CN101818658B - 冷却改善的涡轮叶片或轮叶 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及冷却改善的涡轮叶片或轮叶。具体而言，公开的是一种冷却得到改善的涡轮叶片或轮叶(10)，其包括：包括前缘(14)和后缘(16)的叶片或轮叶本体(12)；沿后缘设置的多个冷却开口(18)；后缘的第一宽度(20)，该第一宽度设置成越过冷却开口；以及后缘的第二宽度(22)，该第二宽度设置在冷却开口之间，其中，第二宽度小于第一宽度。

Description

冷却改善的涡轮叶片或轮叶
技术领域
本文所公开的主题主要涉及涡轮叶片设计，并且更具体地涉及涡轮叶片或轮叶(vane)的后缘设计。
背景技术
有关后缘技术的两个标准考虑因素为空气动力效率(或阻滞)和冷却。在空气动力效率方面的改善有时可导致冷却有效性的降低，反之亦然。例如，使用压力侧排放可改善空气动力效率，但会降低冷却的有效性。因此，需要一种既改善空气动力效率又增强翼型件(airfoil)冷却的后缘设计。
发明内容
所公开的是一种涡轮叶片，其包括包含有前缘和后缘的叶片本体、沿后缘设置的多个冷却开口、后缘的第一宽度以及后缘的第二宽度，该第一宽度设置成越过冷却开口，该第二宽度设置在冷却开口之间，其中，第二宽度小于第一宽度。
通过结合附图的如下描述，这些及其它优点和特征将变得更为明显。
附图说明
在权利要求中具体地指出且明确地主张了认作是本发明的主题。通过结合附图的如下详细描述，本发明的前述及其它特征和优点将变得明显，在附图中：
图1为根据第一示例性实施例的涡轮叶片的侧部透视图；
图2为图1中的涡轮叶片的截面的正视图；
图3为图1中的涡轮叶片的在平面内的截面视图；
图4为根据另一示例性实施例的涡轮叶片的侧部透视图；
图5为图4中的涡轮叶片的截面的正视图；
图6为图4中的涡轮叶片的平面的截面视图；
图7为根据另一示例性实施例的涡轮叶片的侧部透视图；
图8为图7中的涡轮叶片的截面的正视图；
图9为图7中的涡轮叶片的在平面内的截面视图；以及
图10为根据另一示例性实施例的涡轮叶片的截面的正视图。
本详细说明通过举例的方式，参照附图阐述了本发明的实施例以及优点和特征。
零件清单
10叶片
12叶片本体
14前缘
16后缘
18冷却开口
20第一宽度
22第二宽度
24直径
26相对中点
28凹状部(concavity)
29中心线
30吸入侧
32压力侧
34叶片区域
36最内侧范围(extent)
40凹状部
42通道
44第一长度
46第二长度
具体实施方式
参看图1至图3，示出了冷却得到改善的空气动力方面高效的涡轮叶片10。叶片10包括具有前缘14和后缘16的叶片本体12。如图1中最佳示出的那样，叶片10的后缘16包括多个冷却开口18。如图2中最佳地示出且将在下文进行更为详细描述的那样，后缘还包括在冷却开口18处的第一宽度20，以及在开口18之间的第二宽度22。
具体参看图1和图2，示出了一个示例性实施例，其中，第一宽度20大于第二宽度22。在该示例性实施例中，第一宽度20越过冷却开口18的相对中点或直径24为最大的，，而第二宽度22位于冷却开口18之间的相对中点26处为最小的。宽度20和22的尺寸差异经由(通过模制、机加工或本领域中所公知的任何其它工艺规程)形成在后缘16处的凹状部28产生。在图1至图3的实施例中，该凹状部28定向为从后缘16和所期望的临近后缘16的叶片区域34的吸入侧30和压力侧32二者朝向后缘16的中心线29进入叶片本体12。
在图1至图3的示例性实施例中，凹状部28还从后缘16朝向前缘延伸至凹状部28的最内侧范围36，在该示例性实施例中，该最内侧范围36设置成距后缘16处在为凹状部深度的至少四分之一的长度处。如图1至图3中另外示出的那样，如由凹状部28所形成的第二宽度22在从后缘16朝向最内侧范围36所截取的距离上增加，使得第二宽度22在最内侧范围36处变为大致等于第一宽度20。这具体由图3的截面视图中示出的虚线很好地表现出，其中，邻近后缘16的实线示出了开口18之间的区域的宽度22，而邻近后缘16的虚线示出了在开口18中点26处的宽度20。
现参看图4至图6，示出了另一示例性实施例，其中，涡轮叶片10包括仅处于吸入侧30处的凹状部28。在该实施例中，第二宽度22再次小于第一宽度20，但宽度20和22的尺寸差异是由形成在吸入侧30处的凹状部28所造成的。
接着参看图7至图9，示出了又一个示例性实施例，其中，涡轮叶片10包括仅处于压力侧32处的凹状部28。在该实施例中，第二宽度22再次小于第一宽度20，但宽度20和22的尺寸差异是由形成在压力侧32处的凹状部28所造成的。
进一步参看图10，示出了再一个示例性实施例，其中，涡轮叶片10的后缘16包括沿朝向前缘14的方向设置在冷却开口18之间的凹状部40，或具有从开口18延伸到叶片本体12中的通道42。该凹状部40容许叶片10包括从后缘16到前缘14的第一长度44，以及从后缘16到前缘14的第二长度46。如图10中所示，凹状部导致第一长度44大于第二长度46，产生了在该图中所示的构成轮廓的后缘几何形状。
本申请的所有后缘实施例中所述的局部薄化减小了后缘的阻滞，从而改善了涡轮效率。通过这些实施例所实现的后缘形状还减小了后缘中进一步来自更难以冷却的冷却孔的区域。这继而又减少了冷却后缘所需的冷却空气量。这样的形状产生了沿涡轮轴线伸展的流线，减小了传递到涡轮的下游级上的温度。这种传递的减小降低了流动通路的端壁上的温度，以及改善了涡轮的总体可靠性。
尽管仅结合了有限数量的实施例对本发明进行了详细描述，但应当容易理解的是，本发明并不限于这些公开的实施例。相反，本发明可进行修改，以结合任意数目的此前并未描述但与本发明的精神和范围相匹配的变型、备选方案、替换方案或等效布置。此外，尽管已经描述了本发明的多种实施例，但应当理解，本发明的方面可仅包括所述实施例中的一些。因此，本发明不应看作是由以上说明所限制，而是仅由所附权利要求的范围来限制。

