CN106930788B - 涡轮叶片 - Google Patents

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Abstract

一种涡轮叶片。一种翼型件(78)包括一个或更多个内部冷却回路(120,122,124)。冷却回路还可包括近壁冷却筛网(176)，其将供应通路(172)流体地联接至筛网气室(182)。筛网气室(182)可设置邻近于翼型件(78)的外表面，其具有在筛网气室(182)和翼型件(78)的外表面之间延伸的多个膜孔(200)。筛网气室(182)还可包括确定大小为有助于膜孔(200)的加工而没有对翼型件(78)的内部(96)的损坏的横截面积。

Description

涡轮叶片
背景技术
涡轮发动机，且特别是燃气或燃烧涡轮发动机，是从经过发动机到多个旋转涡轮叶片上的燃烧气体流提取能量的旋转发动机。燃气涡轮发动机用于陆地和海上移动和发电，但最常用于航空应用，诸如用于飞行器，包括直升机。在飞行器中，燃气涡轮发动机用于飞行器的推进。在陆地应用中，涡轮发动机通常用于发电。
用于飞行器的燃气涡轮发动机设计成在高温下操作，以最大化发动机效率，所以某些发动机构件(诸如高压涡轮和低压涡轮)的冷却可能是有益的。通常，冷却通过将较冷的空气从高压和/或低压压缩机导送至需要冷却的发动机构件来实现。高压涡轮中的温度为大约1000℃到2000℃，且来自压缩机的冷却空气为大约500℃到700℃。尽管压缩机空气为高温，但其相对于涡轮空气较冷，且可用于冷却涡轮。
当代涡轮叶片大体上包括用于将冷却空气发送穿过叶片来冷却叶片的不同部分的一个或更多个内部冷却回路，且可包括用于冷却叶片的不同部分(诸如叶片的前缘、后缘和末梢)的专用冷却回路。
发明内容
一种翼型件，具有：外表面，其限定在前缘与后缘之间沿轴向延伸且在根部与末梢之间沿径向延伸的压力侧和吸力侧。翼型件还包括冷却回路，其位于翼型件内且还包括：径向延伸的供应通路，其流体地联接至冷却空气入口通路；近壁冷却筛网(near wallcooling mesh)，其位于邻近于外表面的一部分且沿该部分延伸；径向延伸的开口，其将供应通路流体地联接至近壁冷却筛网以限定用于近壁冷却筛网的流体入口；以及气室，其流体地联接至近壁冷却筛网以限定用于近壁冷却筛网的流体出口；其中冷却空气从入口到出口流过近壁冷却筛网，且沿流动方向气室的横截面积大于冷却筛网的横截面积。
一种用于具有涡轮转子盘的燃气轮机的叶片。叶片包括燕尾部，其具有多个空气入口通路且构造成安装至涡轮转子盘。叶片还包括翼型件，其从燕尾部沿径向延伸且具有外表面，该外表面限定在前缘与后缘之间沿轴向延伸且在根部与末梢之间沿径向延伸的压力侧和吸力侧，其中根部邻近燕尾部。叶片还包括：前缘冷却回路，其位于翼型件内且流体地联接至多个空气入口通路中的对应一个；后缘冷却回路，其位于翼型件内且流体地联接至多个空气入口通路中的对应一个；以及中间冷却回路，其位于翼型件内且在前缘冷却回路和后缘冷却回路之间，中间冷却回路包括：径向延伸的供应通路，其流体地联接至冷却空气入口通路；近壁冷却筛网，其位于邻近于外表面的一部分且沿该部分延伸；径向延伸的开口，其将供应通路流体地联接至近壁冷却筛网以限定用于近壁冷却筛网的流体入口；以及气室，其流体地联接至近壁冷却筛网以限定用于近壁冷却筛网的流体出口。冷却空气从入口到出口流过近壁冷却筛网，且沿流动方向气室的横截面积大于近壁冷却筛网的横截面积。
一种用于燃气涡轮发动机的翼型件，其具有：周缘壁，其界定内部且限定压力侧和与压力侧相对的吸力侧；近壁冷却筛网，其位于邻近于吸力侧和压力侧中的一个的一部分且沿该部分延伸；以及气室，其流体地联接至近壁冷却筛网以限定用于近壁冷却筛网的流体出口，其中气室具有在翼弦方向平面比近壁冷却筛网更大的截面大小。
本发明的第一技术方案提供了一种用于燃气涡轮发动机的翼型件，所述翼型件包括：外表面，其限定在前缘与后缘之间沿轴向延伸且在根部与末梢之间沿径向延伸的压力侧和吸力侧；以及冷却回路，其位于所述翼型件内且包括：径向延伸的供应通路，其流体地联接至冷却空气入口通路，近壁冷却筛网，其位于邻近于所述外表面的一部分且沿该部分延伸，径向延伸的开口，其将所述供应通路流体地联接至所述近壁冷却筛网以限定用于所述近壁冷却筛网的流体入口，以及气室，其流体地联接至所述近壁冷却筛网以限定用于所述近壁冷却筛网的流体出口；其中冷却空气从入口到出口流过所述近壁冷却筛网，且沿空气流方向所述气室的横截面积大于所述近壁冷却筛网的横截面积。
