用于燃气涡轮发动机的涡轮机叶片的冷却通道制造技术

本实用新型专利技术提供一种用于燃气涡轮发动机的涡轮机叶片的冷却通道。所述涡轮机叶片可包括：平台；翼型，所述翼型从所述平台径向延伸；以及多个冷却通道，所述多个冷却通道限定在所述翼型内，位于所述翼型的外表面附近。所述冷却通道各自可包括：径向内部，所述径向内部具有第一截面面积；以及至少一个径向外部，所述径向外部具有第二截面面积，其中所述第一截面面积可以大于所述第二截面面积。本实用新型专利技术及对应专利进一步提供一种冷却方法，用于冷却燃气涡轮发动机中的涡轮机叶片。

【技术实现步骤摘要】

本技术及对应专利总体上涉及一种燃气涡轮发动机，确切地说，涉及一种燃气涡轮发动机的涡轮机叶片的冷却通道，用于改进在高工作温度下的冷却。
技术介绍
在燃气涡轮发动机中，高温燃烧气体通常从一个或多个燃烧器流过过渡连接件并且沿高温气体通道流动。多个涡轮机级通常沿高温气体通道串联设置，以便燃烧气体流过第一级喷嘴和叶片，然后流过后续涡轮机级的喷嘴和叶片。通过这种方式，涡轮机叶片需要承受沿高温气体通道流动的燃烧气体引起的高温。由于燃气涡轮发动机的效率取决于其工作温度，因此沿高温气体通道设置的部件，例如涡轮机叶片，需要能够持续承受不断升高的温度，而不会产生故障或缩短使用寿命。特定涡轮机叶片，尤其是后续涡轮机级的叶片，可以包括径向延伸穿过涡轮机叶片的多个冷却孔。通过这种方式，冷却孔可以输送诸如空气等冷却流体流过涡轮机叶片，以进行传热，从而将涡轮机叶片的温度维持在可接受范围内。根据一种已知的冷却孔构造，涡轮机叶片可以包括多个长直冷却孔，所述冷却孔通过成形管电解加工形成，也称为“STEM钻孔”。尽管在某些应用中，此类构造可以实现涡轮机叶片的充分冷却，但是通过传统STEM钻孔形成的冷却孔受限于穿过涡轮机叶片的直线路径。因此，涡轮机叶片的三维形状也受限，因为需要适应径向延伸穿过其中的直冷却孔。此外，通过STEM钻孔形成的直冷却孔具有恒定直径，因此无法解决沿涡轮机叶片径向长度的不同冷却需求。具体来说，由于直径恒定，因此在冷却流体到达冷却需求更大的涡轮机叶片尖端区域之前，可能会将不合需要的热量传递给冷却流体。因此需要改进具有冷却构造的涡轮机叶片，以承受沿燃气涡轮发动机的高温气体通道的高温。具体来说，此类冷却构造可以允许涡轮机叶片具有各种复杂的三维形状或扭曲，以改进气体动力。此类冷却构造还可以解决沿涡轮机叶片径向长度的不同冷却需求，从而有效地冷却。最后，此类冷却构造可以减小冷却涡轮机叶片所需的空气流量，同时提高燃气涡轮发动机的整体效率。
技术实现思路
因此，本技术及对应专利提供了一种用于燃气涡轮发动机的涡轮机叶片。所述涡轮机叶片可以包括：平台；翼型，所述翼型从所述平台径向延伸；以及多个冷却通道，所述多个冷却通道限定在所述翼型内，位于所述翼型的外表面附近。所述冷却通道各自可以包括：径向内部，所述径向内部具有第一截面面积；以及至少一个径向外部，所述径向外部具有第二截面面积，其中所述第一截面面积可以大于所述第二截面面积。本技术及对应专利进一步提供一种冷却方法，用于冷却用于燃气涡轮发动机中的涡轮机叶片。所述方法可以包括以下步骤：将冷却流体流输送到至少一个进料通道中，所述进料通道限定在所述涡轮机叶片的柄部内；使所述冷却流体流通过多个冷却通道，所述冷却通道限定在所述涡轮机叶片的翼型内，位于所述翼型的外表面附近；以及使所述冷却流体流排出所述涡轮机叶片并进入所述燃气涡轮发动机的高温气体通道内。所述冷却通道各自可以包括：径向内部，所述径向内部具有第一截面面积；以及至少一个径向外部，所述径向外部具有第二截面面积，其中所述第一截面面积可以大于所述第二截面面积。所述的方法的一个方面，其中至少一个所述冷却通道包括多个径向外部；所述的方法的另一个方面，其中所述翼型包括基部和覆盖层，所述覆盖层延伸在所述基部之上，并且其中所述冷却通道各自由通道限定，所述通道形成于所述基部内并且所述覆盖层延伸在所述通道之上；所述的方法的又一方面，其中至少一个所述冷却通道沿所述翼型的所述外表面从所述涡轮机叶片的平台径向延伸到一个或多个出口，所述出口限定在所述涡轮机叶片的尖端防护罩内。本技术及对应专利进一步提供了一种用于燃气涡轮发动机的涡轮机叶片。所述涡轮机叶片可以包括：平台；翼型，所述翼型从所述平台径向延伸到所述涡轮机叶片的尖端；以及柄部，所述柄部从所述平台径向延伸到所述涡轮机叶片的根部。所述涡轮机叶片还可以包括多个冷却通道，所述冷却通道限定在所述翼型内，位于所述翼型的外表面附近。所述冷却通道各自可以包括：径向内部，所述径向内部具有第一截面面积；以及至少一个径向外部，所述径向外部具有第二截面面积，其中所述第一截面面积可以大于所述第二截面面积。所述涡轮机叶片可以进一步包括至少一个进料通道，所述进料通道限定在所述柄部内，其中所述进料通道可以在界面处与至少一个所述冷却通道连通。所述进料通道可以具有第四截面面积，其中所述第四截面面积可以大于所述第一截面面积。通过结合若干附图和随附的权利要求书来阅读以下详细说明，所属领域的普通技术人员可清楚地了解本技术及对应专利的这些和其他特征以及改进。附图说明图1是燃气涡轮发动机的示意图，所述燃气涡轮发动机包括压缩机、燃烧器和涡轮机。图2是可用于图1所示燃气涡轮发动机中的涡轮机的一部分的示意图，其中示出了多个涡轮机级。图3是可用于图2所示涡轮机中的已知涡轮机叶片的正视平面图，其中示出了用虚线表示的多个冷却孔。图4是图3所示涡轮机叶片的俯视平面图。图5是本说明书所述的涡轮机叶片的一个实施例的正视平面图，其中示出了用虚线表示的多个冷却通道。图6是本说明书所述的涡轮机叶片的另一个实施例的正视平面图，其中示出了用虚线表示的多个冷却通道。图7是本说明书中所述的涡轮机叶片的一部分的俯视截面图，其中示出了限定在涡轮机叶片内的冷却通道。图8是本说明书中所述的涡轮机叶片的一部分的俯视截面图，其中示出了限定在涡轮机叶片内的冷却通道。具体实施方式现参阅附图，在附图中，类似数字是指多幅附图中的类似元件。图1示出了本说明书中所用的燃气涡轮发动机10的示意图。燃气涡轮发动机10可以包括压缩机15。压缩机15压缩进入空气流20。压缩机15将压缩空气流20输送到燃烧器25。燃烧器25将压缩空气流20与增压燃料流30混合，然后点燃所述混合物以产生燃烧气体流35。尽管只图示了一个燃烧器25，但燃气涡轮发动机10可以包括任意数量的燃烧器25。随后将燃烧气体流35输送到涡轮机40。燃烧气体流35驱动涡轮机40，从而产生机械功。在涡轮机40中产生的机械功经由轴45驱动压缩机15，以及诸如发电机等外部负载50。本说明书中可使用其他构造和其他部件。燃气涡轮发动机10可使用天然气、各种类型的合成气以及/或者其他类型的燃料。燃气涡轮发动机10可为位于美国纽约州斯卡奈塔第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于燃气涡轮机发动机的涡轮机叶片，所述涡轮机叶片包括：平台；翼型，所述翼型从所述平台径向延伸；以及多个冷却通道，所述冷却通道限定在所述翼型内，位于所述翼型的外表面附近，其中所述冷却通道各自包括径向内部，所述径向内部具有第一截面面积，并且包括至少一个径向外部，所述径向外部具有第二截面面积，并且其中所述第一截面面积大于所述第二截面面积。

