CN106661945A

CN106661945A - 带有在燃气涡轮翼型的尾部冷却腔中形成近壁冷却通道的插入件的内部冷却系统

Info

Publication number: CN106661945A
Application number: CN201480081741.5A
Authority: CN
Inventors: 李经邦; J.Y.昂; 濮正翔; M.阿布杜拉; E.施勒德; A.维伍德
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2014-09-04
Filing date: 2014-09-04
Publication date: 2017-05-10
Also published as: WO2016036366A1; JP6407414B2; JP2017532483A; US20170268348A1; EP3189213A1; US9863256B2

Abstract

公开了一种用于燃气涡轮发动机的翼型（10），其中，所述翼型（10）包括内部冷却系统（14），其带有一个或多个内腔，所述一个或多个内腔具有包含在尾部冷却腔（76）内以形成具有增强的流动模式的近壁冷却通道的插入件（18）。可经由从形成大体中空的细长翼型（26）的外壁（24）延伸的多个冷却流体流动控制器（22）控制冷却流体在近壁冷却通道中的流动。冷却流体流动控制器（22）可集中成沿翼展向延伸的排。在至少一个实施例中，冷却流体流动控制器（22）可定位压力侧近壁冷却通道（48）和吸力侧近壁冷却通道（50）内，这两者均与后缘通道（30）流体连通。后缘通道（30）还可以包括在形成压力侧的外壁（12）和形成吸力侧的外壁（13）之间延伸的冷却流体流动控制器（22）。

Description

带有在燃气涡轮翼型的尾部冷却腔中形成近壁冷却通道的插入件的内部冷却系统

技术领域

本发明总体上涉及燃气涡轮发动机，并且更具体地涉及用于燃气涡轮发动机中的翼型的内部冷却系统。

背景技术

通常，燃气涡轮发动机包括用于压缩空气的压缩机、用于混合压缩空气与燃料且点燃混合物的燃烧器，以及用于产生动力的涡轮叶片组件。燃烧器通常在可以超过2,500华氏度的高温下操作。通常的涡轮燃烧器构造将涡轮导叶和叶片组件暴露于高温。因此，涡轮导叶和叶片必须由能够承受这样的高温的材料制成，或者必须包括冷却特征以使部件能够在超过材料的能力的环境中留存。涡轮发动机通常包括从壳径向向内延伸的多排静止涡轮导叶，且包括附接到转子组件以便使转子转动的多排可旋转涡轮叶片。

通常，涡轮导叶暴露于加热翼型的高温燃烧器气体。翼型包括内部冷却系统以便降低翼型的温度。翼型具有形成近壁冷却通道的内部插入件。然而，大部分插入件由普通的（plain）片材金属形成，其带有在其中的多个冲击孔以在翼型的压力侧和吸力侧上提供冲击冷却。上游快速（post）冲击空气向下游传递冲击射流，并且在通过薄膜孔离开之前形成横流。横流能够使冲击射流远离冲击目标表面弯曲，并减小冷却有效性。为了减少横流的量，快速冲击空气通过外部薄膜孔被放出。然而，薄膜冷却孔的数量越大，冷却空气的使用效率越低。冲击孔消耗冷却空气压力，且通常在前缘处造成问题，其中喷头孔在外部表面上经受高停滞气体压力。因此，存在对于用于燃气涡轮翼型的更有效的内部冷却系统的需要。

发明内容

公开了一种用于燃气涡轮发动机的翼型，其中，所述翼型包括内部冷却系统，其带有一个或多个内腔，所述一个或多个内腔具有包含在其中的形成具有增强的流动模式的近壁冷却通道的插入件。可经由从形成大体中空细长翼型的外壁延伸的多个冷却流体流动控制器控制冷却流体在近壁冷却通道中的流动。冷却流体流动控制器可以被集中成沿翼展向延伸的排。在至少一个实施例中，冷却流体流动控制器可定位在压力侧近壁冷却通道和吸力侧近壁冷却通道内，这两者均与后缘通道流体连通。后缘通道也可以包括在形成压力侧和吸力侧的外壁之间延伸的冷却流体流动控制器，由此增加内部冷却系统的有效性。内部冷却系统可以包括一个或多个旁路减流器，其从插入件朝向外壁延伸，以引导冷却流体通过由冷却流体流动控制器形成的近壁冷却通道，由此增加内部冷却系统的有效性。

