專利名稱：渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片平臺冷卻裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及燃燒渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，如本說明書中所使用并且除非通過其它方式具體說明的，所述燃燒渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)包括所有類型的燃燒渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，例如用于發(fā)電的那些燃燒渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)以及飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)。更具體地，但并不以限制的方式，本發(fā)明涉及用于對渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的平臺區(qū)域進(jìn)行冷卻的裝置、系統(tǒng)和/或方法。
背景技術(shù)：
燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)典型地包括壓縮機(jī)、燃燒器、和渦輪。壓縮機(jī)和渦輪通常包括按級沿軸向?qū)盈B的、成行的翼型件或葉片。每一級都典型地包括一行固定的、沿周向間隔開的定子葉片，以及一組圍繞中心軸線或軸旋轉(zhuǎn)的、沿周向間隔開的轉(zhuǎn)子葉片。在操作中，壓縮機(jī)中的轉(zhuǎn)子葉片圍繞軸旋轉(zhuǎn)，以對空氣流進(jìn)行壓縮。壓縮空氣接著在燃燒器內(nèi)用于燃燒燃料供給。從燃燒過程獲得的熱氣流膨脹通過渦輪，從而造成轉(zhuǎn)子葉片使軸旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子葉片連接至該軸。通過該方式，包含在燃料中的能量轉(zhuǎn)化成旋轉(zhuǎn)軸的機(jī)械能，該機(jī)械能例如接著可以用于使發(fā)電機(jī)的線圈旋轉(zhuǎn)，以產(chǎn)生電力。參照圖1和圖2，渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片100通常包括翼型部分或翼型件102、以及根部分或根部104。可以將翼型件102描述成具有凸形吸力面105和凹形壓力面106。可以進(jìn)一步將翼型件102描述成具有前緣107 (向前邊緣)和后緣108 (后部邊緣)。可以將根部104描述成具有用于將葉片100固定至轉(zhuǎn)子軸的結(jié)構(gòu)(如圖所示，典型地包括燕尾榫109)、翼型件102從其延伸的平臺110、和柄部112，柄部112包括位于燕尾榫109與平臺110之間的結(jié)構(gòu)。如圖所示，平臺110可以是基本平面的。更具體地，平臺110可以具有平面頂側(cè)113，如圖1中所示，平面頂側(cè)113可以包括沿軸向和周向延伸的平坦表面。如圖2中所示，平臺110可以具有平面底側(cè)114，平面底側(cè)114也可以包括沿軸向和周向延伸的平坦表面。平臺110的頂側(cè)113和底側(cè)114可以形成為使得它們都彼此基本平行。如圖所示，應(yīng)當(dāng)領(lǐng)會，平臺110典型地具有薄的徑向外形，S卩，平臺110的頂側(cè)113與底側(cè)114之間的徑向距離相對較短。總體而言，渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片100上采用平臺110來形成燃?xì)鉁u輪機(jī)的熱氣路徑部段的內(nèi)部流動(dòng)路徑邊界。平臺110進(jìn)一步為翼型件102提供結(jié)構(gòu)支承。