Claims (10)

1.一种涡轮叶片或轮叶，包括：
包括前缘和后缘的叶片或轮叶本体；
沿所述后缘设置的多个冷却开口；
所述后缘的第一宽度，所述第一宽度设置成越过所述冷却开口；以及
所述后缘的第二宽度，所述第二宽度设置在所述冷却开口之间，其中，所述第二宽度通过所述多个冷却开口中的各者之间的凹状部而小于所述第一宽度，所述凹状部定向成朝向所述后缘的中心线进入所述叶片本体中。
2.根据权利要求1所述的叶片，其特征在于，所述第一宽度在所述多个冷却开口中的各者的相对中点处最大。
3.根据权利要求1所述的叶片，其特征在于，所述第二宽度在所述多个冷却开口中的各者之间的相对中点处最小。
4.根据权利要求1所述的叶片，其特征在于，所述凹状部沿所述后缘的压力侧设置。
5.根据权利要求1所述的叶片，其特征在于，所述凹状部沿所述后缘的吸入侧设置。
6.根据权利要求1所述的叶片，其特征在于，所述凹状部沿所述后缘的压力侧和吸入侧设置。
7.根据权利要求1所述的叶片，其特征在于，所述凹状部从所述后缘朝向所述前缘延伸至处于所述凹状部的深度的至少四分之一的长度处的最内侧范围。
8.根据权利要求7所述的叶片，其特征在于，所述第二宽度在所述凹状部的所述长度上从所述后缘向所述凹状部的所述最内侧范围增大。
9.根据权利要求8所述的叶片，其特征在于，所述第二宽度在所述凹状部的所述最内侧范围处等于所述第一宽度。
10.一种涡轮叶片，包括：
包括前缘和后缘的叶片或轮叶本体；
沿所述后缘设置的多个冷却开口；
所述后缘的第一宽度，所述第一宽度设置成越过所述冷却开口；
所述后缘的第二宽度，所述第二宽度设置在所述冷却开口之间，其中，所述第二宽度通过所述多个冷却开口中的各者之间的凹状部而小于所述第一宽度，所述凹状部定向成朝向所述后缘的中心线进入所述叶片本体中；
从所述后缘延伸至所述前缘的第一长度，所述第一长度从限定所述冷却开口中的至少一个冷却开口的所述后缘的一部分延伸；以及
从所述后缘延伸至所述前缘的第二长度，所述第二长度从设置在所述冷却开口之间的所述后缘的一部分延伸，其中，所述第二长度小于所述第一长度。
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