CN107989659B - 具有压力侧蛇形腔的部分包覆后缘冷却回路 - Google Patents

具有压力侧蛇形腔的部分包覆后缘冷却回路 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种包括冷却回路的涡轮叶片翼型。所述翼型可包括定位成邻近于所述翼型的压力侧的第一压力侧腔，其中所述第一压力侧腔经配置以接收冷却剂。所述翼型还可包括定位成邻近于且流体耦合到所述第一压力侧腔的至少一个不同压力侧腔，定位于所述压力侧和抽吸侧之间的后缘，以及定位成邻近于所述后缘，且与所述第一压力侧腔成直接流体连通的后缘冷却系统。所述后缘冷却系统可经配置以接收来自所述第一压力侧腔的所述冷却剂的一部分。

Description

具有压力侧蛇形腔的部分包覆后缘冷却回路
技术领域
本发明大体上涉及涡轮系统，且更明确地说涉及包括彼此流体耦合的各种内部腔的涡轮叶片翼型。
背景技术
燃气涡轮系统是例如发电领域中广泛利用的涡轮机的一个实例。常规燃气涡轮系统包括压缩机区段、燃烧区段和涡轮区段。在燃气涡轮系统的操作期间，系统中的各种组件(例如涡轮叶片和喷嘴翼型)经受高温流，这可能致使组件故障。因为较高温度流通常产生燃气涡轮系统的增加的性能、效率和电力输出，所以有利的是使经受高温流的组件冷却以允许燃气涡轮系统在增加的温度下操作。
涡轮叶片的多壁翼型通常包括内部冷却通路的错综复杂的迷宫结构。由例如燃气涡轮系统的压缩机提供的冷却空气(或其它合适的冷却剂)可穿过和离开冷却通路以使多壁翼型和/或涡轮叶片的各个部分冷却。由多壁翼型中的一个或多个冷却通路形成的冷却回路可包括例如内部近壁冷却回路、内部中心冷却回路、尖端冷却回路，以及邻近于多壁翼型的前缘和后缘的冷却回路。
发明内容
第一实施例可包括一种用于涡轮叶片的翼型，所述翼型包括：第一压力侧腔，其定位成邻近于压力侧，所述第一压力侧腔经配置以接收冷却剂；至少一个不同压力侧腔，其定位成邻近于且流体耦合到所述第一压力侧腔；后缘，其定位于所述压力侧和抽吸侧之间；以及后缘冷却系统，其定位成邻近于所述后缘且与所述第一压力侧腔成直接流体连通，所述后缘冷却系统经配置以接收来自所述第一压力侧腔的所述冷却剂的一部分。
进一步地，还包括定位成邻近于所述抽吸侧的至少一个抽吸侧腔。
进一步地，所述后缘冷却系统与所述至少一个抽吸侧腔成直接流体连通，所述后缘冷却系统经配置以将所述冷却剂的所述所接收的部分提供到所述至少一个抽吸侧腔。
进一步地，还包括流体耦合到所述至少一个抽吸侧腔的抽吸侧膜孔洞，所述抽吸侧膜孔洞经配置以从所述至少一个抽吸侧腔排放所述冷却剂的所述所接收的部分。
进一步地，所述至少一个抽吸侧腔进一步包括至少一个阻挡。
进一步地，所述后缘冷却系统还包括定位成邻近于所述后缘的多个冷却回路。
进一步地，所述第一压力侧腔包括形成于轴向邻近于所述多个冷却回路的侧壁中的多个开口，所述多个开口中的每一个将所述多个冷却回路中的一个流体耦合到所述第一压力侧腔。
进一步地，还包括流体耦合到所述至少一个不同压力侧腔的压力侧膜孔洞，所述压力侧膜孔洞经配置以从所述第一压力侧腔排放由所述至少一个不同压力侧腔接收的所述冷却剂的不同部分。
另一实施例可包括一种涡轮叶片，其包括：轴杆；平台，其在所述轴杆上方径向形成；以及翼型，其在所述平台上方径向形成，所述翼型包括：第一压力侧腔，其定位成邻近于压力侧，所述第一压力侧腔经配置以接收冷却剂；至少一个不同压力侧腔，其定位成邻近于且流体耦合到所述第一压力侧腔；后缘，其定位于所述压力侧和所述翼型的抽吸侧之间；以及后缘冷却系统，其定位成邻近于所述后缘且与所述第一压力侧腔成直接流体连通，所述后缘冷却系统经配置以接收来自所述第一压力侧腔的所述冷却剂的一部分。
进一步地，所述翼型还包括定位成邻近于所述抽吸侧的至少一个抽吸侧腔。
进一步地，所述后缘冷却系统与所述至少一个抽吸侧腔成直接流体连通，所述后缘冷却系统经配置以将所述冷却剂的所述所接收的部分提供到所述至少一个抽吸侧腔。
进一步地，还包括流体耦合到所述至少一个抽吸侧腔的抽吸侧膜孔洞，所述抽吸侧膜孔洞经配置以从所述至少一个抽吸侧腔排放所述冷却剂的所述所接收的部分。
进一步地，所述翼型的所述至少一个抽吸侧腔进一步包括至少一个阻挡。