在操作中，渦輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度引起機(jī)械載荷，該機(jī)械載荷能夠沿平臺110產(chǎn)生高應(yīng)力區(qū)域，當(dāng)與高溫相關(guān)時(shí)，所述高應(yīng)力區(qū)域最終造成操作缺陷的形成，例如氧化、蠕變、低周疲勞裂紋等、以及其它的操作缺陷。當(dāng)然，這些缺陷不利地影響轉(zhuǎn)子葉片100的使用壽命。應(yīng)當(dāng)領(lǐng)會，這些惡劣的操作條件(即，暴露于熱氣路徑的極限溫度和與旋轉(zhuǎn)葉片相關(guān)的機(jī)械載荷)能夠在設(shè)計(jì)表現(xiàn)良好且制造成本效益高的耐用、持久的轉(zhuǎn)子葉片平臺110方面產(chǎn)生巨大挑戰(zhàn)。一個(gè)能夠使平臺區(qū)域110更加耐用的常用解決方案是在操作期間通過壓縮空氣流或其它冷卻劑流對平臺區(qū)域110進(jìn)行冷卻，并且多種這些類型的平臺設(shè)計(jì)是已知的。然而，像本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)領(lǐng)會的那樣，平臺區(qū)域110所展示出的某些設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)使得難以通過該方式進(jìn)行冷卻。在很大程度上，這是由于該區(qū)域的不合適的或復(fù)雜的(awkward)幾何形狀，如上所述，其原因在于平臺110是定位成遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子葉片的中央核心的外圍部件，并且典型地設(shè)計(jì)成具有結(jié)構(gòu)牢固、但是沿徑向薄的厚度。為了使冷卻劑循環(huán)，轉(zhuǎn)子葉片100典型地包括一個(gè)或多個(gè)空心冷卻通路116(見圖
3、圖4、圖5和圖9)，所述一個(gè)或多個(gè)空心冷卻通路116至少沿徑向延伸通過葉片100的核心/中心，包括通過根部104和翼型件102。如下文更加詳細(xì)地描述的，為了增加換熱，這種冷卻通路116可以形成為能夠具有盤旋通過葉片100的中央?yún)^(qū)域的蛇形路徑(serpentinepath)，但是其它的構(gòu)造也是可能的。在操作中，冷卻劑可以通過形成在根部104的內(nèi)側(cè)(inboard)部分中的一個(gè)或多個(gè)進(jìn)口 117進(jìn)入中央冷卻通路。冷卻劑可以循環(huán)通過葉片100，并且通過形成在翼型件上的出口(未示出)、并且/或者通過形成在根部104中的一個(gè)或多個(gè)出口(未示出)離開。冷卻劑可以受到加壓，并且可以例如包括加壓空氣、與水、蒸汽等混合的加壓空氣。在許多情況下，冷卻劑是從發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)移過來的壓縮空氣，但是其它的源也是可能的。如下文更加詳細(xì)地討論的，這些冷卻通路典型地包括高壓冷卻劑區(qū)域和低壓冷卻劑區(qū)域。高壓冷卻劑區(qū)域典型地與具有較高冷卻劑壓力的冷卻通路的上游部分相對應(yīng)，而低壓冷卻劑區(qū)域與具有相對較低的冷卻劑壓力的下游部分相對應(yīng)。在一些情況下，冷卻劑可以從冷卻通路116被引導(dǎo)至形成在相鄰的轉(zhuǎn)子葉片100的柄部112與平臺110之間的腔119中。從該處起，冷卻劑可以用于對葉片的平臺區(qū)域110進(jìn)行冷卻，圖3中展示了其傳統(tǒng)設(shè)計(jì)。該類型的設(shè)計(jì)典型地從冷卻通路116中的一個(gè)冷卻通路116抽取空氣，并且使用空氣對形成在柄部112/平臺110之間的腔119進(jìn)行加壓。一旦加壓，該腔119接著將冷卻劑供給至冷卻通道，所述冷卻通道延伸通過平臺110。在橫跨平臺Iio之后,冷卻空氣可以通過形成在平臺110的頂側(cè)113中的薄膜冷卻(film colling)孔離開所述腔。然而，應(yīng)當(dāng)領(lǐng)會，該類型的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)具有若干缺點(diǎn)。