CN102444433B - 涡轮转子叶片中的平台冷却装置以及其形成方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于冷却涡轮转子叶片的平台区的设备及方法。具体而言，一种具有平台(110)的涡轮转子叶片(100)中的平台冷却装置(130)包括形成于其中的内部冷却通道(116)。平台冷却装置(130)可包括：主仓室(132)，其正处于平台顶侧(113)内且从平台(110)的压力侧和吸入侧的其中一个内的后方位置延伸至前方位置，主仓室(132)具有大致平行于平台顶侧(113)的纵轴线；供送仓室(134)，其在主仓室(132)与内部冷却通道(116)之间延伸；以及多个冷却开孔(136)，其分别从压力侧和吸入侧斜面(122)的其中一个延伸至与主仓室(132)的连接部。

Description

涡轮转子叶片中的平台冷却装置以及其形成方法

技术领域

本申请主要涉及燃烧涡轮发动机，如本文所用且除非另外明确规定，这包括所有类型的燃烧涡轮发动机，如用于动力生成和飞行器发动机的那些。更具体而言，但并非通过限制的方式，本申请涉及用于冷却涡轮转子叶片平台区的设备、***和/或方法。

背景技术

燃气涡轮发动机通常包括压缩机、燃烧器和涡轮。压缩机和涡轮通常包括沿轴向叠置成级的成列的翼型件或叶片。各级通常均包括固定的一列沿周向间隔开的定子叶片，以及围绕中央轴线或轴旋转的一组沿周向间隔开的转子叶片。在操作中，压缩机中的转子叶片围绕轴旋转以压缩空气流。然后，压缩空气在燃烧器内用来燃烧供送的燃料。由燃烧过程所最终产生的热气流膨胀穿过涡轮，这导致转子叶片使附接于其上的轴旋转。以此方式，燃料中所包含的能量转变成旋转轴的机械能，该机械能然后例如可用于使发电机的线圈旋转来发电。

参看图1和图2，涡轮转子叶片100通常包括翼型件部分或翼型件102，以及根部部分或根部104。翼型件102可描述为具有凸起的吸入面105和凹入的压力面106。翼型件102还可描述为具有为前方边缘的前缘107，以及为后方边缘的后缘108。根部104可描述为具有用于将叶片100附连到转子轴上的结构(如图所示，这通常包括燕尾部(dovetail)109)、翼型件102自其延伸的平台110，以及包括位于燕尾部109与平台110之间的结构的柄部112。

如图所示，平台110可为大致平坦的。更具体而言，平台110可具有平坦顶侧113，如图1中所示，该平坦顶侧113可包括沿轴向和周向延伸的平直表面。如图2中所示，平台110可具有平坦下侧114，平坦下侧114也可包括沿轴向和周向延伸的平直表面。平台110的顶侧113和底侧114可形成为使得每个均大致平行于另一个。如图所示，将会认识到的是，平台110通常具有薄的径向轮廓，也即平台110的顶侧113与底侧114之间存在相对较短的径向距离。

总体上，平台110在涡轮转子叶片100上用来形成燃气轮机热气体路径区段的内部流动路径边界。平台110还向翼型件102提供结构支承。在操作中，涡轮的旋转速度引起机械负载，该机械负载造成沿平台110的高应力区域，该高应力区域当结合高温时最终会导致形成操作缺陷，例如氧化、蠕变、低周疲劳开裂等。当然，这些缺陷会不利地影响转子叶片100的使用寿命。将会认识到的是，这些恶劣的操作条件，也即受到热气体路径的极端温度和与旋转叶片相关的机械负载，在设计良好运转且成本效益合算地制造的耐用持久的转子叶片平台110中提出较大挑战。

使平台区110更为耐用的一种常用解决方案为在操作期间利用压缩空气或其它冷却剂流来使其冷却，且公知有多种这些类型的平台设计。然而，如本领域的普通技术人员将认识到的那样，平台区110提出了使其很难以这种方式冷却的一些设计挑战。在大部分中，这归因于该区域不好使用的几何结构，因为如所述那样，平台110为处于远离转子叶片中央内核的***构件且通常设计成具有结构上合理但较薄的径向厚度。

