具有朝向壓力側(cè)偏移的尖端部且具有冷卻通路的氣體渦輪機(jī)葉片的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種空心葉片(110)，其包括沿著縱向(R-R’)延伸的葉片、根部和頭部，內(nèi)冷卻通路(24)和由底壁(26)與法蘭(28’)界定的張開的腔，冷卻通道(132)將所述內(nèi)冷卻通路(24)與較低表面(16)，所述冷卻通道相對(duì)于較低表面(16a)傾斜，在葉片頭部的法蘭(28’)處的葉片的翼面部分的堆疊朝向該較低表面(16a)偏移。其特征在于，翼面的較低表面(16)的壁具有突出部(161)，所述冷卻通道(132)設(shè)置在所述突出部(161)中，使得它們?cè)谒鐾怀霾糠?161)的端面(161b)上張開。
【專利說明】具有朝向壓力側(cè)偏移的尖端部且具有冷卻通路的氣體渦輪機(jī)葉片
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的領(lǐng)域涉及空心葉片，尤其是氣體渦輪葉片，更特別地涉及渦輪引擎的移動(dòng)葉片，具體地涉及高壓渦輪機(jī)的移動(dòng)葉片。
【背景技術(shù)】
[0002]以已知的方式，葉片尤其包括沿著縱向方向延伸的翼面、根部和與此根部相對(duì)的尖端。對(duì)于移動(dòng)渦輪葉片，此葉片借助于其根部緊固到渦輪轉(zhuǎn)子的盤上。葉片尖端朝向圍繞渦輪機(jī)的固定環(huán)形殼體的內(nèi)表面定位。相對(duì)于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線，翼面的縱向?qū)?yīng)于轉(zhuǎn)子或引擎的徑向。
[0003]翼面可以劃分成翼面部分，所述翼面部分沿著相對(duì)于轉(zhuǎn)子盤的旋轉(zhuǎn)軸線是徑向的堆疊方向堆疊。葉片部分因此建立直接受到穿過渦輪機(jī)的氣體作用的翼面表面。沿著流體流動(dòng)方向從上游到下游，此翼面表面在前緣與后緣之間延伸，這些邊緣通過也被稱為壓力側(cè)和吸力側(cè)的壓力側(cè)表面和吸力側(cè)表面連接到一起。
[0004]具有這種移動(dòng)葉片的渦輪機(jī)具有穿過其中的氣流。其葉片的空氣動(dòng)力學(xué)表面用于將來自氣流的最大部分的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成傳遞到渦輪轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸上的機(jī)械能。
[0005]然而，與在氣流中所出現(xiàn)的任何障礙物一樣，葉片的翼面生成需要被最小化的動(dòng)能損失。特別地，已知這些損失的不可忽視部分(在總損失的20%至30%的范圍內(nèi))可能歸因于在每個(gè)葉片的尖端與圍繞渦輪機(jī)的殼體的內(nèi)表面之間的有用徑向間隙的存在。此徑向間隙允許氣流從葉片的壓力側(cè)(其中壓力較高的區(qū)域)朝向吸力側(cè)(其中壓力較低的區(qū)域)泄漏。此泄漏流是不工作且不對(duì)渦輪機(jī)的膨脹有貢獻(xiàn)的氣流。此外，其還導(dǎo)致在葉片的尖端(已知為尖端渦流)處產(chǎn)生湍流，此湍流造成了大量的動(dòng)能損失。
[0006]為了解決此問題，已知的是修正在葉片尖端的水平處的葉片部分的堆疊，以朝向壓力側(cè)表面偏移此堆疊，此偏移優(yōu)選地向逐漸發(fā)生，對(duì)更靠近尖端的自由端部的部分而言更明顯。
[0007]此類型的葉片被稱為具有“前進(jìn)葉片頂部”的葉片或被稱為具有“尖端部分偏移”的葉片。
