CN113167123A - 具有联接的蛇形通道的涡轮叶片 - Google Patents

Abstract

一种涡轮叶片(440)，其具有基部和翼型件(441)，该基部包括根部端(444)。该翼型件包括蒙皮(460)，该蒙皮从该基部延伸并且限定第一边缘(446、447)、第二边缘(446、447)，其具有与该根部端相对的尖端(445)。涡轮叶片进一步包括基部肋(490a、490b)，其从基部延伸到翼型件中，中心分隔件(492a、492b)，其从邻近所述第一边缘朝向所述第二边缘延伸，中心肋(493a、493b)，其被布置在所述中心分隔件与所述第二边缘之间，从邻近所述中心分隔件朝向所述尖端延伸并且从邻近所述中心分隔件朝向所述根部端延伸，尖端中心肋(498a、498b)，其从邻近第二边缘朝向第一边缘延伸，尖端肋(496a、496b)，其从邻近所述尖端中心肋朝向所述基部延伸、分隔肋(480a、480b)和第一通道(474a、474b)。

Description

具有联接的蛇形通道的涡轮叶片

技术领域

本发明总体上涉及燃气涡轮发动机。更具体地，本申请涉及一种具有联接的蛇形通道的涡轮叶片。

背景技术

内冷涡轮叶片可包括叶片内的通道。这些空心叶片可以是铸造的。在铸造具有内部冷却通道的空心燃气涡轮发动机叶片时，烧结陶瓷型芯定位在陶瓷熔模壳模中以在铸造的翼型件中形成内部冷却通道。用于空心翼型件熔模铸造的烧结陶瓷型芯通常具有翼型件形区域，该翼型件形区域具有薄截面前缘区域和后缘区域。在前缘区域和后缘区域之间，芯可以包括细长的开口和其它形状的开口，以便形成多个内壁、基座、紊流器、肋以及分离和/或驻留在铸造翼型件中的冷却通道中的类似特征。

George Liang的美国专利第8,118,553号描述了一种用于涡轮发动机的涡轮翼型件的冷却系统，其具有位于翼型件内的双蛇形冷却通道、向内的蛇形冷却通道和向外的蛇形冷却通道。该向内的蛇形冷却通道可以接收来自冷却供应系统的冷却流体穿过根部并且将冷却流体排出到前缘处的向外的蛇形冷却通道。该向外的蛇形冷却通道可以使这些冷却流体穿过该蛇形冷却通道的向外部分并且通过该翼型件的后缘排出这些冷却流体。这样的配置为叶片产生更好的蠕变能力。

本发明旨在克服本发明人发现的一个或多个问题。

发明内容

本文公开了一种用于燃气涡轮发动机的涡轮叶片。在实施例中，涡轮叶片包括基部和翼型件。该基部包括根部端，并且该翼型件包括蒙皮，该蒙皮从该基部延伸并且限定第一边缘、与该第一边缘相对的第二边缘、压力侧，以及与该压力侧相对的提升侧，并且具有与该根部端相对的尖端。

该翼型件进一步包括基部肋、中心分隔件、中心肋、尖端中心肋、尖端肋、尖端壁和分隔肋。基部肋布置在所述翼型件和所述基部内，从所述基部延伸到所述翼型件，并且具有与所述基部相对布置的基部肋端。该中心分隔件从该第一边缘附近朝向该第二边缘延伸，被布置在该基部肋与该尖端之间。该中心肋被布置在该中心分隔件与该第二边缘之间，从邻近该中心分隔件朝向该尖端延伸并且从邻近该中心分隔件朝向该根部端延伸，该中心肋被布置在该根部端与该尖端之间并且至少部分地在该基部肋与该第二边缘之间。中心肋具有中心肋尖端和中心肋基端，中心肋尖端布置在中心肋的尖端处，中心肋基端布置成与尖端相对。该尖端中心肋从邻近该第二边缘朝向该第一边缘延伸，被布置在该中心肋与该尖端之间。该尖端肋从邻近该尖端中心肋远离该第二边缘朝向该基部延伸，该尖端肋至少部分地布置在该中心肋与该第一边缘之间，布置在该中心分隔件与该尖端之间，并且具有与该尖端相对布置的尖端肋端。该分隔肋从该翼型件与该基部的界面附近的分隔肋基端朝向该尖端延伸，同时在该第一边缘与该基部肋之间，至在该尖端肋与该第一边缘之间以及在该尖端与该中心分隔件之间。该分隔肋具有分隔肋尖端，其被布置成靠近该尖端并且与该尖端间隔开。

该涡轮叶片进一步包括起始于该分隔肋基端与该第一边缘之间的第一通道。该第一通道在该第一边缘与该分隔肋之间延伸至该中心分隔件。该第一通道进一步围绕该基部肋尖端延伸，在该分隔肋与该中心分隔件之间，并且进一步延伸到该分隔肋与该中心肋之间。该第一通道进一步朝向该根部端延伸同时位于该分隔肋与该中心肋之间。该第一通道进一步在该中心肋与该分隔肋之间围绕该中心肋基端朝向在该中心肋与该分隔肋之间的尖端延伸。该第一通道进一步在该中心肋与该分隔肋之间朝向该尖端延伸。该第一通道进一步在该中心肋与该分隔肋之间围绕该中心肋尖端，在该分隔肋与该中心肋之间朝向该基部延伸。该第一通道进一步在该分隔肋与该中心肋之间延伸至该中心分隔件。该第一通道进一步在该分隔肋与该中心分隔件之间围绕该尖端肋端延伸到该分隔肋与该第一边缘之间。该第一通道进一步在该第一边缘与该分隔肋之间朝向该尖端延伸到该分隔肋与该尖端壁之间。

附图说明

通过研究附图，可以部分地收集关于本发明的实施例的结构和操作的细节，在附图中，相同的附图标记表示相同的部件，并且其中：

图1是示例性燃气涡轮发动机的示意图；

图2是示例性涡轮转子组件的轴向视图；

图3是图2的涡轮叶片的等轴视图；

图4是图3的涡轮叶片的剖面侧视图；

图5是沿着图4的线5-5截取的冷却的涡轮叶片的截面；

图6是沿着图4的线6-6截取的冷却的涡轮叶片的截面；并且

图7是图3的涡轮叶片的另一实施例的剖面侧视图；

具体实施方式

以下结合附图阐述的详细描述旨在作为各种实施例的描述，而并非旨在表示可以实践本发明的仅有的实施例。为了提供对实施例的透彻理解，详细描述包括具体细节。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，没有这些具体细节的公开内容。在一些情况下，为了描述的简洁，以简化的形式示出了公知的结构和部件。

图1是示例性燃气涡轮发动机的示意图。为了清楚和便于说明，省略或夸大了一些表面。此外，本发明可以参考向前和向后方向。通常，所有提到的“向前”和“向后”都与主空气(即，用于燃烧过程的空气)的流动方向相关，除非另有说明。例如，向前是相对于主空气流的“上游”，向后是相对于主空气流的“下游”。

此外，本发明总体上可以参考燃气涡轮发动机的旋转中心轴线95，该旋转中心轴线可以总体上由其轴120的纵向轴线限定(由多个轴承组件150支撑)。中心轴线95可与各种其他发动机同心部件共用或共享。除非另外指明，否则所有对径向、轴向和圆周方向和量度的提及是指中心轴线95，并且诸如“内”和“外”的术语总体上指示距其更小或更大的径向距离，其中径向96可以在垂直于中心轴线95并且从中心轴线95向外辐射的任何方向上。

燃气涡轮发动机100包括入口110、燃气发生器或压缩机200、燃烧室300、涡轮400、排气500和动力输出联接器50。压缩机200包括一个或多个压缩机转子组件220。燃烧室300包括一个或多个喷射器350并且包括一个或多个燃烧室390。涡轮机400包括一个或多个涡轮转子组件420。排气500包括排气扩散器520和排气收集器550。

