[发明专利]用于燃气涡轮机的涡轮机叶片和用于制造这样的涡轮机叶片的型芯

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于燃气涡轮机的涡轮机叶片，具有空心的能够被热气环流的叶身，多个分布在所述叶身的后缘上的用于吹出对涡轮机叶片进行冷却的冷却剂的开口通过布置在其之间的分隔片彼此分开，其中在叶身的内部设置了至少一个与所述开口中的多个开口在流动技术上相连接的空腔，在所述空腔中在所述分隔片的上游设置了多个涡流元件，所述涡流元件分别具有朝向到达那里的冷却剂流的流入侧。此外，本发明涉及一种用在浇铸装置中的用于制造按权利要求1前序部分所述的浇铸的涡轮机叶片的型芯，用于在将型芯从所浇铸的涡轮机叶片中移走之后在涡轮机叶片中留下能够被冷却剂穿流的空腔。

背景技术

开头所提到的涡轮机叶片和用于制造这样的涡轮机叶片的型芯比如从WO 2003/042503 A1中得到公开。已知的涡轮机叶片具有得到冷却的后缘，在该后缘上多个用于吹出冷却空气的开口通过布置在其之间的分隔片彼此分开，所述分隔片在英语中也作为“tear drops（泪状物）”而为人所知。在所述布置在后缘上的开口的前面布置了共同的空腔，在所述空腔中布置了三列柱状的管座，管座在英语里也在名称“Pin-Fins（翅片）”下面为人所知，所述管座设置用于提高从其旁边扫过的冷却空气的热传递并且用于提高那里的压力损失。

为制造这样的涡轮机叶片所需要的型芯在此在WO 2003/042503 A1的图7中以透视方式示出。被型芯所占据的位置空间在制造浇铸的涡轮机叶片之后作为空腔留在涡轮机叶片中，其中布置在型芯中的开口用浇铸材料填满。就这一点而言，所述型芯是涡轮机叶片的内部的相反的反映。

从WO 2003/042503 A1中公开的翅片拥有柱形的形状并且将涡轮机叶片的叶身的吸入侧壁和压力侧壁的彼此对置的内表面连接起来。

在这方面知道，在涡轮机叶片的后缘上流出的冷却空气量通过最大的压力损失的合适的选择和/或在后缘附近被冷却空气穿流的最小的横截面面积来调节。但是这种处理方式会导致这样的型芯，对于所述型芯来说设置在型芯后缘上的开口如此变大，从而在其之间还仅仅留下较薄的分隔片。但是在操作型芯时型芯恰恰会在这个位置破裂，使得该型芯随后不能使用。

此外，从WO 2003/042503 A1中公开了用于冷却空气的布置在内部的C形的导流元件，所述导流元件应该在损失少的情况下使冷却空气转向和并将其引导到下游的区域中。

此外，从EP 1 091 092 A2中公开了一种空气冷却的涡轮机叶片。为了实现叶身的空心壁的吸入侧或者说压力侧的特别有效的冷却，在双层壁的空腔中格栅状地布置了销柱（Pins）。所述销柱原则上具有菱形形状，其中其棱角被倒圆并且其棱边向里凹入地拱起。由此在所述销柱之间产生由用于冷却空气的通道构成的网，所述用于冷却空气的通道相应地具有变窄的入口和变窄的出口，在所述入口与出口之间布置了扩散器区段和喷嘴区段。借助于所述区段应该使冷却空气减慢和加速，用于实现有效的冷却。

发明内容

因此，本发明的任务是，提供一种开头所提到的用于燃气涡轮机的涡轮机叶片，所述涡轮机叶片能够用尽可能少量的冷却剂来得到有效且足够的冷却，并且/或者对于所述涡轮机叶片来说为进行制造而可以在浇铸装置中使用能够特别坚固地操作的型芯。

涉及涡轮机叶片的任务用一种按权利要求1所述特征的涡轮机叶片得到解决。涉及型芯的任务用一种按权利要求9所述特征的型芯得到解决。

本发明以这样的认识为基础，即可以实现更加稳定的型芯，如果布置在型芯后缘中的第一开口沿纵剖面进一步缩小，使得在型芯中布置在所述第一开口之间的分隔片加宽。但是布置在型芯中的分隔片的这种加宽在用这样的型芯制造的涡轮机叶片中导致布置在后缘上的开口的扩大，冷却剂通过所述开口从涡轮机叶片中逸出。因为以前这些开口也用于调节冷却剂的消耗，所以扩大了的开口由此导致冷却剂的消耗的增加。这种增加原则上不值得追求并且降低了燃气涡轮机的效率。现在为了抵抗这种效应，本发明提出，在涡轮机叶片的后缘开口上游的区域中，更准确地说在从流动技术上看布置在所述开口前面的空腔中提高压力损失并且由此在那里设置提高了的流动阻力，用于对前面所提到的冷却剂流量扩大的效应进行补偿，如果不是这种情况则甚至对所述效应进行过度补偿。为了与从现有技术中公开的柱形的翅片相比在涡轮机叶片的后缘上的开口的上游在冷却剂流中实现进一步得到提高的压力损失，按本发明提出，在所述分隔片的上游设置了多个涡流元件，所述涡流元件分别具有朝向到达在那里的冷却剂流的流入侧，所述流入侧至少部分凹入地拱起。通过该措施可以忍受所述开口的扩大，而没有由此出现冷却剂的消耗的提高。