在至少一个实施例中，用于燃气涡轮发动机的涡轮翼型可以包括由外壁形成的大体细长的中空翼型，且可具有前缘、后缘、压力侧、吸力侧和在第一端部处的内端壁和大体在大体细长的中空翼型的第一端部的相对侧上的第二端部处的外端壁，和定位在大体细长的中空翼型的内部方面内的冷却系统。冷却系统可包括插入件定位在其中的一个或多个尾部冷却腔，其形成压力侧近壁冷却通道和吸力侧近壁冷却通道。多个冷却流体流动控制器可从形成大体细长的中空翼型的外壁朝向插入件延伸，其中，冷却流体流动控制器形成向下游朝向后缘延伸的多个交错的曲折（zigzag）通道。一个或多个旁路减流器可从插入件朝向外壁延伸以减少冷却流体的旁路流动。

冷却流体流动控制器中的一个或多个可具有由处于吸力侧的相对侧上的压力侧形成的横截面区域，由此压力侧和吸力侧经由前缘和处于至少一个冷却流体流动控制器的与前缘相对的端部上的后缘联接在一起，并且其中，压力侧具有大体凹入的弯曲表面，且吸力侧具有大体凸出的弯曲表面。多个冷却流体流动控制器可集中成沿翼展向延伸的第一排冷却流体流动控制器，由此，沿翼展向延伸的第一排冷却流体流动控制器内的冷却流体流动控制器中的每一个均可以类似地定位，使得除了在沿翼展向延伸的第一排的端部处的冷却流体流动控制器之外，一个冷却流体流动控制器的压力侧邻近邻近的冷却流体流动控制器的吸力侧。

沿翼展向延伸的第二排冷却流体流动控制器可定位在沿翼展向延伸的第一排冷却流体流动控制器下游。沿翼展向延伸的第二排冷却流体流动控制器可具有一个或多个冷却流体流动控制器，其相比于沿翼展向延伸的第一排冷却流体流动控制器中的情况，压力侧处于冷却流体流动控制器的相对侧上，由此引起流动通过沿翼展向延伸的第二排冷却流体流动控制器的冷却流体以与由沿翼展向延伸的第一排冷却流体流动控制器施加在冷却流体上的翼展向矢量相对的翼展向矢量被向下游引导。因而，可在冷却腔内建立冷却流体的曲折流动模式。

形成沿翼展向延伸的第二排冷却流体流动控制器的冷却流体流动控制器中的每一个均可以具有一个或多个冷却流体流动控制器，并且其相比于沿翼展向延伸的第一排冷却流体流动控制器中的情况，压力侧处于冷却流体流动控制器的相对侧上。在至少一个实施例中，多个冷却流体流动控制器可从形成大体细长的中空翼型的压力侧的外壁延伸。在另一实施例中，多个冷却流体流动控制器可从形成大体细长的中空翼型的吸力侧的外壁延伸。

内部冷却系统可以包括后缘通道。在至少一个实施例中，压力侧近壁冷却通道和吸力侧近壁冷却通道两者均可以与后缘通道流体连通。后缘通道可包括多个冷却流体流动控制器，其从形成压力侧的外壁延伸到形成吸力侧的外壁，其中，冷却流体流动控制器形成多个交错的曲折通道。多个冷却流体流动控制器可集中成沿翼展向延伸的第一排冷却流体流动控制器，其中，沿翼展向延伸的第一排冷却流体流动控制器内的冷却流体流动控制器中的每一个均类似地定位，使得除了沿翼展向延伸的第一排的端部处的冷却流体流动控制器之外，一个冷却流体流动控制器的压力侧邻近邻近的冷却流体流动控制器的吸力侧。沿翼展向延伸的第二排冷却流体流动控制器可定位在沿翼展向延伸的第一排冷却流体流动控制器下游，其中，沿翼展向延伸的第二排冷却流体流动控制器具有至少一个冷却流体流动控制器，其相比于沿翼展向延伸的第一排冷却流体流动控制器中的情况，压力侧处于冷却流体流动控制器的相对侧上，由此引起流动通过沿翼展向延伸的第二排冷却流体流动控制器的冷却流体以与由沿翼展向延伸的第一排冷却流体流动控制器施加在冷却流体上的翼展向矢量相对的翼展向矢量被向下游引导。