为了循环冷却剂，转子叶片100通常包括一个或多个中空冷却通道116(见图3、图4、图5和图9)，冷却通道116至少沿径向延伸穿过叶片100的内核，包括穿过根部104和翼型件102。如下文更为详细描述的那样，为了加强热交换，该冷却通道116可形成为具有曲折路径，该曲折路径盘绕穿过叶片100的中央区域，但其它构造也是可能的。在操作中，冷却剂可经由形成在根部104内侧部分中的一个或多个入口117而进入中央冷却通道。冷却剂可循环穿过叶片100，且经由形成在翼型件上的出口(未示出)和/或经由形成在根部104中的一个或多个出口(未示出)流出。冷却剂可加压，且例如可包括加压空气、与水混合的加压空气、蒸汽等。在许多情况下，冷却剂为转移自发动机的压缩机的加压空气，但其它来源也是可能的。如下文更为详细描述那样，这些冷却通道通常包括高压冷却剂区和低压冷却剂区。高压冷却剂区通常对应于具有较高冷却剂压力的冷却通道的上游部分，而低压冷却剂区对应于具有相对较低冷却剂压力的下游部分。

在一些情况下，冷却剂可从冷却通道116引导至形成在柄部112与相邻转子叶片100的平台110之间的腔119中。自此，冷却剂可用于冷却叶片的平台区110，图3中提供了对其的常规设计。这种类型的设计通常从冷却通道116的其中一个获取空气，且使用该空气来加压形成在柄部112/平台110之间的腔119。一旦加压，则该腔119于是将冷却剂供送至延伸穿过平台110的冷却通路。在横穿平台110之后，冷却空气可经由形成在平台110顶侧113中的膜冷却孔离开腔。

然而，将应认识到的是，这种类型的常规设计具有若干缺点。首先，冷却回路并非整装在一个零件中，因为冷却回路仅在两个相邻转子叶片100组装好之后形成。这对于安装和预安装流动测试加大了较大程度的难度和复杂性。第二缺点在于，形成在相邻转子叶片100之间的腔119的完整性取决于腔119周边有多好的密封。不充分的密封可导致不足的平台冷却和/或冷却空气的浪费。第三缺点为热气体路径的气体可摄入到腔119或平台自身110中的固有风险。如果腔119在操作期间并未保持在足够高的压力下，则这可能发生。如果腔119的压力下降低于热气体路径内的压力，则热气体将摄入到柄部腔119或平台110自身中，这通常会损坏这些构件，因为它们并未设计成用以耐受暴露于热气体路径状况。

图4和图5示出了用于平台冷却的另一类型的常规设计。在此情况下，冷却回路容纳在转子叶片100内，且不会涉及如图所示的柄部腔119。冷却空气从冷却通道116的其中一个获取，这些冷却通道116延伸穿过叶片110的内核且向后引导穿过形成在平台110内的冷却通路120(即，″平台冷却通路120″)。如若干箭头所示，冷却空气流经平台冷却通路120，且经由平台110后缘121中的出口或从沿吸入侧边缘122设置的出口流出。(注意，在描述或参照矩形平台110的边缘或面中，每个均可基于其相对于翼型件102的吸入面105和压力面106的位置和/或叶片100一旦安装好后的发动机向前方向和向后方向绘出。因此，如本领域的普通技术人员将认识到的那样，平台可包括后方边缘121、吸入侧边缘122、前方边缘124以及压力侧边缘126，如图3和图4中所示。此外，吸入侧边缘122和压力侧边缘126也通常称为″斜面(slashface)″，且一旦相邻转子叶片100安装好则在其间形成的窄腔可称为″斜面腔″。)

将会认识到的是，图4和图5的常规设计具有优于图3中设计的优点，因为它们不会受到在组装或安装条件方面变化的影响。然而，这种性质的常规设计具有若干限制或缺陷。首先，如图所示，仅单个回路提供在翼型件102的各侧上，且因此具有在平台110中的不同位置处使用的冷却空气量受到有限控制的缺点。第二，这种类型的常规设计具有大体上受限的覆盖区域。尽管图5中的曲折路径是优于图4中覆盖度方面的改进，但平台110内仍存在保持未受冷却的死区。第三，为了利用错综复杂地形成的平台冷却通路120来获得良好的覆盖度，制造成本会急剧增加，尤其是如果具有多种形状的冷却通路需要铸造过程来形成。第四，这些常规设计通常在使用之后和在冷却剂完全排放之前将冷却剂转送到热气体路径中，这会不利地影响发动机的效率。第五，这种性质的常规设计通常具有较小的灵活性。即是说，通路120形成为平台110的组成部分，且提供很少或不提供随操作条件变化而改变其功能或构造的机会。此外，这些类型的常规设计很难修理或修整。

结果，常规平台冷却设计在一个或多个重要方面都有所欠缺。仍然需要有效且高效地冷却涡轮转子叶片的平台区同时还是构建成本效益合算、应用灵活且耐用的改进型设备、***及方法。