本发明的第二技术方案是在第一技术方案中，还包括位于所述近壁冷却筛网内的销组。
本发明的第三技术方案是在第一技术方案中，用于所述近壁冷却筛网的所述流体入口和流体出口中的一个比用于所述近壁冷却筛网的所述流体入口和流体出口中的另一个定位更靠近所述前缘。
本发明的第四技术方案是在第一技术方案中，所述近壁冷却筛网位于邻近于所述压力侧和吸力侧中的一个。
本发明的第五技术方案是在第一技术方案中，所述气室的最大横截面积大于所述近壁冷却筛网的最大截面大小。
本发明的第六技术方案是在第一技术方案中，还包括延伸穿过所述外表面且到所述气室中的膜孔。
本发明的第七技术方案是在第一技术方案中，还包括径向延伸的分隔壁，其位于所述翼型件的内部内且沿所述外表面延伸以部分地限定所述供应通路和所述近壁冷却筛网。
本发明的第八技术方案是在第七技术方案中，所述分隔壁终止于自由端，其部分地限定用于所述近壁冷却筛网的所述流体入口。
本发明的第九技术方案是在第八技术方案中，还包括结构肋条，其位于所述内部内且在所述压力侧和所述吸力侧之间延伸，其中所述结构肋条部分地限定所述供应通路且与所述自由端间隔开来结合所述自由端限定所述流体入口。
本发明的第十技术方案是在第九技术方案中，还包括上游供应通路，其将所述冷却空气入口通路流体地联接至所述供应通路以将所述供应通路流体地联接至所述冷却空气入口通路。
本发明的第十一技术方案是在第十技术方案中，所述上游供应通路和供应通路布置成使得冷却空气沿根部到末梢的方向流过所述上游供应通路且沿末梢到根部的方向流过所述供应通路。
本发明的第十二技术方案是在第十一技术方案中，所述近壁冷却筛网布置成使得从所述入口到所述出口流过近壁冷却筛网的所述冷却空气沿从所述前缘朝所述后缘的方向流动。
本发明的第十三技术方案是在第一技术方案中，所述气室的至少一部分沿所述外表面延伸。
本发明的第十四技术方案提供了一种用于具有涡轮转子盘的燃气涡轮发动机的叶片，所述叶片包括：燕尾部，其具有多个空气入口通路且构造成安装至所述涡轮转子盘；翼型件，其从所述燕尾部沿径向延伸且具有外表面，所述外表面限定在前缘与后缘之间沿轴向延伸且在根部与末梢之间沿径向延伸的压力侧和吸力侧，其中所述根部邻近所述燕尾部；前缘冷却回路，其位于所述翼型件内且流体地联接至所述多个空气入口通路中的对应一个；后缘冷却回路，其位于所述翼型件内且流体地联接至所述多个空气入口通路中的对应一个；以及中间冷却回路，其位于所述翼型件内且在所述前缘冷却回路和所述后缘冷却回路之间，所述中间冷却回路包括：径向延伸的供应通路，其流体地联接至所述空气入口通路，近壁冷却筛网，其位于邻近于所述外表面的一部分且沿该部分延伸，径向延伸的开口，其将所述供应通路流体地联接至所述近壁冷却筛网以限定用于近壁冷却筛网的流体入口，以及气室，其流体地联接至所述近壁冷却筛网以限定用于所述近壁冷却筛网的流体出口；其中冷却空气从入口到出口流过所述近壁冷却筛网，且沿流动方向所述气室的横截面积大于所述近壁冷却筛网的横截面积。
本发明的第十五技术方案是在第十四技术方案中，还包括径向延伸的分隔壁，其位于所述翼型件的内部内且沿所述外表面延伸以部分地限定所述供应通路和所述近壁冷却筛网。
本发明的第十六技术方案是在第十五技术方案中，所述分隔壁终止于自由端，其部分地限定用于所述近壁冷却筛网的所述流体入口。
本发明的第十七技术方案是在第十六技术方案中，还包括结构肋条，其位于所述内部内且在所述压力侧和所述吸力侧之间延伸，其中所述结构肋条部分地限定所述供应通路且与所述自由端间隔开来结合所述自由端限定所述流体入口。
本发明的第十八技术方案是在第十七技术方案中，还包括上游供应通路，其将所述空气入口通路流体地联接至所述供应通路以将所述供应通路流体地联接至冷却空气入口通路。
本发明的第十九技术方案是在第十八技术方案中，用于所述近壁冷却筛网的所述流体入口和流体出口中的一个比用于所述近壁冷却筛网的所述流体入口和流体出口中的另一个定位更靠近所述前缘。
本发明的第二十技术方案提供了一种用于燃气涡轮发动机的翼型件，其具有：周缘壁，其界定内部且限定压力侧和与所述压力侧相对的吸力侧；近壁冷却筛网，其位于邻近于所述吸力侧和压力侧中的一个的一部分且沿该部分延伸；以及气室，其流体地联接至所述近壁冷却筛网以限定用于所述近壁冷却筛网的流体出口，其中所述气室具有在翼弦方向平面比所述近壁冷却筛网更大的截面大小。
附图说明
在附图中：