[0008]此外，渦輪葉片，尤其是高壓渦輪機(jī)的移動(dòng)葉片承受由燃燒室的外部氣體導(dǎo)致的高溫水平。這些溫度水平超過制成此葉片的材料所能承受的溫度，因此要求葉片冷卻。最近設(shè)計(jì)的引擎為了改進(jìn)整體性能而具有持續(xù)增加的溫度水平，這些溫度使得可安裝用于高壓渦輪機(jī)葉片的創(chuàng)新冷卻系統(tǒng)，以確保這些部件具有可接受的使用壽命。
[0009]移動(dòng)葉片中最熱的地方是其尖端，因此冷卻系統(tǒng)首先尋求冷卻葉片的頂部。
[0010]已經(jīng)提出了用于冷卻葉片尖端的各種技術(shù)，尤其在EP I 505 258、FR 2 891 003和EP I 726 783中所描述的那些中提出。
[0011]因此，可以理解的是當(dāng)使用“尖端部分偏移”時(shí)出現(xiàn)的特別結(jié)構(gòu)損壞了在葉片的尖端區(qū)域中的傳統(tǒng)冷卻系統(tǒng)的性能和效力。[0012]不幸的是，葉片的頂部總是移動(dòng)葉片的最熱地方，因此，對(duì)于“尖端部分的偏移”重要的是能夠與保持有效的冷卻系統(tǒng)同時(shí)存在，以保持此區(qū)域中的部件的使用壽命，所述區(qū)域足夠用于經(jīng)歷高溫情況上游。
[0013]發(fā)現(xiàn)這些技術(shù)方案與“尖端部分偏移”的技術(shù)不兼容。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]本發(fā)明的目的因此是提出一種葉片結(jié)構(gòu)，所述葉片結(jié)構(gòu)使得可使葉片頂部處的冷卻系統(tǒng)的保持高效力，甚至當(dāng)葉片具有“尖端部分偏移”類型的先進(jìn)頂部時(shí)。
[0015]為此，本發(fā)明涉及一種空心葉片，該空心葉片具有沿著縱向延伸的翼面、根部和尖端的，在翼面內(nèi)側(cè)的內(nèi)冷卻通道，位于該尖端中的腔(或“缸”)，朝向所述葉片的自由端部張開并由一端壁和一邊緣限定，所述邊緣在前緣和后緣之間延伸，并包括沿著吸力側(cè)的吸力側(cè)邊緣和沿著壓力側(cè)的壓力側(cè)邊緣，冷卻通路將所述內(nèi)冷卻通道與壓力側(cè)連接，所述冷卻通路相對(duì)于壓力側(cè)傾斜，在葉片尖端的邊緣水平處的葉片的翼面部分的堆疊具有朝向壓力側(cè)的偏移值，此偏移值在靠近所述葉片的尖端的自由端部時(shí)增加。
[0016]此空心葉片的特征在于，翼面的壓力側(cè)壁具有突出部，所述突出部超過一半的其長(zhǎng)度沿著內(nèi)冷卻通道的縱向部延伸，外側(cè)表面相對(duì)于翼面的壓力側(cè)的剩余部?jī)A斜，并在其端部處具有朝向所述腔的端面，所述端壁在突出部的所述端部的位置處與壓力側(cè)壁連接，所述冷卻通路設(shè)置在所述突出部中，以在所述突出部的端面中向外張開，由此在冷卻通路的軸線與壓力側(cè)邊緣的自由端部的外部界限A之間的距離^大于或等于非零最小值dl。此值dl因此對(duì)應(yīng)于取決于葉片的類型和取決于應(yīng)用于鉆該通路的操作條件而預(yù)先確定的閾值。
[0017]總之，借助于本發(fā)明的技術(shù)方案，包括冷卻通路的壓力側(cè)壁部分的位置朝向壓力側(cè)偏移，以使鉆孔工具能夠接近適當(dāng)位置，同時(shí)不使冷卻性能降級(jí)并且甚至可以改進(jìn)該性倉(cāng)泛。
[0018]此方案也具有使得可借助于熱泵進(jìn)一步改進(jìn)攜帶冷卻通路的壓力側(cè)壁部分的冷卻，以獲得腔(或缸)的壓力側(cè)邊緣的更好的薄膜冷卻的附加優(yōu)點(diǎn)。
[0019]本發(fā)明還提供了一種渦輪引擎轉(zhuǎn)子、一種渦輪引擎渦輪機(jī)與包括如在本發(fā)明中所限定的至少一個(gè)葉片的一種渦輪引擎。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]通過閱讀經(jīng)由例子并且參考附圖對(duì)以下所進(jìn)行的描述，本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)和特征顯而易見。