进一步地，所述翼型的所述后缘冷却系统进一步包括定位成邻近于所述翼型的所述后缘的多个冷却回路。
进一步地，所述翼型的所述第一压力侧腔包括形成于轴向邻近于所述多个冷却回路的侧壁中的多个开口，所述多个开口中的每一个将所述多个冷却回路中的一个流体耦合到所述第一压力侧腔。
进一步地，还包括流体耦合到所述翼型的所述至少一个不同压力侧腔的压力侧膜孔洞，所述压力侧膜孔洞经配置以从所述第一压力侧腔排放由所述至少一个不同压力侧腔接收的所述冷却剂的不同部分。
另一实施例可包括一种涡轮系统，其包括：涡轮组件，其包括多个涡轮叶片，所述多个涡轮叶片中的每一个包括：翼型，其包括：第一压力侧腔，其定位成邻近于压力侧，所述第一压力侧腔经配置以接收冷却剂；至少一个不同压力侧腔，其定位成邻近于且流体耦合到所述第一压力侧腔；后缘，其定位于所述压力侧和所述翼型的抽吸侧之间；以及后缘冷却系统，其定位成邻近于所述后缘且与所述第一压力侧腔成直接流体连通，所述后缘冷却系统经配置以接收来自所述第一压力侧腔的所述冷却剂的一部分。
进一步地，所述翼型进一步包括定位成邻近于所述抽吸侧的至少一个抽吸侧腔，所述至少一个抽吸侧腔与所述后缘冷却系统成直接流体连通。
进一步地，所述翼型的所述第一压力侧腔包括形成于轴向邻近于所述后缘冷却系统的多个冷却回路的侧壁中的多个开口，所述多个开口中的每一个将所述多个冷却回路中的一个流体耦合到所述第一压力侧腔。
进一步地，所述多个涡轮叶片的每一涡轮叶片包括流体耦合到所述翼型的所述至少一个不同压力侧腔的压力侧膜孔洞，所述压力侧膜孔洞经配置以从所述第一压力侧腔排放由所述至少一个不同压力侧腔接收的所述冷却剂的不同部分。
本发明的说明性方面解决本说明书描述的问题和/或未讨论的其它问题。
附图说明
根据结合附图的本发明的各个方面的以下详细描述，本发明的这些和其它特征将更容易被理解，附图示出了了本发明的各种实施例。
图1示出了根据各种实施例具有多壁翼型的涡轮叶片的透视图。
图2示出了根据各种实施例沿着图1中的线X-X截取的图1中的涡轮叶片的横截面图。
图3示出了根据各种实施例的后缘冷却系统的冷却回路和各种翼型腔的侧视图。
图4示出了根据各种实施例包括图3的各种翼型腔和后缘冷却系统的冷却回路的翼型的后缘部分的顶部横截面图。
图5示出了根据各种实施例的燃气涡轮系统的示意图。
应当指出，本发明的附图不一定按比例绘制。附图旨在仅示出了本发明的典型方面，且因此不应视为是对本发明范围的限制。在附图中，相同的数字表示各图之间的相同元件。
具体实施方式
现将详细参考附图中说明的代表性实施例。应理解，以下描述并不希望将实施例限于一个优选实施例。相反，其希望涵盖可包括在如所附权利要求书界定的所描述的实施例的精神和范围内的替代形式、修改和等效物。
如上面所指出，本发明大体上涉及涡轮系统，且更明确地说涉及包括彼此流体耦合的各种内部腔的涡轮叶片翼型。如本说明书所使用，涡轮叶片的翼型可包括例如用于旋转涡轮叶片的多壁翼型，或用于涡轮系统利用的静止轮叶的喷嘴或翼型。
根据实施例，提供具有流再利用特征的后缘冷却回路，用于冷却涡轮系统，例如，燃气涡轮系统的涡轮叶片，且确切地说多壁翼型。冷却剂流在流动穿过后缘冷却回路之后被再利用。在通过后缘冷却回路之后，冷却剂流可经收集且用于冷却翼型和/或涡轮叶片的其它区段。举例来说，冷却剂流可导向涡轮叶片的多壁翼型的压力侧或抽吸侧中的至少一个，用于对流和/或膜冷却。此外，冷却剂流可提供到涡轮叶片内的其它冷却回路，包括尖端和平台冷却回路。
传统后缘冷却回路通常在其流动穿过后缘冷却回路之后从涡轮叶片喷射冷却剂流。这并不是冷却剂的有效使用，因为冷却剂在从涡轮叶片排放之前可能未以最大热容量使用。相比之下，根据实施例，冷却剂流在通过后缘冷却回路之后用于进一步冷却多壁翼型和/或涡轮叶片。
如参见图1，在图中，“A”轴线表示轴向定向。如本说明书所使用，术语“轴向”和/或“轴向地”指代物体沿着轴线A的相对位置/方向，其与涡轮系统的旋转轴，确切地说，转子区段大体上平行。如本说明书进一步使用，术语“径向”和/或“径向地”指代物体沿着轴线“R”的相对位置/方向，如参见图1，其与轴线A大体上垂直且仅在一个位置处与轴线A相交。最后，术语“圆周”指代围绕轴线A的移动或定位例如，轴线“C”。
