[发明专利]用于涡轮转子的包括肋的中空叶片

说明书

技术领域

本发明涉及用于涡轮转子的叶片，更具体地，本发明涉及用于高压气体涡轮，特别是用于直升飞机的中空叶片。然而，本发明还可用于飞机引擎，且更常见地涉及任何气体涡轮。本发明更具体地涉及具有封闭端壁的类型的中空叶片，即其中端壁不包括口，这不同于具有开放端壁的类型的中空叶片(所称的“被冷却”类型，不形成本发明的主题)。

背景技术

如图1和2中所示，涡轮叶片10在其根部与其叶片尖端12之间沿径向延伸，其中，通常设置开放腔14(被称为“浴盆”)，其由封闭端壁16和侧边沿18限定。叶片的径向R是相对于支撑叶片的转子而言，轴向是引擎轴线方向并垂直于径向。这样的叶片在传统上包括：压力侧24、吸收侧26、前缘28和后缘30。

与实心叶片尖端相比，腔14的存在用于叶片减重，并用于修改气体流的结构，由此限制不希望出现的从叶片压力侧24朝向叶片吸收侧26的气体流。然而，来自燃烧室的位于涡轮上游的热气体在流动到腔14内时通过对流而加热腔14的壁。

发明内容

本发明的目的在于，构建腔中的热气体流，以减小热气体与腔壁之间的热交换。

本发明通过以下事实而实现此目的：腔的侧边沿承载至少一个肋，所述肋在叶片的前缘与后缘之间延伸。因而可理解，所述肋在腔内延伸。

这种叶片的优点在于，侧边沿的所述至少一个肋产生气体环流，以针对大多数可能透入腔中的热气体而阻隔腔入口。因此，在热气体与腔壁之间的热交换减少，由此，从热学角度而言，腔壁应力达到更小的程度。

有利地，所述至少一个肋在与所述叶片的径向大致垂直的平面中延伸，应理解，所用的“大致垂直”是指：所述平面相对于严格垂直于叶片径向的平面的角度在±30°范围内。优选地，所述至少一个肋在与所述叶片的径向严格垂直的平面中延伸。发明人已经发现，在这种构造中，所述至少一个肋有效阻隔可能进入腔中并由此加热腔壁的热气体流。

在一变例中，所述侧边沿包括至少两个肋。所存在的两个肋用于进一步改善在腔入口处的气体阻隔。优选地，这两个肋相互面对。

有利地，所述侧边沿具有的至少两个肋被设置在与所述叶片的径向大致垂直的公共平面中。这样，腔的开口被限制在单一的公共平面中，由此用于限制气体进入腔中。

可替代地，侧边沿所承载的至少两个肋被设置在与所述叶片的径向大致垂直的两个不同平面中。各肋沿径向的这种不同定位用于阻隔可能透入腔中的气体流。

更进一步，腔的所述侧边沿包括：与所述叶片的压力侧接近的第一边沿部分和与所述叶片的吸收侧接近的第二边沿部分，有利地，所述侧边沿具有的至少两个肋处于所述边沿的公共部分上。在这种构造中，可精调针对可能透入腔中的气体流的阻隔，并可减少叶片上的肋所具有的多余重量。

应注意到，所用术语“边沿部分”是指边沿的在叶片的前缘与后缘之间延伸的部分。两个边沿部分是邻接的。因而边沿包括两个边沿部分：在叶片压力侧旁边在前缘与后缘之间延伸的第一边沿部分，和在叶片吸收侧旁边在前缘与后缘之间延伸的第二边沿部分。

可替代地，仍设计为所述侧边沿包括：与所述叶片的压力侧接近的第一边沿部分和与所述叶片的吸收侧接近的第二边沿部分，所述侧边沿具有至少两个位于两个边沿部分上的肋。这样，通过肋使得腔入口显著变小，且仅有少量气体流可透入腔中。

有利地，沿着沿所述叶片的径向，所述至少一个肋从所述叶片尖端回退。结果，在叶片尖端处保持剩余间隙，从而能够有效限制可能透入腔中的气体并由此改进在腔入口处的阻隔。

优选地，所述至少一个肋具有大致矩形的截面。发明人已经发现，这样的肋可改进阻隔功能。所用术语“大致矩形截面”涵盖矩形截面，以及梯形、正方形或平行四边形的截面。

所述肋也可以是斜切的。斜切的肋形状用于减少肋重量而同时保持肋间的连接接触，其足以确保所述连接的机械整体性。此外，肋的斜切形状用于形成特定边缘效应的气体流，并由此改进对可能透入腔中的气体流的阻隔。

本发明还提供一种包括至少一个本发明叶片的涡轮转子，并且提供一种包括至少一个涡轮转子的涡轮机，例如直升飞机气体涡轮。

附图说明

通过阅读以下对以非限制性示例给出的各种实施例的详细描述，本发明及其优点可被更好地理解。参照附图进行描述，其中：

图1是现有技术叶片的尖端的透视图；

图2是图1的叶片在图1的平面II上的截面图；

图3是本发明第一实施例的叶片的尖端的透视图；

图4A是图3的叶片在图3的平面IV上的截面图，而图4B、4C和4D显示出本发明的叶片的其它实施例；