[0021]圖1是用于氣體渦輪機(jī)的傳統(tǒng)空心轉(zhuǎn)子葉片的立體圖；
[0022]圖2是圖1葉片的自由端部的更大比例的立體圖；
[0023]圖3是與圖2的視圖類似的視圖，但是在移除葉片后緣后的部分縱向部；
[0024]圖4是在圖3的線IV-1V上的局部縱向部截面視圖；
[0025]圖5至7是與圖4的視圖類似的視圖，用于合并到“尖端部偏移”技術(shù)的葉片；
[0026]圖8和9顯示本發(fā)明的技術(shù)解決方案；以及
[0027]圖10和11是類似于圖8的視圖的視圖，用于第一和第二變型實(shí)施例?！揪唧w實(shí)施方式】
[0028]在本發(fā)明中，除非另外指出，否則上游和下游相對(duì)于穿過渦輪引擎的氣體的正常流動(dòng)方向限定(從上游到下游)。此外，術(shù)語“引擎的軸線”用來指定引擎的徑向?qū)ΨQ的軸線X-X’。該軸向?qū)?yīng)于引擎軸線的方向，徑向是垂直于所述軸線并且與其交叉的方向。同樣地，軸向平面是包括引擎的軸線的平面，徑向平面是垂直于軸線并與其交叉的平面。橫向(或周向)是垂直于引擎的軸線且不與其交叉的方向。除非另外指出，否則形容詞軸向的、徑向的和橫向的(以及副詞軸向地、徑向地和橫向地)相對(duì)于以上所指出的軸向、徑向和橫向來使用。最后，除非另外指出，否則形容詞內(nèi)部的和外部的相對(duì)于徑向方向使用，使得元件的內(nèi)部(即徑向向內(nèi)的)部分或內(nèi)表面比相同元件的外部(即徑向地向外的)部分或外表面更靠近引擎的軸線。
[0029]圖1是用于氣體渦輪機(jī)的傳統(tǒng)空心轉(zhuǎn)子葉片10的例子的立體圖；冷卻空氣(未示出)在葉片內(nèi)側(cè)從葉片的根部12的底部沿著翼面13沿著葉片13的縱向R-R’(在圖中的垂直方向和相對(duì)于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線X-X’的徑向)朝向葉片(在圖1中的頂部處)的尖端14流動(dòng)，此冷卻空氣然后經(jīng)由出口排出，以加入主氣流。
[0030]特別地，此冷卻空氣在定位在葉片內(nèi)側(cè)的且在通孔15中的葉片的尖端14處終止的內(nèi)冷卻通道中流動(dòng)。
[0031]葉片的主體輪廓被表示以限定壓力側(cè)壁16(至所有附圖中的左邊)和吸力側(cè)壁18(至所有附圖中的右邊)。
[0032]壓力側(cè)壁16的形狀通常是凹的，其是熱氣流遇到的第一壁，即，面朝上游的其外表面在氣體壓力側(cè)上，被稱為“壓力側(cè)表面”或更簡(jiǎn)單地被稱為“壓力側(cè)” 16a。
[0033]吸力側(cè)壁18是凸的并隨后遇到熱氣流，即，沿著面朝下游的其外表面在氣體吸力側(cè)上，并被稱為“吸力側(cè)表面”或更簡(jiǎn)單地稱為“吸力側(cè)” 18a。
[0034]壓力側(cè)壁16和吸力側(cè)壁18在前緣20處和在后緣22處相遇，所述前緣和后緣在葉片的尖端14和葉片的根部12的頂部之間徑向延伸。
[0035]如可以從圖2至4的放大視圖中看到的，在葉片的尖端14處，內(nèi)冷卻通道24由一端壁26的內(nèi)表面26a限定，該端壁26在壓力側(cè)壁16與吸力側(cè)壁18之間的葉片的整個(gè)尖端14上延伸，因此從前緣20延伸到后緣22。
[0036]在葉片的尖端14處，壓力側(cè)壁16和吸力側(cè)壁18形成腔30的邊緣28，所述腔遠(yuǎn)離內(nèi)冷卻通道24張開，S卩，徑向地向外(在所有附圖中均向上)地張開。更準(zhǔn)確說，邊緣28由在壓力側(cè)壁16旁邊的壓力側(cè)邊緣281和在吸力側(cè)壁18旁邊的吸力側(cè)邊緣282構(gòu)成。
[0037]如可以在附圖中看到的，此張開腔30因此橫向地由邊緣28的內(nèi)表面和在其低部中由端壁26的外表面26b限定。