转向图1，其所示为涡轮叶片2的透视图。涡轮叶片2包括轴杆4、在轴杆4上方径向形成的平台5，和耦合到轴杆4且从轴杆4径向朝外延伸的多壁翼型6。多壁翼型6还可在平台5上方径向定位或形成，使得平台5形成于轴杆4和多壁翼型6之间。多壁翼型6包括压力侧8、对置抽吸侧10和尖端区域18。多壁翼型6进一步包括在压力侧8和抽吸侧10之间的前缘14，以及在与前缘14对置的一侧上在压力侧8和抽吸侧10之间的后缘16。如本说明书所述，多壁翼型6还可包括形成在其中的后缘冷却系统。
涡轮叶片2的轴杆4和多壁翼型6可各自由一种或多种金属，例如，镍、镍合金等形成，且可根据常规方法形成，例如，浇铸、锻造或以其它方式机械加工。轴杆4和多壁翼型6可一体地形成，例如，浇铸、锻造、三维印刷等，或可形成为单独组件，所述单独组件随后接合，例如，经由焊接、钎焊、结合或其它耦合机构。
图2示出了沿着图1的线X-X截取的多壁翼型6的横截面图。如其所示，多壁翼型6可包括多个内部通路或腔。在实施例中，多壁翼型6包括至少一个前缘腔20和形成于多壁翼型6的中心部分24中的至少一个表面(近壁)腔22。多壁翼型6还可包括形成于多壁翼型6的中心部分24中邻近于至少一个表面腔22的至少一个内部腔26。
在图2中所示的非限制性实例中，多壁翼型6还可包括形成于多壁翼型6的后缘部分30中的多个压力侧腔28。所述多个压力侧腔28可包括第一压力侧腔28A、第二压力侧腔28B和第三压力侧腔28C，统称为“压力侧腔28”。所述多个压力侧腔28中的每一个可邻近于多壁翼型6的压力侧8形成和/或定位。第一压力侧腔28A可邻近于多壁翼型6的后缘16定位，和/或可定位于第二压力侧腔28B和后缘16之间。第二压力侧腔28B可邻近于第一压力侧腔28A和第三压力侧腔28C和/或在它们之间定位。如本说明书所述，所述多个压力侧腔28可彼此成流体连通。如图2中所示，第一压力侧腔28A还可直接邻近于后缘冷却系统32和/或与后缘冷却系统32成流体连通而定位，后缘冷却系统32还可形成和/或定位在多壁翼型6的后缘部分30内邻近于后缘16，如下面详细描述。
多壁翼型6还可包括至少一个抽吸侧腔34。在图2中所示的非限制性实例中，多壁翼型6的后缘部分30可包括邻近于多壁翼型6的抽吸侧10定位和/或形成的抽吸侧腔34。抽吸侧腔34可定位成邻近于多壁翼型6的压力侧腔28，但与之分离。如本说明书所述，抽吸侧腔34还可直接邻近于后缘冷却系统32和/或与后缘冷却系统32成流体连通而定位，后缘冷却系统32形成和/或定位在多壁翼型6的后缘部分30内。
如图2中所示，所述至少一个抽吸侧腔34可包括至少一个阻挡36。阻挡36可遍及多壁翼型6的抽吸侧腔34形成和/或定位。在图2中所示的非限制性实例中，抽吸侧腔34的阻挡36可以是接脚组，其可修改(例如，中断)可从后缘冷却系统32流入抽吸侧腔34的冷却剂流，如本说明书所述。在非限制性实例中，抽吸侧腔34的阻挡36可延伸多壁翼型6的整个径向长度(L)(例如，参见图1)。在另一非限制性实例中，抽吸侧腔34的阻挡36可仅在多壁翼型6内部分径向延伸，且可在到达直接邻近于平台5和/或尖端区域18定位的翼型6的部分之前径向终止。尽管阻挡36的形状和/或大小示出了为大体上均一的，应理解，阻挡36的形状和/或大小可基于抽吸侧腔34内阻挡36的相对位置和/或多壁叶片6内阻挡36的径向位置而变化。此外，应理解，各种几何形状例如，圆形、正方形、矩形等，可用于形成抽吸侧腔34内的阻挡36。尽管本说明书所述为接脚组，应理解，阻挡36可包括例如凸块、翅片、插塞和/或类似物。
尽管图未示，应理解，阻挡36可形成于多壁翼型6的其它部分中。在非限制性实例中，第一压力侧腔28A可包括形成为接脚组的阻挡36，所述接脚组可修改(例如，中断)可在第一压力侧腔28A中流动的冷却剂流。具体地说，阻挡36(例如，接脚组)可形成于第一压力侧腔28A的邻近于后缘冷却系统32的部分中。邻近于后缘冷却系统32而形成的阻挡可修改(例如，中断)可从第一压力侧腔28A流动到后缘冷却系统32的冷却剂流，如本说明书所述。类似于形成于抽吸侧腔34中且相对于图2详细所述的阻挡36，形成于第一压力侧腔28A中的阻挡36可延伸多壁翼型6的整个径向长度(L)(例如，参见图1)。或者，第一压力侧腔28A的阻挡36可仅在多壁翼型6内部分径向延伸，且可在到达直接邻近于平台5和/或尖端区域18定位的翼型6的部分之前径向终止。