除了压力侧近壁冷却通道和吸力侧近壁冷却通道，插入件可以包括一个或多个恢复孔（refresher hole）以供应后缘通道。尾部冷却腔中的插入件可以包括与定位在大体细长的中空翼型的内径中的冷却流体供应流体连通的一个或多个入口。

内部冷却系统的优势在于，冷却流体流动控制器显著地增大冷却系统内的暴露的表面积，以便实现更好的冷却系统性能。

内部冷却系统的另一优势在于，具有旁路减流器的插入件朝向外壁引导冷却流体以增加冷却，而不是在插入件中使用更高数量的冲击孔，更高数量的冲击孔将仅增大与横流相关联的问题。

内部冷却系统的又一优势在于，旁路减流器有效地迫使更高速度的冷却空气进入由邻近翼型的热的外部壁的多排冷却流体流动控制器形成的曲折流动通道。

在下文中更详细地描述这些和其它实施例。

附图说明

并入说明书中并且形成说明书的一部分的附图示出当前公开的发明的实施例，且连同描述一起公开了本发明的原理。

图1是包括内部冷却系统的涡轮翼型的透视图。

图2是图1的涡轮翼型的部分透视图。

图3是沿图2中的截面线3-3截取的涡轮翼型的横截面透视图。

图4是沿图2中的截面线3-3截取的涡轮翼型的横截面视图。

图5是沿图3中的截面线5-5截取的内部冷却系统的横截面透视图。

图6是图5中所示的内部冷却的尾部插入件的详细视图。

图7是在图6中的详细视图7处截取的后缘通道内示出的内部冷却系统的部件的详细视图。

图8是图7中的后缘通道内示出的内部冷却系统的部件的透视、详细视图。

图9是包括内部冷却系统的涡轮翼型的压力侧视图。

图10是包括内部冷却系统的涡轮翼型的吸力侧视图。

图11是沿图9中的截面线11-11截取的涡轮翼型的横截面视图，且示出从形成吸力侧的外壁突出的内部冷却系统的部件。

图12是沿图10中的截面线12-12截取的涡轮翼型的横截面视图，且示出从形成压力侧的外壁突出的内部冷却系统的部件。

图13是形成涡轮翼型的外壁的内表面的透视图，且包括从外壁向内延伸的内部冷却系统的部件。

图14是如在图13中所示的作为细节14-14截取的、形成涡轮翼型的外壁的内表面的详细透视图，且其包括从外壁向内延伸的内部冷却系统的部件。

具体实施方式

如图1-14中所示，公开了一种用于燃气涡轮发动机的翼型10，其中，翼型10包括带有一个或多个内腔16的内部冷却系统14，所述一个或多个内腔16具有包含在其中的插入件18，所述插入件18形成具有增强的流动模式的近壁冷却通道20。可经由从形成大体中空的细长翼型26的外壁24延伸的多个冷却流体流动控制器22控制冷却流体在近壁冷却通道20中的流动。冷却流体流动控制器22可集中成沿翼展向延伸的排28。在至少一个实施例中，冷却流体流动控制器22可定位在压力侧近壁冷却通道48和吸力侧近壁冷却通道50内，所述压力侧近壁冷却通道48和吸力侧近壁冷却通道50两者均与后缘通道30流体连通。后缘通道30还可以包括在形成压力侧36和吸力侧38的外壁13、12之间延伸的冷却流体流动控制器22，由此增大内部冷却系统14的有效性。内部冷却系统14可以包括一个或多个旁路减流器31，其从插入件18朝向外壁24延伸以引导冷却流体通过由冷却流体流动控制器22形成的近壁冷却通道20，由此增大内部冷却系统14的有效性。

在至少一个实施例中，如图1中所示，翼型10可以是用于燃气涡轮发动机的涡轮翼型10，且可以包括大体细长的中空翼型26，所述大体细长的中空翼型26由外壁24形成且具有前缘32、后缘34、压力侧36、吸力侧38和在第一端部42处的内端壁40和在大体在大体细长的中空翼型26的第一端部42的相对侧上的第二端部46处的外端壁44，和定位在大体细长的中空翼型26的内部方面内的冷却系统14。如图3和4中所示，冷却系统14可以包括一个或多个翼弦中部（midchord）冷却腔45。在至少一个实施例中，翼弦中部冷却腔45可包括一个或多个肋72，其将翼弦中部冷却腔45分隔成前部冷却腔74和尾部冷却腔76且形成尾部冷却腔76的上游端部。冷却系统14可以包括尾部插入件18可定位在其中的一个或多个尾部冷却腔76，其形成压力侧近壁冷却通道48和吸力侧近壁冷却通道50。如图7、8、13和14中所示，多个冷却流体流动控制器22可从形成大体细长的中空翼型26的外壁24朝向尾部插入件18延伸。如图7中所示，冷却流体流动控制器22可形成朝向后缘34向下游延伸的多个交错的曲折通道52。尾部插入件18可定位在尾部冷却腔76内，使得间隙110（如图3和图4中所示），存在于冷却流体流动控制器22的端部111和尾部插入件18之间。在至少一个实施例中，间隙110可小于大约0.8毫米。在另一实施例中，间隙110可以是大约0.3毫米。

