CN107709706B - 包括改进的后缘的涡轮叶片 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种涡轮发动机叶片(12)，该涡轮发动机叶片包括限定出腔的中空本体并且还包括下游后缘(16)。叶片(12)进一步包括至少一个孔(18)，该孔与腔连通并且向下游通往后缘(16)。后缘(16)沿着叶片(12)的主径向方向延伸并且包括下游凸形面(20)。叶片的特征在于，每个孔(18)通往形成在后缘(16)中的平坦区域(22)的平面的后部面(24)。

Description

包括改进的后缘的涡轮叶片
技术领域
本发明涉及一种涡轮机叶片，尤其涉及一种涡轮叶片，该涡轮叶片包括形成在叶片的后缘上并且通往叶片的内部腔的孔。
本发明更具体地涉及一种其后缘被构造成限制空气动力学损失的叶片。
背景技术
一些涡轮机叶片，更具体地是涡轮的可动叶片承受许多由来自燃烧室的非常热的气体造成的热应力。
为此，叶片包括内部通风回路，新鲜的空气流通过该内部通风回路流过叶片，以便使叶片冷却。
这种叶片包括一个或多个内部腔和通往叶片的后缘的孔，以便排出新鲜的空气。
对涡轮机的运行进行优化使得叶片的后缘具有尽可能小的曲率半径。
另一方面，这样的曲率半径使得难以实现这些孔。
相反，具有相当大的曲率半径的后缘有利于孔的实现，但是由于后缘上存在扰动而降低了涡轮的效率。
本发明的目的是提出一种被实现用以调和这两个要求的涡轮机叶片。
发明内容
本发明提出了一种涡轮机叶片，该涡轮机叶片包括限定出腔的中空本体并且包括下游后缘，叶片进一步包括至少一个孔，该孔与腔连通并且向下游通往后缘，后缘沿着叶片的主径向方向延伸并且包括下游凸形面，其特征在于，每个孔均通往形成在后缘中的平坦区域的平面的后部面。
该下游面能够有利于在后缘中钻孔的操作。另外，在后缘中存在多个位于孔处的平面的面仅涉及小的空气动力学损失。
优选地，后部面大致垂直于相关联的孔的主方向。
优选地，后缘包括径向地分布在每个平坦区域的两侧上的部段，该后缘的部段的下游面形成后缘的下游凸形面。
优选地，每个平坦区域的后部面被部段的径向端部面所径向地限定。
优选地，部段的每个径向端部面相对于径向平面以一角度(α)倾斜，该角度的值介于45度到90度之间并且包括端值。
优选地，每个平坦区域均与孔相关联。
优选地，所有的平坦区域均具有相同的径向高度。
优选地，多个孔通往同一平坦区域的后部面。
优选地，每个平坦区域的径向高度根据通往所述平坦区域的孔的数量而被限定。
优选地，后缘包括径向地分布在每个平坦区域的两侧上的部段，该后缘的部段的下游面形成后缘的下游凸形面。
本发明还涉及一种航空器涡轮机，该航空器涡轮机包括设有诸如上文所限定的叶片的涡轮转子。
附图说明
本发明的其它特征和优点将在阅读以下详细描述时显现，为了理解该详细描述，将参照附图，在附图中：
-图1示意性地示出了包括根据本发明实现的叶片的航空器涡轮的一部分；
-图2为图1中所示的叶片的后缘的详细透视图；
-图3为图1中所示的叶片按照叶片的主径向平面截取的截面图；
-图4为图3中所示的叶片按照穿过叶片的孔的平面截取的截面图。
具体实施方式
图1示出了涡轮机转子10的一部分，其中示出了两个叶片12。作为非限制性示例，该部分是涡轮机的高压涡轮的一部分。
每个叶片12与来自涡轮机的燃烧室的热气体协作，因而该叶片在涡轮机的运行期间经受高温。
为了减少对叶片的热量，叶片12包括限定出一个或多个腔14的中空本体，新鲜的空气流在每一个腔中流动。这样，为了冷却叶片的后缘16，叶片12包括从腔延伸并且通往后缘16的多个孔18。
每个孔18是在对叶片12实施模制之后进行的钻孔操作期间制成的。为此，钻孔工具与后缘16的下游面20发生接触。
通过模制实现叶片12以及对热气体流在后缘16上的流量进行优化的结果是：后缘16的下游面20的按照垂直于叶片的主径向方向的平面截取的截面在下游呈圆形的凸形形状并且是半球形的。另外，该下游面20的曲率半径尽可能小以便限制后缘上的空气动力学扰动。
因为在圆形表面上进行钻孔相对困难，故后缘16包括多个平坦区域22，该多个平坦区域中的每个平坦区域22均位于孔18处。
每个平坦区域22包括后部面24，该后部面大致垂直于与平坦区域22相关联的孔18的主轴线。该后部面24相对于后缘16的下游面20被设置在后方。
该平坦区域22的后部面24由平面的表面组成，该平面的表面有利于钻孔操作，因为工具具有更小的偏离孔18的所需位置的风险。
每个平坦区域22在径向上位于后缘16的两个部段26之间，该后缘的这些部段26的下游面形成后缘的下游面20。
部段26包括径向端部面28，该径向端部面在径向上限定出平坦区域22并因此限定出每个平坦区域22的后部面24。根据图3中所示的实施例，部段26的径向端部面28相对于相关的平坦区域22的垂面倾斜。因此，由这些面28中的两个面限定的平坦区域22呈倒角的形式，该平坦区域的径向宽度随着远离后部面24而增大。
应理解的是，本发明并不限于该实施例并且部段26的径向端部面28可以垂直于相关的平坦区域22。
通常，每个径向端部面28相对于穿过每个平坦区域22的径向平面以角度α倾斜，该角度α的值介于45度到90度之间并且包括端值。
根据附图中所示的实施例，每个平坦区域22与单个孔18相关联。然而，应理解的是，本发明并不限于该实施例并且平坦区域22可以与多个孔18相关联，即，多个孔可以通往同一平坦区域22的后部面22。
当通往同一平坦区域22的各个孔18位于彼此的附近时，该替代实施例是有利的。
每个平坦区域22的尺寸被限定以便能够实现孔18中的每一个。为此，平坦区域22的深度30(该深度是后缘16的下游面20的处于最下游的部分与平坦区域的后部面24之间的距离)被根据后缘16的总体尺寸限定，以便得到后部面24的足够的宽度32(图4)。
这对于平坦区域22的径向高度同样适用，该径向高度限定了该平坦区域的后部面24的高度。优选地，每个平坦区域22的径向高度根据通往所述平坦区域22的孔18的数量限定。并且，同一叶片12的平坦区域22可以具有多个不同的径向高度。
例如，根据图2中所示的实施例，在径向上位于叶片12的根部附近的平坦区域22与两个孔18相关联，并且其它平坦区域22中的每一个平坦区域与单个孔18相关联。如此，在径向上位于叶片12的根部附近的平坦区域22的径向高度大于其它平坦区域的径向高度。
后缘16的每个部段26的径向高度根据每个平坦区域的后部面的径向尺寸以及根据孔18之间的径向距离来确定。
在任何情况下，平坦区域的后部面24的宽度32和高度34都必须尽可能小，使得在每个平坦区域22上产生的对后缘16的空气动力学扰动尽可能最小，同时仍然允许实现每个孔。
此外，在平坦区域22的每个后部面上形成的被称为填压(culot)损失的空气动力学扰动由于在冷却扇叶期间空气被喷注到平坦区域22中而被减小。