图1为用于飞行器的燃气涡轮发动机的示意性截面图。
图2为具有冷却空气入口通路的图1的发动机的涡轮叶片形式的发动机构件的透视图。
图3为图2的翼型件的截面视图。
图4为示出四个冷却回路的图3的截面翼型件的示图。
图5为示出近壁冷却筛网和气室的图4的中间冷却回路的放大视图。
图6为图4的冷却回路的流程图。
图7为示出沿与图4的方向相反的方向给送的近壁冷却筛网和气室的图3的截面翼型件的示图。
零件列表
10 发动机
12 纵轴线(中心线)
14 前部
16 后部
18 风扇区段
20 风扇
22 压缩机区段
24 低压(LP)压缩机
26 高压(HP)压缩机
28 燃烧区段
30 燃烧器
32 涡轮区段
34 HP涡轮
36 LP涡轮
38 排气区段
40 风扇壳
42 风扇叶片
44 核心
46 核心壳
48 HP轴/HP转轴
50 LP轴/LP转轴
52 压缩机级
54 压缩机级
56 压缩机叶片
58 压缩机叶片
60 压缩机导叶(喷嘴)
62 压缩机导叶(喷嘴)
64 涡轮级
66 涡轮级
68 涡轮叶片
70 涡轮叶片
72 涡轮导叶(喷嘴)
74 涡轮导叶(喷嘴)
76 燕尾部
78 翼型件
80 末梢
82 根部
84 平台
88 第一入口通路
90 第二入口通路
92 第三入口通路
92a 前侧入口
92b 后侧入口
94 通路出口
96 内部
98 压力侧壁
100 吸力侧壁
102 前缘
104 后缘
120 前缘冷却回路
122 中间冷却回路
124 后缘冷却回路
124a 第一冷却回路
124b 第二冷却回路
130 供应通路
132 近壁冷却回路
136 气室通路
138 销组
140 回流通路
144 前缘通路
146 引导回路通道
148 壁
150 供应通路
152 回流通路
154 出口通路
160 供应通路
162 后缘通路
164 入口
166 后端通路
168 槽口
170 上游供应通路
172 中间供应通路
174 中间回流通路
176 近壁冷却筛网
178 通道
180 销组
182 筛网气室
184 入口
186 分隔壁
188 自由端
190 结构肋条
200 膜孔
208 末梢冷却通路
210 上转角
212 下转角
214 上转角
216 下转角
218 上转角
220 下转角
222 末梢端
278 翼型件
322 中间冷却回路
370 上游供应通路
372 中间供应通路
374 中间回流通路
376 近壁冷却筛网
378 通道
380 销组
382 筛网气室
384 入口
386 分隔壁
388 自由端
400 膜。
具体实施方式
本发明的描述的实施例针对涡轮叶片，且具体针对冷却涡轮叶片。出于图示的目的，将参照用于飞行器燃气涡轮发动机的涡轮叶片描述本发明。然而，将理解的是，本发明并未如此受限，且可在诸如其它移动应用和非移动工业、商业和住宅应用的非飞行器应用中具有普通应用。还可应用于涡轮发动机中除叶片外的翼型件，诸如静止导叶。
应当认识到的是，如本文中所描述的用语"翼展方向"应理解为大体上在翼型件的根部和末梢之间延伸的方向。还应理解的是，如本文中所描述的，用语"翼弦方向"应理解为大体上在翼型件的前缘和后缘之间弓形地延伸的方向。此外，"翼弦方向"可限定"翼弦方向平面"，使得可在前缘和后缘之间限定平坦的区域。
图1为用于飞行器的燃气涡轮发动机10的示意性截面图。发动机10具有从前14向后16延伸的大体上纵向延伸的轴线或中心线12。发动机10包括成下游串流关系：包括风扇20的风扇区段18、包括增压器或低压(LP)压缩机24和高压(HP)压缩机26的压缩机区段22、包括燃烧器30的燃烧区段28、包括HP涡轮34和LP涡轮36的涡轮区段32，以及排气区段38。
风扇区段18包括包绕风扇20的风扇壳40。风扇20包括围绕中心线12沿径向设置的风扇叶片42形式的多个翼型件。HP压缩机26、燃烧器30和HP涡轮34形成发动机10的核心44，其生成燃烧气体。核心44由核心壳46包绕，核心壳46可与风扇壳40联接。
围绕发动机10的中心线12同轴地设置的HP轴或转轴48将HP涡轮34传动地连接到HP压缩机26上。围绕发动机10的中心线12同轴地设置在更大直径环形HP转轴48内的LP轴或转轴50将LP涡轮36传动地连接到LP压缩机24和风扇20上。