在至少一个实施例中，内部冷却系统1，如图4中所示，冷却流体流动控制器22可形成朝向后缘34沿大体翼弦向方向向下游延伸的多个交错的曲折通道52。曲折通道52可由具有由压力侧54形成的横截面区域的一个或多个冷却流体流动控制器22形成，压力侧54处于吸力侧56的相对侧上，由此，压力侧54和吸力侧56可经由前缘58和后缘60联接在一起，其中后缘60处于冷却流体流动控制器22的前缘58的相对端部上。压力侧54可具有大体凹入的弯曲表面，且吸力侧56可具有大体凸出的弯曲表面。在至少一个实施例中，多个冷却流体流动控制器22可从形成大体细长的中空翼型26的压力侧36的外壁12延伸。类似地，多个冷却流体流动控制器22可从形成大体细长的中空翼型26的吸力侧38的外壁13延伸。

多个冷却流体流动控制器22可以集中成沿翼展向延伸的第一排64冷却流体流动控制器22。形成沿翼展向延伸的第一排64的冷却流体流动控制器22中的一个或多个可具有由处于吸力侧56的相对侧上的压力侧54形成的横截面区域，由此压力侧54和吸力侧56经由前缘58和处于冷却流体流动控制器22的前缘58的相对端部上的后缘60联接在一起。一个冷却流体流动控制器22的压力侧54可邻近邻近的冷却流体流动控制器22的吸力侧56。在至少一个实施例中，沿翼展向延伸的第一排64冷却流体流动控制器22内的冷却流体流动控制器22中的每一个均可以类似地定位，使得除了其中不存在邻近的冷却流体流动控制器22的在沿翼展向延伸的第一排64的端部处的冷却流体流动控制器22之外，一个冷却流体流动控制器22的压力侧54邻近邻近的冷却流体流动控制器22的吸力侧56。

内部冷却系统14还可以包括定位在沿翼展向延伸的第一排64冷却流体流动控制器22下游的沿翼展向延伸的第二排66冷却流体流动控制器22。沿翼展向延伸的第二排66冷却流体流动控制器22可具有一个或多个冷却流体流动控制器22，并且相比于沿翼展向延伸的第一排冷却流体流动控制器22中的情况，压力侧54处于冷却流体流动控制器22的相对侧上，由此引起流动通过沿翼展向延伸的第二排66冷却流体流动控制器22的冷却流体以与由沿翼展向延伸的第一排64冷却流体流动控制器22施加在冷却流体上的翼展向矢量70相对的翼展向矢量68被向下游引导。在至少一个实施例中，相比于沿翼展向延伸的第一排64冷却流体流动控制器22中的情况，形成沿翼展向延伸的第二排28冷却流体流动控制器22的冷却流体流动控制器22中的每一个均具有在冷却流体流动控制器22的相对侧上的压力侧54。压力侧近壁冷却通道48或吸力侧近壁冷却通道50或者这两者可包括重复模式的沿翼展向延伸的第一排94和沿翼展向延伸的第二排96冷却流体流动控制器22，以形成大体朝向后缘34沿翼弦向延伸的交错的曲折通道52。

如图7和图8中所示，外壁12和外壁13的内表面144可包括一个或多个微型肋146，其在曲折通道52内向内突出且朝向后缘60延伸。微型肋146可以大体正交于冷却流体流动通过曲折通道52的方向延伸。微型肋146可具有小于邻近的冷却流体流动控制器22之间的距离的宽度，或者可延伸成与邻近的冷却流体流动控制器22接触。微型肋146还可以具有小于曲折通道52的高度的1/2的高度。在另一实施例中，微型肋146可具有小于曲折通道52的高度的1/4的高度。在又一实施例中，微型肋146可具有小于曲折通道52的高度的1/8的高度。微型肋146可具有沿冷却流体的流动的方向的小于邻近的微型肋146之间的距离的1/2的厚度。