如图所示，压缩机转子组件220和涡轮转子组件420都是轴流式转子组件，其中每个转子组件包括转子盘，该转子盘在圆周上填充有多个翼型件(“转子叶片”)。当安装时，与一个转子盘相关联的转子叶片通过周向分布在环形壳体中的静止叶片(“定子叶片”或“定子”)与与相邻盘相关联的转子叶片轴向分离。

气体(通常为空气10)作为“工作流体”进入入口110，并被压缩机200压缩。在压缩机200中，工作流体在环形流动路径115中被一系列压缩机转子组件220压缩。特别地，空气10在编号的“级”中被压缩，这些级与每个压缩机转子组件220相关联。例如，“第4级空气”可在下游或“向后”方向上与第4压缩机转子组件220相关联，从入口110朝向排气500行进)。同样地，每个涡轮转子组件420可以与一个编号的级相关联。例如，第一级涡轮转子组件421是涡轮转子组件420的最前方。然而，也可以使用其他编号/命名约定。

一旦压缩空气10离开压缩机200，它就进入燃烧室300，在那里它被扩散并且添加燃料20。空气10和燃料20经由喷射器350喷射到燃烧室390中并被点燃。在燃烧反应之后，通过系列涡轮转子组件420的每一级经由涡轮机400从燃烧的燃料/空气混合物中提取能量。排气90然后可以在排气扩散器520中扩散并且被收集，重定向并且经由排气收集器550离开该系统。排气90还可以被进一步处理(例如，以减少有害排放物，和/或从排气90中回收热量)。

上述部件(或其子部件)中的一个或多个可以由不锈钢和/或称为“超合金”的耐用、高温材料制成。超合金或高性能合金是在高温下表现出优异的机械强度和抗蠕变性、良好的表面稳定性以及耐腐蚀性和抗氧化性的合金。超级合金可以包括例如HASTELLOY、INCONEL、WASPALOY、RENE合金、HAYNES合金、INCOLOY、MP98T、TMS合金，和CMSX单晶合金的材料。

图2是示例性涡轮转子组件的轴向视图。具体地，图1中示意性示出的涡轮转子组件420在此更详细地示出，但与燃气涡轮发动机100的其余部分隔离。该涡轮转子组件420包括涡轮转子盘430和多个阻尼器426，该涡轮转子盘在圆周上组装有被配置为用于接收冷却空气(“冷却的涡轮叶片”440)的多个涡轮叶片。在此，出于说明的目的，涡轮转子盘430被示出为由除了三个冷却的涡轮叶片440和三个阻尼器426之外的所有都减少。

每个冷却的涡轮叶片440可以包括基部442，该基部442包括平台443和叶片根部451。例如，叶片根部451可以包括“冷杉”、“球茎”或“鸠尾”根部，以列出一些。相应地，涡轮转子盘430可以包括被配置为用于接纳和保持每个冷却的涡轮叶片440的多个周向分布的槽或“叶片附接凹槽”432。具体地，叶片附接凹槽432可以被配置为与叶片根部451配合，两者都具有彼此互逆的形状。此外，刀片附接凹槽432可以与刀片附接凹槽432例如沿前后方向可滑动地接合。

在燃烧室300附近(图1)，涡轮转子组件420可以结合主动冷却。特别地，压缩的冷却空气可以在内部供给到每个冷却的涡轮叶片440以及涡轮转子盘430的预定部分。例如，在此涡轮转子盘430接合冷却的涡轮叶片440，使得冷却空气空腔433形成在叶片附接凹槽432与叶片根部451之间。在其他实施例中，涡轮机的其他级也可以结合主动冷却。

当一对冷却的涡轮叶片440安装在涡轮转子盘430的邻近叶片附接凹槽432中时，可以在涡轮转子盘430的圆周外边缘上方，在相邻叶片根部451的柄部之间以及在它们的邻近平台443下方分别形成平台下空腔。照此，每个阻尼器426可以被配置为配合这个平台下空腔。可替代地，在平台与涡轮转子盘430的圆周外边缘齐平和/或平台下空腔足够小的情况下，可以完全省略阻尼器426。

在此，如图所示，每个阻尼器426可以被配置为约束所接收的冷却空气，使得可以在平台下空腔内产生正压以抑制热气体从涡轮机进入。另外，阻尼器426可以进一步配置为调节到涡轮转子组件420下游的部件的冷却空气流。例如，阻尼器426可以在其后表面中包括一个或多个后板孔口。为了清楚起见，图示的某些特征可以被简化和/或不同于生产部分。

每个阻尼器426可以被配置为例如通过压配合在涡轮转子组件420的组装过程中与涡轮转子盘430组装。另外，阻尼器426可以与邻近的冷却的涡轮叶片440形成至少部分密封。此外，可以将阻尼器426的一个或多个轴向面的尺寸确定为提供足够的间隙以允许每个冷却的涡轮叶片440在安装阻尼器426之后无干扰地滑动到叶片附接凹槽432中，经过阻尼器426。

图3是图2的涡轮叶片的透视图。如上所述，冷却的涡轮叶片440可包括具有平台443、叶片根部451和根部端444的基部442。每个冷却的涡轮叶片440可以进一步包括从平台443径向向外延伸的翼型件441。翼型件441可具有径向变化的复杂几何形状。例如，翼型件441的截面可以随着其从尖端445向内径向地接近平台443而延长、变厚、扭曲和/或改变形状。翼型件441的总体形状也可以根据应用而变化。

冷却的涡轮叶片440在此总体上是参考其安装和运行来描述。特别地，参照中心轴线95(图1)的径向96和翼型件441的空气动力学特征来描述冷却的涡轮叶片440。翼型件441的空气动力学特征包括前缘446、后缘447、压力侧448、提升侧449及其中弧线450。前缘446和后缘447，前缘446和后缘447中的任一个可称为第一边缘或第二边缘。前缘446可以具有前缘孔506并且后缘447可以具有后缘槽507，该后缘槽507可以允许冷却空气15离开涡轮叶片440。中弧线450通常被定义为沿着翼型件的中心从前缘446延伸到后缘447的线。它可以被认为是翼型件441形状的压力侧448和提升侧449的平均值。如上所述，翼型件441还在平台443和尖端445之间径向延伸。因此，这里的中弧线450包括从平台443延续到尖端445的整个弧形板。

因此，当将涡轮叶片440描述为一个单元时，向内方向总体上是径向向内朝向中心轴线95(图1)，其相关联的端部被称为“根部端”444。同样地，向外的方向通常从中心轴线95径向向外(图1)，其相关的端部称为“尖端”445。当描述平台443时，平台443的前表面456和后表面457与中心轴线95的前和后轴向方向相关联(图1)，如上所述。基部442还可以包括前表面456和后表面457。该前表面456对应于该基部442的被布置在该基部442的前端上的面。后表面457对应于基部442的远离前表面456布置的面。

另外，当描述翼型件441时，通常在其前缘446(向前)和其后缘447(向后)之间沿着中弧线450(人工地将中弧线450看作线性)测量向前和向后方向。当描述翼型件441的流动特征时，向内和向外方向通常在相对于中心轴线95的径向方向上测量(图1)。然而，当描述翼型件441的热力学特征时，向内和向外方向通常在垂直于中心轴线95(图1)的径向96的平面中测量，其中向内朝向中弧线450，向外朝向翼型件441的“蒙皮”460。

最后，为了清楚起见，在此有时可以使用某些传统的空气动力学术语，但并非限制性的。例如，虽然将讨论翼型件441(连同整个冷却的涡轮叶片440)可以制成单个金属铸件，但是翼型件441的外表面(连同其厚度)在本文中被描述性地称为翼型件441的“蒙皮”460。在另一个示例中，在此描述的这些肋中的每一者可以充当壁或分隔件。