如图2中所示，涡轮叶片2(例如，参见图1)和/或多壁翼型6可包括多个膜孔洞。具体地说，涡轮叶片2可包括邻近于多壁翼型6的压力侧8形成的至少一个压力侧膜孔洞38(以虚线所示)。在一个非限制性实例中，压力侧膜孔洞38可直接穿过多壁翼型6的压力侧8的一部分而形成。在另一非限制性实例中，压力侧膜孔洞38可穿过涡轮叶片2(例如，参见图1)的平台5的邻近于多壁翼型6的压力侧8的部分而形成。在任一非限制性实例中，压力侧膜孔洞38可与所述多个压力侧腔28中的至少一个成流体连通和/或流体耦合到所述多个压力侧腔28中的至少一个。如图2中所示，压力侧膜孔洞38可与第三压力侧腔28C成流体连通和/或流体耦合到第三压力侧腔28C，与后缘冷却系统32对置。如本说明书所述，压力侧膜孔洞38可经配置以从压力侧腔28排放、释放和/或移除冷却剂，且使冷却剂流过多壁翼型6的压力侧8的至少一部分。
如图2中所示，涡轮叶片2还可包括至少一个抽吸侧膜孔洞40(以虚线所示)。抽吸侧膜孔洞40可邻近于多壁翼型6的抽吸侧10而形成。类似于压力侧膜孔洞38且在非限制性实例中，抽吸侧膜孔洞40可直接穿过多壁翼型6的抽吸侧10的一部分形成，或相反，可穿过涡轮叶片2(例如，参见图1)的平台5的邻近于抽吸侧10的部分而形成。在任一非限制性实例中，抽吸侧膜孔洞40可与所述至少一个抽吸侧腔34成流体连通和/或流体耦合到所述至少一个抽吸侧腔34。如图2中所示，且还类似于压力侧膜孔洞38，抽吸侧膜孔洞40可与抽吸侧腔34成流体连通和/或流体耦合到抽吸侧腔34，与后缘冷却系统32对置。抽吸侧膜孔洞40可经配置以从抽吸侧腔34排放、释放和/或移除冷却剂，且使冷却剂流过多壁翼型6的抽吸侧10的至少一部分，如本说明书所述。
形成于多壁翼型6内的腔的数目当然可变化，这取决于例如多壁翼型6的特定配置、大小、既定用途等。在此程度上，本说明书中所公开的实施例中所示的腔的数目并不意图具有限制性。
包括后缘冷却系统32的实施例在图3和4中示出了。如名称指示，后缘冷却系统32邻近于多壁翼型6的后缘16定位，在多壁翼型6的压力侧8和抽吸侧10之间。抽吸侧腔34在图3中被第一压力侧腔28A视觉上阻挡，且因此为了清晰起见省略。
后缘冷却系统32包括多个径向间隔的(即，沿着“R”轴线(参见(例如)图1))冷却回路42(仅示出两个)，每一冷却回路42包括朝外支路44、转弯46和返回支路48。朝外支路44朝向和/或大体上垂直于多壁翼型6的后缘16而轴向延伸。返回支路48朝向多壁翼型6的前缘14轴向延伸(例如参见图1)。此外，如图2中所示，返回支路48远离和/或大体上垂直于多壁翼型6的后缘16轴向延伸。由此，朝外支路44和返回支路48可(例如)相对于彼此并行定位和/或定向。用于形成后缘冷却系统32的每一冷却回路42的返回支路48可定位在涡轮叶片2的轴杆4下方，且/或比与返回支路48成流体连通的对应朝外支路44更接近涡轮叶片2的轴杆4。在实施例中，后缘冷却系统32和/或形成后缘冷却系统32的所述多个冷却回路42可沿着多壁翼型6的后缘16的整个径向长度(L)(例如，参见图1)延伸。在其它实施例中，后缘冷却系统32可沿着多壁翼型6的后缘16的一个或多个部分部分地延伸。
在每一冷却回路42中，朝外支路44沿着“R”轴线相对于返回支路48径向偏移达转弯46。在此程度上，转弯46将冷却回路42的朝外支路44流体耦合到冷却回路42的返回支路48，如本说明书所述。在图2中所示的非限制性实施例中，举例来说，在冷却回路42中的每一个中，朝外支路44相对于返回支路46径向朝外定位。在其它实施例中，在冷却回路42的一个或多个中，朝外支路44相对于返回支路48的径向定位可反转使得朝外支路44相对于返回支路48朝内径向定位。
简要转向图4，除径向偏移之外，朝外支路44还可相对于返回支路48成角度(α)地沿圆周偏移达所述多个转弯支路46。在此配置中，朝外支路44可沿着多壁翼型6的压力侧8延伸，而返回支路48可沿着多壁翼型6的抽吸侧10延伸。径向偏移和圆周偏移可(例如)基于后缘冷却系统32上的几何形状和热容量约束和/或其它因素而变化。