在至少一个实施例中，如图3和4中所示，压力侧近壁冷却通道48和吸力侧近壁冷却通道50中的一者或者这两者均可与后缘通道30流体连通。除了供应到后缘通道30的压力侧近壁冷却通道48和吸力侧近壁冷却通道50，插入件18可以包括一个或多个恢复孔（refresher hole）84以供应后缘通道30。恢复孔84可对齐于紧密地靠近插入件18的尾端部86的一个或多个沿翼展向延伸的排内。恢复孔84可具有任意适当的大小、长度和形状，以将冷却流体从插入件18有效地排出到后缘通道30。尾部冷却腔76中的插入件18可包括一个或多个入口88，如图2中所示，其与定位在大体细长的中空翼型26的内径92中的冷却流体供应90流体连通。因而，冷却流体经由内径92处的入口88被接收于尾部冷却腔76中的插入件18内，且朝向外端壁44径向向外流动。冷却流体的至少一部分流动通过恢复孔84进入后缘通道30内。

后缘通道30可包括多个冷却流体流动控制器22，其从形成压力侧36的外壁12延伸到形成吸力侧38的外壁13，由此冷却流体流动控制器22可形成多个交错的曲折通道52。后缘通道30中的多个冷却流体流动控制器22可集中成沿翼展向延伸的第一排94冷却流体流动控制器22。在后缘通道30内形成沿翼展向延伸的第一排94的冷却流体流动控制器22中的一个或多个可具有由压力侧54形成的横截面区域，所述压力侧54处于吸力侧56的相对侧上，由此压力侧54和吸力侧56经由前缘58和后缘60联接在一起，所述后缘60处于冷却流体流动控制器22的前缘58的相对端部上。在沿翼展向延伸的第一排94冷却流体流动控制器22内的冷却流体流动控制器22中的一个或多个可包括压力侧54，一个冷却流体流动控制器22的压力侧54邻近邻近的冷却流体流动控制器22的吸力侧56。在至少一个实施例中，沿翼展向延伸的第一排94冷却流体流动控制器22内的冷却流体流动控制器22中的每一个均类似地定位，使得除了在沿翼展向延伸的第一排94的端部处的冷却流体流动控制器22之外，一个冷却流体流动控制器22的压力侧54邻近邻近的冷却流体流动控制器22的吸力侧56。

后缘通道30也可以包括一个或多个沿翼展向延伸的第二排96冷却流体流动控制器22，其定位在沿翼展向延伸的第一排94冷却流体流动控制器94下游。沿翼展向延伸的第二排96冷却流体流动控制器22可具有一个或多个冷却流体流动控制器22，其相比于沿翼展向延伸的第一排64冷却流体流动控制器22中的情况，压力侧54处于冷却流体流动控制器22的相对侧上，由此引起流动通过沿翼展向延伸的第二排96冷却流体流动控制器22的冷却流体以与由沿翼展向延伸的第一排94冷却流体流动控制器22施加在冷却流体上的翼展向矢量70相对的翼展向矢量68被向下游引导。后缘通道30可包括重复模式的沿翼展向延伸的第一排94和沿翼展向延伸的第二排96冷却流体流动控制器22，以形成大体朝向后缘34沿翼弦向延伸的交错额曲折通道52。

后缘通道30可包括一排或多排扰流柱（pin fin）102，其从形成压力侧36的外壁12延伸到形成吸力侧38的外壁13且在冷却流体流动控制器22的下游。扰流柱102可具有大体圆形的横截面区域或者其它适当的形状。扰流柱102可定位在一个或多个沿翼展向延伸的排104的扰流柱102中。在至少一个实施例中，扰流柱102可具有在彼此之间的或者在除外壁12、13的邻近结构之间的大约1.5毫米的最小距离。

尾部插入件18可包括定位成最接近形成翼型26的压力侧36的外壁12的尾部插入件18的一侧上的一个或多个压力侧排出出口112。压力侧排出出口112可定位成靠近尾部插入件18的前壁116。压力侧排出出口112可对齐于沿翼展向延伸的排118内。在至少一个实施例中，尾部插入件18可包括在定位成最接近形成翼型26的压力侧36的外壁12的尾部插入件18的一侧上形成为两个沿翼展向延伸的排118的多个压力侧排出出口112。压力侧排出出口112向压力侧近壁冷却通道48供应冷却流体。

