[发明专利]带有具有障碍物组的转向通道的涡轮机叶片后缘冷却回路

说明书

本发明公开了一种涡轮机叶片(130)和一种用于涡轮机叶片(130)的试样件(270)。叶片(130)可包括翼型件主体(136)，该翼型件主体具有通过前缘(144)和后缘(146)连接的压力侧(140)和吸入侧(142)、在翼型件主体(136)中限定的冷却剂进料通道(204)以及在翼型件主体(136)中限定的冷却剂复用通道(206)。叶片(130)还可包括在翼型件主体(136)中限定的第一冷却回路(200)。第一冷却回路(200)可包括朝向后缘(146)延伸的后向通道(220)，该后向通道来自冷却剂进料通道(204)并且与之流体联接，以及远离后缘(146)延伸的径向延伸的返回通道(220)，该返回通道朝向冷却剂复用通道(206)并且与之流体联接。冷却回路(200)还可包括径向延伸的转向通道(230)，该径向延伸的转向通道联接后向通道(220)和径向延伸的返回通道(222)。第一组障碍物(224)可定位在径向延伸的返回通道(230)中。

关于联邦资助的研究的声明

本发明在能源部授予的拨款号DE-FE0031616下由政府支持完成。政府对本发明享有一定的权利。

技术领域

本公开整体涉及涡轮机叶片，并且更具体地，涉及具有后缘冷却回路的涡轮机叶片，该后缘冷却回路带有在其中具有一组障碍物的转向通道。

背景技术

涡轮机叶片(诸如转子叶片或固定轮叶)包括翼型件，该翼型件通过收缩区域和引入切向速度加速流动。由于材料体积小，而该位置的热负荷大，因此翼型件后缘很难冷却。值得注意的是，外表面与内表面之间不匹配使得任何冷却溶液都具有挑战性。为了解决这种情况，后缘通常用具有高流速的冷却剂流进行冷却。后缘的高流速减小了可用于其他地方的冷却剂。高流速还需要后缘具有最小厚度，以容纳递送冷却剂流并产生必要冷热面积比的通道。最小厚度不允许将改善空气动力学性能的更尖锐后缘。

发明内容

下文提到的所有方面、示例和特征可以以任何技术上可能的方式组合。

本公开的一方面提供了一种涡轮机叶片，其包括：翼型件主体，该翼型件主体具有通过前缘和后缘连接的压力侧和吸力侧；冷却剂进料通道，该冷却剂进料通道在翼型件主体中限定；第一冷却剂复用通道，该第一冷却剂复用通道在翼型件主体中限定；第一冷却回路，该第一冷却回路在翼型件主体中限定，第一冷却回路包括：朝向后缘延伸的第一后向通道，第一后向通道来自冷却剂进料通道并且与之流体联接；远离后缘延伸的第一径向延展的返回通道，该第一径向延展的返回通道朝向第一冷却剂复用通道并且与之流体联接；和第一径向延伸的转向通道，该第一径向延伸的转向通道联接第一后向通道和第一径向延展的返回通道；以及第一组障碍物，该第一组障碍物定位在第一径向延伸的转向通道中。

本公开的另一方面包括前述方面中的任一项，并且还包括多个排气通道，该多个排气通道从第一径向延伸的转向通道穿过翼型件主体的后缘延伸。

本公开的另一方面包括前述方面中的任一项，并且第一后向通道沿翼型件主体的径向轴线从第一径向延展的返回通道径向地偏移。

本公开的另一方面包括前述方面中的任一项，并且还包括第二组障碍物，该第二组障碍物定位在第一径向延展的返回通道中。

本公开的另一方面包括前述方面中的任一项，并且还包括：第二冷却回路，该第二冷却回路在翼型件主体中限定，第二冷却回路包括：朝向后缘延伸的第二后向通道，该第二后向通道来自冷却剂进料通道并且与之流体联接；远离后缘延伸的第二径向延展的返回通道，该第二径向延展的返回通道朝向翼型件主体中限定的第二冷却剂复用通道并且与之流体联接；和第二径向延伸的转向通道，该第二径向延伸的转向通道联接第二后向通道和第二径向延展的返回通道；其中第二后向通道沿翼型件主体的径向轴线从第二径向延展的返回通道径向地偏移。

本公开的另一方面包括前述方面中的任一项，并且第一冷却回路从翼型件主体中的第二冷却回路周向地偏移。