图4是图3的涡轮叶片的剖面侧视图。特别地，图3的冷却的涡轮叶片440在此显示为具有从翼型件441的压力侧448去除的蒙皮460，暴露其内部结构和冷却路径。翼型件441可以包括由多个子部分和冷却结构构成的复合流路。类似地，基部442的一部分被去除以暴露主入口通道466a和在基部442内部的副入口通道468a的部分。图4中所示的涡轮叶片440总体上描绘了从压力侧448可见的特征。前缘孔506和后缘槽507在图4中未示出。

冷却的涡轮叶片440包括翼型件441和基部442。基部442可以包括平台443、叶片根部451、前表面456、后表面457、根部端444、主入口462a，以及副入口464a。翼型件441与基部442相接，并且可以包括蒙皮460、尖端壁499、分隔肋480a、尖端开口503a和后缘出口489a。

压缩的二次空气15可以作为冷却空气15被引导到冷却的涡轮叶片440的基部442中的主入口462a和副入口464a中。主入口462a和副入口464a可以在任何方便的位置。例如，在此，主入口462a和副入口464a位于叶片根部451中。可替代地，冷却空气15可以被接收在从叶片根部451径向向外但从平台443径向向内的柄部区域中。主入口462a可以被布置在前表面456与副入口464a之间。该主入口462a被配置为允许压缩的冷却空气15进入该涡轮叶片440中。副入口可以被布置在主入口462a与后表面457之间。在一个实施例中，阻挡板461a可以布置在副入口464a的径向内侧，并且可以限制冷却空气15进入副入口464a。在一些实施例中，存在副入口464a以帮助铸造冷却的涡轮叶片440。

在基部442内，冷却的涡轮叶片440包括主入口通道466a，该主入口通道被配置为用于将冷却空气15从主入口462a引导通过基部442，并且经由第一通道474a和第二通道476a进入翼型件441。基部442还可以包括副入口通道468a，该副入口通道468a被配置为引导冷却空气15从副入口464a穿过基部442并且经由第二通道476a进入翼型件441。主入口通道466a和副入口通道468a可以被配置为用于在冷却空气15朝向翼型件441并且沿着第一多弯曲热交换路径470a和第二多弯曲热交换路径472a径向向上行进(例如，大致沿着中心轴线95(图1)的径向96)时，使冷却空气15在三维中(例如，仅在图的平面中)平移。例如，冷却空气15可以径向地并且在翼型件441内行进。第一多弯曲热交换路径470a和第二多弯曲热交换路径472a被描绘为实线，其被绘制为穿过翼型件441，穿过翼型件441离开并且以箭头结束的迂回路径。第一多弯曲热交换路径470a可以是由第一通道474a限制或基本上限制的空气流动路径，并且第二多弯曲热交换路径472a可以是由第二通道476a限制或基本上限制的空气流动路径。

在翼型件441的蒙皮460和涡轮叶片的基部442内，几个内部结构是可见的。具体地，涡轮叶片440包括基部肋490a、中心分隔件492a、中心肋493a、尖端肋496a、尖端中心肋498a和分隔肋480a。基部肋490a、中心分隔件492a、中心肋493a、尖端肋496a、尖端中心肋498a和分隔肋480a等多个内部结构可保持连续或包括间隙。此外，翼型件441可以包括尖端壁499、紊流器482a、第一边缘空气导流器484a、中心空气导流器485a、尖端空气导流器488a、冷却翅片486a、后缘出口489a和尖端开口503a。

在一个实施例中，基部肋490a布置在翼型件441和基部442内，并且从基部442延伸并向上进入翼型件441。换言之，基部肋490a可以布置在主入口通道466a与副入口通道468a之间并且从根部端444朝向尖端445延伸。当位于翼型件441和基部442的界面附近时，基部肋490a可朝向前缘446弯曲。基部肋490a可从蒙皮460的压力侧448延伸到蒙皮460的提升侧449。该基部肋490a可以位于该主入口462a与该副入口464a之间。基部肋490a在邻近根部端444处比在与根部端444相对的位置处更宽。该基部肋490a可以包括与该基部442相对地布置的基部肋端491a。该基部肋端491a可以被布置成比靠近根部端444的基部肋端490a更靠近前缘446。

在一个实施例中，中心分隔件492a从前缘446向后缘447延伸。中心分隔件492a被布置在基部肋490a与尖端445之间。此外，中心分隔件492a可以被布置在基部肋490a与尖端肋496a之间。中心分隔件492a可以从蒙皮460的压力侧448延伸到蒙皮460的提升侧449。中心分隔件492a可具有中心分隔件过渡475a，其从中心分隔件492a延伸至前缘446，并且邻近前缘446的宽度比与前缘446相对的宽度宽。中心分隔件过渡475a可以成形为将中心分隔件492a连接到前缘446的双圆角三通接头。该中心分隔件492a可以具有与该中心分隔件过渡475a相对地布置的中心肋过渡477a。中心肋过渡477a可以从中心分隔件492a延伸到中心肋493a，并且在邻近中心肋493a比在中心肋493a对面更宽。中心肋过渡477a可以成形为将中心分隔件492a连接到中心肋493a的双圆角三通接头。

中心肋493a布置在中心分隔件492a与后缘447之间。中心肋493a从邻近中心分隔件492a朝向尖端445延伸并且从邻近中心分隔件492a朝向根部端444延伸。中心肋493a也布置在根部端444与尖端445之间。在一个实施例中，中心肋493a可以布置在基部442与尖端中心肋498a之间并且可以邻接中心肋过渡477a。中心肋493a可以从中心分隔件492a延伸到靠近翼型件441从基部442延伸的界面。中心肋493a可以从蒙皮460的压力侧448延伸到蒙皮460的提升侧449。中心肋493a可以具有被成形为细长体育场的截面。中心肋493a可以包括布置在中心肋493a的尖端445处的中心肋尖端495a和与尖端445相对布置的中心肋基端494a。

尖端中心肋498a从后缘447朝向前缘446延伸并且被布置在中心肋493a与尖端445之间。尖端中心肋498a可以从蒙皮460的压力侧448延伸到蒙皮460的提升侧449。尖端中心肋498a可以包括尖端中心肋过渡478a，该尖端中心肋过渡478a从尖端中心肋498a延伸到后缘447并且邻近后缘447比与后缘447相对的宽度宽。尖端中心肋过渡478a可以成形为将尖端中心肋498a连接到后缘447的圆角。尖端中心肋498a可包括尖端肋过渡479a，该尖端肋过渡479a与从尖端中心肋498a向基部442延伸的尖端中心肋过渡478a相对。尖端肋过渡479a可以成形为将尖端中心肋498a连接到尖端肋496a的固定径向过渡。

尖端肋496a从尖端中心肋498a朝向基部442延伸并且被布置在中心肋493a与前缘446之间。尖端肋496a也布置在中心分隔件492a与尖端445之间。尖端肋496a可以从尖端肋过渡479a朝向基部442延伸。尖端肋496a可以从蒙皮的压力侧448延伸到蒙皮460的提升侧449。尖端肋496a可以包括与尖端445相对布置的尖端肋端497a。

该尖端壁499可以从前缘446朝向后缘447延伸并且被布置在尖端445附近。尖端壁499可以从蒙皮460的压力侧448延伸到蒙皮460的提升侧449。尖端壁499可以被布置在尖端445与尖端中心肋498a之间。换言之，尖端壁499可以被布置在尖端445与尖端肋496a之间。尖端壁499可以向内凹陷，使得它不与翼型件441的尖端齐平。尖端壁499可以包括与前缘446相对布置的尖端壁端501。

由蒙皮460的压力侧448、蒙皮的提升侧449、尖端壁499和后缘447之间的空间限定尖端开口503a。尖端开口503a允许冷却空气15通过尖端445逸出翼型件441。