首先，由于只有在將兩個(gè)鄰近的轉(zhuǎn)子葉片100組裝之后才形成冷卻回路，因此冷卻回路在一部分內(nèi)不是自包含的。這在很大程度上增加了安裝和預(yù)安裝流測試的困難性和復(fù)雜性。第二個(gè)缺點(diǎn)是形成在相鄰的轉(zhuǎn)子葉片100之間的腔119的完整性(integrity)取決于對腔119周邊的密封如何。不充分/不適當(dāng)?shù)拿芊饪赡軐?dǎo)致平臺冷卻不充分，以及/或者浪費(fèi)冷卻空氣。第三個(gè)缺點(diǎn)是有熱氣路徑氣體可能被吸入腔119或平臺本身110中的固有風(fēng)險(xiǎn)。如果沒有在操作期間將腔119保持在足夠高的壓力下，那么可能會發(fā)生這種情況。如果腔119的壓力下降到熱氣路徑內(nèi)的壓力之下，那么熱氣將被吸入柄部腔119或平臺110本身中，從而通常對這些部件造成損壞，其原因是這些部件并未設(shè)計(jì)成能夠經(jīng)受暴露于熱氣路徑條件。圖4和圖5示出了另一種類型的用于平臺冷卻的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)。在該情況下，冷卻回路容納在轉(zhuǎn)子葉片100內(nèi)、并且不包括柄部腔119，如圖所示。冷卻空氣從延伸通過葉片110的核心/中心的冷卻通路116中的一個(gè)冷卻通路116被抽取，并且被向后引導(dǎo)通過形成在平臺110內(nèi)的冷卻通道120(即，“平臺冷卻通道120”)。如若干箭頭所示，冷卻空氣流過平臺冷卻通道120，并且通過平臺110的后部邊緣121的出口、或從沿吸力側(cè)邊緣122布置的出口離開。(注意:在描述或參照矩形平臺110的邊緣或面時(shí)，所述矩形平臺110的邊緣或面均可以基于，一旦安裝葉片100后，其相對于翼型件102的吸力面105和壓力面106、以及/或者發(fā)動(dòng)機(jī)的向前方向和后部方向的位置/部位被描述。這樣一來，像本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)領(lǐng)會的那樣，平臺可以包括后部邊緣121、吸力側(cè)邊緣122、前緣124、和壓力側(cè)邊緣126，如圖3和圖4中所示。此外，吸力側(cè)邊緣122和壓力側(cè)邊緣126通常還被稱作“斜面”，并且一旦安裝了鄰近的轉(zhuǎn)子葉片100，形成在吸力側(cè)邊緣122與壓力側(cè)邊緣126之間的狹窄腔可以被稱作“斜面腔”。)應(yīng)當(dāng)領(lǐng)會，圖4和圖5的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)相對于圖3的設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于，圖4和圖5的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)不受組裝或安裝條件中的變化的影響。然而，該類傳統(tǒng)設(shè)計(jì)具有若干限制或缺陷。首先，如圖所示，翼型件102的每一側(cè)上僅設(shè)置有一個(gè)回路，并且因此，所具有的缺點(diǎn)是對用于平臺110的不同部位/位置處的冷卻空氣的量的控制有限。其次，該類傳統(tǒng)設(shè)計(jì)所具有的覆蓋面積通常有限。盡管圖5的蛇形路徑在覆蓋方面相對于圖4是改進(jìn)的，但是平臺110內(nèi)仍然存在未冷卻的死區(qū)。第三，為了通過復(fù)雜形成的平臺冷卻通道120獲得更好覆蓋，制造成本顯著提高，特別是如果冷卻通道所具有的形狀需要鑄造工藝來形成的話。第四，這些傳統(tǒng)設(shè)計(jì)通常在使用冷卻劑之后和冷卻劑完全耗盡之前將冷卻劑排放到熱氣路徑中，從而不利地影響發(fā)動(dòng)機(jī)的效率。第五，該類傳統(tǒng)設(shè)計(jì)所具有的靈活性通常很小。即，通道120形成為平臺110的整體部分，并且能夠隨著操作條件發(fā)生變化而改變其功能或構(gòu)造的機(jī)會很小、或者不能提供這樣的機(jī)會。