尾部插入件18可包括在定位成最接近形成翼型26的吸力侧38的外壁13的尾部插入件18的一侧上的一个或多个吸力侧排出出口120。吸力侧排出出口120可定位成靠近尾部插入件18的前壁116。吸力侧排出出口120可对齐于沿翼展向延伸的排118。在至少一个实施例中，尾部插入件18可包括定位成最接近形成翼型26的吸力侧36的外壁13的尾部插入件18的一侧上形成为两个沿翼展向延伸的排118的多个吸力侧排出出口120。吸力侧排出出口120向吸力侧近壁冷却通道50供应冷却流体。

冷却系统14还可以包括一个或多个旁路减流器31，其从尾部插入件18朝向形成压力侧36的外壁12或形成吸力侧38的外壁13或者两者延伸，以减少通过间隙110的冷却流体的流动。在至少一个实施例中，如图3和图4中所示，内部冷却系统14可包括多个旁路减流器30。多个旁路减流器30中的一个或多个可定位在邻近的沿翼展向延伸的排28的冷却流体流动控制器22之间。旁路减流器30可延伸小于从尾部插入件18到形成压力侧36的外壁24的内表面82的距离的一半的距离。在其它实施例中，旁路减流器30可延伸多于从尾部插入件18到形成压力侧36的外壁24的内表面82的距离的一半的距离。尾部插入件18可具有带有完全相同的高度和长度或不同的高度和长度的旁路减流器30。

冷却系统14可包括在形成压力侧36的外壁12中的一个或多个薄膜冷却孔136。薄膜冷却孔136可靠近定位在前部冷却腔74和尾部冷却腔76之间的肋72从压力侧近壁冷却通道48排出冷却流体。薄膜冷却孔136可定位在沿翼展向延伸的排中。

前部冷却腔74可包括一个或多个前部插入件124。前部插入件124可形成压力侧近壁冷却通道126和吸力侧近壁冷却通道128。前部插入件124可包括多个冲击孔口130，其延伸通过前部插入件124的压力侧132和前部插入件124的吸力侧134。冲击孔口130可具有任意适当的构造，以增强前部插入件124和内部冷却系统14的冷却能力。翼型26的前缘32可包括多个薄膜冷却孔136，其形成薄膜冷却孔136的喷头（showerhead）阵列。前部冷却腔74可包括结合流体源的入口138，所述流体源在翼型26外侧且被构造成馈送冷却流体至入口138并进入前部插入件124内。

在使用期间，可从压缩机或其它这种冷却空气源将冷却流体供应到内部冷却系统14的前部插入件124的内室106。冷却流体可填充前部插入件124，且贯穿前部插入件124沿径向向内方向大体沿翼展向流动。冷却流体被传递通过冲击孔口130进入压力侧近壁冷却通道126，且通过冲击孔口130进入吸力侧近壁冷却通道128。从冲击孔130流动的冷却流体冲击形成压力侧36的外壁12和形成吸力侧38的外壁13，由此冷却外壁12、13。来自压力侧近壁冷却通道126和吸力侧近壁冷却通道128的冷却流体的一部分经由形成喷头的多个薄膜冷却孔136和其它薄膜冷却孔从内部冷却系统14被排出。冷却流体还可以在外壁12、13的外表面上经由前缘32处被构造成形成喷头的薄膜冷却孔136和形成压力侧36和吸力侧38的外壁12、13中的其它薄膜冷却孔形成薄膜冷却。

冷却流体可经由入口88被供应到尾部插入件18。可从与前部插入件124连通的通道或从另一源供应冷却流体。冷却流体可填充尾部插入件18，且可大体贯穿尾部插入件18沿翼展向流动。冷却流体被传递通过压力侧排出出口112且进入压力侧近壁冷却通道48，和传递通过吸力侧排出出口114且进入吸力侧近壁冷却通道50。流动通过压力侧排出出口112且进入压力侧近壁冷却通道48的冷却流体冲击在形成压力侧36的外壁12上。冷却流体的一部分可通过在压力侧近壁冷却通道48的上游端部处靠近形成压力侧近壁冷却通道48的上游端部的肋72处的薄膜冷却孔口被排出。流动通过吸力侧排出出口114且进入吸力侧近壁冷却通道50的冷却流体冲击在形成吸力侧38的外壁13上。