[0038]邊緣28因此沿著葉片的輪廓形成薄壁，所述薄壁保護(hù)葉片10的尖端14的自由端部，避免接觸渦輪殼體50的對(duì)應(yīng)內(nèi)環(huán)形表面(見圖4)。
[0039]如在圖4的截面圖中可更清楚所見，其顯示包括在缸下的孔的現(xiàn)有技術(shù)冷卻技術(shù)，傾斜的冷卻通路32穿過壓力側(cè)壁16，以將內(nèi)冷卻通道24與壓力側(cè)壁16的外表面(即壓力側(cè)16a)連接。
[0040]這些冷卻通路32傾斜，以朝向該邊緣的頂部28a向外張開，以借助于空氣的噴射對(duì)其進(jìn)行冷卻，所述空氣沿著壓力側(cè)壁16朝向邊緣28的頂部28a移動(dòng)。
[0041]由這些冷卻通路32所造成的冷卻效力主要通過這些冷卻通路32的兩個(gè)幾何參數(shù)進(jìn)行管理(見圖4):
[0042]-在兩個(gè)半徑Rl和R2之間的冷卻通路32的總徑向延伸D(分別為壓力側(cè)16中的冷卻通路32的進(jìn)氣孔32b的高度和出氣孔32a的高度)；此徑向延伸D越大，更多的由熱抽送所實(shí)施的冷卻現(xiàn)象應(yīng)用到沿著軸線R-R’的大部分葉片上；以及
[0043]-在由被稱為“出口”半徑的半徑R2指定的壓力側(cè)16中的冷卻通路32的出氣孔32a的高度；此半徑R2越大，一直到缸的頂部(即，壓力側(cè)邊緣281的頂部28a)的冷卻空氣的外薄膜更有效。
[0044]最后，使用冷卻通路32 (其通常通過放電加工(EDM)制成)的工業(yè)可行性需要在冷卻通路32的軸線與壓力側(cè)邊緣281的外側(cè)表面281a之間形成角度α，所述角度是足夠的，以留有足夠的間隙允許EDM噴嘴通過。
[0045]可以看到的是，如果所使用的圖4中的冷卻通路32的幾何結(jié)構(gòu)針對(duì)也包括“尖端部分偏移”(圖5)的葉片10’沒有變化，則冷卻通路32的軸線的間隙(角α )不再足夠。在這種情況下，冷卻通路32的軸線通過太靠近于其或通過如圖5所示出的與其相交來干擾壓力側(cè)邊緣281’。因此不太可能通過鉆孔來加工該冷卻通路32。
[0046]在圖5中，與用于經(jīng)修改部分的單撇號(hào)(“’ ”)一起，具有“尖端部分偏移”的葉片10’提供的附圖標(biāo)記與用于圖1至4中的葉片的那些附圖標(biāo)記相同。具體地，該差值只與邊緣28’的形狀有關(guān)，所述形狀不再平行于葉片10’的縱向R-R’，即不再平行于徑向。
[0047]翼面的部分S被視為對(duì)應(yīng)于在截平面上的截面中翼面的輪廓，所述截平面與葉片的縱向R-R’(即徑向)正交。對(duì)于葉片10，所有的翼面部分S都沿著平行于葉片的縱向R-R’(即徑向)的堆疊方向堆疊，這些部分相互重疊(見圖4)。
[0048]對(duì)于圖5中的葉片10’，包括內(nèi)冷卻通道24和端壁26的翼面部的翼面部分S同樣地沿著葉片的徑向堆疊；然而，邊緣28’(即尖端部分)的翼面部分SI，S2，S3和S4堆疊，使得它們的堆疊朝向壓力側(cè)16a偏移，這逐漸地發(fā)生于更靠近頂部28a’的部分(以圖5中的S1，S2，S3和S4的順序)。
[0049]“A”指的是壓力側(cè)邊緣281’的自由端的外部界限，其在以下被稱為壓力側(cè)邊緣281，的端部A。
[0050]而且，所顯示的邊緣28’也在所述壓力側(cè)邊緣281’的自由端部的外部界限A的位置處(即在頂部28a’處的壓力側(cè)的邊緣的位置處)的壓力側(cè)邊緣281’中具有擴(kuò)大部283’。
[0051]此擴(kuò)大部283’位于圖5的一些堆疊部(S3和S4)中，并導(dǎo)致在截面中具有變尖形狀的端部A，冷卻通路32的軸線與此變尖形狀交叉。在葉片10的加工過程中出現(xiàn)的此變尖形狀應(yīng)被視為是可選擇的而不是必須的。