LP压缩机24和HP压缩机26分别包括多个压缩机级52,54，其中一组压缩机叶片56,58形式的旋转翼型件关于对应的一组的压缩机导叶60,62(也称为喷嘴)形式的静止翼型件旋转，以压缩或加压经过级的流体流。在单个压缩机级52,54中，多个压缩机叶片56,58可成环提供，且可关于中心线12从叶片平台到叶片末梢沿径向向外延伸，同时对应的静止压缩机导叶60,62定位在旋转叶片56,58下游且邻近于旋转叶片56,58。将注意的是，图1中所示的叶片、导叶和压缩机级的数目仅为了示范性目的选择，且其它数目是可能的。
HP涡轮34和LP涡轮36分别包括多个涡轮级64,66，其中一组涡轮叶片68,70形式的旋转翼型件关于对应一组涡轮导叶72,74(也称为喷嘴)形式的静止翼型件旋转，以从经过级的流体流提取能量。在单个涡轮级64,66中，多个涡轮叶片68,70可成环提供，且可关于中心线12从叶片平台到叶片末梢沿径向向外延伸，同时对应的静止涡轮导叶72,74定位在旋转叶片68,70上游且邻近于旋转叶片68,70。将注意的是，图1中所示的叶片、导叶和涡轮级的数目仅为了示范性目的选择，且其它数目是可能的。
在操作中，旋转风扇20将环境空气供应至LP压缩机24，LP压缩机24然后将加压的环境空气供应至HP压缩机26，HP压缩机26进一步加压环境空气。来自HP压缩机26的加压的空气在燃烧器30中与燃料混合且点燃，由此生成燃烧气体。一些功由HP涡轮34从这些气体提取，HP涡轮34驱动HP压缩机26。燃烧气体排放到LP涡轮36中，其提取附加功来驱动LP压缩机24，且排出气体最终经由排气区段38从发动机10排放。LP涡轮36的驱动会驱动LP转轴50旋转风扇20和LP压缩机24。
由风扇20供应的环境空气中的一些可绕过发动机核心44，且用于发动机10的部分(尤其是热部分)的冷却，且/或用于对飞行器的其它方面冷却或供能。在涡轮发动机的背景下，发动机的热部分一般在燃烧器30下游，尤其是涡轮区段32，其中HP涡轮34为最热部分，因为其直接在燃烧区段28的下游。其它冷却流体源可为但不限于从LP压缩机24或HP压缩机26排放的流体。
图2为图1中的发动机10的一个涡轮叶片68形式的发动机构件的透视图。涡轮叶片68包括燕尾部76和翼型件78。翼型件78从末梢80延伸至根部82。燕尾部76还包括在根部82处与翼型件78整体结合的平台84，其有助于沿径向容纳涡轮空气流。燕尾部76可构造成安装到发动机10上的涡轮转子盘上。燕尾部76包括至少一个入口通路，示例性地示为第一入口通路88、第二入口通路90和第三入口通路92，各自延伸穿过燕尾部76，以提供在通路出口94处与翼型件78的内部流体连通。应当认识到的是，燕尾部76以截面示出，使得入口通路88,90,92收纳在燕尾部76的本体内。
转到图3，以截面示出的翼型件78具有内部96，其由限定压力侧的凹形压力侧壁98和限定吸力侧的凸形吸力侧壁100来限定，凹形压力侧壁98和凸形吸力侧壁100连结在一起来限定具有前缘102和后缘104的翼型件形状。翼型件78沿一个方向旋转，使得压力侧壁98跟随吸力侧壁100。因此，如图3中所示，翼型件78将朝页面顶部向上旋转。
翼型件78包括多个内部通路，其可布置成形成专用于冷却叶片68的特定部分的冷却回路。通路和对应的冷却回路在图4中示出，图4为翼型件78的截面视图。应当认识到的是，如图所示的翼型件78内的各个独立通路的相应几何形状是示例性的，各自绘出了冷却回路的一个或更多个元件，且不会将冷却回路限于如图所示的几何形状、大小或位置。
如图所示，翼型件78设有三个冷却回路，包括前缘冷却回路120、中间冷却回路122和后缘冷却回路124，其分别经由入口通路88,90,92供应冷却空气。如图所示，后缘冷却回路124还包括共同从第三冷却通路92给送的第一冷却回路124a和第二冷却回路124b。
冷却回路可由在翼型件78内沿径向延伸的一个或更多个通路限定。应当认识到的是，通路可包括一个或更多个膜孔，其可提供特定通路与翼型件78的外表面之间的流体连通，从而沿翼型件78的外表面提供冷却流体膜。
更详细地看冷却回路中每一个，前缘冷却回路120可包括供应通路130、近壁冷却回路132，以及前缘通路144。供应通路130从根部82朝末梢80延伸，在出口94处流体地联接到第一入口通路88上，以将冷却空气供应至近壁冷却回路132和前缘通路144。
近壁冷却回路132示例性地示出在供应通路130和吸力侧壁100之间，同时邻近于吸力侧壁100。在此构造中，近壁冷却回路132冷却翼型件78沿吸力侧壁100的壁部分。作为备选，近壁冷却回路132可定位邻近于压力侧壁98，在压力侧壁98与供应通路130之间。同样地，供应通路130可作为备选定位邻近于吸力侧壁100。