后缘出口489a延伸穿过后缘447并布置在尖端445附近。后缘出口489a允许冷却空气15通过后缘447逸出翼型件441。

该分隔肋480a以蛇形配置延伸遍及该涡轮叶片440。分隔肋480a可从邻近主入口462a延伸到前缘446与基部肋490a之间。在一个替代实施例中，分隔肋480a可以从翼型件441与基部442的界面附近延伸到前缘446与基部肋490a之间，并且进一步延伸到前缘446与尖端肋496a之间。换言之，该分隔肋可以从基部442附近延伸。分隔肋480a可具有多个部分，包括分隔肋下部第一边缘部分510a、分隔肋下部第一边缘过渡部分513a、分隔肋下部中间部分514a、分隔肋下部中间过渡部分517a、分隔肋第二边缘部分518a、分隔肋第二边缘过渡部分522a、分隔肋上部中间部分523a、分隔肋上部中间过渡部分526a、分隔肋上部第一边缘部分527a和分隔肋上部第一边缘过渡部分530a。该分隔肋480a可以从蒙皮460的压力侧448延伸到蒙皮460的提升侧449。在一个实施例中，分隔肋480a可以具有沿着分隔肋480a布置的分隔肋间隙487a。可替代地，分隔肋480a可以保持连续。该分隔肋487a还可以包括被布置成靠近尖端445并且与该尖端445间隔开的分隔肋尖端483a。

分隔肋480a可以包括与分隔肋尖端483a相对布置的分隔肋基端481a。该分隔肋基端481a可以被布置成靠近前缘446并且与该前缘446间隔开，靠近基部442与翼型件441相遇的位置。该分隔肋480a可以被配置为将冷却空气15分隔成第一通道474a和第二通道476a。翼型件441可以包括尖端通道535，该尖端通道535可以开始靠近分隔肋尖端483a并且其中第一通道474a和第二通道476a结合。尖端通道535可以由分隔肋尖端483a、尖端中心肋498a、后缘447、尖端壁499、蒙皮460的压力侧448，以及蒙皮460的提升侧449限定。

在一个实施例中，分隔肋下部第一边缘部分510a可在前缘446和基部肋490a之间从邻近主入口462a和根部端朝向尖端445延伸。在一个替代实施例中，分隔肋下部第一边缘部分510a可以在前缘446和基部肋490a之间从翼型件441和基部442的界面附近朝向尖端445延伸。换言之，分隔肋下部第一边缘部分510a可以从基部442附近朝向中心分隔件492a延伸。换言之，分隔肋下部中间部分514a可以从翼型件441和基部442的界面附近延伸到基部肋端491a附近。

分隔肋下部第一边缘过渡部分513a可以从分隔肋下部第一边缘部分510a，从前缘446与基部肋490a之间，围绕基部肋端491a延伸到基部肋490a与中心分隔件492a之间，并且进一步延伸到基部肋490a与中心肋493a之间。该分隔肋下部第一边缘过渡部分513a可以具有被成形为环形扇区的截面。

分隔肋下部中间部分514a能够在基部肋490a与中心肋493a之间从分隔肋下部第一边缘过渡部分513a朝向根部端444延伸。换言之，分隔肋下部中间部分514a可以从基部肋端491a附近延伸到中心肋基端494a附近。分隔肋下部中间部分布置在中心分隔件492a和根部端444之间。

分隔肋下部中间过渡部分517a可以从分隔肋下部中间部分514a，从基部肋490a与中心肋493a之间，围绕中心肋493a基端494a延伸到中心肋493a与基部肋490a之间，并且进一步延伸到中心肋493a与后缘447之间。分隔肋下部中间过渡部分517a可以具有被成形为环形扇区的截面。

分隔肋第二边缘部分518a可以在中心肋493a和后缘447之间从分隔肋下部中间过渡部分517a朝着尖端445延伸。换言之，分隔肋第二边缘部分518a可以从中心肋基端494a附近延伸到中心肋尖端495a附近。在根部端444与尖端中心肋498a之间布置有分隔肋第二边缘部分518a。

分隔肋第二边缘过渡部分522a可从分隔肋第二边缘部分518a，从后缘447和中心肋493a之间，围绕中心肋尖端495a延伸到中心肋493a和尖端中心肋498a之间，并进一步延伸到尖端肋496a和中心肋493a之间。该分隔肋第二边缘过渡部分522a可以具有被成形为环形扇区的截面。

分隔肋上部中间部分523a可在尖端肋496a与中心肋493a之间从分隔肋第二边缘过渡部分522a朝向中心分隔件492a延伸。换言之，分隔肋上部中间部分523a可从中心肋尖端495a附近延伸到尖端肋端497a附近。在尖端445与中心分隔件492a之间布置有分隔肋上部中间部分523a。

分隔肋上部中间过渡部分526a能够从分隔肋上部中间部分523a，从尖端肋496a与中心肋493a之间，围绕尖端肋端497a延伸到尖端肋496a与中心分隔件492a之间，并且进一步延伸到尖端肋496a与前缘446之间。该分隔肋上部中间过渡部分526a可以具有被成形为环形扇区的截面。

分隔肋上部第一边缘部分527a可以在前缘446与尖端肋496a之间从分隔肋上部中间过渡部分526a朝向尖端445延伸。换言之，分隔肋上部第一边缘部527a可从尖端肋端497a附近朝向尖端壁499延伸。分隔肋上部第一缘部分527a布置在中心分隔件492a与尖端壁499之间。

分隔肋上部第一边缘过渡部分530a可从分隔肋上部第一边缘部分527a朝向尖端445，从前缘446与尖端肋496a之间围绕尖端肋过渡部分479a延伸至尖端445与尖端中心肋498a之间。与蒙皮460，分隔肋480a和其他描述的结构一起，可以在翼型件441内形成第一通道474a和第一多弯曲热交换路径470a以及第二通道476和第二多弯曲热交换路径472a。

第一通道474a可以以类似于且部分地由分隔肋480a限定的蛇形配置延伸通过涡轮叶片440，并且可以由分隔肋480a、蒙皮460和翼型件441中的其他内部结构形成。第一通道474a可与主入口通道466a和主入口462a流体连通。该第一通道474a可以起始于前表面456与该分隔肋480a之间并且被布置成邻近该主入口462a。可替代地，第一通道474a可以起始于分隔肋基端481a与前缘446之间。第一通道474a可以在前缘446与分隔肋480a之间延伸至中心分隔件492a。第一通道474a可以继续围绕基部肋端491a，在分隔肋480a与中心分隔件492a之间延伸，并且进一步延伸到分隔肋480a与中心肋493a之间。然后，第一通道474a可以在分隔肋480a与中心肋493a之间朝向根部端444延伸。第一通道474a可以进一步在中心肋493a与分隔肋480a之间围绕中心肋基端494a且在中心肋493a与分隔肋480a之间朝向尖端445延伸。第一通道474a可以通过在中心肋493a与分隔肋480a之间朝向尖端445延伸而继续。第一通道474a可以进一步通过在中心肋493a与分隔肋480a之间围绕中心肋尖端495a，在分隔肋480a与中心肋493a之间朝向基部442延伸而继续。第一通道474a可以通过在分隔肋与中心肋493a之间延伸至中心分隔件492a而继续。该第一通道474a可以通过在该分隔肋与该中心分隔件492a之间围绕该尖端肋端497a延伸到该分隔肋480a与该前缘446之间而继续。第一通道474a可以通过在前缘446与分隔肋480a之间朝向尖端445延伸，至分隔肋480a与尖端壁499之间，并且进一步延伸至尖端通道535而进一步继续。