[0052]為了緩解此問題并使一尖端部分的偏移與在缸下的孔相適宜，修正缸的形狀并因此使其熱效率下降是自然的:
[0053]-如圖6中所示的第一方案通過將出口半徑R2的高度縮短為數(shù)值R2’而不修正總徑向延伸D(冷卻通路進(jìn)口半徑Rl的高度下降至數(shù)值R1’ )而具有易于鉆孔的冷卻通路32’ ；在這種情況下，通過縮短半徑R2并將出口的位置從冷卻通路下降，不再可能獲得由邊緣28’形成的葉片尖端的滿意冷卻；以及[0054]-如圖7中所示的第二方案具有易于鉆孔的冷卻通路32"，并包括將總徑向延伸D縮短至數(shù)值D"而不改變出口半徑R2的高度；在這種情況下，通過將半徑Rl增加至數(shù)值R1"，可以獲得由邊緣28’形成的葉片尖端的滿意冷卻，但是通過抽送獲得的熱冷卻的現(xiàn)象不再令人滿意，因?yàn)橛行У氖侵挥醒刂S線R-R’的一小部分的葉片。
[0055]為了克服那些缺點(diǎn)，本發(fā)明提出了圖8至11中所顯示并在下文中進(jìn)行說明的方案。
[0056]葉片110具有設(shè)置有如上文參考圖5所描述的尖端部分偏移的邊緣28’。
[0057]壓力側(cè)壁16在鄰近于壓力側(cè)邊緣281’的其中間部分中修正，因?yàn)榇酥虚g部分形成朝向壓力側(cè)16a的突出部。
[0058]更準(zhǔn)確說，中間部分是突出部161，使得在此突出部中，壓力側(cè)16a不再沿著縱向R-R’ (即徑向)指向，而是傾斜以在靠近邊緣28’時(shí)沿著縱向R-R’逐漸遠(yuǎn)離吸力側(cè)18a。
[0059]此突出部161的超過一半的長(zhǎng)度沿著內(nèi)冷卻通道24(具體地在組裝引擎中的徑向最外部)的縱向部分延伸。
[0060]通過以其中鉆孔的此方式偏移壓力側(cè)壁16，可以保留圖4的半徑R2和Rl并在離開夠遠(yuǎn)以允許實(shí)施鉆孔的壓力側(cè)邊緣281’的端部A處移動(dòng)冷卻通道132的軸線。
[0061]此突出部161在半徑R2和Rl (其中R2>R1)之間的冷卻通路132的整個(gè)高度上延伸，并以外側(cè)表面或壓力側(cè)表面161a的形式在壓力側(cè)16a上可見，端面161b面朝邊緣28’，內(nèi)表面161c面朝內(nèi)冷卻通道24。
[0062]突出部161的壓力側(cè)表面161a在靠近端面161b時(shí)逐漸遠(yuǎn)離徑向R-R’傾斜。在突出部161的壓力側(cè)表面161a與縱向R-R’ (即徑向)之間形成的傾角β優(yōu)選地位于10°至60°的范圍內(nèi)，更優(yōu)選地在20°至50°的范圍內(nèi)，以及有利地在25°至35°的范圍內(nèi)，尤其接近于30°。
[0063]此外，冷卻通路132相對(duì)于縱向R-R’ (即徑向)的傾角α位于10°至60°的范圍內(nèi)，優(yōu)選地在20°至50°的范圍內(nèi)，有利地位于25°至35°的范圍內(nèi)，具體地接近于30°。
[0064]具有此結(jié)構(gòu)，在測(cè)量平行于縱向R-R’穿過壓力側(cè)邊緣281’的端部A的平行件與突出部161的端部B或外邊緣之間的差值d時(shí)可利用一非零的最小距離dl，所述突出部161定位在壓力側(cè)表面161a與端面161b之間。換句話說,端部B相對(duì)于端部A向后設(shè)置。
[0065]優(yōu)選地,所述最小值dl大于或等于I毫米(mm)，或?qū)嶋H上是2mm,并取決于用來對(duì)冷卻通路132實(shí)施鉆孔的材料。
[0066]以特有的方式，所述冷卻通路132設(shè)置在突出部161中，以向外張開到所述突出部161的端面161b中。
[0067]以這種方式，獲得冷卻空氣流Fl (見圖8)，所述冷空氣流Fl經(jīng)由由于在壓力側(cè)16a與吸力側(cè)18a之間的正向壓力梯度而存在于葉片頂部與渦輪機(jī)殼體50的對(duì)應(yīng)內(nèi)環(huán)形表面之間的間隙通過從壓力側(cè)16a朝向吸力側(cè)18a穿過的熱氣體的外流向后推動(dòng)。
