[发明专利]在其中包括前部、中间和尾部冷却腔室的冷却涡轮导叶平台

说明书

公开了一种冷却系统(10)，其位于涡轮翼型件(12)内，并具有位于涡轮翼型件(12)的内端壁(18)和外端壁(20)内的膜冷却通道(16)，其中冷却流体除了从尾部冷却腔室(22)之外被供应至冷却通道(16)，以防止由通常在涡轮发动机的稳态操作期间通过尾部冷却腔室(22)聚集的碎屑在膜冷却通道(16)内发生阻塞。冷却系统(10)可以包括一个或多个中间冷却通道(24)，其从中间冷却腔室(26)延伸并包括出口(28)，所述出口(28)定位成比形成尾部冷却腔室(22)的上游壁(32)更靠近内端壁(18)的下游边缘(30)。因此，中间冷却通道(24)可以冷却位于尾部冷却腔室(22)径向外侧的内端壁(18)的侧面，而不接收来自尾部冷却腔室(22)的冷却流体，由此消除由尾部冷却腔室(22)中的碎屑造成阻塞的可能性。

技术领域

本发明大体涉及涡轮翼型件，并且更具体地涉及处于可用于涡轮发动机中的中空涡轮翼型件的平台中的冷却系统。

背景技术

通常，燃气涡轮发动机包括用于压缩空气的压缩机、用于混合压缩空气与燃料并点燃混合物的燃烧器和用于生产电力的涡轮叶片组件。燃烧器常常在可能超过2,500华氏度的高温下操作。典型的涡轮燃烧器构造会使涡轮导叶和叶片组件暴露于高温。作为结果，涡轮导叶和叶片必须由能够承受这种高温的材料制成，或者必须包括冷却特征，以允许部件在超过材料承受能力的环境中幸存。涡轮发动机通常包括从壳体沿径向向内延伸的多行静止的涡轮导叶，并且包括附接至转子组件用于转动转子的多行可旋转的涡轮叶片。

通常，涡轮导叶暴露于加热翼型件的高温燃烧器气体。同样地，涡轮导叶的端壁暴露于相同的高温燃烧器气体。已经确定的是，污染负面地影响用以紧临内端壁和外端壁外侧提供冷却空气保护层的膜冷却孔的能力，如图1-7中所示。具体而言，尾部冲击袋已经被确定用于收集碎屑，并将堵塞从尾部冲击袋延伸至外表面的膜冷却孔。被堵塞的膜冷却孔导致在操作期间形成高的热梯度，并缩短端壁的寿命。

发明内容

公开了一种冷却系统，其位于可用于涡轮发动机中的涡轮翼型件内，并具有位于涡轮翼型件的内端壁和外端壁内的膜冷却通道，其中冷却流体除了从尾部冷却腔室之外被供应至膜冷却通道，以防止由通常在涡轮发动机的稳态操作期间通过尾部冷却腔室聚集的碎屑在膜冷却通道内发生阻塞。冷却系统可以包括一个或多个中间冷却通道，其从中间冷却腔室延伸并包括出口，所述出口定位成比形成尾部冷却腔室的上游壁更靠近内端壁的下游边缘。因此，中间冷却通道可以冷却位于尾部冷却腔室径向外侧的内端壁的侧面，而不接收来自尾部冷却腔室的冷却流体，由此消除由尾部冷却腔室中的碎屑造成阻塞的可能性。

在至少一个实施例中，涡轮翼型件可以由大体细长形的中空翼型件形成，所述大体细长形的中空翼型件具有前边缘、后边缘、压力侧、抽吸侧、处于第一端部处的内端壁和处于第二端部处的外端壁、以及由细长形的中空翼型件中的至少一个腔体形成的冷却系统，其中所述第二端部大体位于大体细长形的中空翼型件的与第一端部相对的相对侧。内端壁可以包括一个或多个尾部冷却腔室和位于尾部冷却腔室上游的一个或多个中间冷却腔室。尾部冷却腔室可以位于中间冷却腔室与内端壁的下游边缘之间。冷却系统可以包括中间膜冷却通道，其从所述至少一个中间冷却腔室延伸，其中所述至少一个中间膜冷却通道具有处于所述至少一个中间冷却腔室中的至少一个入口和定位成比形成所述至少一个尾部冷却腔室的上游壁更靠近所述内端壁的下游边缘的至少一个出口，由此将所述至少一个中间膜冷却通道的至少一个出口设置在形成所述至少一个尾部冷却腔室的上游壁的下游。内端壁的与大体细长形的中空翼型件相交的外表面可以是无穿孔的，没有来自从至少一个尾部冷却腔室延伸的通道的任何出口。因此，尾部冷却腔室不包括位于内端壁的外表面中的出口可能容易发生阻塞的膜冷却通道。

冷却系统还可以包括一个或多个尾部膜冷却通道，其从尾部冷却腔室延伸至内端壁的下游边缘处的一个或多个出口。在至少一个实施例中，从尾部冷却腔室延伸至内端壁的下游边缘处的尾部膜冷却通道包括从尾部冷却腔室延伸的多个尾部膜冷却通道，其中每个尾部膜冷却通道具有处于下游边缘中的出口。