返回到图3，后缘冷却系统32可流体耦合到第一压力侧腔28A和/或与第一压力侧腔28A成直接流体连通。具体地说，后缘冷却系统32的冷却回路42可与第一压力侧腔28A成直接流体连通。第一压力侧腔28A可包括至少一个开口50，其穿过侧壁52形成以流体耦合第一压力侧腔28A和后缘冷却系统32。在图3中所示的非限制性实例中，多个开口50可穿过第一压力侧腔28A的侧壁52形成以流体耦合后缘冷却系统32的每一冷却回路42。也就是说，通过第一压力侧腔28A的侧壁52形成的所述多个开口50中的每一个可沿轴向邻近于和/或可对应于后缘冷却系统32的不同冷却回路42，使得每一开口50可将对应冷却回路42的流体耦合到第一压力侧腔28A。此外，每一冷却回路42的朝外支路44可经由开口50与第一压力侧腔28A成直接流体连通。
在涡轮叶片2(例如，参见图1)的操作期间，冷却剂流62，例如由燃气涡轮系统102(图5)的压缩机104产生的空气，流动到第一压力侧腔28A中。在图3中所示的非限制性中，冷却剂62可流动穿过第一压力侧腔28A，且可划分成两个不同部分。具体地说，随着冷却剂62流动穿过第一压力侧腔28A，冷却剂62可划分成第一部分64和第二部分66。冷却剂62的第一部分64和第二部分66中的每一个流动穿过和/或到多壁翼型6的不同部分，以在多壁翼型6的一部分(例如，后缘16、后缘部分30)内提供热传递和/或冷却。应理解，流动穿过多壁翼型6的不同部分的第一部分64和第二部分66的体积可大体上类似，或者可彼此不同。
冷却剂62的第一部分64可流动和/或由第一压力侧腔28A接收。具体地说，冷却剂62的第一部分64可保持在多壁翼型6的第一压力侧腔28A内，且可流动穿过第一压力侧腔28A并随后流动穿过多壁翼型6的不同部分(例如，第二压力侧腔28B)，如本说明书所述。在图3中所示的非限制性实例中，冷却剂62的第一部分64可轴向、径向、沿圆周或以其任何组合的方式流动穿过多壁翼型6的第一压力侧腔28A。最终，且如下面所详细所述，冷却剂62的所有第一部分64可远离后缘16和/或侧壁52朝向第二压力侧腔28B轴向流动。如本说明书所述，在第一压力侧腔28A内流动的冷却剂62的第一部分64可辅助第一压力侧腔28A和/或多壁翼型6的其它部分内的冷却和/或热传递。
在每一冷却回路42处，冷却剂62的第二部分66进入冷却回路42的朝外支路44中，且朝向转弯支路46和/或多壁翼型6的后缘16轴向流动。也就是说，冷却剂62可在第一压力侧腔28A内划分，和/或冷却剂62的第二部分66可通过流动穿过穿过侧壁52形成的开口50且随后进入和/或轴向穿过每一冷却回路42的朝外支路44而形成。随着冷却剂62的第二部分66流动穿过冷却回路42的转弯支路46，冷却剂62的第二部分66重定向和/或移动。具体地说，冷却回路42的转弯支路46重定向冷却剂62的第二部分66以远离多壁翼型6的后缘16轴向流动。冷却剂62的第二部分66随后从转弯支路46流动到冷却回路42的返回支路48中，且远离后缘16轴向流动。除远离后缘16轴向流动之外，在冷却回路42的返回支路48中流动的冷却剂62的第二部分66还可朝向抽吸侧腔34轴向流动(参见(例如)图4)。进入每一朝外支路44的冷却剂62的第二部分66可对于后缘冷却系统32的每一冷却回路42是相同的。或者，进入每一朝外支路44的冷却剂62的第二部分66可对于不同组的(即，一个或多个)冷却回路42是不同的。
转向图4，且继续参考图3，后缘冷却系统32可与抽吸侧腔34成直接流体连通。具体地说，冷却回路42(参见(例如)图3)的返回支路48可与抽吸侧腔34成直接流体连通和/或流体耦合到抽吸侧腔34。如图4中所示，返回支路48可经由穿过抽吸侧腔34形成的孔口54延伸和/或直接耦合到抽吸侧腔34。冷却回路42的每一返回支路48可流体耦合到穿过抽吸侧腔34的壁形成的对应孔口54(示出一个)，与所述对应孔口54成流体连通和/或耦合到所述对应孔口54。如本说明书所述，返回支路48可经由形成于抽吸侧腔34中或穿过抽吸侧腔34形成的孔口54将冷却剂62的第二部分66提供到抽吸侧腔34。应理解，返回支路48和抽吸侧腔34可由不同组件形成，或者可彼此一体式形成。