[0068]該結(jié)構(gòu)在再循環(huán)區(qū)域(角區(qū)域)中生成氣流F2，該氣流F2確保在冷卻氣流Fl與外熱氣體之間的有效混合，無論在所述突出部161的端面161b中的冷卻通路132的出氣孔的位置在何處。
[0069]因此，本發(fā)明的突出部161的使用使得可進(jìn)一步改進(jìn)由來自冷卻通路132的空氣所的冷卻效果。[0070]在圖8至11中所示的優(yōu)選幾何設(shè)置中，在突出部161的端面161b的端部B與壓力側(cè)壁16的剩余部分之間的距離Λ (見圖9)不小于首先在壓力側(cè)邊緣281’的端部A與壓力側(cè)壁16的剩余部分之間所測(cè)量的偏移E與其次地在冷卻通路132的軸線與壓力側(cè)邊緣281’的端部A之間的所述距離i之間的差；此距離Λ對(duì)應(yīng)于所述突出部161的端面161b的軸向延伸。換句話說:
[0071]Δ ≥ E - d。
[0072]為了避免增加結(jié)構(gòu)重量，在突出部161以及在壓力側(cè)壁16的剩余部分中的葉片110的翼面的壓力側(cè)壁16的厚度￡大致不變，并大致等于在突出部161的區(qū)域161d中的壁的厚度(見圖9)，所述突出部161中的壁連接到與壓力側(cè)邊緣281’的基底同一水平且在其前方的端壁上。
[0073]應(yīng)觀察到，壁厚是沿與所考慮的區(qū)域的外側(cè)表面正交的方向考慮的。
[0074]此特點(diǎn)在圖9中示出，其中可看到此厚度在突出部161的下面；在沿著冷卻通路132的突出部161中的位置；以及在位于端面161b與內(nèi)冷卻通道之間并將突出部161與端壁26相連的區(qū)域161d中。
[0075]為了避免損害葉片根部12的機(jī)械強(qiáng)度，必須避免增加在突出部161的位置處的壓力側(cè)壁16的厚度。為此，壓力側(cè)壁的后表面在突出部161的位置處被切除。具體地，與用于壓力側(cè)壁16的傳統(tǒng)輪廓相比較且由圖8中的線Pl和P2表示的在突出部161后面的待移除的區(qū)域?qū)?yīng)于圖9中的陰影區(qū)域C。
[0076]有利地，根據(jù)本發(fā)明的具有不涉及增加壁厚度的突出部161的此設(shè)計(jì)可以通過對(duì)現(xiàn)有工具的最小修改來獲得；對(duì)于鑄件，將已經(jīng)存在的核心盒挖掘等同于擠壓表面C(跨過壓力側(cè)的整個(gè)寬度)的體積，以產(chǎn)生具有適于獲得突出部161的腔的內(nèi)側(cè)輪廓的核心件，此體積遠(yuǎn)離形成葉片的外罩的臘模挖掘。
[0077]在此結(jié)構(gòu)中，突出部161的外側(cè)表面161a和內(nèi)側(cè)表面161c相互平行。
[0078]突出部161的端面161b優(yōu)選是平的。
[0079]在圖8和9中，突出部161的端面161b是水平的；其在其中冷卻通路132向外張開進(jìn)入所述端面161b中的位置處正交地指向葉片的縱向R-R’。
[0080]在所示的例子中，突出部161的整個(gè)端面161b與葉片的縱向R-R’正交地延伸。
[0081]在圖10中所示的第一變型中，在端面161b處使用倒角，使得突出部161的端面161b傾斜，以在其中冷卻通路132向外張開到所述端面161b中的位置處與葉片的縱向R-R’形成非零的鈍角Y I。在此結(jié)構(gòu)中，在突出部161的端面161b與平行于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線X-X’并與葉片的縱向R-R’正交的水平方向之間形成銳角Y 2。此角Y 2優(yōu)選位于10°至60°的范圍內(nèi)，更優(yōu)選地位于20°至50°的范圍內(nèi)，有利地位于25°至35°的范圍內(nèi)，尤其接近于30°。
