[发明专利]用于冷却涡轮叶片的尖端叶冠的密封导轨的系统

说明书

本发明涉及一种涡轮叶片，其包括具有密封导轨的尖端叶冠。密封导轨包括在切向端部之间延伸的切向表面。涡轮叶片包括构造成联接至转子的根部部分和在根部部分与尖端叶冠之间延伸的翼型部分。密封导轨包括沿着密封导轨的长度延伸的冷却通道。冷却通道经由在冷却通道与冷却气室之间延伸的中间冷却通道流体地联接至冷却气室以容纳冷却流体。密封导轨包括流体地联接至冷却通道的冷却出口通道。冷却出口通道布置在密封导轨内并且在冷却通道与密封导轨的切向表面之间延伸。冷却出口通道构造成经由切向表面从尖端叶冠排出冷却流体。

技术领域

本文中公开的主题涉及涡轮机，更具体地涉及涡轮机的涡轮叶片。

背景技术

燃气涡轮发动机燃烧燃料以产生热燃烧气体，热燃烧气体流过涡轮机以驱动载荷和/或压缩机。涡轮机包括一个或多个级，其中每个级包括多个涡轮叶片或轮叶。每个涡轮叶片包括翼型部分，翼型部分具有联接至与转子联接的根部部分的径向向内端部和联接至尖端部分的径向向外部分。一些涡轮叶片包括位于尖端部分处的叶冠(例如，尖端叶冠)以增强燃气涡轮发动机的性能。然而，尖端叶冠由于高温和离心力引起的弯曲应力的组合随着时间而经受蠕变破坏。用于冷却尖端叶冠以减小蠕变破坏的典型的冷却系统不能有效地冷却尖端叶冠的每个部分(例如，密封导轨或齿)。

发明内容

以下概括与最初要求保护的主题的范围相称的某些实施例。这些实施例非旨在限制所请求保护的主题的范围，而这些实施例仅旨在提供本主题的可能形式的概要。事实上，本主题可以包括可以与以下阐述的实施例相似或不同的各种形式。

根据第一实施例，提供一种燃气涡轮发动机。燃气涡轮发动机包括涡轮区段。涡轮区段包括具有联接至转子的多个涡轮叶片的涡轮级。多个涡轮叶片中的至少一个涡轮叶片包括尖端叶冠部分(tip shroud portion)，尖端叶冠部分具有基部部分和从基部部分径向地延伸的第一密封导轨。第一密封导轨包括在切向端部之间延伸的切向表面。至少一个涡轮叶片还包括联接至转子的根部部分。至少一个涡轮叶片还包括在根部部分与尖端叶冠部分之间延伸的翼型部分。翼型部分包括径向地延伸穿过翼型部分并且构造成容纳冷却流体的第一冷却气室。第一冷却气室相对于转子的旋转轴线从密封导轨轴向地偏移。第一密封导轨包括沿着第一密封导轨的第一长度延伸的第一冷却通道。第一冷却通道经由在第一冷却通道与第一冷却气室之间延伸的第一中间冷却通道流体地联接至第一冷却气室以容纳冷却流体。第一密封导轨包括流体地联接至第一冷却通道以容纳冷却流体的第一多个冷却出口通道。第一多个冷却出口通道布置在第一密封导轨内并且在第一冷却通道与第一密封导轨的切向表面之间延伸。第一多个冷却出口通道构造成经由切向表面从尖端叶冠部分排出冷却流体。

除了上述第一实施例中的燃气涡轮发动机，本发明基于第一实施例还提供以下技术方案：

技术方案1：根据第一实施例的燃气涡轮发动机，所述切向表面包括所述第一密封导轨的在所述切向端部之间延伸的顶部表面，所述顶部表面是所述第一密封导轨的相对于所述转子的旋转轴线的径向最外部表面，所述第一多个冷却出口通道构造成从所述顶部表面排出所述冷却流体，以减小所述顶部表面与径向地布置在所述顶部表面对面的固定叶冠的最内部表面之间的超出尖端泄漏。

技术方案2：根据技术方案1的燃气涡轮发动机，所述第一多个冷却出口通道相对于所述第一密封导轨的第一长度以大于0度并且小于180度的角倾斜。

技术方案3：根据技术方案2的燃气涡轮发动机，所述第一多个冷却出口通道沿所述多个涡轮叶片围绕所述转子的旋转方向倾斜。

技术方案4：根据技术方案2的燃气涡轮发动机，所述第一多个冷却出口通道背离所述多个涡轮叶片围绕所述转子的旋转方向倾斜，以及所述第一多个冷却出口通道构造成从所述顶部表面排出所述冷却流体，以增大当相应的涡轮叶片围绕所述转子的旋转轴线旋转时所述相应的涡轮叶片的扭矩。