现参见图3和4所述冷却剂62(例如，参见图3)的第一部分64和第二部分66穿过多壁翼型6的相应流动。图4示出了包括后缘冷却系统32的多壁翼型6的后缘部分30的顶部横截面图。如图4中所示，且本说明书相对于图3所述，冷却剂62和/或冷却剂62的第一部分64可径向流动穿过第一压力侧腔28A(例如，从页面出来)，且可在第一压力侧腔28A内分别划分成第一部分64和第二部分66。此外，如本说明书所述，冷却剂62的第一部分64可轴向流动穿过第一压力侧腔28A和/或远离多壁翼型6的后缘16轴向流动。此外，冷却剂62的第一部分64可朝向第二压力侧腔28B轴向流动。
所述多个压力侧腔28可彼此成流体连通和/或流体耦合。因此，冷却剂62的第一部分64可在多壁翼型6的所述多个压力侧腔28之间和/或穿过所述多个压力侧腔28流动。在非限制性实例中，冷却剂62的第一部分64可在全部彼此流体耦合的所述多个压力侧腔28之间以蛇形图案流动。如本说明书相对于图3所述，且如图4中所示，冷却剂62的第一部分64可朝向涡轮叶片2(例如，参见图1)的尖端区域18向上(例如，从页面出来)径向流动。从该处，冷却剂62的第一部分64可朝向第二压力侧腔28B轴向流动且轴向流动到第二压力侧腔28B中。一旦在第二压力侧28B中，冷却剂62的第一部分64就可远离尖端区域18向下(例如，进入页面)径向流动，和/或朝向涡轮叶片2的平台5径向流动。随后，冷却剂62的第一部分64可朝向第三压力侧腔28C轴向流动且轴向流动到第三压力侧腔28C中，且一旦在第三压力侧腔28C中就再次朝向涡轮叶片2的尖端区域18向上(例如，从页面出来)径向流动。冷却剂62的第一部分64的蛇形流图案可向所述多个腔28和/或多壁翼型6的周围表面和/或部分提供冷却和/或热传递。
此外，在冷却剂62的第一部分64流到第三压力侧腔28C之后，第一部分64可流动穿过可流体耦合到第三压力侧腔28C的压力侧膜孔洞38。压力侧膜孔洞38可使冷却剂62的第一部分64从多壁翼型6排放和/或流动。具体地说，冷却剂62的第一部分64可经由压力侧膜孔洞38从内部多壁翼型6排放和/或移除，且可在多壁翼型6的外部表面或压力侧8上流动和/或流过。在非限制性实例中，经由压力侧膜孔洞38从多壁翼型6排放的冷却剂62的第一部分64可沿着多壁翼型6的压力侧8朝向后缘16轴向流动，且可向多壁翼型6的外表面或压力侧8提供膜冷却。
如图4中所示，且本说明书相对于图3所述，冷却剂62的第二部分66可轴向流动穿过抽吸侧腔34和/或远离多壁翼型6的后缘16轴向流动。随着第二部分66流动穿过抽吸侧腔34和/或流过形成于抽吸侧腔34中的阻挡36，冷却剂62的第二部分66还可远离后缘冷却系统32轴向流动。流动(例如，轴向、径向)穿过抽吸侧腔34的冷却剂62的第二部分66可向抽吸侧腔34和/或多壁翼型6的周围表面和/或部分提供冷却和/或热传递。
此外，且如图4中所示，冷却剂62的第二部分66可朝向抽吸侧膜孔洞40轴向流动。具体地说，冷却剂62的第二部分66可朝向且随后穿过可流体耦合到抽吸侧腔34的抽吸侧膜孔洞40轴向流动。类似于压力侧膜孔洞38和第一部分64，抽吸侧膜孔洞40可使冷却剂62的第二部分66从多壁翼型6排放和/或流动。具体地说，冷却剂62的第二部分66可经由抽吸侧膜孔洞40从内部多壁翼型6排放和/或移除，且可在多壁翼型6的外部表面或抽吸侧10上流动和/或流过。在非限制性实例中，且类似于第一部分64，经由抽吸侧膜孔洞40从多壁翼型6排放的冷却剂62的第二部分66可沿着多壁翼型6的抽吸侧10朝向后缘16轴向流动，且可向多壁翼型6的外表面或抽吸侧10提供膜冷却。
为提供多壁翼型/叶片的后缘的额外冷却和/或为直接向后缘提供冷却膜，排放通路(图未示)可从本说明书中所描述的冷却回路中的任一个的任何部分穿过后缘且离开后缘和/或离开翼型/叶片的邻近于后缘的一侧。每一排放通路可设定大小和/或定位在后缘内以仅接收冷却剂流动(确切地说，冷却回路)的一部分(例如，小于一半)。即使包括排放通路，冷却剂的大部分(例如，超过一半)仍可流动穿过冷却回路(且确切地说，其返回支路)，以随后提供到多壁翼型/叶片的不同部分，用于如本说明书所描述的其它目的(例如，膜和/或碰撞冷却)。