[0082]以此種方式，冷卻通路132的軸線在其中冷卻通路132向外張開到所述端面161b中的位置處與突出部161的端面161b正交。此變型的優(yōu)點(diǎn)是比較于當(dāng)端面161b是水平的因此使得可獲得對(duì)冷卻通路132的出口部分以及因此對(duì)于冷卻空氣的流速的更好控制時(shí)的更近似的橢圓型，在端面161b中的冷卻通路132的出氣孔的形狀是圓形的。
[0083]在圖8至10中，端壁26正交于葉片的縱向R-R’而延伸，其對(duì)應(yīng)于傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。
[0084]此外，在圖8至10中，突出部161的端面161b以小于對(duì)應(yīng)于面朝腔30的端壁26的外側(cè)表面26b (見圖8和9)的半徑R3的出口半徑R2的高度設(shè)置。因此，R2〈R3用來保證缸的底部區(qū)域的有效冷卻(如果R2>R3，則缸的底部不受到來自冷卻通路32的冷卻的影響)。
[0085]而且，在這些圖8至10中，突出部161的端面161b以大于對(duì)應(yīng)于面朝內(nèi)冷卻通路24的端壁26的內(nèi)側(cè)表面26a(見圖8和9)的半徑R4的出口半徑R2的高度定位。具有R2>R4的此情況使得可保證葉片110在沒有被腔30所生成的冷卻所熱覆蓋的區(qū)域上適當(dāng)?shù)乩鋮s。
[0086]因此，具有R2〈R3和R2>R4體現(xiàn)了可以找到的最好的熱折中方案。
[0087]在圖11的第二變型中，使用具有帶有端壁126的傾斜底壁的缸，所述端壁126傾斜以形成不是直角且相對(duì)于葉片的縱向R-R’不是零度的角δ I。
[0088]更準(zhǔn)確說，在鄰近于壓力側(cè)邊緣281’的位置中的所述端壁126的頂面形成銳角SI，該銳角δ I優(yōu)選位于45°至89°范圍的內(nèi)，更優(yōu)選位于50°至65°的范圍內(nèi)，有利地位于55°至65°的范圍內(nèi)，具體接近于60°，其對(duì)應(yīng)于在所述端壁126的頂部表面與平行于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線Χ-Χ’并與葉片的縱向R-R’相交的水平方向之間的銳角S 2。
【權(quán)利要求】
1.一種空心葉片(110)，其具有沿著縱向(R-R’ )延伸的翼面(13)、根部(12)和尖端(14)，在所述翼面內(nèi)側(cè)的內(nèi)冷卻通道(24)、位于所述尖端中，朝向所述葉片(110)的自由端部(14)張開，并由一端壁(26，126)和一邊緣(28’)限定的腔(30)，所述邊緣(28’)在前緣(20)與后緣(22)之間延伸，并包括沿著吸力側(cè)(18a)的吸力側(cè)邊緣(282’)和沿著壓力側(cè)(16a)的壓力側(cè)邊緣(281’)，冷卻通路(132)將所述內(nèi)冷卻通道(24)與所述壓力側(cè)(16)相連，所述冷卻通路(32)相對(duì)于所述壓力側(cè)(16a)傾斜，在所述葉片尖端的邊緣(28’ )的水平處的葉片的翼面部分(S，S2，S3，S4)的堆疊具有朝向所述壓力側(cè)(16a)的偏移值，此偏移值在靠近所述葉片(110)的尖端(14)的自由端部時(shí)增加，其特征在于，所述翼面的壓力側(cè)壁(16)具有一突出部(161)，所述突出部超過一半的長(zhǎng)度沿著所述內(nèi)冷卻通道(24)的縱向部分延伸，所述突出部的外側(cè)表面(161a)相對(duì)于所述翼面的壓力側(cè)(16a)的剩余部分傾斜，并在其端部處具有朝向所述腔(30)的端面(161b)，所述端壁(26)在所述突出部(161)的所述端部的位置處與所述壓力側(cè)壁(16)連接，所述冷卻通路(132)設(shè)置在所述突出部(161)中，以在所述突出部(161)的端面(161b)中向外張開，由此在所述冷卻通路(132)的軸線與所述壓力側(cè)邊緣(281’ )的自由端部的外部界限A之間的距離i大于或等于非零的最小值dl。