【技术特征摘要】
2013.03.14 US 13/804,1591.一种用于燃气涡轮机发动机的涡轮机叶片，所述涡轮机叶片包
括：
平台；
翼型，所述翼型从所述平台径向延伸；以及
多个冷却通道，所述冷却通道限定在所述翼型内，位于所述翼型的
外表面附近，其中所述冷却通道各自包括径向内部，所述径向内部具
有第一截面面积，并且包括至少一个径向外部，所述径向外部具有第
二截面面积，并且其中所述第一截面面积大于所述第二截面面积。
2.根据权利要求1所述的涡轮机叶片，其中至少一个所述冷却通
道包括多个径向外部。
3.根据权利要求1所述的涡轮机叶片，其中至少一个所述冷却通
道包括至少一个径向中部，所述径向中部延伸在所述径向内部与所述
至少一个径向外部之间，其中所述至少一个径向中部具有第三截面面
积，并且其中所述第三截面面积大于所述第二截面面积并且小于所述
第一截面面积。
4.根据权利要求1所述的涡轮机叶片，其中所述翼型包括基部和
覆盖层，所述覆盖层延伸在所述基部之上，并且其中所述冷却通道各
自由通道限定，所述通道形成于所述基部内并且所述覆盖层延伸在所
述通道之上。
5.根据权利要求4所述的涡轮机叶片，其中所述覆盖层具有在所
述径向内部上的第一厚度以及在所述径向外部上的第二厚度，并且其
中所述第一厚度大于所述第二厚度。
6.根据权利要求4所述的涡轮机叶片，其中所述通道包括大体呈
矩形的截面。
7.根据权利要求1所述的涡轮机叶片，其中至少一个所述冷却通
道沿所述翼型的所述外表面从所述平台径向延伸到一个或多个出口，

\t所述出口限定在所述涡轮机叶片的尖端防护罩内。
8.根据权利要求1所述的涡轮机叶片，其中至少一个所述冷却通
道沿所述翼型的所述外表面从所述平台径向延伸到一个或多个出口，
所述出口限定在所述翼型的所述外表面内并且置于所述平台与所述

【专利技术属性】
技术研发人员：BP莱西，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：新型
国别省市：美国;US