Claims (9)

1.一种涡轮机叶片(12)，所述涡轮机叶片包括限定出腔(14)的中空本体并且包括下游后缘(16)，
所述叶片(12)进一步包括至少一个孔(18)，所述孔与所述腔(14)连通并且向下游通往所述后缘(16)，
所述后缘(16)沿着所述叶片(12)的主径向方向延伸并且包括下游凸形面(20)，
其中每个孔(18)通往形成在所述后缘(16)中的平坦区域(22)的平面的后部面(24)，
其中所述后缘(16)包括径向地分布在每个平坦区域(22)的两侧上的部段(26)，所述后缘的部段的下游面形成所述后缘(16)的下游凸形面，
其特征在于，每个部段(26)包括径向端部面，所述径向端部面相对于与每个平坦区域(22)垂直的方向倾斜。
2.根据权利要求1所述的涡轮机叶片(12)，其特征在于，所述后部面(24)垂直于相关联的孔(18)的主方向。
3.根据权利要求1所述的涡轮机叶片(12)，其特征在于，每个平坦区域(22)的后部面(24)被所述部段(26)的径向端部面(28)在径向上限定出。
4.根据权利要求3所述的涡轮机叶片(12)，其特征在于，所述部段(26)的每个径向端部面(28)相对于径向的平面以一角度(α)倾斜，所述角度的值介于45度到90度之间并且包括端值。
5.根据权利要求1所述的涡轮机叶片(12)，其特征在于，每个平坦区域(22)与单个孔(18)相关联。
6.根据权利要求5所述的涡轮机叶片(12)，其特征在于，所有的平坦区域(22)具有相同的径向高度。
7.根据权利要求1所述的涡轮机叶片(12)，其特征在于，多个孔(18)通往同一平坦区域(22)的后部面(24)。
8.根据权利要求7所述的涡轮机叶片(12)，其特征在于，每个平坦区域(22)的径向高度根据通往所述平坦区域(22)的孔(18)的数量而被限定。
9.一种航空器涡轮机，所述航空器涡轮机包括设有根据前述权利要求中任一项所述的叶片(12)的涡轮转子(10)。
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