第二通道476a可以以类似于第一通道474a的蛇形配置在整个涡轮叶片440上延伸并且可以由分隔肋480a、蒙皮460以及翼型件441中的其他内部结构形成。第二通道476a可以与主入口462a和主入口通道466a流体连通。第二通道476a可与副入口464a和副入口通道468a流体连通。该第二通道476a可以起始于该分隔肋480a与该基部肋490a之间并且被布置成邻近该主入口462a。可替代地，第二通道476a可以起始于分隔肋基端481a与基部肋490a之间。第二通道476a可以从分隔肋480a和基部肋490a之间延伸至中心分隔件492a。第二通道476a可以继续围绕基部肋端491a延伸，到达基部肋490a与分隔肋480a之间，并且进一步朝向基部442延伸。然后，第二通道476a可以在基部肋490a与分隔肋480a之间进一步朝向根部端444延伸。第二通道476a可以在分隔肋480a与根部端444之间进一步围绕中心肋基端494a延伸至分隔肋480a与后缘447之间。第二通道476a可通过在分隔肋480a和后缘447之间延伸至尖端中心肋498a而继续。该第二通道476a可以进一步通过在该分隔肋480a与该尖端中心肋498a之间围绕该中心肋尖端495a延伸到该尖端肋496a与该分隔肋480a之间而继续。第二通道476a可以通过在尖端肋496a与分隔肋480a之间朝向中心分隔件492a延伸而继续。第二通道476a可以通过在尖端肋496a与分隔肋480a之间围绕尖端肋端497a朝向尖端445延伸而继续。第二通道476a可以通过在分隔肋480a与尖端肋496a之间朝向尖端445延伸至尖端通道535而进一步延续。

构成第一多弯曲热交换通道470a和第二多弯曲热交换通道472a的内部结构可以形成多个离散的子通道。例如，虽然以冷却空气15的代表路径示出第一多弯曲热交换路径470a和第二多弯曲热交换路径472a，但是多个复合流路也是可能的。

可能的多个复合流动路径可以包括翼型件441内的附加特征。这些特征可以是紊流器482a、冷却翅片486a、第一边缘空气导流器484a、中心空气导流器485a和尖端空气导流器488a。

在一个实施例中，可以在前缘446与分隔肋480a之间以及分隔肋480a与基部肋490a之间布置紊流器482a。紊流器482a也可分布遍及翼型件441的其它剩余区域。紊流器482a可形成为蒙皮460上的脊，并可操作以中断沿第一通道474a和第二通道476a的流动，并防止可降低冷却空气15的冷却效果的边界层的形成。

冷却翅片486a可以从蒙皮460的压力侧448延伸到蒙皮460的提升侧449。在一个实施例中，冷却翅片布置在中心肋493a和后缘447之间。冷却翅片486a可以在整个翼型件441或其他选定位置充分地分布。具体地，这些冷却翅片486a可以被分配遍及翼型件441以便与冷却空气15进行热相互作用以便增加冷却。分布可以是规则的、不规则的、交错的和/或局部的。根据一个实施例，一个或多个冷却翅片486a可以是针翅片或基座。这些针翅片或基座可以包括许多不同的截面区域，例如：圆形、椭圆形、跑道形、方形、矩形、菱形截面，仅提及少数。如上所述，针翅片或基座可以布置为交错阵列、线性阵列或不规则阵列。

该翼型件441可以包括若干空气导流器，这些空气导流器包括第一边缘空气导流器484a、中心空气导流器485a，以及可以从该蒙皮460的压力侧448延伸至该蒙皮的提升侧449的尖端空气导流器488a。第一边缘空气导流器484a、中心空气导流器485a和尖端空气导流器488a也可以具有具有大约2∶1至3∶1比的弦长与宽度比的空气动力学形状。第一边缘空气导流器484a可以被布置在中心分隔件492a和前缘446附近。换言之，该第一边缘空气导流器484a可以被布置成在该中心分隔件过渡475a附近。中心空气导流器485a可布置在中心分隔件492a和中心肋493a附近。换言之，中心空气导流器485a可以被布置在中心肋过渡477a附近。尖端空气导流器488a可以被布置在前缘446和尖端壁499附近。第一边缘空气导流器484a、中心空气导流器485a和尖端空气导流器488a可具有选择的尺寸和位置，以在它们各自的位置最大化冷却。该第一边缘空气导流器484a、中心空气导流器485a，以及尖端空气导流器488a可以被配置为重定向流过该第一通道474a的冷却空气15。为了优化冷却空气15的冷却效果并增加冷却的涡轮叶片440的疲劳寿命，选择第一边缘空气导流器484a，中心空气导流器485a和尖端空气导流器488a的尺寸、布置、形状。这可以减少死点的存在，从而导致冷却的涡轮叶片440的更均匀的冷却。

涡轮叶片440可以进一步包括计量板504a。该计量板504a可相对于中心轴线95邻近主入口462a并且在其径向内侧布置。计量板504a可以从邻近基部肋490a朝向前表面456延伸。该计量板504a可以包括第一计量孔口508a和第二计量孔口509a。在一个实施例中，该第二计量孔口509a被布置在该分隔肋480a和该基部肋490a附近，并且与该第二通道476a处于流体连通。第二计量孔口509a的尺寸可以被选择为向第二通道476a提供所希望的量或流量的冷却空气15。在一个实施例中，第一计量孔口508a被布置在第二计量孔口509a与前表面456之间。第一计量孔口509a的尺寸可以被选择成用于向第一通道474a提供所希望的量或流量的冷却空气15。

图5是沿着图4的线5-5截取的冷却的涡轮叶片的截面。在一个实施例中，翼型件441可以具有包围多个结构元件的蒙皮460。在一个实施例中，第一通道474a可以被布置在前缘446与分隔肋480a之间，以及中心肋493a与分隔肋480a之间。第二通道476a可以被布置在分隔肋480a与基部肋490a之间，以及后缘447与分隔肋480a之间。

图6是沿着图4的线6-6截取的冷却的涡轮叶片的截面。在一个实施例中，翼型件441可以具有包围多个结构元件的蒙皮460。在一个实施例中，尖端壁499可以具有尖端通风孔505，该尖端通风孔被配置为使得少量冷却空气15可以被排出用于尖端445附近的薄膜冷却。翼型件441还可以包括由蒙皮460的压力侧448、蒙皮的提升侧449、尖端壁499和后缘447之间的空间限定的尖端开口503a。尖端开口503a是可操作的以允许冷却空气15在所述尖端445附近逸出所述翼型件441。

图7是图3的涡轮叶片的另一实施例的剖面侧视图。在此可以不重复先前结合较早描述的实施例描述的结构和特征，应当理解，在适当时，先前的描述适用于图7中描绘的实施例。另外，以下描述的重点是先前引入的特征或元件的变化。此外，省略了先前描述的特征的一些参考数字。特别地，图3的冷却的涡轮叶片440的另一实施例在此显示为具有从翼型件441的压力侧448去除的蒙皮460，暴露其内部结构和冷却路径。翼型件441可以包括由多个子部分和冷却结构构成的复合流路。类似地，基部442的一部分被去除以暴露主入口通道466b和在基部442内部的副入口通道468b的部分。图7中所示的涡轮叶片440总体上描绘了从压力侧448可见的特征。

在一个实施例中，当基部肋490b位于靠近翼型件441从基部442延伸的位置的界面处时，其可以朝向后缘447弯曲。该基部肋端491b可以被布置成比靠近根部端444的基部肋490b更靠近后缘447。

在一个实施例中，中心分隔件492b从后缘447向前缘446延伸。中心分隔件492b可以具有中心分隔件过渡475b，其从中心分隔件492b延伸到后缘447并且在后缘447附近比在后缘447相对的宽度宽。中心分隔件过渡部分475b可以成形为将中心分隔件492b连接至后缘447的双圆角三通接头。

中心肋493b布置在中心分隔件492b和前缘446之间。

尖端中心肋498b从前缘446朝向后缘447延伸并且被布置在中心肋493b与尖端445之间。尖端中心肋498b可以包括尖端中心肋过渡478b，该尖端中心肋过渡478b从尖端中心肋498b延伸到前缘446并且邻近前缘446比与前缘446相对的宽度宽。尖端中心肋过渡478b可以成形为将尖端中心肋498b连接到前缘446的圆角。