发明内容

因此，本申请描述了一种在翼型件与根部之间的对接处(interface)具有平台的涡轮转子叶片中的平台冷却装置(arrangement)，其中，转子包括形成在其中的内部冷却通道，该内部冷却通道从在根部处与冷却剂源的连接部延伸至至少平台的大致径向高度，其中，沿与翼型件压力侧一致的一侧，平台的压力侧包括从翼型件沿周向延伸至压力侧斜面的顶侧，以及沿与翼型件吸入侧一致的一侧，平台的吸入侧包括从翼型件沿周向延伸至吸入侧斜面的顶侧。该平台冷却装置可包括：主仓室，其正处于平坦顶侧内且从平台压力侧和吸入侧的其中一个内的后方位置延伸至前方位置，主仓室具有大致平行于平坦顶侧的纵轴线；供送仓室，其在主仓室与内部冷却通道之间延伸；以及多个冷却开孔，各冷却开孔均从压力侧和吸入侧斜面的其中一个延伸至与主仓室的连接部。

本申请还描述了一种形成在翼型件与根部之间的对接处具有平台的涡轮转子叶片中的平台冷却装置的方法，其中，转子叶片包括形成于其中的内部冷却通道，内部冷却通道从在根部处与冷却剂源的连接部延伸至至少平台的大致径向高度，以及其中，沿与翼型件压力侧一致的一侧，平台的压力侧包括从翼型件沿周向延伸至压力侧斜面的顶侧。该方法包括以下步骤：形成主仓室，主仓室正处于平坦顶侧内且从平台压力侧内的后方位置延伸至前方位置，且具有大致平行于平坦顶侧的纵轴线；沿预定线性路径机械加工供送仓室，该线性路径具有位于压力侧斜面上的轴向中央位置处的起始位置，且沿大致周向方向延伸，使得供送仓室形成与内部冷却通道的汇合部，且在其间分开主仓室；以及机械加工多个冷却开孔，各冷却开孔均包括位于压力侧斜面上的起始位置且分别沿大致周向方向延伸至与主仓室的汇合部。

本申请还描述了一种形成在翼型件与根部之间的对接处具有平台的涡轮转子叶片中的平台冷却装置的方法，其中，转子叶片包括形成于其中的内部冷却通道，该内部冷却通道从在根部处与冷却剂源的连接部延伸至至少平台的大致径向高度，其中，在操作中，内部冷却通道包括高压冷却剂区和低压冷却剂区，以及其中，沿与翼型件压力侧一致的一侧，平台压力侧包括从翼型件沿周向延伸至压力侧斜面的顶侧，以及沿与翼型件吸入侧一致的一侧，平台的吸入侧包括从翼型件沿周向延伸至吸入侧斜面的顶侧。该方法可包括以下步骤：通过铸造工艺形成主仓室，该主仓室形成为使得主仓室正处于平坦顶侧内，具有大致平行于平坦顶侧的纵轴线以及从形成在压力侧斜面上的后方位置处的出口到形成在压力侧斜面上的前方位置处的出口成弧，其中，弧曲率在形状上对应于翼型件压力面的外形轮廓；沿预定线性路径机械加工供送仓室，该线性路径具有在吸入侧斜面上的轴向中央位置处的起始位置且沿大致周向方向延伸，使得供送仓室形成与主仓室的汇合部且在其间分开内部冷却通路；以及机械加工多个冷却开孔，各冷却开孔均包括位于压力侧斜面上的起始位置且分别沿大致周向方向延伸至与主仓室的汇合部。

