[发明专利]涡轮翼型件后缘冷却通路

说明书

提供了一种陶瓷翼型件。陶瓷翼型件可包括前缘(46)、后缘(48)、和一对侧壁。该对侧壁可包括沿宽度方向间隔开且沿弦向方向在前缘(46)与后缘(48)之间延伸的吸力侧壁(44)和压力侧壁(42)。该对侧壁还可限定冷却腔(50)和在冷却腔(50)下游的多个内部冷却通路(52)以接收加压的冷却空气流。内部冷却通路(52)可被限定为跨过具有设定扩散长度的扩散区段(58)，且包括一个或更多个预先限定的比率或角度。

技术领域

本主题大体上涉及燃气涡轮发动机翼型件，且更具体而言，涉及通向翼型件的后缘的冷却通路。

背景技术

在燃气涡轮发动机中，空气在压缩机中被加压并且在燃烧器中与燃料混合以用于产生热燃烧气体。热气体被导送穿过各种涡轮级，涡轮级从该热燃烧气体提取能量，以用于给压缩机供能且产生功。涡轮级通常包括静止金属涡轮喷嘴，静止金属涡轮喷嘴具有将热燃烧气体导送到对应的转子叶片排中的静叶排。随着时间变化，在燃烧过程中生成的热量可快速地磨损涡轮静叶和叶片，从而降低它们的有用寿命。该磨损在翼型件的薄的后缘处可特别显著。

在一些发动机中，涡轮静叶和涡轮叶片二者具有可接收冷却空气的对应的中空翼型件。冷却空气可在被穿过翼型件后缘附近的一个或更多个槽道排出之前被引导穿过翼型件。通常，冷却空气是从燃烧过程转移的压缩机排放空气。虽然从燃烧过程转移空气有助于防止对涡轮翼型件的损伤，但这可减少对于燃烧而言可用的空气量，因此降低发动机的整体效率。

后缘冷却槽道的空气动力和冷却性能可与冷却槽道和居间分隔件的具体构造相关。冷却槽道的流动面积调节穿过冷却槽道排放的冷却空气的流动，且冷却槽道的几何形状影响其冷却性能。例如，冷却槽道的发射或扩散角度可引起排放的冷却空气的非期望的流动分离，该流动分离将使排放空气的性能和冷却效力降级。这还可增大影响涡轮效率的损失。

虽然出口台肩(land)的小尺寸和后缘冷却槽道的冷却性能、涡轮翼型件的薄后缘通常由于其在燃气涡轮发动机的不利环境中的高操作温度而限制这些翼型件的寿命。

因此，期望提供具有改善的持久性和发动机性能的翼型件。还期望使用于后缘冷却的冷却流的量极小化且使燃气涡轮发动机的燃料效率极大化。

发明内容

本发明的方面和优点将在下列描述中部分地阐述，或可根据描述而是明显的，或可通过本发明的实践而习得。

按照本公开的一个实施例，提供一种陶瓷翼型件。陶瓷翼型件可包括前缘、后缘、和一对侧壁。后缘可在弦向方向上定位在前缘的下游。该对侧壁可包括在宽度方向上间隔开且在弦向方向上在前缘与后缘之间延伸的吸力侧壁和压力侧壁。该对侧壁还可限定冷却腔和在冷却腔下游的多个内部冷却通路以接收加压的冷却空气流。内部冷却通路可被限定为跨过具有设定扩散长度的扩散区段。压力侧壁还可包括在距离吸力侧壁设定孔口宽度处的中断唇缘，以限定流出孔口。内部冷却通路可包括在扩散区段上游的进口，该进口具有设定进口区域截面，而且其中，流出孔口包括设定中断区域截面，该中断区域截面具有相对于该进口区域截面的在大约1和大约3之间的中断比率。

按照本公开的另一个实施例，提供一种陶瓷翼型件。陶瓷翼型件可包括前缘、后缘、和一对侧壁。后缘可在弦向方向上定位在前缘的下游。该对侧壁可包括在宽度方向上间隔开且在弦向方向上在前缘与后缘之间延伸的吸力侧壁和压力侧壁。该对侧壁还可限定冷却腔和在冷却腔下游的多个内部冷却通路以接收加压的冷却空气流。内部冷却通路可被限定为跨过在恒定扩散宽度和扩展角度下的扩散区段。扩展角度可在大约3°和大约15°之间。压力侧壁还可包括在距离吸力侧壁设定孔口宽度处的中断唇缘，以限定流出孔口。