尖端肋496b从尖端中心肋498b朝向基部442延伸并且被布置在中心肋493b与后缘447之间。

尖端开口503b由蒙皮460的压力侧448、蒙皮的提升侧449、尖端中心肋498b和后缘447之间的空间限定。尖端开口503b允许冷却空气15通过尖端445逸出翼型件441。

分隔肋480b以蛇形配置延伸遍及涡轮叶片440。该分隔肋480b可以从邻近主入口462b延伸到后缘447与基部肋490b之间。在一个替代实施例中，分隔肋480b可以从翼型件441和基部442的界面附近延伸到后缘447和基部肋490b之间，并且进一步延伸到前缘446和尖端肋496b之间。换言之，该分隔肋可以从基部442附近延伸。分隔肋480b可具有多个部分，包括分隔肋下部第一边缘部分510b、分隔肋下部第一边缘过渡部分513b、分隔肋下部中间部分514b、分隔肋下部中间过渡部分517b、分隔肋第二边缘部分518b、分隔肋第二边缘过渡部分522b、分隔肋上部中间部分523b、分隔肋上部中间过渡部分526b、分隔肋上部第一边缘部分527b、分隔肋上部第一边缘过渡部分530b和分隔肋尖端部分531b。该分隔肋480b可以从蒙皮460的压力侧448延伸到蒙皮460的提升侧449。在一个实施例中，分隔肋480b可以具有沿着分隔肋480b布置的分隔肋间隙487b。可替代地，分隔肋480b可以保持连续。该分隔肋480b还可以包括被布置成靠近尖端445并且与该尖端445间隔开的分隔肋尖端483b。

分隔肋480b可以包括与分隔肋尖端485b相对布置的分隔肋基端481b。该分隔肋基端481b可以被布置成靠近后缘447并且与后缘447间隔开，靠近基部442与翼型件441相遇的位置。该分隔肋480b可以被配置为将冷却空气15分隔成第一通道474b和第二通道476b。翼型件441可以包括尖端通道535，该尖端通道535可以开始靠近分隔肋尖端483b并且其中第一通道474b和第二通道476b结合。尖端通道535可以由分隔肋尖端483b、尖端中心肋498b、后缘447、尖端肋496b、蒙皮460的压力侧448，以及蒙皮460的提升侧449限定。

在一个实施例中，分隔肋下部第一边缘部分510b可以在后缘447与基部肋490b之间从邻近主入口462b和根部端444朝向尖端445延伸。在一个替代实施例中，分隔肋下部第一边缘部分510b可以在后缘447和基部肋490b之间从翼型件441和基部442的界面附近朝向尖端445延伸。换言之，分隔肋下部第一边缘部分510b可以从基部442附近朝向中心分隔件492b延伸。换言之，分隔肋下部中间部分514b可以从翼型件441和基部442的界面附近延伸到基部肋端491b附近。

分隔肋下部第一边缘过渡部分513b可以从分隔肋下部第一边缘部分510b，从后缘447与基部肋490b之间，围绕基部肋端491b延伸到基部肋490b与中心分隔件492b之间，并且进一步延伸到基部肋490b与中心肋493b之间。

分隔肋下部中间部分514b能够在基部肋490b与中心肋493b之间从分隔肋下部第一边缘过渡部分513b朝向根部端444延伸。换言之，分隔肋下部中间部分514b可以从基部肋端491b附近延伸到中心肋基端494b附近。分隔肋下部中间部分布置在中心分隔件492b和根部端444之间。

分隔肋下部中间过渡部分517b可以从分隔肋下部中间部粉514b，从基部肋490b和中心肋493b之间，围绕中心肋493b基端494b延伸到中心肋493b和基部肋490b之间，并且进一步延伸到中心肋493b和前缘446之间。

分隔肋第二边缘部分518b可以在中心肋493b和前缘446之间从分隔肋下部中间过渡部分517b朝向尖端445延伸。换言之，分隔肋第二边缘部分518b可从中心肋基端494b附近延伸到中心肋尖端495b附近。在根部端444与尖端中心肋498b之间布置有分隔肋第二边缘部分518b。

分隔肋第二边缘过渡部分522b可从分隔肋第二边缘部分518b，从前缘446和中心肋493b之间，围绕中心肋尖端495b延伸到中心肋493b和尖端中心肋498b之间，并进一步延伸到尖端肋496b和中心肋493b之间。

分隔肋上部中间部分523b可在尖端肋496b与中心肋493b之间从分隔肋第二边缘过渡部分522b朝向中心分隔件492b延伸。换言之，分隔肋上部中间部分523b可从中心肋尖端495b附近延伸到尖端肋端497b附近。在尖端445和中心分隔件492b之间布置有分隔肋上部中间部分523b。

分隔肋上部中间过渡部分526b可以从分隔肋上部中间部分523b，从尖端肋496b与中心肋493b之间，围绕尖端肋端497b，延伸到尖端肋496b与中心分隔件492b之间，并且进一步延伸到尖端肋496b与前缘446之间。

分隔肋上部第一边缘部分527b可以在后缘447与尖端肋496b之间从分隔肋上部中间过渡部分526b朝向尖端445延伸。换言之，分隔肋上部第一边缘部527b可从尖端肋端497b附近朝向尖端445延伸。分隔肋上部第一缘部分527b布置在中心分隔件492b与尖端445之间。

第一通道474b可以以类似于分隔肋480b的蛇形配置延伸遍及涡轮叶片440并且由分隔肋480b、蒙皮460以及翼型件441中的其他内部结构形成。第一通道474b可与主入口通道466b和主入口462b流体连通。该第一通道474b可以起始于前表面456与该分隔肋480b之间并且被布置成邻近该主入口462b。可替代地，第一通道474b可以起始于分隔肋基端481b与后缘447之间。第一通道474b可以在后缘447与分隔肋480b之间延伸至中心分隔件492b。第一通道474b可以继续围绕基部肋端491b，在分隔肋480b与中心分隔件492b之间延伸，并且延伸到分隔肋480b与中心肋493b之间。然后，第一通道474b可以在分隔肋480b与中心肋493b之间朝向根部端444延伸。第一通道474b可以进一步在中心肋493b与分隔肋480b之间围绕中心肋基端494b，在中心肋493b与分隔肋之间朝向尖端445延伸。第一通道474b可以通过在中心肋493b与分隔肋480b之间朝向尖端445延伸而继续。第一通道474b可以进一步通过在中心肋493b与分隔肋480b之间围绕中心肋尖端495b，在分隔肋480b与中心肋493b之间朝向基部442延伸而继续。第一通道474b可以通过在分隔肋与中心肋493b之间延伸至中心分隔件492b而继续。该第一通道474b可以通过在该分隔肋与该中心分隔件492b之间围绕该尖端肋端497b延伸到该分隔肋480b与该后缘447之间而继续。第一通道474b可以通过在后缘447与分隔肋480b之间朝向尖端445延伸并且进一步延伸至尖端通道535而进一步继续。

第二通道476b可以以类似于第一通道474b的蛇形配置在整个涡轮叶片440上延伸并且由分隔肋480b、蒙皮460以及翼型件441中的其他内部结构形成。第二通道476b可以与主入口462b和主入口通道466b流体连通。第二通道可与副入口464b和副入口通道468b流体连通。该第二通道476b可以起始于该分隔肋480b与该基部肋490b之间并且被布置成邻近该主入口462b。可替代地，第二通道476b可以起始于分隔肋基端481b与基部肋490b之间。第二通道476b可以从分隔肋480b和基部肋490b之间延伸至中心分隔件492b。第二通道476b可继续围绕基部肋端491b朝向基部442在基部肋490b与分隔肋480b之间延伸。然后，第二通道476b可以在基部肋与分隔肋480b之间进一步朝向根部端444延伸。第二通道476b可以在分隔肋480b与根部端444之间进一步围绕中心肋基端494b延伸至分隔肋480b与前缘446之间。第二通道476b可通过在分隔肋480b和前缘446之间延伸至尖端中心肋498b而继续。该第二通道476b可以进一步通过在该分隔肋480b与该尖端中心肋498b之间围绕该中心肋尖端495b延伸到该尖端肋496b与该分隔肋480b之间而继续。第二通道476b可以通过在尖端肋496b与分隔肋480b之间朝向中心分隔件492b延伸而继续。第二通道476b可以通过在尖端肋496b与分隔肋480b之间围绕尖端肋端497b朝向尖端445延伸而继续。第二通道476b可以通过朝向尖端445延伸并且延伸至尖端通道535而进一步延续。

