[发明专利]涡轮机转子叶片

说明书

本发明提供了一种涡轮机转子叶片，包括：翼型件，所述翼型件限定至少一个冷却通路和弧线，所述弧线从前缘延伸到后缘。所述转子叶片还包括尖端护罩，所述尖端护罩联接到所述翼型件，所述尖端护罩和所述翼型件限定流体联接到所述至少一个冷却通路的核心，所述核心包括多个出口孔，所述多个出口孔中的每一个包括在所述尖端护罩的外部表面中限定的开口。第一出口孔定向成通过所述第一出口孔的开口在一方向上排出冷却流体，所述方向在与平行于所述后缘处的弧线的方向的夹角为15度和平行于所述后缘处的弧线之间。

技术领域

本公开一般涉及涡轮机。更具体地，本公开涉及用于涡轮机的转子叶片。

背景技术

燃气涡轮发动机通常包括压缩机区段、燃烧区段和排气区段。压缩机区段逐渐增加进入燃气涡轮发动机的工作流体的压力，并将此经压缩工作流体供应到燃烧区段。经压缩工作流体和燃料(例如，天然气)在燃烧区段内混合，并在燃烧室中燃烧以产生高压高温燃烧气体。燃烧气体从燃烧区段流到其中它们经膨胀以发挥作用的涡轮区段中。例如，燃烧气体在涡轮区段中的膨胀可使例如连接到发电机的转子轴旋转以产生电力。接着燃烧气体通过排气区段离开燃气涡轮。

涡轮区段大致包括多个转子叶片。每个转子叶片包括位于燃烧气体流内的翼型件。在这方面，转子叶片从流过涡轮区段的燃烧气体提取动能和/或热能。一些转子叶片可包括尖端护罩，所述尖端护罩联接到翼型件的径向外端。尖端护罩降低通过转子叶片渗漏的燃烧气体的量。倒角可在翼型件和尖端护罩之间过渡。

转子叶片通常在极高温度的环境中操作。因此，转子叶片的翼型件和尖端护罩可限定冷却流体可流动通过的各个通路、腔和孔。不过，各个通路、腔和孔的常规配置可限制转子叶片的使用寿命，并且需要昂贵和耗时的制造过程。而且，在一些情况下，这些常规配置可造成热气体流扰动，导致降低的气动性能。

发明内容

本发明技术的各方面和优点将部分地在下面的描述中阐述，或者可以从所述描述显而易见，或者可以通过实践本发明技术来了解。

根据一个实施例，提供了一种用于涡轮机的转子叶片。所述转子叶片包括翼型件，所述翼型件限定至少一个冷却通路，所述翼型件还限定弧线(camber line)，所述弧线从前缘延伸到后缘。所述转子叶片还包括尖端护罩，所述尖端护罩联接到所述翼型件，所述尖端护罩和所述翼型件限定流体联接到所述至少一个冷却通路的核心，所述核心包括多个出口孔，所述多个出口孔中的每一个包括在所述尖端护罩的外部表面中限定的开口。所述多个出口孔中的第一出口孔定向成通过所述第一出口孔的开口在一方向上排出冷却流体，所述方向与平行于所述后缘处的弧线的方向的夹角在15度之内。所述多个出口孔中的第二出口孔定向成通过所述第二出口孔的开口在一方向上排出冷却流体，所述方向与平行于所述后缘处的弧线的方向的夹角大于15度。

根据另一实施例，提供了一种用于涡轮机的转子叶片。所述转子叶片包括翼型件，所述翼型件限定至少一个冷却通路，所述翼型件还限定弧线，所述弧线从前缘延伸到后缘。所述转子叶片还包括尖端护罩，所述尖端护罩联接到所述翼型件，所述尖端护罩包括压力侧端面、吸力侧端面、前缘端面和后缘端面，所述尖端护罩和所述翼型件限定流体联接到所述至少一个冷却通路的核心，所述核心包括多个出口孔，所述多个出口孔中的每一个包括在所述尖端护罩的外部表面中限定的开口。在所述后缘端面中限定所述多个出口孔中第一出口孔的开口，在所述压力侧面、吸力端面或前缘面中的一个中限定所述多个出口孔中的第二出口孔的开口。所述第一出口孔定向成通过所述第一出口孔的开口在一方向上排出冷却流体，所述方向与平行于所述后缘处的弧线的方向的夹角在15度之内。所述第二出口孔定向成通过所述第二出口孔的开口在一方向上排出冷却流体，所述方向与平行于所述后缘处的弧线的方向的夹角大于15度。