[发明专利]涡轮叶片、制造涡轮叶片的方法和整修涡轮叶片的方法

说明书

一种涡轮叶片（1）包括翼型件部段（10），其中至少一个冷却孔（32）形成在翼型件部段（10）的末梢底板（30）上，其流体连接到翼型件部段（10）的内部冷却剂腔（28）。涡轮叶片（1）还包括增材制造的末梢帽（40），其经由直接在翼型件部段（10）的末梢底板（30）上逐层沉积材料而形成。末梢帽（40）包括从末梢底板（30）向外延伸的至少一个振鸣末梢导轨（42，44）。所述至少一个振鸣末梢导轨（42，44）包括形成在其中的嵌入式冷却通道（50）。嵌入式冷却通道（50）与所述至少一个冷却孔（32）对准并流体连接，冷却孔（32）穿过翼型件部段（10）的末梢底板（30）形成。嵌入式冷却通道（50）包括位于所述至少一个振鸣末梢导轨（42，44）的侧面（42a，44b）和顶面（42c，44c）中的至少一者上的一个或多个出口（54，56）。

技术领域

本公开涉及用于燃气涡轮发动机的涡轮叶片，并且特别涉及涡轮叶片末梢。

背景技术

在涡轮机（诸如燃气涡轮发动机）中，空气在压缩机部段中加压，并且然后与燃料混合，并且在燃烧器部段中燃烧，以生成热燃烧气体。热燃烧气体在发动机的涡轮部段内膨胀，在那里能量被提取以产生有用功，诸如转动发电机来产生电力。热燃烧气体行进穿过涡轮部段内的一系列涡轮级。涡轮级可包括一排固定翼型件，即涡轮动叶片，后面是一排旋转翼型件，即涡轮叶片，其中涡轮叶片从热燃烧气体中提取能量以提供输出功率。

通常，涡轮叶片包括从平台沿翼展方向径向向外延伸的翼型件。翼型件由界定翼型件内部的外壁构成，翼型件内部可以具有一个或多个内部冷却通道。涡轮叶片还包括从平台径向向内延伸的附接结构（称为根部），用于将叶片安装在转子盘上。涡轮叶片的径向外部末梢可设有末梢特征，以减小叶片和周围静止护罩之间的间隙尺寸，该间隙被称为环段。末梢特征（通常称为振鸣末梢）被设计成最小化叶片末梢和环段之间的工作流体的泄漏。

振鸣末梢通常包括从末梢帽径向向外延伸的末梢导轨。因此，位于离翼型件内部冷却通道一定距离处的末梢导轨难以通过传导来冷却。典型地，振鸣末梢通过在压力侧表面和/或翼型件的末梢帽上钻冷却孔来冷却。

发明内容

简而言之，本发明的各方面提供了一种具有改进的末梢冷却的涡轮叶片。

根据第一方面，提供了一种涡轮叶片。该涡轮叶片包括翼型件部段，该翼型件部段从翼型件部段的第一端处的平台沿翼展方向延伸至第二端处的末梢底板。穿过末梢底板形成至少一个冷却孔。该至少一个冷却孔流体连接到翼型件部段的内部冷却剂腔。涡轮叶片还包括增材制造的末梢帽，其经由直接在翼型件部段的末梢底板上逐层沉积材料而形成。末梢帽包括从末梢底板向外延伸的至少一个振鸣末梢导轨。所述至少一个振鸣末梢导轨包括形成在其中的嵌入式冷却通道。嵌入式冷却通道与所述至少一个冷却孔对准并且流体连接到所述至少冷却孔，该冷却孔穿过翼型件部段的末梢底板形成。嵌入式冷却通道包括位于所述至少一个振鸣末梢导轨的侧面和顶面中的至少一者上的一个或多个出口。

根据第二方面，提供了一种制造涡轮叶片的方法。该方法包括形成翼型件部段，该翼型件部段从翼型件部段的第一端处的平台沿翼展方向延伸至第二端处的末梢底板。该方法还包括穿过末梢底板形成至少一个冷却孔，该至少一个冷却孔流体连接到翼型件部段的内部冷却剂腔。该方法还包括在翼型件部段的末梢底板之上形成末梢帽，该末梢帽包括从末梢底板向外延伸的至少一个振鸣末梢导轨。经由直接在末梢底板上逐层沉积材料来增材形成末梢帽，使得所述至少一个振鸣末梢导轨包括形成在其中的嵌入式冷却通道。嵌入式冷却通道与所述至少一个冷却孔对准并流体连接到该冷却孔，该冷却孔穿过翼型件部段的末梢底板形成。嵌入式冷却通道包括位于所述至少一个振鸣末梢导轨的侧面和顶面中的至少一者上的一个或多个出口。