在一个实施例中，可以在后缘447与分隔肋480b之间以及分隔肋480b与基部肋490b之间布置紊流器482b。紊流器482b也可分布遍及翼型件441的其它剩余区域。

冷却翅片486b可以从蒙皮460的压力侧448延伸到蒙皮460的提升侧449。在一个实施例中，冷却翅片486b布置在中心肋493b和前缘446之间。冷却翅片486b可以在整个翼型件441上充分地分布。特别地，冷却翅片486b可以分布在整个翼型件441上，以便与冷却空气15进行热相互作用以增加冷却。

该翼型件441可以包括若干空气导流器，这些空气导流器包括第一边缘空气导流器484b、中心空气导流器485b，以及可以从该蒙皮460的压力侧448延伸至该蒙皮的提升侧449的尖端空气导流器488b。第一边缘空气导流器484b可以被布置在中心分隔件492b和后缘447附近。尖端空气导流器488b可以被布置在前缘446和尖端中心肋498b附近。第一边缘空气导流器484b、中心空气导流器485b和尖端空气导流器488b可具有选择的尺寸和位置，以在它们各自的位置最大化冷却。

工业实用性

本发明总体上适用于冷却的涡轮叶片440，以及具有冷却的涡轮叶片440的燃气涡轮发动机100。所描述的实施例不限于与特定类型的燃气涡轮发动机100结合使用，而是可以应用于固定的或动力的燃气涡轮发动机，或其任何变体。燃气涡轮发动机以及因此它们的部件可适合于任何数量的工业应用，例如但不限于石油和天然气工业的各个方面(包括石油和天然气的传输、收集、储存、抽取和提升)、发电工业、热电联产、航空航天和运输工业，仅举几个示例。

通常，当前公开的冷却的涡轮叶片440的实施例适用于燃气涡轮发动机100的使用、组装、制造、操作、维护、修理和改进，并且可以用于改善性能和效率，减少维护和修理，和/或降低成本。另外，当前公开的冷却的涡轮叶片440的实施例可以适用于燃气涡轮发动机100的寿命的任何阶段，从设计到原型设计和第一制造，以及直到寿命结束。因此，冷却的涡轮叶片440可以用于第一产品中，作为对现有燃气涡轮发动机的改型或增强，作为预防措施，或甚至响应于事件。这尤其是真实的，因为当前公开的冷却的涡轮叶片440可以方便地包括与早期类型的冷却的涡轮叶片440可互换的相同的接口。

如上所述，整个冷却的涡轮叶片440可以铸造成形。根据一个实施例，冷却的涡轮叶片440可以由熔模铸造工艺制成。例如，整个冷却的涡轮叶片440可以由不锈钢和/或超级合金使用陶瓷型芯或短效模型来铸造。因此，分隔肋480a、480b的内含物符合制造工艺。值得注意的是，虽然为了清楚起见，结构/特征在上面被描述为离散构件，但是作为单个铸件，结构/特征可以与蒙皮460集成。或者，可以向铸造型芯添加某些结构/特征，从而形成复合结构。

当前公开的冷却的涡轮叶片440的实施例提供了冷却能力的增加，这使得它更适合于固定的燃气涡轮发动机应用。特别地，蛇形配置在翼型件的下跨度(span)处提供改进的冷却，并使用来自下跨度的用过的冷却空气15继续并冷却翼型件的上跨度，其中涡轮叶片440可以承受更高的金属温度。

在公开的实施例中，加压冷却空气15由翼型件441的基部442接收。冷却空气15从主入口462a、462b接收并沿大致径向方向流过主入口通道466a、466b。冷却空气15从主入口通道466a、466b被第一通道474a、474b和第二通道476a、476b接收，并且可以分别遵循第一多弯曲热交换路径470a、470b和第二多弯曲热交换路径472a、472b。围绕基部肋490a、492b的第一通道474a、474b和第二通道476a、476b的第一圈在冷却空气15穿过涡轮叶片440的下跨度时，提供冷却空气15的增加的冷却效果。

冷却空气15大致沿着分隔肋480a、480b沿着第一通道474a、474b和第二通道476a、476b，直到第一通道474a、474b和第二通道476a、476b接近尖端445并结合到尖端通道535a、535b中。冷却空气15一旦进入尖端通道535a、535b，则冷却空气15通常被引导出后缘出口489a、489b或尖端开口503a、503b。

第一多弯曲热交换通道470a、470b和第二多弯曲热交换通道472a、472b配置为使得冷却空气15将在各种内部结构之间，沿着各种内部结构并围绕各种内部结构通过，但通常以蛇形路径流动，如从侧视图观察从基部442朝向和远离尖端445来回地流动(例如，概念性地将弧形板作为平面处理)。因此，第一多弯曲热交换路径470a、470b和第二多弯曲热交换路径472a、472b可包括与翼型件441的总体曲率相关联的一些可忽略的横向行程(例如，进入和离开平面)。此外，如上所述，虽然为了清楚起见，第一多弯曲热交换路径470a、470b和第二多弯曲热交换路径472a、472b由穿过两段的两个单独的代表性流动管线示出，但是第一多弯曲热交换路径470a、470b和第二多弯曲热交换路径472a、472b包括携带冷却空气15通过翼型件441的整个流动路径。与单弯曲涡轮叶片相比，通过实施分隔肋480a、480b，第一多弯曲热交换路径470a、470b和第二多弯曲热交换路径472a、472b利用具有更均匀的温度分布的蛇形流动路径。这在较低跨度下提供了较高的冷却效率，并且有助于打破可能的死区。

在恶劣的环境中，可以选择某些超合金以抵抗特定的腐蚀侵蚀。然而，根据超级合金的热性能，更大的冷却可能是有益的。所描述的制造冷却的涡轮叶片440的方法提供了用于实现该分隔肋480a、480b。特别地，分隔肋480a、480b形成了两个通道，这两个通道实现了涡轮叶片的更均匀的温度分布并且增加了在较低翼型件跨度处的冷却效率并且可以增加叶片寿命。此外，包括分隔肋480a、480b的内部翼型件结构可适用于具有薄叶片翼型件的涡轮叶片。

尽管已经参照本发明的详细实施例示出和描述了本发明，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离所要求保护的本发明的精神和范围的情况下，可以对其形式和细节进行各种改变。因此，前面的详细描述本质上仅是示例性的，并不旨在限制本发明或本发明的应用和使用。特别地，所描述的实施例不限于与特定类型的燃气涡轮发动机结合使用。例如，所描述的实施例可以应用于固定的或动力的燃气涡轮发动机，或其任何变体。此外，不希望受任何前述部分中呈现的任何理论的限制。还应当理解，这些图示可以包括夸大的尺寸和图形表示，以更好地示出所示的所引用的项目，并且不认为是限制性的，除非有明确的说明。

应当理解，上述益处和优点可以涉及一个实施例或者可以涉及几个实施例。实施例不限于解决任何或所有所述问题的实施例或具有任何或所有所述益处和优点的实施例。

Claims (10)

1.一种用于在燃气涡轮发动机(100)中使用的涡轮叶片(440)，所述涡轮叶片包括：

基部(442)，其包括：

根部端(444)；以及

翼型件(441)，其包括

蒙皮(460)，其从所述基部延伸并且限定第一边缘(446、447)、与所述第一边缘相对的第二边缘(446、447)、压力侧(448)，以及与所述压力侧相对的提升侧(449)，并且具有与所述根部端相对的尖端(445)，