压力侧36上的压力侧近壁冷却通道48中的冷却流体由第一旁路减流器31被朝向形成压力侧36的外壁12的内表面引导，其中冷却流体流动通过第一排冷却流体流动控制器22，而不是在冷却流体流动控制器22的端部111和尾部插入件18之间的小间隙110之间中流动。旁路减流器31朝向形成压力侧36的外壁12引导冷却流体，由此大致减小在冷却流体流动控制器22的端部111和尾部插入件18之间形成的间隙110之间的冷却流体的流动。由于组装（assembly），间隙110的大小可以是大约0.3毫米。在任一侧上更严格的容差将有助于流动和H/T特性，同时增大的空隙将负面地影响流动和H/T。此外，旁路减流器31可朝向形成压力侧36的外壁12引导冷却流体，由于其直接暴露于燃烧器排出气体，因此最需要冷却。冷却流体流动通过相继的排的冷却流体流动控制器22，其是往复曲折的且由于冷却流体从外壁12和冷却流体流动控制器22获取热，因此其温度朝向后缘34移动升高。进入吸力侧近壁冷却通道50的冷却流体可大致以与上文中所描述的在压力侧近壁冷却通道48中的流体相同的方式流动，且因此，为简洁起见，在此不进一步重述。

来自压力侧近壁冷却通道48和吸力侧近壁冷却通道50的冷却流体可被排出到后缘通道30内。此外，来自尾部插入件18内的冷却流体可经由恢复孔84被直接排出到后缘通道30内。在冷却流体进入后缘通道30时，冷却流体穿过沿翼展向延伸的第一排94和沿翼展向延伸的第二排96，由此冷却流体击打冷却流体流动控制器22且增加温度。沿翼展向延伸的第一排94和沿翼展向延伸的第二排96的流体流动控制器22还赋予冷却流体曲折运动。冷却流体也可以流动经过一排或多排扰流柱102，且可从后缘排出孔口140被排出。

出于说明、解释和描述本发明的实施例的目的提供前述内容。对这些实施例的修改和调适对本领域技术人员而言将是显而易见的，且可在不脱离本发明的范围或精神的情况下做出。

Claims

1.一种用于燃气涡轮发动机的涡轮翼型（10），其特征在于：

大体细长的中空翼型（26），其从外壁（24）形成，且具有前缘（32）、后缘（34）、压力侧（36）、吸力侧（38）和在第一端部（42）处的内端壁（40）以及大体处于所述大体细长的中空翼型（26）的所述第一端部（42）的相对侧上的第二端部（46）处的外端壁（44），和定位在所述大体细长的中空翼型（26）的内部方面内的冷却系统（14）；

所述冷却系统（14）包括插入件（18）定位在其中的至少一个尾部冷却腔（76），所述插入件（18）形成压力侧近壁冷却通道（48）和吸力侧近壁冷却通道（50）；

其中，多个冷却流体流动控制器（22）从形成所述大体细长的中空翼型（26）的所述外壁（24）朝向所述插入件（18）延伸，其中，所述冷却流体流动控制器（22）形成朝向所述后缘（34）向下游延伸的多个交错的曲折通道（52）；和

至少一个旁路减流器（31），其从所述插入件（18）朝向所述外壁（24）延伸以减少冷却流体的旁路流动。

2.根据权利要求1所述的涡轮翼型（10），其特征在于，所述冷却流体流动控制器（22）中的至少一个具有由处于吸力侧（56）的相对侧上的压力侧（54）形成的横截面区域，由此所述压力侧（54）和所述吸力侧（56）经由前缘（58）和处于所述至少一个冷却流体流动控制器（22）的所述前缘（58）的相对端部上的后缘（60）联接在一起，并且其中，所述压力侧（54）具有大体凹入的弯曲表面，且所述吸力侧（56）具有大体凸出的弯曲表面。

3.根据权利要求2所述的涡轮翼型（10），其特征在于，所述多个冷却流体流动控制器（22）集中成沿翼展向延伸的第一排（64）冷却流体流动控制器（22），其中，所述沿翼展向延伸的第一排（64）冷却流体流动控制器（22）内的所述冷却流体流动控制器（22）中的每一个均类似地定位，使得除了处于所述沿翼展向延伸的第一排（64）的端部处的冷却流体流动控制器（22），一个冷却流体流动控制器（22）的压力侧（54）邻近邻近的冷却流体流动控制器（22）的吸力侧（56）。