研读对优选实施例的如下详细描述，同时结合附图和所附权利要求，本申请的这些及其它特征将变得明显。

附图说明

通过仔细研究本发明示例性实施例的如下更为详细的描述并结合附图，将更为完全地理解和认识本发明的这些及其它特征，在附图中：

图1示出了其中可采用本发明的实施例的示例性涡轮转子叶片的透视图；

图2示出了其中可使用本发明的实施例的涡轮转子叶片的下侧视图；

图3示出了具有根据常规设计的冷却***的相邻涡轮转子叶片的截面视图；

图4示出了根据常规设计的具有带内部冷却通路的平台的涡轮转子叶片的顶视图；

图5示出了根据备选常规设计的具有带内部冷却通路的平台的涡轮转子叶片的顶视图；

图6示出了根据本发明的示例性实施例的具有平台冷却构造的涡轮转子叶片的透视图；

图7示出了根据本发明的示例性实施例的具有冷却构造的涡轮转子叶片平台的带局部截面的顶视图；

图8示出了从沿图7的8-8的有利位置的前视图；

图9示出了沿图7的9-9的截面视图；

图10示出了根据本发明的备选实施例的具有平台冷却构造的涡轮转子叶片的带局部截面的顶视图；以及

图11示出了根据本申请的示例性实施例的形成平台冷却装置的示例性方法。

零件清单

100涡轮转子叶片

102翼型件

104根部

105吸入面

106压力面

107前缘

108后缘

109燕尾部

110平台

112柄部

113平台顶侧

114平台下侧

116内部冷却通道

117入口

119腔

120平台冷却通路

121后方边缘

122吸入侧边缘或斜面

124前方边缘

126压力侧边缘或斜面

128平台压力侧

130平台冷却构造

132主仓室

133主仓室出口

134供送仓室

135供送仓室出口

136冷却开孔

138塞子

145平台冷却构造

具体实施方式

将会认识到的是，通过冷却剂的内部循环来冷却的涡轮叶片通常包括内部冷却通道116，如上文关于若干常规冷却设计所述，内部冷却通道116从根部沿径向向外延伸，穿过平台区并进入翼型件中。将会认识到的是，本发明的有些实施例可结合常规冷却剂通道使用，以提高或实现有效的主动平台冷却，且本发明结合常用设计(也即，内部冷却通道116具有盘绕或曲折构造)来描述。如图7中所示，曲折路径通常构造成用以容许冷却剂的单向流动，且包括促进冷却剂与周围转子叶片100之间的热交换的器件。在操作中，压缩的冷却剂，其通常为从压缩机泄放的压缩空气(但诸如蒸汽的其它类型的冷却剂也可结合本发明的实施例来使用)，经由形成为穿过根部104的连接部供送至内部冷却通道116。压力驱动冷却剂穿过内部冷却通道116，且冷却剂与周围的壁对流传热。

当冷却剂移动经过冷却通道116时，将会认识到的是，其失去压力，且内部冷却通道116的上游部分中的冷却剂具有比下游部分中的冷却剂更高的压力。如下文更为详细描述的那样，该压差可用于驱动冷却剂越过或穿过形成在平台中的冷却通道。将会认识到的是，本发明可用于具有不同构造的内部冷却通道的转子叶片100中，且不限于具有曲折形式的内部冷却通道。因此，如本文所用，用语″内部冷却通道″或″冷却通道″是指包括冷却剂可经由其在转子叶片中循环的任何通道或中空通路。如本文提供的那样，本发明的内部冷却通道116延伸至至少平台116的大致径向高度，且可包括冷却剂压力相对较高的至少一个区(其在下文中称为″高压区″，且在一些情况下可为曲折通道内的上游区段)，以及冷却剂压力相对较低的至少一个区(其在下文中称为″低压区″，且相对于高压区而言可为曲折通道内的下游区段)。

通常，常规内部冷却通道116的各种设计对于在转子叶片100内的某些区有效地提供主动冷却。然而，如本领域中普通技术人员认识到的那样，平台区显示出更多挑战。这至少部分地是由于平台不好使用的几何结构造成的，也即其较窄的径向高度和其伸出远离转子叶片100的内核或主体的方式。然而，假定其暴露于热气体路径的极端温度和较高机械负载，则平台的冷却要求便相当高。如上文所述，常规平台冷却设计由于它们不能解决该区的特定挑战而是低效的，其对冷却剂的使用是低效的，且/或制造昂贵。

现在参看图6至图11，提供了本发明示例性实施例的若干视图。图6至图9具体示出了根据本发明优选实施例的具有平台冷却构造130的涡轮转子叶片100。如图所示，转子叶片100包括位于翼型件102与根部104之间对接处的平台110。转子叶片100包括内部冷却通道116，该内部冷却通道116从根部104延伸至至少平台110的大致径向高度，且在大多数情况下延伸到翼型件102中。在与翼型件102的压力面106一致的平台110的一侧，将会认识到的是，平台110可具有从翼型件102延伸至压力侧斜面126的平坦顶侧113。(注意，如本文所用，″平坦″是指大约或大致为平面形状。例如，本领域的普通技术人员将认识到的是，平台可构造成具有为略微弯曲和凸起的外侧表面，其中曲率对应于转子叶片径向位置处的涡轮圆周。如本文所用，这种类型的平台形状认为是平坦的，因为曲率半径大到足以给予平台以平直的外形。)也构造在平台110的内部中，本发明的示例性实施例可包括：主仓室132；将主仓室132连接到内部冷却通道116上的供送仓室134；以及多个冷却开孔136，经由该冷却开孔冷却剂可分散穿过平台110的内部区域。

