CN114207249B - 具有带有双排排放槽的冷却回路的涡轮发动机移动叶片 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种涡轮发动机移动叶片(2)，包括至少一个冷却回路，该冷却回路包括在根部和顶点之间径向延伸的至少一个腔体(16；16a，16b)、在腔体的径向端部处的至少一个进气口、在根部和顶点之间沿着后缘布置为敞开的多个第一排放槽(18)、以及在根部和顶点之间沿着后缘(14)设置并且与第一排放槽分开的多个第二排放槽(20)，第二排放槽(20)在第一排放槽(18)的上游轴向地偏移，并且每个第一排放槽相对于每个第二排放槽径向地偏移，在第一排放槽和第二排放槽之间没有重叠。

Description

具有带有双排排放槽的冷却回路的涡轮发动机移动叶片
技术领域
本发明涉及涡轮发动机叶片的一般领域，并且更具体地涉及在后缘处从高压涡轮发动机涡轮的叶片排出冷却空气。
背景技术
高压涡轮发动机涡轮的叶片经受从燃烧室导出并通过高压涡轮的气体的高温。这些温度比与这些气体接触的叶片所能承受的温度高得多，这由此会限制其使用寿命。
为了限制这些热气体对叶片造成的损坏，已知的是为叶片提供内部冷却回路，旨在降低这些叶片的温度。由于这种回路，通常通过叶片根部而被引入到叶片中的冷却空气通过沿着由叶片中制成的腔体所形成的路径而穿过叶片，然后通过在叶片根部和叶片尖端之间向叶片表面进行开口的槽而排出。
在性能、效率、使用寿命和可靠性方面不断增长的需求导致设计越来越高效的冷却回路。事实上，提高这些冷却回路的效率有许多优点。特别是，流路中可允许的热量水平将更高，并且发动机在等冷却流速下的效率更高。此外，对于给定的工作点，保证由这些冷却回路冷却的部件的完整性所需的冷却流速将较低。最后，对于相同的通风流速以及对于相同的热力学条件，这些部件的使用寿命会更长。
据观察，为了提高冷却回路的效率，从热和机械的角度来看，可移动叶片的后缘是关键区域，因为难以对其进行有效冷却。这主要是由于空间不足，特别是因为制造叶片所需的最小材料厚度，并且特别是在后缘处的内拱壁和外拱壁的接合处。
为了有效地冷却后缘，已知由铸造厂在叶片的内拱侧上制造用于冷却回路的排放槽。这些槽允许通过泵送以及通过利用与叶片的翼型件几乎相切的喷射的薄膜冷却来冷却后缘处的材料，这大大提高了效率。
相比之下，叶片在排放槽上游的区域是难以冷却的区域，其通常显示出高的热水平。这特别是由于缺乏空间来放置用于冷却的湍流促进剂并且在叶片的厚度中具有两个冷却腔体而引起的。
发明内容
因此，本发明的目的是提出一种不具有上述缺点的可移动涡轮发动机叶片。
根据本发明，该目的的实现归功于一种可移动涡轮发动机叶片，该可移动涡轮发动机叶片包括：轮叶，该轮叶在叶片根部和叶片尖端之间径向延伸并且在前缘和后缘之间轴向延伸；以及至少一个冷却回路，该冷却回路包括在根部和尖端之间径向延伸的至少一个腔体、在腔体的径向端部处的至少一个进气口、在根部和尖端之间沿着后缘进行布置的多个第一排放槽、以及在根部和尖端之间沿着后缘进行布置并且与第一槽分开的多个第二排放槽，第二排放槽相对于第一排放槽在上游轴向地偏移，并且每个第一排放槽相对于每个第二排放槽径向地偏移，在第一排放槽和第二排放槽之间没有重叠。
本发明的显著之处在于它提供了径向偏移的附加排的上游排放槽，其相对于通常排的排放槽没有重叠。因此，该附加排允许受益于通常槽上游的冷却。然后在叶片后缘处的较大曲线横坐标上冷却叶片的内拱面。此外，在该附加排的排放槽的上游，叶片的翼型件的厚度更大，这允许具有提供有冷却促进剂的腔体或具有两个单独的腔体。最后，在两排槽之间没有重叠的两排槽的这种径向偏移的布置允许提高冷却效率，特别是对于位于下游的槽肋的冷却提高了冷却效率。
第一排放槽和第二排放槽可以敞开通向冷却回路的相同腔体中。
替代地，第一排放槽和第二排放槽可以敞开通向冷却回路的两个单独的腔体中。
在这种情况下，第二排放槽敞开通向其中的腔体优选地相对于第一排放槽敞开通向其中的腔体在上游轴向地偏移。
第一排放槽在后缘处敞开，并且第二排放槽可以在叶片的内拱面处敞开。
替代地，第一排放槽和第二排放槽可以在叶片的内拱面处开口。
第一排放槽和第二排放槽可以成列布置。同样地，第二排放槽可以精确地占据第一排放槽之间留下的每个径向空间。
本发明还涉及一种由铸造厂制造如上所定义的叶片的方法，包括通过增材制造来生产陶瓷芯，该芯使得能够生产第一排放槽和第二排放槽。这种制造解决方案允许生产为冷却回路的腔体预留位置所需的铸造芯。本发明的一个目的还是一种高压涡轮发动机涡轮，其包括盘，盘具有在盘的外围处敞开的多个单元和多个如上定义的叶片。
附图说明
图1是本发明适用的叶片的示例的透视图。
图2是根据本发明的一个实施例的叶片的横截面图，示出了叶片的后缘的冷却回路。
图3是根据本发明的另一个实施例的叶片的内拱侧的局部透视图，示出了叶片的后缘的冷却回路的排放槽。
图4是根据本发明的又一实施例的叶片的内拱侧的局部透视图。
具体实施方式
图1以透视图表示涡轮叶片2，例如高压涡轮发动机涡轮的可移动叶片。叶片2借助于大体为杉树形的根部4而被固定在涡轮转子(未示出)上。
以已知方式，叶片2包括轮叶6，其在叶片根部8和叶片尖端10之间径向延伸，并且在前缘12和后缘14之间轴向延伸。叶片的轮叶6因此限定了叶片的内拱6a和外拱6b。
经受通过涡轮的燃烧气体的高温的叶片2需要被冷却。为此并且仍然以已知的方式，叶片2包括一个或多个内部冷却回路，并且特别是包括用于后缘的内部冷却回路。
如图2中所示，叶片的后缘的内部冷却回路包括在根部8和尖端10之间径向延伸的至少一个腔体16。腔体16在其径向端部之一处由通常被提供在叶片的根部4处的进气口(未示出)供应有冷却空气。
在图2中所示的示例性实施例中，叶片的后缘的内部冷却回路包括相对于彼此轴向偏移的两个单独的腔体16a、16b。
根据本发明，后缘的冷却回路还包括多个第一排放槽18和多个第二排放槽20，多个第一排放槽18在根部8和尖端10之间沿着叶片的后缘14进行布置，多个第二排放槽20与第一排放槽18分开并且也在叶片根部和叶片尖端之间沿着后缘进行布置。
在图2中所示的示例性实施例中，第一排放槽18敞开通向冷却回路的腔体16b中并且开放至叶片后缘14附近的叶片的内拱面6a上。至于第二排放槽20，它们敞开通向冷却回路的腔体16a中并且还开放至叶片后缘14附近的叶片的内拱面6a上。
此外，如图3中更具体地表示，第二排放槽20相对于第一排放槽18在上游轴向地偏移并且被安置成相对于第一排放槽径向地偏移而它们之间没有重叠，也就是说，给定槽的下壁不与径向偏移的相邻槽的上壁重叠，反之亦然。
因此，第一排放槽18和第二排放槽20被布置成形成相对于彼此轴向和径向偏移的两排单独的槽。
图3表示本发明的第二实施例，其中第一排放槽18和第二排放槽20敞开通向叶片的后缘的冷却回路的相同腔体16中。更具体地，在不限为这种由单个腔体供应的该示例中，第一槽18的下壁与第二相邻槽20的上壁重合，并且第一槽18的上壁与第二相邻槽20的下壁重合，使得第二槽精确地占据第一槽之间留下的每个径向空间。
图4表示本发明的第三实施例，其中后缘的冷却回路的第一排放槽18在叶片的后缘14处敞开，而第二排放槽20在叶片2的内拱面6a处敞开。
根据本发明的叶片2通过模制直接获得。为此，叶片通过在包含陶瓷芯的模具中铸造金属来生产，该陶瓷芯特别地具有为叶片的冷却回路保留位置的功能，特别是用于叶片的后缘的冷却回路的第一排放槽18、第二排放槽20和腔体16。
为了直接在铸造出口处获得双排排放槽，陶瓷芯有利地通过增材制造来生产。