近壁冷却回路132包括从末梢80延伸至根部82的气室通路136，且可具有设置在气室通路136内的多个销或销组138。近壁冷却回路132还包括至少一个回流通路140，图4中示为位于气室通路136的沿翼弦方向的相对端上的两个回流通路140。回流通路140靠近根部82流体地联接到气室通路136上，且从根部82延伸至末梢80。
前缘冷却回路120还包括前缘通路144，其位于邻近于前缘102且从根部82延伸至末梢80。前缘通路144穿过限定在供应通路130与前缘通路144之间的壁148中的引导回路通道146与供应通路130流体连通。引导回路通道146可包括多个离散的入口，诸如冲击开口。前缘通路144还邻近于近壁冷却回路132的一个回流通路140。
包括第一冷却回路124a和第二冷却回路124b的后缘冷却回路124可共同地从第三入口通路92给送。第三入口通路92可给送第一冷却回路124a和第二冷却回路124b两者，其中第三入口通路92可从一个入口分成燕尾部76内的两个截然不同的入口。备选地，第四入口通路(未示出)可用于给送第一冷却回路124a或第二冷却回路124b中的一者，而第三入口通路92给送另一个。第二冷却回路124b设置邻近于后缘104，且第一冷却回路124a沿翼弦方向设置在第二冷却回路124b与中间冷却回路122之间。
第一冷却回路124a包括供应通路150，其与第三入口通路92流体连通且从根部82延伸至末梢80。供应通路150流体地联接到从末梢80延伸至根部82的回流通路152上，回流通路152流体地联接到从根部82延伸至末梢80的出口通路154上。
第二冷却回路124b包括供应通路160，其与第三入口通路92流体连通且从根部82延伸至末梢80。供应通路160与从根部82延伸至末梢80的后缘通路162流体连通。在一个实例中，后缘通路162可穿过设置在供应通路160与后缘通路162之间的沿翼型件78径向延伸的一个或更多个入口164联接到供应通路160上。后缘通路162可设置成具有设置在后缘通路162内的一排或更多排销或销组166。后缘通路162还可包括与后缘通路162和翼型件78的外部流体连通的一个或更多个槽口168。
中间冷却回路122设置在前缘冷却回路120和后缘冷却回路124之间的在翼型件78的翼弦方向中部中。中间冷却回路122可流体地联接到第二入口通路90上，从其接收冷却流体流。中间冷却回路122包括流体地联接到第二入口通路90上且从根部82延伸至末梢80的上游供应通路160。上游供应通路160可位于邻近于吸力侧壁100，或可邻近压力侧壁98，或既不邻近于压力侧壁98，也不邻近于吸力侧壁100。
上游供应通路170流体地联接到从末梢80延伸至根部82的中间供应通路172上。中间供应通路172还联接到中间回流通路174上。横跨内部96且在压力侧壁98和吸力侧壁100之间延伸的结构肋条190设置在中间回流通路174与上游供应通路170和中间供应通路172的组合之间。中间回流通路174也可在压力侧壁98和吸力侧壁100之间横跨内部96。除中间回流通路174之外，中间供应通路172还流体地联接到位于压力侧壁98与中间供应通路172之间的邻近于压力侧的近壁冷却筛网176上。
应当认识到的是，如图4中所示的几何形状是本文公开的冷却回路的一个实施方式的实例，且不应当理解为限制性的。包括多个通路、壁、通道、销组等的冷却回路应当理解为翼型件78内的冷却回路的一种示例性实施方式，且本文公开的位置、大小和几何形状并入以便有助于理解冷却回路的发明构想。例如，尽管示为在翼型件78的吸力侧壁100上，但近壁冷却回路132可作为备选位于压力侧壁98上。此外，由翼型件78的截面轮廓内的通路限定的抽象形状是示例性的，且可为任何形状、为几何学的、唯一的或其它。
看图5，最佳示出了中间冷却回路122，近壁冷却筛网176经由中间供应通路172与上游供应通路170流体连通。中间供应通路172穿过径向延伸的开口与近壁冷却筛网176流体连通，开口限定了用于近壁冷却筛网176的流体入口184。分隔壁186设置在中间供应通路172和近壁冷却筛网176之间，部分地限定中间供应通路172、入口184、以及近壁冷却筛网176。分隔壁186终止于自由端188，自由端188邻近于入口184且部分地限定入口184，位于结构肋条190的对面。近壁冷却筛网176还包括通道178，其具有设置在通道178内的多个销或销组180。