就主仓室132而言，其可仅形成在平坦顶侧113内，且可沿压力侧斜面126从后方位置延伸至前方位置(但应当认识到的是，形成主仓室132和本文所述的其它特征可类似地在平台110的吸入侧上和沿吸入侧斜面122实现)。此外，如图所示，主仓室132可大致平行于平台110，也即主仓室132可为较长且相对窄的路径并具有平行于平坦顶侧113的纵轴线。在一个实施例中，主仓室132从压力侧斜面126上的后方位置到前方位置成弧。当从平台110的压力侧观察时，弧可为凹入的。此外，如图7中最为清楚示出的那样，弧的曲率在形状上可对应于翼型件102的压力面106的外形轮廓，(也即当从图7的视角观察时的翼型件102的形状)。更具体而言，该弧在翼型件102的压力面106与平台110相交的位置处可具有与翼型件102的压力面106大致相同的形状。将会认识到的是，这种优选布置提供了优异的冷却剂分布和覆盖，如下文更为详细描述那样。在优选实施例中，主仓室132形成为使得其延伸越过平台110的较大部分。这可限定的一种方式在于将主仓室132的轴向长度与翼型件102的轴向长度相比较。在优选实施例中，主仓室132具有翼型件102轴向长度的至少0.75的轴向长度。这种类型的轴向长度提供了对冷却剂沿转子叶片压力侧穿过平台110整个内部的方便分布。

在一些实施例中，主仓室132包括沿压力侧斜面126的一个或多个位置处的主仓室出口133。在优选实施例中，如图所示，主仓室132可包括位于压力侧斜面126上的后方位置处的出口133，以及位于压力侧斜面126上的前方位置处的出口133。如图所示，各主仓室出口133均可形成为使得其具有截面流动面积小于主仓室132的截面流动面积。如下文更为详细描述的那样，这可出于多种原因来完成。首先，截面流动面积可减小以冲击流经这些出口位置的冷却剂。如本领域普通技术人员将认识到的那样，这可导致流出的冷却剂具有所期望的冷却剂冲击特性，例如提高冷却剂的流出速度，以便增强所产生冷却剂流的冷却效应。

第二，主仓室出口133的截面流动面积可由于主仓室132的尺寸和对冷却剂均匀分布至平台110整个内部的需要而减小。即是说，主仓室132设计成以较小压力损失将冷却剂分布至若干冷却开孔136。为了使其实现，主仓室132的截面流动面积通常远大于冷却开孔136的截面流动面积。将会认识到的是，如果主仓室出口133在尺寸上相比于主仓室132的尺寸并未减小，则过量的冷却剂将经由主仓室出口133流出平台110，且可供送至冷却开孔136的冷却剂将可能不足。因此，主仓室出口133其尺寸可形成为具有对应于所期望计量特性的截面流动面积。如本文所用，″所期望的计量特性″是指穿过冷却剂流道(passageway)的流动面积，其对应于或导致穿过若干冷却剂流道和/或沿压力侧斜面126所形成的出口的所期望的冷却剂分布或预计的冷却剂分布。

在一些实施例中，塞子138可用于减小主仓室出口133的截面流动面积，如图所示。塞子138可形成为使得一旦安装时则减小了穿过该塞子位于其中的冷却通道的截面流动面积。在此情况下，塞子138构造成用以容许所期望水平的流动穿过通道，且如所期望那样引导其余的穿过备选的路线。这里，这种类型的塞子将称为″局部塞子″。因此，局部塞子138可构造成用以***主仓室出口133中，且通过阻塞穿过出口133的部分流动面积来减少其截面流动面积。局部塞子138可设计成使得其将流动面积减小至所期望的或预定的流动面积。在一个优选实施例中，局部塞子138形成为具有中央开孔，使得其形成大致″环形体″的形状。中央开孔形成为用以提供穿过出口133的所期望的流动面积。如上文所述，预定流动面积可涉及所期望的冷却剂冲击特性和/或所期望的计量特性，如本领域的普通技术人员将认识到的那样。局部塞子138可由常规材料制成，且使用常规方法(也即焊接、钎焊等)安装。一旦安装好，则局部塞子138的外面可处于相对于压力侧斜面126的表面齐平。