2.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的葉片，其特征在于，所述最小值dl大于或等于1mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的葉片(110)，其特征在于，在所述突出部(161)的端面(161b)的端部⑶與所述壓力側(cè)壁(16)的剩余部分之間的距離(Λ)不小于在所述壓力側(cè)邊緣(281’)的端部(A)和所述壓力側(cè)壁(16)的剩余部分之間所測(cè)量的偏移值(E)與在所述冷卻通路(132)的軸線和所述壓力側(cè)邊緣(281’ )的端部(A)之間的所述距離(i)之間的差。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的葉片(110)，其特征在于，所述翼面的壓力側(cè)壁(16)的厚度匕)在所述突出部(161)中以及在所述壓力側(cè)壁(16)的剩余部分中基本不變。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的葉片(110)，其特征在于，所述突出部(161)的外側(cè)表面(161a)與內(nèi)側(cè)表面(161c)相互平行。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的葉片(110)，其特征在于，所述突出部(161)的端面(161b)是平的。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的葉片(110)，其特征在于，所述突出部(161)的端面(161b)傾斜，以在其中所述冷卻通路(132)向外張開到所述端面(161b)中的位置處相對(duì)于所述葉片的縱向(R-R’ )形成一非零的鈍角Y I。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的葉片(110)，其特征在于，在其中所述冷卻通路(132)向外張開到所述端面(161b)中的位置處，所述冷卻通路(132)的軸線與所述突出部(161)的端面(161b)正交。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的葉片(110)，其特征在于，所述端壁(26)相對(duì)于所述葉片的縱向方向正交地設(shè)置。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任何一項(xiàng)所述的葉片(110)，其特征在于，所述端壁(126)沿著一斜坡延伸，以相對(duì)于所述葉片(110)的縱向(R-R’)形成一非零的除了直角以外的角度I)。
11.一種渦輪引擎轉(zhuǎn)子，其包括根據(jù)權(quán)利要求1至10中任何一項(xiàng)所述的至少一個(gè)葉片(110)。
12.一種渦輪引擎渦輪機(jī)，其包括根據(jù)權(quán)利要求1至10中任何一項(xiàng)所述的至少一個(gè)葉片(110)。
13.—種渦輪引 擎，其包括根據(jù)權(quán)利要求1至10中任何一項(xiàng)所述的至少一個(gè)葉片(110)。
【文檔編號(hào)】F01D5/14GK103958834SQ201280056817
【公開日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2012年11月13日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月17日
【發(fā)明者】里格斯·格里漢斯, 艾萬·丹尼爾·博特瑞爾 申請(qǐng)人:斯奈克瑪