[发明专利]燃气涡轮叶片及制造方法

说明书

技术领域

本公开涉及燃气涡轮叶片，并且更具体而言，涉及具有后缘冷却通道的燃气涡轮叶片。

背景技术

现代燃气涡轮发动机中的燃气涡轮叶片极其复杂，并且包括各种动力空气学和冷却特征。新叶片的设计和测试典型地需要多年和相当大数量的钱。考虑到这一切，开发了新的叶片设计途径和制造方法，它们可允许增加的灵活性，导致制造开发努力和成本的相当大降低。

发明内容

本发明在所附独立权利要求中限定，现在应当参照该所附独立权利要求。本发明的有利特征在从属权利要求中阐述。

一方面提供一种用于燃气涡轮的叶片，叶片包括后缘以及从第一上游端部延伸至第二下游端部的后缘冷却通道，其中沿垂直于叶片的弧线的方向的后缘冷却通道的宽度变化，并且后缘冷却通道中的最窄宽度在第一上游端部处，以便提供叶片，其中后缘可在穿过后缘冷却通道的冷却流动能力的最小变化或没有变化的情况下除去。

如描述的燃气涡轮叶片可允许模块化解决方案，以提供燃气涡轮叶片，其中叶片的单个设计可修改用于在不同设计的多个燃气涡轮发动机中使用。利用该设计，用于特定燃气涡轮的燃气涡轮叶片可回切成使其能够在空气动力学和冷却性能的最小或没有损失的情况下，在不同的燃气涡轮中使用。例如，穿过后缘冷却通道的冷却流体流仅被回切最小地影响或根本不被其影响，因为用于冷却流体流的瓶颈保持在回切叶片内，并且在叶片被回切时未失去。最小变化为并未严重地影响叶片的冷却的变化；这可避免叶片寿命的显著损失。

该设计可被认为提供内置模块化机会，其中叶片的单个设计可在制造之后修改，用于在燃气涡轮的多个不同设计中使用，或用于相同的燃气涡轮内的不同应用。

优选地，后缘冷却通道包括销场，其中销场中的销沿垂直于弧线的方向延伸横跨后缘冷却通道。优选地，在第一上游端部附近的销比在第二下游端部附近的销更接近彼此。优选地，后缘冷却通道沿冷却流体流在使用中时穿过后缘冷却通道的方向发散。优选地，后缘冷却通道发散达从第一上游端部至第二下游端部的距离的至少一半。优选地，沿垂直于弧线的方向的后缘冷却通道的宽度沿弧线的方向在销之间小于销处的宽度。图4中的喉部34为这一切的实例。

优选地，最窄宽度位于叶片的弦从后缘的大于5%、大于10%、大于15%或大于20%。这可允许后缘处的叶片的显著部分被除去，而不显著地影响冷却流和冷却性能。

第二方面提供一种燃气涡轮，其包括如以上描述的叶片。

第三方面提供一种产生用于燃气涡轮的叶片的方法，叶片包括后缘以及从第一上游端部延伸至第二下游端部的后缘冷却通道，该方法包括如下步骤：制造叶片，在制造叶片之后除去后缘，其中除去叶片的弦的长度的至少5%、至少10%、至少15%或至少20%，以及形成新后缘。这可允许设计用于一个燃气涡轮发动机的叶片配合到另一个燃气涡轮发动机中，或在相同燃气涡轮中用于不同应用。

优选地，叶片为未使用的叶片，并且后缘从未使用的叶片除去。优选地，新后缘为直的、成角的、弯曲的或阶梯式的后缘。这些形状提供围绕后缘的不同的流模式。后缘在回切之后的形状可基于后缘处的所需的热气体静压来选择。优选地，热障涂层在除去后缘的一部分之后添加于至少后缘。

优选地，叶片为叶片，其中沿垂直于叶片的弧线的方向的后缘冷却通道的宽度变化，并且后缘冷却通道中的最窄宽度在第一上游端部处，以便提供叶片，其中后缘可在穿过后缘冷却通道的冷却流动能力的最小变化或没有变化的情况下除去。

第四方面提供一种调整燃气涡轮的级的热气体流动能力的方法，级包括多个叶片，该方法包括从多个叶片中的至少一些切除后缘的步骤。优选地，切除后缘的步骤在所有叶片(即，所有静止导叶或所有旋转叶片或两者)上执行。该方法可增强级的最大热气体流动能力，这可避免压缩机喘振，或者影响燃气涡轮组的性能特性。

技术方案1. 一种用于燃气涡轮的叶片，所述叶片包括后缘以及从第一上游端部延伸至第二下游端部的后缘冷却通道，

其中沿垂直于所述叶片的弧线的方向的所述后缘冷却通道的宽度变化，并且所述后缘冷却通道中的最窄宽度在所述第一上游端部处，以便提供叶片，其中所述后缘可在穿过所述后缘冷却通道的冷却流动能力的最小变化或没有变化的情况下除去。

技术方案2. 根据技术方案1所述的叶片，其特征在于，所述后缘冷却通道包括销场，其中所述销场中的销沿垂直于所述弧线的方向延伸横跨所述后缘冷却通道。

技术方案3. 根据技术方案2所述的叶片，其特征在于，在所述第一上游端部附近的销比在所述第二下游端部附近的销更接近彼此。