供送仓室134可在主仓室132与内部冷却通道116之间沿大致周向方向延伸。在一个优选实施例中，供送仓室134沿大致周向方向从压力侧斜面126延伸至内部冷却通道116，且在其间，供送仓室134分开主仓室132。将会认识到的是，供送仓室134提供用于一定量的冷却剂从内部冷却通道116和主仓室132流动的流道。在一些实施例中，供送仓室134可包括位于压力侧斜面126处的供送仓室出口135。类似于主仓室出口133，供送仓室出口135可构造成具有减小的截面流动面积，也即从供送仓室134的截面流动面积减小的截面流动面积或流动面积。另外，局部塞子138可用于减小供送仓室出口135的截面流动面积。减小供送仓室出口135的截面流动面积可出于与主仓室出口133相同的原因来完成。即是说，截面流动面积可减小成使得实现所期望的冷却剂冲击特性，或截面流动面积可减小成使得实现所期望的计量特性。

在优选实施例中，供送仓室出口135可构造成使得其具有位于压力侧斜面126上的与平台110压力侧的大致轴向中点一致的轴向位置，如图所示。在此情况下，至少多个冷却开孔136可形成在供送仓室134的前方，以及至少多个冷却开孔136可形成在供送仓室134的后方。在一个优选实施例中，至少四个冷却开孔136形成在供送仓室134的前方，以及至少四个冷却开孔136形成在供送仓室134的后方。在一个实施例中，供送仓室134可大致平行于平台110的前方边缘124和后方边缘121。

冷却开孔136可构造成使得各冷却开孔均从压力侧斜面126延伸至与主仓室132的连接部。冷却开孔136可从压力侧斜面126沿大致周向方向延伸至主仓室132，且可大致平行于供送仓室134。冷却开孔136也可大致平行于平台110的前方边缘和后方边缘。如图所示，冷却开孔136可为线性的。在优选实施例中，冷却开孔136具有小于主仓室132和/或供送仓室134的截面流动面积。将会认识到的是，冷却开孔136可构造成使得在操作期间，各开孔136均将冷却剂流排放至形成在相邻安装的转子叶片100之间的斜面腔中。冷却开孔136可为较窄以便所释放的冷却剂以相对较高的速度对着相邻涡轮叶片100的斜面冲击和引导，这通常会提高冷却剂的冷却有效性。将会认识到的是，斜面腔和限定它们的斜面为平台110的难以冷却区，以及以此方式构造的冷却开孔136可向该区域提供有效冷却。尽管未示出，但塞子138可安装在一个或多个冷却开孔136中，以根据需要改善冷却剂的分布或冲击特性。在一个实施例中，塞子138可完全阻塞冷却开孔，使得冷却剂不会经由斜面选出。

现在参看图10，提供了根据本发明的备选实施例：平台冷却构造145。如图所示，在此情况下，供送仓室134代替从压力侧斜面126而是从吸入侧斜面122延伸。即是说，供送仓室134沿大致周向方向从吸入侧斜面122延伸至与主仓室132形成的连接部，且在吸入侧斜面122与主仓室132之间，供送仓室134可分开内部冷却通道116。在一些实施例中，供送仓室134可包括塞子138，该塞子138构造成用以显著防止冷却剂沿吸入侧斜面122流出供送仓室134。以此方式，主仓室132可经由形成为穿过吸入侧斜面122的通道而连接到内部冷却通道116上，且流经供送仓室134的所有冷却剂都引导至主仓室132，在该处，冷却剂可分配至平台110的压力侧上的若干冷却开孔136。更具体而言，为了穿过若干冷却开孔136充分地分配冷却剂，可能需要阻挡大致所有冷却剂经由形成在吸入侧斜面122中的开口流出。图10反应了该构造，因为该潜在的出口由塞子138塞住，该塞子138完全地将其阻塞(其在本文中将称为″完整塞子″)。在备选实施例中，用于平台110吸入侧122上的供送仓室134的塞子138可为局部塞子，使得在该位置喷射所期望量的冷却剂。

此外，如图10中所示，冷却开孔136可为弯曲的。在一个实施例中，冷却开孔136在压力侧斜面126与主仓室132之间形成弧形弯曲。将会认识到的是，冷却开孔136的曲率增大了分别在主仓室132与压力侧斜面126之间形成的路径，这增大了冷却剂越过其传送的内部平台表面，且从而加强了冷却剂与平台110之间的热交换。

本发明还包括以成本效益合算且有效的方式在转子叶片的平台区内形成有效的内部冷却通路的新型方法。参看图11的流程图200，作为初始步骤202，主仓室132可形成在平台110的压力侧中。将会认识到的是，由于主仓室132相对简单的形状，故其可使用常规铸造工艺成本效益合算地形成。因此，如下文更为详细描述的那样，可避免形成复杂设计所必须使用的昂贵铸造工艺。

