[发明专利]具有减少的冷却空气提取的中空涡轮叶片

说明书

涡轮机中空涡轮叶片，包括：多个上升腔体(23、25、29、31)，这些上升腔体经由旨在用于移除灰尘的多个标准的除尘孔(21A、21B、21C)，并且经由旨在用于冷却通道的下壁(18B)的多个倾斜的冷却孔口(20A、20B、20C、20D)与叶片的通道(18)连通；在叶片的下表面(12C)上的开口；至少一个上升腔体(25)，该上升腔体具有不带除尘孔的顶点；以及倾斜的冷却孔口，该冷却孔口产生在其侧壁中并且旨在冷却通道的下壁，以便具有至少等于除尘孔的标准直径的直径，并因此也用作除尘孔(51)，使得减少了为冷却叶片而吸入的空气流，叶片的腔体的至少一个布置成与上升腔体之一的顶部相对，该腔体所增大的体积至少对应于在上升腔体的顶部处减少的体积。

技术领域

本发明涉及涡轮机叶片的一般领域，并且更具体地涉及具有使用失蜡铸造技术产生的集成冷却回路的涡轮中空叶片。

背景技术

涡轮机以本身已知的方式包括燃烧室，空气和燃料在燃烧室中混合然后在里面燃烧。由该燃烧产生的气体在燃烧室的下游流动，然后馈送高压涡轮和低压涡轮。每个涡轮具有一排或多排固定桨叶(称为喷嘴)，其与一排或多排可移动叶片(称为轮)交替，都围绕涡轮的转子周向地间隔开。这些涡轮叶片，无论是固定的还是可移动的，都经受着非常高的燃烧气体温度，其达到比与这些气体直接接触的叶片所能承受而不损坏的温度相比高得多的值。

因此，为了解决该问题，已知为这些叶片配备内部冷却回路，该内部冷却回路具有高水平的热效率并且旨在通过在叶片内部形成该空气的经组织的循环来降低后者的温度(例如，借助带直接馈送的简单腔体或装有上升和下降腔体的长号形件)，并在叶片的壁中穿孔，以便为该叶片生成保护膜。这些冷却回路中使用的气流是从发动机的高压压缩机处提取的，致使这种空气提取会降低发动机的单位燃料消耗率。因此，特别有吸引力的是为改善发动机的单位燃料消耗率而抽取的空气流最小化。

图4示意性地示出了燃气涡轮发动机的高压涡轮叶片的芯部10的一部分，其包括在径向方向在叶片根部(未示出)和所谓的声响器(baignoire)末端形状18的叶片末端之间延伸的空气动力学表面或翼面12(以虚线形式)，该叶片末端包括横向于翼面的底部18A和在翼面的壁的延伸部中形成其边缘的壁(或阻隔部18B)。翼面包括多个腔体，然而，出于描述的目的，沿着叶片的压力侧面仅具有四个侧向腔体，以及在很大程度上在声响器形末端18A的底部下方的所谓的“下声响器形末端”腔体，其通过它们各自的芯部部分22、24、26、28、30示出。芯部还包括从芯部部分的侧壁(例如，芯部部分24的侧壁24A)延伸的第一陶瓷杆32-40，并旨在形成倾斜孔口，倾斜孔口确保叶片的压力侧面上的声响器形末端阻隔部18B的冷却

考虑到燃气涡轮发动机的操作环境，还必须为上述冷却回路设置除尘孔，以允许将发动机吸入并在冷却空气中运输直到不同腔体的入口的颗粒或灰尘移除到叶片的外部。由于该功能，除尘孔所具有的直径比倾斜冷却孔口的直径大得多(以大约2至5的比率)。图3示出了这些除尘孔中的四个，它们引导到声响器形末端18A的底部并且由从仅形成上升腔体的芯部部分22、24、28、30的末端(例如，芯部部分24的末端24B)垂直延伸的相应的第二陶瓷杆42-48示出。实际上，下降腔体26不包括除尘孔。

这些除尘孔的存在对单位燃料消耗率不是没有影响的，因为由这些孔移除的冷却空气流没能以最有效的方式用于叶片的冷却。但是，不可能将它们消除，因为这样在上升的腔体中形成灰尘积聚区域的风险变得太大。并且，这种灰尘积聚区域的存在是叶片上的热点源，趋于引起叶片的灼伤或局部氧化的加速。

发明内容

因此，本发明旨在通过提出一种中空涡轮叶片来克服上述缺点，该中空涡轮机叶片的冷却空气提取减少，这改善了发动机的单位燃料消耗率。