[发明专利]具有泄漏流调节器的带罩涡轮机翼型件

说明书

公开了一种具有泄漏流调节器(12)的带罩涡轮机翼型件(10)，该泄漏流调节器(12)构造成将泄漏流定向成与主要热气流对准。泄漏流调节器(12)可以定位在位于翼型件(10)的梢部(24)上的外罩(22)的外罩基部(20)的径向外表面(18)上。泄漏流调节器(12)可以包括径向外表面(28)，该径向外表面(28)定位成比外罩基部(20)的径向外表面(18)在径向上更向内，从而形成用于重定向泄漏流的径向向外延伸的壁表面(30)。在至少一个实施方式中，径向向外延伸的壁表面(30)可以与带罩涡轮机翼型件(10)的压力侧(38)对准，以通过将泄漏流重定向成与主要热气流对准来减少重新引入至主要气流时的空气动力学损失，从而提高涡轮发动机的效率。

技术领域

本发明总体上涉及涡轮机翼型件，并且更具体地涉及位于带罩涡轮机翼型件上的外罩上的流调节器。

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；用于将压缩空气与燃料混合并点燃混合物的燃烧器；以及用于产生动力的涡轮机叶片组件。燃烧器通常在可能超过2500华氏度的高温下运行。典型的涡轮机燃烧器构型将涡轮机叶片组件暴露于这些高温。因此，涡轮机叶片必须由能够承受这种高温的材料制成。

涡轮机叶片由位于一个端部处的根部以及形成叶片的长形部形成，叶片在涡轮机叶片的相反端部处从联接至根部的平台向外延伸。叶片通常由前缘、后缘、以及与根部段相反的梢部构成。涡轮机叶片的梢部通常具有梢部特征，用以减小涡轮机的气体路径中的环形区段与叶片之间的间隙的尺寸，进而防止梢部流泄漏，这减小了由涡轮叶片产生的扭矩量。一些涡轮叶片包括附接至梢部的外罩，如图1所示。如图2所示，梢部泄漏损失基本上失去了提取功(work extraction)的机会并且还导致空气动力学二次损失。为了减少梢部上的泄漏，带罩叶片通常包括用于运行梢部间隙的周向刀刃。在带罩涡轮级上的主要损失机构中的一个主要损失机构是腔损失，具体地如图2所示因来自腔的梢部罩泄漏流再进入至主要气体路径而引起的混合损失。梢部上的泄漏流不会被转子叶片转动，因此以具有与主要气流成不匹配的相对较高的漩涡速度及与其不匹配的角度的方式离开罩腔。流动角度和速度的不匹配导致空气动力学混合损失。

发明内容

公开了一种具有泄漏流调节器的带罩涡轮机翼型件，该泄漏流调节器构造成将泄漏流定向成与主要热气流对准。泄漏流调节器可以定位在位于翼型件的梢部上的外罩的外罩基部的径向外表面上。泄漏流调节器可以包括径向外表面，该径向外表面定位成比外罩基部的径向外表面在径向上更向内，从而形成用于重定向泄漏流的径向向外延伸的壁表面。在至少一个实施方式中，径向向外延伸的壁表面可以与带罩涡轮机翼型件的压力侧对准，以通过将泄漏流重定向成与主要热气流对准来减少在重新引入至主要气流时的空气动力学损失，从而提高涡轮发动机的效率。

在至少一个实施方式中，涡轮机翼型件可以由大致长形翼型件形成，该大致长形翼型件具有前缘、后缘、压力侧、在与压力侧相反的一侧上的吸力侧、在第一端部处的梢部、以及在与第一端部大致相反的第二端部处联接至翼型件的根部，该根部用于支承翼型件并用于将翼型件联接至盘状件。涡轮机翼型件可以包括联接至大致长形翼型件的梢部的一个或更多个外罩。外罩可以沿大致从压力侧朝向吸力侧的方向延伸并且在涡轮发动机中沿周向延伸。外罩可以至少部分地由外罩基部和外罩本体形成，其中，外罩基部联接至大致长形翼型件的梢部，外罩本体从外罩基部沿径向向外延伸。外罩基部可以具有在外罩本体的上游延伸的上游部段和在外罩本体的下游延伸的下游部段。

涡轮机翼型件可以包括下游泄漏流调节器，该下游泄漏流调节器定位于在外罩本体的下游延伸的下游部段中。下游泄漏流调节器的径向外表面可以定位成比外罩基部的下游部段的径向外表面在径向上更向内。在下游泄漏流调节器的径向外表面与外罩基部的下游部段的径向外表面之间的相交部可以与涡轮发动机的纵向轴线不平行且非正交，大致长形翼型件构造成定位在该涡轮发动机中。下游泄漏流调节器可以从外罩本体延伸至外罩基部的下游边缘。