此外，這些類型的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)難于修復(fù)或翻新。因此，傳統(tǒng)的平臺冷卻設(shè)計(jì)在一個(gè)或多個(gè)重要方面有所不足。仍然需要能夠有效和高效地對渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的平臺區(qū)域進(jìn)行冷卻，同時(shí)還能夠成本效益高地構(gòu)建、應(yīng)用靈活、并且耐用的改進(jìn)的裝置、系統(tǒng)、和方法。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)示例性實(shí)施例中，本發(fā)明描述了一種位于渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片中的平臺冷卻裝置，該渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片具有定位在翼型件與根部之間的平臺。該轉(zhuǎn)子葉片包括內(nèi)部冷卻通路，該內(nèi)部冷卻通路從與位于根部中的冷卻劑源形成的連接部沿徑向向外延伸，其中，沿與翼型件的壓力側(cè)相一致的側(cè)面，平臺的壓力側(cè)包括從翼型件基部延伸至壓力側(cè)斜面的頂偵U。該平臺冷卻裝置包括:主增壓室，主增壓室正好位于平臺的壓力側(cè)中的頂側(cè)內(nèi)側(cè)，主增壓室通過平臺從具有后部位置的上游端部延伸至具有向前位置的下游端部；以及冷卻孔。主增壓室靠近上游端部包括后部轉(zhuǎn)向部(aft switchback)，并且在后部轉(zhuǎn)向部與下游端部之間包括向前弧形部。并且，冷卻孔中的每一個(gè)冷卻孔都從主增壓室延伸至形成在壓力側(cè)斜面上的端口。所述平臺冷卻裝置進(jìn)一步包括:供給增壓室，所述供給增壓室構(gòu)造成將所述主增壓室的所述上游端部連接至所述內(nèi)部冷卻通路；以及多個(gè)薄膜冷卻孔，每一個(gè)薄膜冷卻孔都將所述主增壓室連接至形成在所述平臺的所述頂側(cè)上的端口 ；其中所述平臺的所述頂側(cè)是平坦的，并且所述主增壓室包括與平坦頂側(cè)大致平行的縱向軸線。所述主增壓室的所述上游端部包括靠近所述平臺的周向中間區(qū)域的位置；并且所述主增壓室的所述下游端部包括靠近所述平臺的所述壓力側(cè)斜面的位置。從所述上游端部開始，所述后部轉(zhuǎn)向部構(gòu)造成包括第一部段、第二部段、以及定位在所述第一部段與所述第二部段之間的轉(zhuǎn)向部段；其中:所述第一部段朝向所述壓力側(cè)斜面沿周向延伸；所述轉(zhuǎn)向部段布置成靠近所述壓力側(cè)斜面，并且包括至少150°的急彎；并且所述第二部段從所述轉(zhuǎn)向部段朝向所述平臺的所述周向中間區(qū)域沿周向延伸。
所述轉(zhuǎn)向部段包括大約180°的急彎；所述第二部段相對于所述第一部段向前；所述后部轉(zhuǎn)向部構(gòu)造成包括分離結(jié)構(gòu)，所述分離結(jié)構(gòu)將所述第一部段與所述第二部段分離，所述分離結(jié)構(gòu)包括大致恒定的寬度；所述主增壓室在所述上游端部與所述下游端部之間包括大致恒定的寬度；并且所述分離結(jié)構(gòu)的大致恒定的寬度明顯小于所述主增壓室的大致恒定的寬度。所述后部轉(zhuǎn)向部限于所述平臺的所述壓力側(cè)的向后三分之一。所述后部轉(zhuǎn)向部包括傳熱結(jié)構(gòu)，所述傳熱結(jié)構(gòu)構(gòu)造成促進(jìn)流過所述后部轉(zhuǎn)向部與所述平臺的冷卻劑之間的傳熱；其中所述主增壓室包括被限定在底部與頂部之間的徑向高度，所述頂部相對于所述底部位于外側(cè)；其中所述徑向高度從所述主增壓室的所述上游端部至所述下游端部大致恒定；并且所述主增壓室構(gòu)造成使得所述頂部定位成非常靠近所述平臺的所述壓力側(cè)的所述頂側(cè)。所述后部轉(zhuǎn)向部內(nèi)的所述傳熱結(jié)構(gòu)包括外伸的突出部，所述外伸的突出部構(gòu)造成增加冷卻劑內(nèi)的湍流。