通道178提供中间供应通路172和筛网气室182之间的流体连通。筛网气室182限定用于近壁冷却筛网176的流体出口。筛网气室182包括限定沿流动方向大于近壁冷却筛网176的横截面积的筛网气室182的横截面积的几何形状。在中间冷却回路122的备选定向中，近壁冷却筛网176可位于邻近于吸力侧壁100。
应当认识到的是，筛网气室182的横截面积相对于通道178更大，从而有助于沿筛网气室182的翼展长度的多个膜孔的加工。如果未设有足够的空间来用于钻机来延伸，则穿过压力侧壁98或吸力侧壁100的膜孔的典型的钻孔将延伸到翼型件78的内部96的另外的壁或通路，且损坏它们。如本文中所使用的用于"钻孔"指的是通过一些已知的方法(例如，激光加工或放电加工)来加工。增大的横截面积所得的筛网气室182的额外体积也可实现筛网气室182内的较有益的空气流，这可帮助建立从膜孔排出的均匀的冷却膜。
图6为图4的翼型件78的冷却回路120,122,124的流程图。翼型件78以虚线示意性地示出，以示出翼型件78内的冷却回路120,122,124的总体构造。翼型件78将内部96限定为腔，其从前缘102到后缘104沿翼弦方向延伸且从末梢80到根部72沿翼展方向延伸，且可由内壁分成不同的通道或通路来形成冷却回路120,122,124，冷却回路120,122,124将冷却流体流引导穿过翼型件78。设置在翼型件78的末梢80上方的末梢冷却通路208可从前缘102附近朝后缘104沿基本翼弦方向延伸。末梢冷却通路208提供用于冷却回路120, 122, 124的公共通路来排出冷却流体，使得给送到冷却回路120, 122, 124的冷却流体可最终从翼型件78排出(如果未穿过一个或更多个膜孔排出)。
前缘冷却回路120可被给送来自燕尾部76内的第一入口通路88的冷却流体。前缘冷却回路120接收从根部82朝末梢80移动的供应通路130内的冷却流体。供应通路130经由引导回路通道146与前缘通路144流体连通，在前缘通路144处，多个膜孔200可沿翼型件78的前缘102排出冷却流体来产生冷却膜。
前缘冷却回路120还可包括末梢80附近的至少一个上转角210，将冷却流体从供应通路130提供至近壁冷却回路132。在上转角210处，冷却流体可从供应通路130流入气室通路136中。冷却流体沿末梢80到根部82的方向在包括多个销138的气室通路136内行进。在根部82附近，前缘冷却回路120还可包括至少一个下转角212，示例性地示为两个下转角212，提供了从气室通路136到回流通路140的冷却流体。冷却流体在回流通路140内沿根部82到末梢80的方向流动，且可将冷却流体穿过膜孔200排出来形成沿翼型件78的外表面的冷却膜或使冷却流体朝末梢冷却通路208移动。
后缘冷却回路124可被给送来自第三入口通路92的冷却流体流。第三入口通路92还可独立地供应第一冷却回路124a和第二冷却回路124b，这可通过使来自第三入口通路92的冷却流体流分到前侧入口92a和后侧入口92b来完成。
示为从前侧入口92a给送的第一冷却回路124a沿根部82到末梢80方向将冷却流体流接收到供应通路150内。在上转角218处，冷却流体可从供应通路150提供至回流通路152，沿末梢80到根部82的方向移动。冷却流体然后可在从根部82移动到末梢80的下转角220处从回流通路152提供至出口通路154。在出口通路154内，冷却流体可穿过膜孔200排出，以沿翼型件78的外表面提供冷却膜。因此，由第一冷却回路124a限定的流体路径可基本为蛇线，在末梢80与根部82之间蜿蜒。
示为从后侧入口92b给送的第二冷却回路124b可设有沿根部82到末梢80方向的供应通路160中的冷却流体流。沿供应通路160，冷却流体可从供应通路160穿过一个或更多个入口164流入可包括一个或更多个销166的后缘通路162。不会流入后缘通路162的冷却流体可从供应通路的末梢端222排出翼型件78的后缘104。后缘通路162内的冷却空气可穿过膜孔200从翼型件78排出，或可备选地穿过槽口168、穿过后缘104排出。