图5所示为如本说明书可使用的燃气涡轮机102的示意图。燃气涡轮机102可包括压缩机104。压缩机104压缩传入的空气流106。压缩机104将经压缩的空气流108递送到燃烧器110。燃烧器110将经压缩的空气流108与经加压的燃料流112混合并点燃混合物，以产生燃烧气体流114。尽管仅示出单一燃烧器110，燃气涡轮系统102可包括任何数目的燃烧器110。燃烧气体流114继而递送到涡轮116，涡轮116通常包括多个涡轮叶片2(图1)。燃烧气体流114驱动涡轮116，以产生机械功。在涡轮116中产生的机械功经由轴杆118驱动压缩机104，且可用于驱动例如发电机等外部负载120。
在各种实施例中，描述为彼此“流体耦合”或“成流体连通”的组件可沿着一个或多个接口接合。在一些实施例中，这些接口可包括不同组件之间的接面，且在其它情况下，这些接口可包括牢固地和/或一体地形成的互连。也就是说，在一些情况下，彼此“耦合”的组件可同时形成以界定单一连续部件。然而，在其它实施例中，这些耦合的组件可形成为单独部件，且随后经由已知工艺(例如，紧固、超声波焊接、结合)而接合。
当元件或层被称为在另一元件“上”、“接合到”、“连接到”或“耦合到”另一元件时，其可直接在该另一元件上、直接接合、直接连接或耦合到该另一元件，或者可能存在中间元件。相反，当元件被称为“直接在另一元件上”、“直接接合到”、“直接连接到”或“直接耦合到”另一元件时，可以不存在中间元件或层。应以类似方式来解释用来描述元件之间的关系的其它词语(例如，“在...之间”对比“直接在...之间”、“邻近于”对比“直接邻近于”等)。如本说明书所用，术语“和/或”包括相关联的所列项目中的一个或多个的任何和所有组合。
本说明书所用的技术术语仅用来描述特定实施例，而并非意图限制本发明。如本说明书所用，单数形式“一个”、“一种”和“该”也意图包括复数形式，除非上下文明确表示不是这样。进一步应当理解的是，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包括”指定了所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其群组的存在或添加。
本书面描述使用实例来公开包括最佳模式的本发明，并且还使所属领域的技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何并入的方法。本发明的可取得专利范围由权利要求书限定，且可包括所属领域的技术人员想到的其它实例。如果这种其它实例具有与权利要求书的字面语言相同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求书的字面语言无实质差别的等效结构元件，那么这种其它实例意图在权利要求书的范围内。

Claims (15)

1.一种用于涡轮叶片的翼型，所述翼型包括：
第一压力侧腔，其定位成邻近于压力侧，所述第一压力侧腔经配置以接收冷却剂；
至少一个不同压力侧腔，其定位成邻近于且流体耦合到所述第一压力侧腔；
后缘，其定位于所述压力侧和抽吸侧之间；
至少一个抽吸侧腔，其定位成邻近于所述抽吸侧；以及
后缘冷却系统，其定位成邻近于所述后缘且与所述第一压力侧腔成直接流体连通，其中所述后缘冷却系统包括：
朝外支路，其在所述后缘和所述第一压力侧腔之间轴向延伸，所述朝外支路与所述第一压力侧腔流体连通；
返回支路，其在所述后缘和所述至少一个抽吸侧腔之间轴向延伸，所述返回支路与所述至少一个抽吸侧腔流体连通；和
转弯，其紧邻所述后缘定位，所述转弯流体耦合所述朝外支路和所述返回支路，
其中，所述后缘冷却系统经配置以接收来自所述第一压力侧腔的所述冷却剂的一部分。
2.根据权利要求1所述的翼型，其中，所述后缘冷却系统经配置以将所述冷却剂的所述所接收的部分提供到所述至少一个抽吸侧腔。
3.根据权利要求2所述的翼型，其中，还包括流体耦合到所述至少一个抽吸侧腔的抽吸侧膜孔洞，所述抽吸侧膜孔洞经配置以从所述至少一个抽吸侧腔排放所述冷却剂的所述所接收的部分。
