[发明专利]具有用于中部本体温度控制的独立冷却回路的涡轮翼型件

说明书

一种涡轮翼型件(10)，该涡轮翼型件(10)包括定位在翼型件内部(11)中的限定径向腔(T1、T2)的长形中空体(26)。包括近壁冷却通道(72、74)的一对径向流动通路(B、E/C、D)形成在长形中空体(26)的相反侧，所述一对径向流动通路(B、E/C、D)处于串联流动关系并且沿相反的径向方向引导冷却剂，从而形成蛇形冷却路径(60a、60b)。蛇形冷却路径(60a、60b)的下游径向流动通路(C、D)流体连接至径向腔(T1、T2)。来自蛇形冷却路径的相对加热的冷却剂被引导到径向腔(T1、T2)中以使长形中空体(26)升温。冷却剂随后经由长形中空体(26)上的冲击开口(90)排出到分别邻接压力侧壁(16)和吸力侧壁(18)的第一冲击容积(102)和第二冲击容积(104)中。由此减小长形中空体(26)与外壁(14)之间的温度梯度。

技术领域

本发明总体上涉及涡轮翼型件，并且更具体地涉及具有用于引导冷却剂通过翼型件的内部冷却通道的涡轮翼型件。

背景技术

在涡轮机比如燃气涡轮发动机中，空气在压缩机部分中被压缩并且然后在燃烧器部分中与燃料混合并燃烧以产生热燃烧气体。热燃烧气体在发动机的涡轮部分内膨胀，在发动机的涡轮部分中，能量被提取以为压缩机部分提供动力并产生有用功，比如使发电机转动以产生电力。热燃烧气体行进通过涡轮部分内的一系列涡轮级。涡轮级可以包括一排固定翼型件，即，静叶片，接着是一排旋转翼型件，即，涡轮动叶片，其中，涡轮动叶片从热燃烧气体提取能量以用于提供输出动力。由于翼型件——即，静叶片和涡轮动叶片——直接暴露于热燃烧气体，因此翼型件通常设置有引导冷却剂比如压缩机排放空气通过翼型件的内部冷却通道。

一种类型的翼型件从位于根部端部处的径向内部平台延伸至翼型件的径向外部部分，并且包括相反的压力侧壁和吸力侧壁，所述压力侧壁和吸力侧壁沿径向方向在翼展方向上延伸并且从翼型件的前缘轴向地延伸至翼型件的后缘。冷却通道在翼型件内部在压力侧壁与吸力侧壁之间延伸并且可以沿交替的径向方向引导冷却剂通过翼型件。冷却通道从压力侧壁和吸力侧壁移除热并且因此避免了这些零部件的过热。

发明内容

简单地说，本发明的各方面提供了一种涡轮翼型件，该涡轮翼型件具有用于中部本体温度控制的一个或更多个独立冷却回路。

根据本发明的一个方面，涡轮翼型件包括外壁，该外壁界定翼型件内部。外壁沿涡轮发动机的径向方向在翼展方向上延伸并且由在前缘和后缘处连接的压力侧壁和吸力侧壁形成。多个分隔壁定位在翼型件内部中并且沿径向范围连接压力侧壁和吸力侧壁。至少一个长形中空体定位在一对相邻的分隔壁之间。长形中空体在该长形中空体内限定了径向腔。第一连接肋和第二连接肋设置成沿径向范围将长形中空体分别连接至压力侧壁和吸力侧壁。形成了蛇形冷却路径，该蛇形冷却路径包括上游径向流动通路和下游径向流动通路，上游径向流动通路和下游径向流动通路处于串联流动关系并且沿相反的径向方向引导冷却剂。每个径向流动通路在流动横截面中包括：第一近壁冷却通道，该第一近壁冷却通道限定在长形中空体与压力侧壁之间；第二近壁冷却通道，该第二近壁冷却通道限定在长形中空体与吸力侧壁之间；以及连接通道，该连接通道限定在长形中空体与分隔壁中的相应的一个分隔壁之间，该连接通道连接第一近壁冷却通道和第二近壁冷却通道。径向流动通路以串联的方式流体连接并且沿相反的径向方向引导冷却剂以形成蛇形冷却路径。翼型件还包括第三连接肋和第四连接肋，所述第三连接肋和第四连接肋沿径向范围将长形中空体分别连接至压力侧壁和吸力侧壁。第三连接肋和第四连接肋分别与第一连接肋和第二连接肋间隔开以限定第一冲击容积和第二冲击容积。下游径向流动通路流体连接至径向腔，由此来自蛇形冷却路径的相对加热的冷却剂被引导到径向腔中以使长形中空体升温。冷却剂随后经由长形中空体上的冲击开口排出到分别邻接压力侧壁和吸力侧壁的第一冲击容积和第二冲击容积中。由此减小长形中空体与外壁之间的温度梯度。

附图说明

借助附图更详细地示出了本发明。附图示出了优选的构型但不限制本发明的范围。

图1是根据一个实施方式的涡轮翼型件的示例的立体图；