沿翼弦方向设置在前缘冷却回路120与后缘冷却回路124之间的中间冷却回路122可被给送来自第二入口通路90的冷却流体流。中间冷却回路122从第二入口通路90接收上游供应通路170内从根部82朝末梢80移动的冷却流体。中间冷却回路122还包括上转角214，在该处，上游供应通路170与中间供应通路172流体连通。中间供应通路172还穿过入口184与近壁冷却筛网176流体连通。来自入口184的冷却空气流可穿过可包括一个或更多个销或销组180的近壁冷却筛网176移动至筛网气室182(自入口184行进且行进穿过通道178)，在该处，冷却流体可穿过膜孔200排出来产生沿翼型件78的外表面的冷却膜。
中间冷却回路122还可包括下转角216，其将冷却流体从中间供应通路172提供至中间回流通路174。从中间回流通路174起，膜孔200可从中间冷却回路122排出冷却流体来提供沿翼型件78的外表面的冷却膜。中间回流通路174可在吸力侧壁98与压力侧壁100之间延伸，使得多组膜孔200可提供冷却流体流至翼型件78的外表面。
应当认识到的是，如图6中所示的冷却回路120,122,124是翼型件78内的冷却回路的一个实施方式的实例，且不应当看作是由特定几何形状、通路、销组、膜孔等限制。还应当理解的是，尽管冷却回路120, 122, 124, 124a, 124b示为大体上从前缘102朝后缘104或从后缘104朝前缘102移动，但图示仅为冷却回路自身的示例性示图。特定的通路、通道、入口或筛网可关于翼型件78沿任何方向流动，诸如沿后缘104或前缘102的方向，末梢80或根部82的方向，或朝翼型件78的压力侧壁98或吸力侧壁100，或它们的任何组合。
图7示出了翼型件278的截面，其中中间冷却回路322内的近壁冷却筛网376沿基本上后缘104朝前缘102的翼弦方向延伸。图7的翼型件278可基本相似于图4的翼型件78。因此，相似的元件将以加上二百的值的相似数字来识别。
中间冷却回路322由第二入口通路90给送，第二入口通路90与上游供应通路370流体连通。沿根部82到末梢80的方向延伸的上游供应通路370与中间供应通路372流体连通。中间供应通路372从末梢80延伸到根部82，且还与近壁冷却筛网376和中间回流通路374流体连通。中间回流通路374在根部82附近接收来自中间供应通路372的冷却流体，且从根部82延伸到末梢。膜孔可从翼型件78的外表面延伸到中间回流通路374，从而将冷却流体提供至翼型件278的外表面来形成冷却膜。
近壁冷却筛网376包括通道378，穿过限定流体入口384的径向延伸的开口从中间供应通路372给送通道378。图7中的通道378(与图4中的通道178相反)沿后缘104到前缘102的翼弦方向延伸。多个销或销组380可设置在通道378内。筛网气室382经由通道378与中间供应通路372流体连通，且相对于通道378设置在入口384的翼弦方向相对处。分隔壁388还限定中间供应通路372和通道378，且设置在中间供应通路372和通道378之间。分隔壁388包括邻近于入口384的自由端388。
筛网气室382可设置邻近于中间回流通路374，使得筛网气室382处于中间回流通路374和压力侧壁98之间。多个膜孔可延伸到筛网气室382中，从而将冷却流体提供至翼型件278的外表面来形成冷却膜。应当认识到的是，尽管近壁冷却筛网376示出为邻近于压力侧壁98，但它可备选地设置邻近于吸力侧壁100。
筛网气室382包括相对于通道378更大的横截面积，从而有助于在翼型件的外表面和筛网气室382之间延伸的膜孔的加工。如果未设有足够的空间来用于钻机来延伸，则穿过侧壁98,100的膜孔的典型的钻孔将延伸到内部壁或通路中，且损坏它们。筛网气室382内的额外体积也可提供筛网气室382内的较有益的空气流，这可帮助建立从膜孔排出的均匀的冷却膜。
应当认识到的是，如图7中所示的几何形状可能是中间冷却回路322的一个实施方式的实例，且通路、壁、通道、销组等的特定几何形状可与如图所示的翼型件278不同。例如，中间供应通路372和近壁冷却筛网376的组合的横截面积可更小，或更靠近后缘104设置，使得中间回流通路374在压力侧壁98和吸力侧壁100之间横跨内部。
应当认识到的是，如图4、5和7中所示的中间冷却回路122,322是在翼型件78,278内包括近壁冷却筛网176,376和筛网气室182,382的冷却回路的示例性实施方式，且不应当看作是由通路、销组、膜孔等的定向限制。还应当理解的是，尽管冷却回路120, 122, 124,124a, 124b示为大体上从前缘102朝后缘104或从后缘104朝前缘102移动，但图示仅为冷却回路自身的示例性示图。特定的通路、通道、入口或筛网可关于翼型件78沿任何方向流动，诸如沿后缘102或前缘104的方向，末梢80或根部82的方向，或朝翼型件78的压力侧壁98或吸力侧壁100，或它们的任何组合。