4.根据权利要求1所述的翼型，其中，所述至少一个抽吸侧腔进一步包括至少一个阻挡。
5.根据权利要求1所述的翼型，其中，所述第一压力侧腔包括形成于轴向邻近于所述后缘冷却系统的朝外支路的侧壁中的多个开口，所述多个开口中的每一个将所述朝外支路流体耦合到所述第一压力侧腔。
6.根据权利要求1所述的翼型，其中，还包括流体耦合到所述至少一个不同压力侧腔的压力侧膜孔洞，所述压力侧膜孔洞经配置以排放由所述至少一个不同压力侧腔接收的来自所述第一压力侧腔的所述冷却剂的不同部分。
7.一种涡轮叶片，其包括：
轴杆；
平台，其在所述轴杆上方径向形成；以及
翼型，其在所述平台上方径向形成，所述翼型包括：
第一压力侧腔，其定位成邻近于压力侧，所述第一压力侧腔经配置以接收冷却剂；
至少一个不同压力侧腔，其定位成邻近于且流体耦合到所述第一压力侧腔；
后缘，其定位于所述翼型的所述压力侧和抽吸侧之间；
至少一个抽吸侧腔，其定位成邻近于所述抽吸侧；以及
后缘冷却系统，其定位成邻近于所述后缘且与所述第一压力侧腔成直接流体连通，其中所述后缘冷却系统包括：
朝外支路，其在所述后缘和所述第一压力侧腔之间轴向延伸，所述朝外支路与所述第一压力侧腔流体连通；
返回支路，其在所述后缘和所述至少一个抽吸侧腔之间轴向延伸，所述返回支路与所述至少一个抽吸侧腔流体连通；和
转弯，其紧邻所述后缘定位，所述转弯流体耦合所述朝外支路和所述返回支路，
其中，所述后缘冷却系统经配置以接收来自所述第一压力侧腔的所述冷却剂的一部分。
8.根据权利要求7所述的涡轮叶片，其中，所述后缘冷却系统经配置以将所述冷却剂的所述所接收的部分提供到所述至少一个抽吸侧腔。
9.根据权利要求8所述的涡轮叶片，其中，还包括流体耦合到所述至少一个抽吸侧腔的抽吸侧膜孔洞，所述抽吸侧膜孔洞经配置以从所述至少一个抽吸侧腔排放所述冷却剂的所述所接收的部分。
10.根据权利要求7所述的涡轮叶片，其中，所述翼型的所述至少一个抽吸侧腔进一步包括至少一个阻挡。
11.根据权利要求7所述的涡轮叶片，其中，所述翼型的所述第一压力侧腔包括形成于轴向邻近于所述后缘冷却系统的朝外支路的侧壁中的多个开口，所述多个开口中的每一个将所述朝外支路流体耦合到所述第一压力侧腔。
12.根据权利要求7所述的涡轮叶片，其中，还包括流体耦合到所述翼型的所述至少一个不同压力侧腔的压力侧膜孔洞，所述压力侧膜孔洞经配置以排放由所述至少一个不同压力侧腔接收的来自所述第一压力侧腔的所述冷却剂的不同部分。
13.一种涡轮系统，其包括：
涡轮组件，其包括多个涡轮叶片，所述多个涡轮叶片中的每一个包括：
翼型，其包括：
第一压力侧腔，其定位成邻近于压力侧，所述第一压力侧腔经配置以接收冷却剂；
至少一个不同压力侧腔，其定位成邻近于且流体耦合到所述第一压力侧腔；
后缘，其定位于所述翼型的所述压力侧和抽吸侧之间；
至少一个抽吸侧腔，其定位成邻近于所述抽吸侧；以及
后缘冷却系统，其定位成邻近于所述后缘且与所述第一压力侧腔成直接流体连通，其中所述后缘冷却系统包括多个冷却回路，每个冷却回路包括：
朝外支路，其在所述后缘和所述第一压力侧腔之间轴向延伸，所述朝外支路与所述第一压力侧腔流体连通；
返回支路，其在所述后缘和所述至少一个抽吸侧腔之间轴向延伸，所述返回支路与所述至少一个抽吸侧腔流体连通；和
转弯，其紧邻所述后缘定位，所述转弯流体耦合所述朝外支路和所述返回支路，
其中，所述后缘冷却系统经配置以接收来自所述第一压力侧腔的所述冷却剂的一部分。
14.根据权利要求13所述的涡轮系统，其中，所述翼型的所述第一压力侧腔包括形成于轴向邻近于所述后缘冷却系统的多个冷却回路的侧壁中的多个开口，所述多个开口中的每一个将所述多个冷却回路中的一个流体耦合到所述第一压力侧腔。
15.根据权利要求13所述的涡轮系统，其中，所述多个涡轮叶片的每一涡轮叶片包括流体耦合到所述翼型的所述至少一个不同压力侧腔的压力侧膜孔洞，所述压力侧膜孔洞经配置以排放由所述至少一个不同压力侧腔接收的来自所述第一压力侧腔的所述冷却剂的不同部分。
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