基质复合(CMC)材料具有比常规超合金高的温度性能，这使得可以减少用于冷却目的的压缩机空气的消耗。

涡轮翼型件的有效冷却需要将相对较冷的空气比如沿着涡轮动叶片或固定静叶片的后缘输送至关键区域。相关联的冷却孔可以例如在翼型件内的上游的、压力相对较高的腔与涡轮动叶片的外表面中的一个外表面之间延伸。动叶片腔通常相对于机器的转子和定子沿径向方向延伸。为了使从压缩机转移的用于冷却的冷却剂空气的体积最小化，基于传热率实现高冷却效率是重要的设计考虑因素。

为了空气动力学效率，涡轮翼型件的后缘做得相对较薄。燃气涡轮翼型件的相对较窄的后缘部分可以包括例如高达翼型件外表面总面积的约三分之一的面积。涡轮翼型件通常是通过涉及铸造芯的铸造过程制造而成的，该铸造芯通常由陶瓷材料制成。芯材料表示涡轮翼型件内部的中空流动通道。有益的是，铸造芯具有足够的结构强度以在铸造过程中经受处理。为此，位于翼型件后缘处的冷却剂出口孔可以设计成在翼型件的根部和梢部附近具有更大的尺寸，以形成更坚固的画框状构型，这可能导致翼型件的根部和梢部附近的冷却剂流量比期望的冷却剂流量高。

期望进行改进以不仅实现坚固的铸造芯而且实现冷却剂流量的限制。

发明内容

简而言之，本发明的各方面提供了一种具有后缘框架特征的涡轮翼型件。

根据本发明的第一方面，提供了一种涡轮翼型件。涡轮翼型件包括限定出翼型件内部的外壁，外壁沿着涡轮发动机的径向方向沿翼展方向延伸，并且外壁由压力侧壁和吸力侧壁形成，该压力侧壁和吸力侧壁在前缘处和后缘处被接合。后缘冷却剂腔在翼型件内部中位于压力侧壁与吸力侧壁之间。后缘冷却剂腔邻近于后缘定位并且后缘冷却剂腔与沿着后缘定位的多个冷却剂出口槽流体连通。在后缘冷却剂腔的翼展方向端部处形成有至少一个框架通道。涡轮翼型件还包括位于框架通道中的框架特征。框架特征构造为从压力侧壁和/或吸力侧壁突出的肋。该肋在压力侧壁与吸力侧壁之间部分地延伸。

根据本发明的第二方面，提供了一种用于形成涡轮翼型件的铸造芯。铸造芯包括芯件，该芯件用于形成涡轮翼型件的后缘冷却剂腔。芯件包括芯压力侧部和芯吸力侧部，该芯压力侧部和芯吸力侧部沿翼展方向方向延伸并且还朝向芯后缘沿翼弦方向延伸。在芯件的翼展方向端部处，多个凹口设置在芯吸力侧部和/或芯压力侧部处。该凹口用于形成涡轮翼型件的后缘冷却剂腔中的框架特征。

附图说明