本文公开的***、方法和其它装置的各种实施例提供了涡轮叶片的冷却回路的改善的冷却有效性。可在所述***的一些实施例的实践中实现的一个优点在于，叶片的近壁冷却筛网可用于叶片的压力侧壁或吸力侧壁中的至少一个，且在两个侧壁上，同时将空气提供至膜孔，以便在翼型件的外表面上产生冷却膜。实施的近壁冷却筛网提供了翼型件内的最佳冷却和空气流管理，且提供用于加工近壁冷却筛网内的膜孔的空间。尽管按照涡轮叶片形式的翼型件描述了特定实施例，但描述同样适用于燃气涡轮发动机内的任何翼型件，包括但不限于涡轮导叶、压缩机叶片和压缩机导叶。
本书面描述使用了实例来公开本发明，包括最佳模式，且使本领域的任何技术人员能够实践本发明，包括制作和使用任何装置或***，以及执行任何并入的方法。本发明的专利范围由权利要求限定，且可包括本领域的技术人员想到的其它实例。如果此类其它实施例具有并非不同于权利要求的书面语言的结构元件，或如果它们包括与权利要求的书面语言无实质差别的等同结构元件，则期望此类其它实例在权利要求的范围内。

Claims (8)

1.一种用于燃气涡轮发动机(10)的翼型件(78)，所述翼型件(78)包括：
外表面，其限定在前缘(102)与后缘(104)之间沿轴向延伸且在根部(82)与末梢(80)之间沿径向延伸的压力侧(98)和吸力侧(100)；以及
冷却回路(122)，其位于所述翼型件(78)内且包括：
径向延伸的供应通路(172)，其流体地联接至冷却空气入口通路(90)；
近壁冷却筛网(176)，其位于邻近于所述外表面的一部分且沿该部分延伸；
径向延伸的开口，其将所述供应通路(172)流体地联接至所述近壁冷却筛网(176)以限定用于所述近壁冷却筛网(176)的流体入口(184)；
气室(182)，其流体地联接至所述近壁冷却筛网(176)以限定用于所述近壁冷却筛网(176)的流体出口；上游供应通路(170)，其将所述冷却空气入口通路(90)流体地联接至所述供应通路(172)以将所述供应通路(172)流体地联接至所述冷却空气入口通路(90)；以及
中间回流通路(174)，其相较于所述供应通路(172)更靠近所述前缘(102)；
其中，冷却空气从入口(184)到出口流过所述近壁冷却筛网(176)，且沿空气流方向所述气室(182)的横截面积大于所述近壁冷却筛网(176)的横截面积，所述上游供应通路(170)、所述供应通路(172)和所述中间回流通路(174)布置成使得冷却空气沿根部到末梢的方向流过所述上游供应通路(170)、沿末梢到根部的方向流过所述供应通路(172)和沿根部到末梢的方向流过所述中间回流 通路(174)。
2.根据权利要求1所述的翼型件(78)，其特征在于，还包括位于所述近壁冷却筛网(176)内的销组(180)。
3.根据权利要求1所述的翼型件(78)，其特征在于，用于所述近壁冷却筛网(176)的所述流体入口(184)和流体出口中的一个比用于所述近壁冷却筛网(176)的所述流体入口(184)和流体出口中的另一个定位更靠近所述前缘(102)。
4.根据权利要求1所述的翼型件(78)，其特征在于，所述气室(182)的最大横截面积大于所述近壁冷却筛网(176)的最大截面大小。
5.根据权利要求1所述的翼型件(78)，其特征在于，还包括径向延伸的分隔壁(186)，其位于所述翼型件(78)的内部(96)内且沿所述外表面延伸以部分地限定所述供应通路(172)和所述近壁冷却筛网(176)。
6.根据权利要求5所述的翼型件(78)，其特征在于，所述分隔壁(186)终止于自由端(188)，其部分地限定用于所述近壁冷却筛网(176)的所述流体入口(184)。
7.根据权利要求6所述的翼型件(78)，其特征在于，还包括结构肋条(190)，其位于所述内部(96)内且在所述压力侧(98)和所述吸力侧(100)之间延伸，其中所述结构肋条(190)部分地限定所述供应通路(172)且与所述自由端(188)间隔开来结合所述自由端(188)限定所述流体入口(184)。
8.根据权利要求1所述的翼型件(78)，其特征在于，所述近壁冷却筛网(176)布置成使得从所述入口(184)到所述出口流过近壁冷却筛网(176)的所述冷却空气沿从所述前缘(102)朝所述后缘(104)的方向流动。
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