[发明专利]用于燃气涡轮机转子叶片的冷却通道

说明书

技术领域

本发明大体上涉及一种燃气涡轮发动机。更确切地说，本发明涉及一种用于燃气涡轮发动机的转子叶片。

背景技术

燃气涡轮发动机大体包括压缩机部分、燃烧部分、涡轮机部分和排气部分。所述压缩机部分渐进地增大进入燃气涡轮发动机的工作流体的压力，并且将此压缩的工作流体供应到燃烧部分。所述压缩的工作流体和燃料(例如，天然气)在燃烧部分内混合并且在燃烧室内燃烧，以产生高压高温的燃烧气体。燃烧气体从燃烧部分流入涡轮机部分中，在所述涡轮机部分中，燃烧气体膨胀做功。例如，燃烧气体在涡轮机部分中膨胀可以旋转连接到例如发电机的转子轴，从而发电。燃烧气体随后经由排气部分从燃气涡轮机排出。

涡轮喷嘴包括多个转子叶片，所述多个转子叶片从流过其中的燃烧气体中提取动能和/或热能。在特定实施例中，多个转子叶片中的部分或全部转子叶片包括尖端防护罩，所述尖端防护罩通过整流带(fillet)部分连接到翼型部分。这些转子叶片大体上在极高温度环境下操作。因此，转子叶片通常包括限定在其中的一个或多个冷却通道。在燃气涡轮发动机的操作期间，诸如压缩空气的冷却介质流过一个或多个冷却通道，以冷却转子叶片。尽管如此，向整流带部分和尖端防护罩提供充分冷却的传统冷却通道配置会不必要地增加转子叶片的重量。

发明内容

本发明的各方面和优点将在以下说明中部分地阐明，或者可以从本说明书中显而易见地了解，或者可以通过实践本发明习得。

在一个方面中，本发明涉及一种用于燃气涡轮机的转子叶片。所述转子叶片包括翼型、具有侧表面和径向外表面的尖端防护罩、以及将所述尖端防护罩连接到所述翼型的过渡部分。所述翼型、所述过渡部分和所述尖端防护罩共同限定其中的主冷却通道。所述主冷却通道包括由所述尖端防护罩的侧表面限定的主冷却通道出口。

其中，所述尖端防护罩的压力侧表面限定所述主冷却通道出口。所述尖端防护罩的吸入侧表面限定所述主冷却通道出口。

所述尖端防护罩限定与所述主冷却通道流体连通的辅助冷却通道。所述辅助冷却通道从所述主冷却通道延伸到由所述尖端防护罩的所述径向外表面限定的辅助冷却通道出口。所述转子叶片进一步包括：定位在所述主冷却通道出口中的堵头，其中所述堵头封堵流体流通过所述主冷却通道出口，以引导流体流通过所述辅助冷却通道。所述辅助冷却通道是线性的。

其中，所述尖端防护罩和所述过渡部分共同限定辅助冷却通道，并且其中所述辅助冷却通道从所述主冷却通道延伸到辅助冷却通道出口，所述辅助冷却通道出口由所述过渡部分的外表面限定。

所述主冷却通道的由所述转子叶片的所述过渡部分限定的部分是曲线的。所述主冷却通道的由所述翼型限定的部分以及所述主冷却通道的由所述尖端防护罩限定的部分呈线性。所述主冷却通道的由所述翼型限定的部分以及所述主冷却通道的由所述尖端防护罩限定的部分呈曲线。

其中，所述主冷却通道包括一个或多个湍流器。所述主冷却通道出口包括卵形截面。所述翼型、所述过渡部分和所述尖端防护罩共同限定其中的多个主冷却通道。

本发明的另一个方面涉及一种燃气涡轮发动机，所述燃气涡轮发动机具有压缩机部分、燃烧部分以及涡轮机部分。所述涡轮机部分包括一个或多个转子叶片。每个转子叶片包括翼型、具有侧表面和径向外表面的尖端防护罩、以及将所述尖端防护罩连接到所述翼型的过渡部分。所述翼型、所述过渡部分和所述尖端防护罩共同限定其中的主冷却通道。所述主冷却通道包括由所述尖端防护罩的侧表面限定的主冷却通道出口。

所述燃气涡轮发动机进一步包括：辅助冷却通道，所述辅助冷却通道从所述主冷却通道延伸到辅助冷却通道出口，所述辅助冷却通道出口由所述尖端防护罩的所述径向外表面限定；定位在所述主冷却通道出口中的堵头，其中所述堵头封堵流体流通过所述主冷却通道出口，以引导流体流通过所述辅助冷却通道。

其中，所述尖端防护罩和所述过渡部分共同限定辅助冷却通道，并且其中所述辅助冷却通道从所述主冷却通道延伸到辅助冷却通道出口，所述辅助冷却通道出口由所述过渡部分的外表面限定。

其中，所述主冷却通道的由所述过渡部分限定的部分呈曲线。所述主冷却通道的由所述翼型限定的部分以及所述主冷却通道的由所述尖端防护罩限定的部分呈线性。

参考以下说明和附图可以更好地理解本发明的这些和其他特征、方面和优点。附图并入本说明书中并构成本说明书的一部分，其中示出了本发明的各个实施例，并与具体实施方式一起解释本发明的原理。

附图说明