一旦形成主仓室132，则在步骤204，可机械加工供送仓室134。具体而言，供送仓室134可使用常规视线机械加工或钻孔工艺而从高度可接近的位置形成(也即吸入侧斜面122或压力侧斜面126)。作为步骤206，冷却开孔136可使用常规视线机械加工或钻孔工艺类似地形成。再次的是，机械加工过程可从可接近的位置(也即压力侧斜面126)开始。

分开来说，根据需要可在步骤208制造局部塞子或完整塞子138。如上文所述，局部塞子138可具有若干不同的构造和功能来减小出口的流动面积。完整塞子138可形成为完全地阻塞出口的流动面积。局部塞子138和塞子138可由常规材料制成。

最后，在步骤210，塞子138，138可安装在预定位置。这可使用常规方法如焊接、钎焊或机械附接而完成。

在操作中，将会认识到的是，主仓室132、供送仓室134和冷却开孔136可构造成用以将供送的冷却剂从内部冷却通道116引导至形成在压力侧斜面126上的多个出口。更具体而言，本发明的平台冷却装置从冷却通道116获取部分冷却剂，使用冷却剂来从平台110除热，且然后将冷却剂排入形成在相邻转子叶片100之间的斜面腔中，使得冷却剂用于冷却相邻叶片100的斜面腔，以及减少热气体路径流体的摄入。本发明提供了一种通过使用一系列成本效益合算的常规技术而形成复杂的有效冷却装置来主动地冷却燃烧涡轮转子叶片的平台区的机制。如所述那样，该区通常难以冷却，以及给定该区域的机械负载则其为承受较高危害的位置，尤其是随着发动机燃烧温度进一步升高。因此，这种类型的主动平台冷却是寻求较高燃烧温度、增加输出和较高效率时的重要能够实施的技术。此外，将会认识到的是，在平台冷却通路的形成中使用后铸造工艺对于重新设计、重新构造或改装平台冷却装置提供了较大的灵活性。最后，本发明传授了具有复杂几何结构和有效平台覆盖的平台冷却通路的简化/成本效益合算的形成。鉴于前文，复杂的几何结构必然意味着花费较大的熔模铸造工艺等，本申请传授了此类方法，通过该方法具有复杂设计的冷却通路可经由机械加工和/或简化的铸造工艺来形成。

如本领域的技术人员将认识到的那样，上文关于多个示例性实施例描述的多个变化的特征和构造可进一步有选择地予以应用来形成本发明的其它可能实施例。为了简洁和考虑到本领域普通技术人员的能力，并未详细提供或描述所有可能的重复内容，但由所附多个权利要求或以其它方式包含的所有组合和可能实施例都意图为本申请的一部分。此外，本领域的普通技术人员将从本发明的多个示例性实施例的以上描述中领会到改进、变化和修改。处在本领域技术人员能力内的这些改进、变化和修改也意图由所附权利要求涵盖。此外，将认识到的是，上文仅涉及本申请所描述的实施例以及在不脱离由所附权利要求及其等同方案所限定的本申请的精神和范围的情况下，可在文中作出许多变化和修改。

Claims (12)

1.一种在翼型件与根部之间的对接处具有平台的涡轮转子叶片中的平台冷却装置，其中，所述转子叶片包括形成在其中的内部冷却通道，所述内部冷却通道从在所述根部处与冷却剂源的连接部延伸至至少所述平台的大致径向高度，其中，沿与所述翼型件的压力侧一致的一侧，所述平台的压力侧包括从所述翼型件沿周向延伸至压力侧斜面的平坦顶侧，以及沿与所述翼型件的吸入侧一致的一侧，所述平台的吸入侧包括从所述翼型件沿周向延伸至吸入侧斜面的平坦顶侧，所述平台冷却装置包括：

主仓室，所述主仓室正处于所述平台的所述压力侧的所述平台顶侧内且从所述平台的压力侧和吸入侧的其中一个内的后方位置延伸至前方位置，所述主仓室具有大致平行于所述平台的所述压力侧的所述平台顶侧的纵轴线；

供送仓室，所述供送仓室在所述主仓室与所述内部冷却通道之间延伸；以及

多个冷却开孔，各冷却开孔均从所述压力侧和所述吸入侧斜面的其中一个延伸至与所述主仓室的连接部；

所述主仓室从所述压力侧内的后方位置延伸至前方位置；

从所述压力侧斜面上或接近所述压力侧斜面的后方位置至所述压力侧斜面上或接近所述压力侧斜面的前方位置，所述主仓室形成弧，所述弧的曲率在形状上对应于所述翼型件的压力侧的外形轮廓。

