[发明专利]配备有冷却系统的叶片、相关的导流片组件以及相关的涡轮机

说明书

本发明涉及一种涡轮机导流片组件的叶片，该叶片配备有冷却系统，该冷却系统包括插入件(22)和排出装置，该插入件被布置在所述叶片的内腔(24)内，该插入件被连接到用于叶片冷却空气的入口(26)并且被设计成对叶片的内腔(24)的表面进行冷却；该排出装置被构造成将插入件(22)内的冷却空气中的一些排出并且被设计成将该冷却空气中的一些送至涡轮机的中心毂部。排出装置包括排出头(30)，该排出头被布置在叶片的内腔(24)中并且穿过插入件的开口(34)，并且该排出头被构造成将插入件(22)内的冷却空气中的一些排出。

技术领域

本发明涉及一种涡轮机的导流片组件的叶片。具体地，本发明涉及一种导流片组件的叶片，该叶片装配有用于叶片以及用于涡轮机的其他部件的冷却系统。

背景技术

通常，涡轮机从上游到下游包括一个或多个压气机级(例如低压压气机和高压压气机)、燃烧室、一个或多个涡轮级(例如高压涡轮和低压涡轮)。上游和下游是相对于外流的喷射流中的正常气体流动方向(从上游到下游的)来定义的。

涡轮将来自燃烧室的气流的热能和动能转换成所需的机械能，以驱动压气机和/或转子(例如在直升机的情况下)。

涡轮通常包括一个或多个叶片级，每个级通常以已知的方式包括被称为导流片组件的固定叶栅以及移动叶栅。成叶栅形式的叶片的组件有时被称为“叶片装置(blading)”。叶片包括指向上游的部分(被称为前缘)和指向下游的部分(被称为后缘)。

导流片组件通常借助于遍及叶片内部并形成迷宫延伸的回路通过强制对流而被冷却。冷却空气在导流片组件的每个叶片的被称为外子午线的部分处进入在燃烧室的周边的涡轮的处于燃烧室这一侧的叶片。冷却空气从外子午线流通并穿过叶片，从而在内部对叶片(包括叶片的前缘)进行冷却，直到导流片组件的每个叶片的被称为内子午线的、位于涡轮的中心毂部这一侧的部分。术语冷却空气或冷空气表示下述空气：该空气的温度低于在涡轮机的外流的喷射流中流动的气体的温度，并且被用于降低位于外流的喷射流中的元件的温度。

冷却空气中的一些在这些内子午线处被排出以送至毂部，以便冷却涡轮的其他部分。尽管如此，在冷却系统中(叶片在该冷却系统中通过迷宫式回路被冷却)被送至毂部的空气是在叶片的前缘处已被加热过的空气，并且因此具有比冷却空气的温度更高的温度。另外，所消耗的冷却空气量也很大。

其他冷却系统包括插入件或双层壳(double skins)，该插入件或双层壳被布置在叶片内并被用于冷却叶片的内表面。具体地，插入件包括具有多个穿孔的壁，该壁用于借助冷空气的冲击来冷却叶片的前缘。这些插入件被用于减少与迷宫式冷却系统相关的空气消耗量。另外，对流传热系数高于由迷宫式系统产生的对流传热系数。在某些情况下，这些插入件被延长，以使得它们穿过内子午线，以便将排出空气中的一些经由毂部朝向涡轮的其他部分输送。

但是，这种插入件构造导致冷空气在插入件与内子午线之间的接界处大量泄漏。由于该泄漏而逸出的空气损失掉了(尤其是在气体的外流的喷射流中)，并且不能用于冷却叶片或涡轮的其他部分。

因此，发明人寻求对现有的导流片组件的叶片进行改进的方法。

发明目的

本发明旨在减少已知的叶片的缺点中的至少某一些缺点。

具体地，本发明旨在在本发明的至少一个实施例中提供一种装配有冷却系统的叶片，该冷却系统被用于对叶片以及对叶片被安装在其中的涡轮机的其他部件有效地进行冷却。

本发明还旨在在至少一个实施例中提供一种装配有限制冷却空气的消耗的冷却系统的叶片。

本发明还旨在在至少一个实施例中提供一种装配有减少冷却空气的损失的冷却系统的叶片。

本发明还旨在在至少一个实施例中提供一种装配有冷却系统的叶片，该冷却系统用于限制对穿过叶片的空气的加热以便冷却涡轮机的其他部件。

发明内容