4.根据权利要求3所述的涡轮翼型（10），其特征还在于，沿翼展向延伸的第二排（66）冷却流体流动控制器（22）定位在所述沿翼展向延伸的第一排（64）冷却流体流动控制器（22）下游。

5.根据权利要求4所述的涡轮翼型（10），其特征在于，所述沿翼展向延伸的第二排（66）冷却流体流动控制器（22）具有至少一个冷却流体流动控制器（22），其相比于所述沿翼展向延伸的第一排（64）冷却流体流动控制器（22）中的情况，带有处于所述冷却流体流动控制器（22）的相对侧上的压力侧（54），由此引起流动通过所述沿翼展向延伸的第二排（66）冷却流体流动控制器（22）的冷却流体以与由所述沿翼展向延伸的第一排（64）冷却流体流动控制器（22）施加在所述冷却流体上的翼展向矢量（70）相对的翼展向矢量（68）被向下游引导。

6.根据权利要求5所述的涡轮翼型（10），其特征在于，形成所述沿翼展向延伸的第二排（66）冷却流体流动控制器（22）的所述冷却流体流动控制器（22）中的每一个均具有至少一个冷却流体流动控制器（22），其相比于所述沿翼展向延伸的第一排（64）冷却流体流动控制器（22）中的情况，带有处于所述冷却流体流动控制器（22）的相对侧上的压力侧（54）。

7.根据权利要求1所述的涡轮翼型（10），其特征在于，所述多个冷却流体流动控制器（22）从形成所述大体细长的中空翼型（26）的压力侧（54）的所述外壁（12）延伸，并且其中，所述多个冷却流体流动控制器（22）从形成所述大体细长的中空翼型（26）的吸力侧（56）的所述外壁（13）延伸。

8.根据权利要求1所述的涡轮翼型（10），其特征在于，所述压力侧近壁冷却通道（48）和所述吸力侧近壁冷却通道（50）两者都与后缘通道（30）流体连通。

9.根据权利要求8所述的涡轮翼型（10），其特征在于，所述后缘通道（30）包括从形成所述压力侧（36）的所述外壁（12）延伸到形成所述吸力侧（38）的所述外壁（13）的多个冷却流体流动控制器（22），其中，所述冷却流体流动控制器（22）形成多个交错的曲折通道（52）。

10.根据权利要求9所述的涡轮翼型（10），其特征在于，所述多个冷却流体流动控制器（22）集中成沿翼展向延伸的第一排（64）冷却流体流动控制器（22），其中，所述沿翼展向延伸的第一排（64）冷却流体流动控制器（22）内的所述冷却流体流动控制器（22）中的每一个均类似地定位，使得除了处于所述沿翼展向延伸的第一排（64）的端部处的冷却流体流动控制器（22），一个冷却流体流动控制器（22）的压力侧（54）邻近邻近的冷却流体流动控制器（22）的吸力侧（56），且还包括定位在所述沿翼展向延伸的第一排（64）冷却流体流动控制器（22）下游的沿翼展向延伸的第二排（66）冷却流体流动控制器（22），其中，所述沿翼展向延伸的第二排（66）冷却流体流动控制器（22）具有至少一个冷却流体流动控制器（22），其相比于所述沿翼展向延伸的第一排（64）冷却流体流动控制器（22）中的情况，压力侧（54）处于所述冷却流体流动控制器（22）的相对侧上，由此引起流动通过所述沿翼展向延伸的第二排（66）冷却流体流动控制器（22）的冷却流体以与由所述沿翼展向延伸的第一排（64）冷却流体流动控制器（22）施加在所述冷却流体上的翼展向矢量（70）相对的翼展向矢量（68）被向下游引导。

11.根据权利要求8所述的涡轮翼型（10），其特征在于，除了所述压力侧近壁冷却通道（48）和所述吸力侧近壁冷却通道（50）之外，所述插入件（18）包括至少一个恢复孔（84）以供应所述后缘通道（30）。

12.根据权利要求1所述的涡轮翼型（10），其特征在于，所述至少一个尾部冷却腔（76）中的所述插入件（18）包括至少一个入口（88），其与定位在所述大体细长的中空翼型（26）的内径（92）中的冷却流体供应（90）流体连通。