2.根据权利要求1所述的平台冷却装置，其特征在于：

所述主仓室包括所述翼型件的轴向长度的至少0.75的轴向长度；

所述主仓室包括位于所述压力侧斜面上的所述后方位置处的出口和位于所述压力侧斜面上的所述前方位置处的出口；以及

位于所述后方位置和所述前方位置两者处的所述主仓室的出口包括截面流动面积减小的出口。

3.根据权利要求2所述的平台冷却装置，其特征在于，所述主仓室的出口的预定截面流动面积还对应于所期望的计量特性。

4.根据权利要求2所述的平台冷却装置，其特征在于，所述供送仓室沿大致周向方向从所述压力侧斜面延伸至所述内部冷却通道，且在其间分开所述主仓室；

其中，所述供送仓室包括位于所述压力侧斜面处的出口；以及

其中，所述供送仓室的出口包括截面流动面积减小的出口。

5.根据权利要求4所述的平台冷却装置，其特征在于，在所述压力侧斜面处，所述供送仓室包括塞子，所述塞子形成所述出口的减小的截面流动面积；

其中，截面流动面积减小的所述供送仓室的出口包括预定流动面积，所述预定流动面积对应于所期望的冷却剂冲击特性；以及

其中，所述供送仓室的出口的预定流动面积还对应于所期望的计量特性。

6.根据权利要求4所述的平台冷却装置，其特征在于，位于所述压力侧斜面上的所述供送仓室的出口的轴向位置包括所述平台的压力侧的大致轴向中点；

其中，至少多个所述冷却开孔形成在所述供送仓室的前方，以及至少多个冷却开孔形成在所述供送仓室的后方；

其中，多个所述冷却开孔包括塞子。

7.一种形成涡轮转子叶片中的平台冷却装置的方法，所述涡轮转子叶片在翼型件与根部之间的对接处具有平台，其中，所述转子叶片包括形成于其中的内部冷却通道，所述内部冷却通道从在所述根部处与冷却剂源的连接部延伸至至少所述平台的大致径向高度，以及其中，沿与所述翼型件的压力侧一致的一侧，所述平台的压力侧包括从所述翼型件沿周向延伸至压力侧斜面的平坦顶侧，所述方法包括以下步骤：

形成主仓室，所述主仓室正处于所述平坦顶侧内且从所述平台的压力侧内的后方位置延伸至前方位置，以及具有大致平行于所述平坦顶侧的纵轴线；

沿预定线性路径机械加工供送仓室，所述线性路径具有位于所述压力侧斜面上的轴向中央位置处的起始位置且沿大致周向方向延伸，使得所述供送仓室形成与所述内部冷却通道的汇合部，且在其间分开所述主仓室；以及

机械加工多个冷却开孔，所述冷却开孔均包括位于所述压力侧斜面上的起始位置以及分别沿大致周向方向延伸至与所述主仓室的汇合部。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述主仓室通过铸造工艺形成；

其中，所述主仓室形成为使得从所述压力侧斜面上或接近所述压力侧斜面的后方位置至所述压力侧斜面上或接近所述压力侧斜面的前方位置，所述主仓室形成弧，所述弧的曲率在形状上对应于所述翼型件的压力侧的外形轮廓；以及

其中，所述冷却开孔为线性和弯曲的其中一种。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述主仓室形成为包括位于所述压力侧斜面上的所述后方位置处的出口和位于所述压力侧斜面上的所述前方位置处的出口；以及

其中，位于所述后方位置和所述前方位置两者处的所述主仓室的出口包括截面流动面积减小的出口。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述供送仓室沿大致周向方向从所述压力侧斜面延伸至所述内部冷却通道，且在其间分开所述主仓室；

其中，所述供送仓室包括位于所述压力侧斜面处的出口；以及

其中，所述供送仓室出口包括截面流动面积减小的出口。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：

制造用于所述主仓室的后方出口、所述主仓室的前方出口以及所述供送仓室的出口的塞子；以及

安装所述塞子用于所述主仓室的后方出口、所述主仓室的前方出口以及所述供送仓室的出口；

其中，所述塞子形成对于所述主仓室的后方出口、所述主仓室的前方出口以及所述供送仓室的出口的减小的截面流动面积。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述主仓室的后方出口、所述主仓室的前方出口以及所述供送仓室的出口包括预定截面流动面积，所述预定截面流动面积对应于所期望的冷却剂冲击特性和所期望的冷却剂计量特性的其中至少一个。