基部肋(490a、490b)，其布置在所述翼型件和所述基部内，从所述基部延伸到所述翼型件中并且具有与所述基部相对布置的基部肋端(491a、491b)，

中心分隔件(492a、492b)，其从邻近所述第一边缘朝向所述第二边缘延伸，被布置在所述基部肋与所述尖端之间，

中心肋(493a、493b)，其被布置在所述中心分隔件与所述第二边缘之间，从邻近所述中心分隔件朝向所述尖端延伸并且从邻近所述中心分隔件朝向所述根部端延伸，所述中心肋被布置在所述根部端与所述尖端之间并且至少部分地在所述基部肋与所述第二边缘之间，并且具有

中心肋尖端(495a、495b)，其被布置在所述中心肋的尖端处，以及

中心肋基端(494a、494b)，其与所述尖端相对地布置，

尖端中心肋(498a、498b)，其从邻近第二边缘朝向第一边缘延伸，布置在中心肋和尖端之间，

尖端肋(496a、496b)，其从邻近所述尖端中心肋远离所述第二边缘朝向所述基部延伸，所述尖端肋至少部分地布置在所述中心肋和所述第一边缘之间，布置在所述中心分隔件和所述尖端之间，并且具有与所述尖端相对布置的尖端肋端(497a、497b)，以及

分隔肋(480a、480b)，其在所述第一边缘和所述基部肋之间从所述翼型件和所述基部的界面附近朝向所述尖端延伸，至所述尖端肋和所述第一边缘之间以及所述尖端和所述中心分隔件之间延伸，并且具有分隔肋尖端(483a、483b)，所述分隔肋尖端布置成靠近所述尖端并且与所述尖端间隔开；以及

第一通道(474a、474b)，其起始于所述翼型件和所述基部的界面附近，所述第一通道在所述第一边缘和所述分隔肋之间延伸至所述中心分隔件，所述第一通道还围绕所述基部肋尖端、在所述分隔肋和所述中心分隔件之间延伸，并且进一步延伸至所述分隔肋和所述中心肋之间，所述第一通道还在位于所述分隔肋和所述中心肋之间朝向所述根部端延伸，第一通道还在中心肋和分隔肋之间围绕中心肋基端、在中心肋和分隔肋之间朝向尖端延伸，第一通道还在中心肋和分隔肋之间朝向尖端延伸，第一通道还在中心肋和分隔肋之间围绕中心肋尖端、在分隔肋和中心肋之间朝向基部延伸，第一通道还在分隔肋和中心肋之间延伸至中心分隔件，第一通道还在分隔肋和中心分隔件之间围绕尖端肋端延伸至分隔肋和第一边缘之间，第一通道还在第一边缘和分隔肋之间朝向尖端延伸。

2.根据权利要求1所述的涡轮叶片，所述涡轮叶片进一步包括的第二通道(476a、476b)，其起始于所述翼型件和所述基部的所述界面附近，所述第二通道从所述分隔肋和所述基部肋之间延伸到所述中心分隔件，所述第二通道进一步围绕所述基部肋端延伸到所述基部肋和所述分隔肋之间，并进一步朝向所述基部延伸，第二通道还在位于基部肋和分隔肋之间朝向根部端延伸，第二通道还在分隔肋和根部端之间围绕中心肋基端延伸到分隔肋和第二边缘之间，第二通道还在分隔肋和第二边缘之间延伸到尖端中心肋，第二通道还围绕中心肋尖端在分隔肋和尖端中心肋之间延伸至尖端肋和分隔肋之间，第二通道在尖端肋和分隔肋之间还朝向中心分隔件延伸，第二通道在尖端肋和分隔肋之间还围绕尖端肋端朝向尖端延伸，第二通道在分隔肋和尖端肋之间还朝向尖端延伸。

3.根据权利要求1所述的涡轮叶片，其中所述中心肋和所述分隔肋延伸到所述基部中。

4.根据权利要求1所述的涡轮叶片，所述分隔肋进一步包括

分隔肋下部第一边缘部分(510a、510b)，其在所述第一边缘与所述基部肋之间从所述翼型件与所述基部的界面附近朝向所述中心分隔件延伸，

分隔肋下部第一边缘过渡部分(513a、513b)，其从第一边缘与基部肋之间延伸到基部肋与中心分隔件之间，并且进一步延伸到基部肋与中心肋之间，

分隔肋下部中间部分(514a、514b)，其从所述基部肋与中心肋之间朝向所述根部端延伸，同时位于所述基部肋与所述中心肋之间，

分隔肋下部中间过渡部分(517a、517b)，其从所述基部肋与所述中心肋之间延伸到所述中心肋与所述根部端之间，并且进一步延伸到所述中心肋与所述第二边缘之间，

分隔肋第二边缘部分(518a、518b)，其从中心肋和第二边缘之间朝向尖端中心肋延伸，

分隔肋第二边缘过渡部分(522a、522b)，其从第二边缘与中心肋之间延伸到中心肋与尖端中心肋之间，并且进一步延伸到尖端肋与中心肋之间，

分隔肋上部中间部分(523a、523b)，其从所述尖端肋与所述中心肋之间朝向所述中心分隔件延伸，

分隔肋上部中间过渡部分(526a、526b)，其从尖端肋和中心肋之间延伸到尖端肋和中心分隔件之间，并且进一步延伸到尖端肋和第一边缘之间，以及

分隔肋上部第一边缘部分(527a、527b)，其从第一边缘与尖端肋之间朝向尖端延伸。

5.根据权利要求4所述的涡轮叶片，其中所述分隔肋下部第一边缘过渡从所述分隔肋下部第一边缘部分延伸，所述分隔肋下部中间部分从所述分隔肋下部第一边缘过渡部分延伸，所述分隔肋下部中间过渡部分从所述分隔肋下部中间部分延伸，所述分隔肋第二边缘部分从所述分隔肋下部中间过渡部分延伸，所述分隔肋第二边缘过渡部分从分隔肋第二边缘部分延伸，所述分隔肋上部中间部分从分隔肋第二边缘过渡部分延伸，所述分隔肋上部中间过渡部分从分隔肋上部部分延伸，所述分隔肋上部第一边缘部分从分隔肋上部中间过渡部分延伸。

6.根据权利要求1所述的涡轮叶片，所述中心分隔件进一步包括

中心分隔件过渡(475a、475b)，其从所述中心分隔件向所述第一边缘朝向所述第二边缘延伸，其在邻近所述第一边缘处比与所述第一边缘相对的位置更宽，以及

中心肋过渡(477a、477b)，其与中心分隔件过渡相对布置，其从中心分隔件向中心肋朝向第一边缘延伸，其在邻近第一边缘处比与第一边缘相对的位置更宽。

7.根据权利要求2所述的涡轮叶片，所述涡轮叶片进一步包括

主入口(462a、462b)，其布置在所述基部中并且与所述第一通道和所述第二通道处于流体连通，以及

副入口(464a、464b)，其布置在所述基部中并且与所述第二通道处于流体连通。

8.根据权利要求7所述的涡轮叶片，所述涡轮叶片进一步包括计量板阻挡板，所述计量板阻挡板被布置在所述主入口的径向内侧，所述计量板(504a)具有

第一计量孔口(508a)，其尺寸被确定成用于向所述第一通道提供所希望量或流量的冷却空气，以及

第二计量孔口(509a)，其尺寸被确定成用于向所述第二通道提供所希望量或流量的冷却空气。

9.根据权利要求7所述的涡轮叶片，其中所述分隔肋下部第一边缘部分从主入口延伸至所述基部肋与所述第一边缘之间。

10.根据权利要求1所述的涡轮叶片，其中所述涡轮叶片包括由蒙皮的压力侧、蒙皮的提升侧、尖端中心肋与后缘(447)之间的空间限定的尖端开口(503a、503b)。所述尖端开口是可操作的以允许冷却空气在所述尖端附近逸出所述翼型件。

Images