[发明专利]设置有优化的冷却回路的涡轮发动机叶片

说明书

本发明涉及一种涡轮发动机叶片(20)，该涡轮发动机叶片包括：‑翼型件(21)，该翼型件具有压力侧壁和吸力侧壁，该压力侧壁和吸力侧壁通过前缘(26)在上游连接并且通过后缘(27)在下游连接，‑冷却回路(28)，该冷却回路包括在翼型件内部延伸的内腔和多个出口开口，每个出口开口大致沿着纵向轴线X定向，每个出口开口与腔连通并布置在后缘附近，以及‑校准装置(33)，该校准装置布置在腔中并设置有校准导管(34)，该校准导管被布置成与出口开口大致相对，根据本发明，校准导管(34)各自包括大致垂直于纵向轴线的长圆形横截面。

技术领域

本发明涉及涡轮发动机领域，并且特别涉及一种配备有冷却回路的涡轮发动机轮叶，该冷却回路旨在对涡轮发动机轮叶进行冷却。

背景技术

现有技术包括文献EP-A2-1 793 083、EP-A1-1 267 039和US-A1-2013/259645。

涡轮发动机轮叶，特别是高压涡轮轮叶承受非常高的温度，这会缩短该涡轮发动机轮叶的使用寿命并降低涡轮发动机的性能。实际上，涡轮发动机涡轮被布置在涡轮发动机的燃烧室的下游，该涡轮发动机喷射由涡轮膨胀的热气流，并使得涡轮发动机涡轮能够被驱动旋转以用于涡轮发动机的运行。高压涡轮被直接定位在燃烧室的出口处，并承受最高的温度。

为了使得涡轮轮叶能够经受这些严重的热应力，已知的是提供冷却回路，相对较冷的空气在该冷却回路中流通，该空气在压缩机的水平处被吸收，压缩机被定位在燃烧室的上游。更具体地，每个涡轮轮叶包括具有压力侧表面和吸力侧表面的叶片，该压力侧表面和吸力侧表面通过前缘在上游连接并且通过后缘在下游连接。冷却回路包括腔，该腔被定位在轮叶内部并通入孔口中，孔口被定位在后缘附近。这些孔口将冷却空气射流输送到叶片的壁。

然而，孔口没有被均匀地供给空气。已经开发了校准装置，以确保大部分冷却空气流仅输送到在径向上最接近轮叶根部的第一孔口。该校准装置包括隔板，该隔板设置有孔并布置在孔口上游的冷却空气路径中。这些孔使得每个孔口能够产生将对压力侧表面进行冷却的局部射流。

然而，由于局部的热梯度、与轮叶的旋转有关的离心力(该离心力引入了拉伸应力)以及孔的几何形状(该几何形状引起了应力集中系数“kt”)，该校准装置的孔承受极强的机械载荷。

发明内容

本发明的目的是减小特别是用于对冷却空气进行校准的装置的孔所承受的机械应力，同时避免对装置本身和轮叶的显著的结构性修改。

根据本发明，这通过涡轮发动机轮叶来实现，该涡轮发动机轮叶包括：

-叶片，该叶片具有压力侧壁和吸力侧壁，该压力侧壁和吸力侧壁通过前缘在上游连接并且通过后缘在下游连接，

-冷却回路，该冷却回路包括在叶片内部延伸的内腔和多个出口孔口，每个出口孔口大致沿着纵向轴线X定向，每个出口孔口与内腔连通并布置在后缘附近，以及

-校准装置，该校准装置布置在内腔中并设置有校准导管，该校准导管被布置成与出口孔口大致相对，校准导管各自包括大致垂直于纵向轴线的长圆形或大致长圆形的横截面。

因此，该方案使得能够实现上述目标。特别地，校准导管的特定形状使得机械应力，特别是静应力能够极大减小，并且在保持导管在等(iso)截面，从而在等(iso)流速下时增加导管的截面的半径。载荷被分布在孔的细长端部之间，这增加了孔的接触面积，并进一步降低了应力。这种形状还使得能够限制制成校准装置和叶片的材料的晶粒的再结晶的风险。最后，与包括增加校准装置的隔板的厚度(并因此增加质量)的传统解决方案相比，该结构使得能够增加质量。

轮叶还包括以下特征中的一个或多个特征，这一个或多个特征被单独采用或组合采用：

-校准装置包括布置在校准导管下游的校准腔，该校准腔与校准导管和出口孔口流体连通。