Claims (10)

1.一种可移动涡轮发动机叶片(2)，包括：
轮叶(6)，该轮叶(6)在叶片根部(8)和叶片尖端(10)之间径向延伸并且在前缘(12)和后缘(14)之间轴向延伸；以及
至少一个冷却回路，所述至少一个冷却回路包括在所述根部(8)和所述尖端(10)之间径向延伸的至少一个腔体(16；16a，16b)、在所述腔体(16；16a，16b)的径向端部处的至少一个进气口、在所述根部(8)和所述尖端(10)之间沿着所述后缘布置为敞开的多个第一排放槽(18)、以及在所述根部(8)和所述尖端(10)之间沿着所述后缘(14)进行布置并且与所述第一排放槽分开的多个第二排放槽(20)，所述第二排放槽(20)相对于所述第一排放槽(18)在上游轴向地偏移，并且每个第一排放槽(18)相对于每个第二排放槽(20)径向地偏移，在所述第一排放槽和所述第二排放槽之间没有径向重叠。
2.根据权利要求1所述的叶片(2)，其中所述第一排放槽(18)和所述第二排放槽(20)敞开通向所述冷却回路的相同腔体(16)中。
3.根据权利要求1所述的叶片(2)，其中所述第一排放槽(18)和所述第二排放槽(20)敞开通向所述冷却回路的两个单独的腔体(16a、16b)中。
4.根据权利要求3所述的叶片(2)，其中所述第二排放槽(20)敞开通向其中的所述腔体(16a)相对于所述第一排放槽(18)敞开通向其中的所述腔体(16b)在上游轴向地偏移。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的叶片(2)，其中所述第一排放槽(18)在所述后缘(14)处敞开，并且所述第二排放槽(20)在所述叶片的内拱面(6a)处敞开。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的叶片(2)，其中所述第一排放槽(18)和所述第二排放槽(20)在所述叶片的内拱面(6a)处敞开。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的叶片(2)，其中所述第一排放槽(18)和所述第二排放槽(20)成列布置。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的叶片(2)，其中所述第二排放槽(20)精确地占据所述第一排放槽(18)之间留下的每个径向空间。
9.一种由铸造厂制造根据权利要求1至6中任一项所述的叶片的方法，包括通过增材制造来生产陶瓷芯，所述芯使得能够生产第一排放槽(18)和第二排放槽(20)。
10.一种高压涡轮发动机涡轮，包括盘，所述盘具有在所述盘的外围处敞开的多个单元和多个根据权利要求1至7中任一项所述的叶片(2)，每个叶片(2)的根部被安装在所述盘的相应单元中。
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