所述后部轉(zhuǎn)向部的所述第二部段與所述向前弧形部連接、靠近所述平臺的所述周向中間區(qū)域；其中，從與所述后部轉(zhuǎn)向部形成的連接部向前延伸的所述向前弧形部包括曲率，所述曲率與翼型件基部的所述壓力側(cè)的外形的曲率相對應(yīng)，所述向前弧形部在所述翼型件基部下方延伸；并且其中所述主增壓室的所述下游端部位于所述平臺的所述壓力側(cè)斜面處。所述主增壓室包括后部出口和向前出口 ；其中:所述后部出口構(gòu)造成將所述后部轉(zhuǎn)向部的所述轉(zhuǎn)向部段連接至形成在所述壓力側(cè)斜面中的端口 ；所述向前出口構(gòu)造成將所述主增壓室的所述下游端部連接至形成在所述壓力側(cè)斜面中的端口 ；所述向前出口包括減小所述向前出口的橫截面流通面積的非整體塞；并且所述后部出口包括減小所述后部出口的橫截面流通面積的非整體塞。所述向前出口和所述后部出口中的每一個(gè)都包括在所述主增壓室的鑄造期間形成的印刷輸出；其中所述向前出口的所述非整體塞構(gòu)造成在操作期間提供通過所述向前出口的預(yù)定橫截面流通面積，所述預(yù)定橫截面流通面積與所期望的冷卻劑沖擊特性相對應(yīng)；并且其中所述后部出口的所述非整體塞構(gòu)造成在操作期間提供通過所述后部出口的預(yù)定橫截面流通面積，所述預(yù)定橫截面流通面積與期望的冷卻劑沖擊特性相對應(yīng)。所述冷卻孔的端口沿所述壓力側(cè)斜面間隔開；至少多個(gè)所述冷卻孔將所述端口中的一個(gè)端口連接至所述主增壓室的所述向前弧形部，并且至少多個(gè)所述冷卻孔將所述端口中的一個(gè)端口連接至所述主增壓室的所述后部轉(zhuǎn)向部；并且其中所述主增壓室所包括的軸向長度等于所述翼型件的軸向長度的至少0.75。至少五個(gè)冷卻孔將分離的對應(yīng)端口連接至所述主增壓室的所述向前弧形部，并且至少三個(gè)冷卻孔將相應(yīng)的端口連接至所述主增壓室的所述后部轉(zhuǎn)向部。所述冷卻孔沿大致周向方向從所述壓力側(cè)斜面延伸至所述主增壓室。所述冷卻孔中的每一個(gè)冷卻孔所包括的橫截面流通面積都比所述主增壓室小；并且其中所述冷卻孔是線性的。所述冷卻孔和端口構(gòu)造成使得在操作期間，每一個(gè)冷卻孔和端口均將期望的冷卻劑沖擊流排放至斜面腔中，在安裝時(shí)，所述斜面腔形成在所述渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片與相鄰的渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片之間。在另一個(gè)示例性實(shí)施例中，本發(fā)明描述了一種制造位于渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片中的平臺冷卻裝置的方法，該渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片具有位于翼型件與根部之間的界面處的平臺。該轉(zhuǎn)子葉片包括形成在其中的內(nèi)部冷卻通路，該內(nèi)部冷卻通路從與位于根部處的冷卻劑源形成的連接部延伸至平臺，并且其中，沿與翼型件的壓力側(cè)相一致的側(cè)面，平臺的壓力側(cè)包括從翼型件基部沿周向延伸至壓力側(cè)斜面的頂側(cè)。該方法可以包括以下步驟:通過鑄造工藝在平臺的壓力側(cè)中形成主增壓室，主增壓室構(gòu)造成通過平臺從具有后部位置的上游端部延伸至具有向前位置的下游端部；以及加工冷卻孔。主增壓室靠近上游端部包括后部轉(zhuǎn)向部，并且在后部轉(zhuǎn)向部與下游端部之間包括向前弧形部。并且，冷卻孔中的每一個(gè)冷卻孔都從主增壓室延伸至形成在壓力側(cè)斜面上的端口。所述方法進(jìn)一步包括形成供給增壓室的步驟，所述供給增壓室構(gòu)造成將所述主增壓室的所述上游端部連接至所述內(nèi)部冷卻通路；其中形成所述主增壓室的步驟包括在所述平臺內(nèi)鑄造所述主增壓室；其中所述主增壓室構(gòu)造成使得所述主增壓室的所述上游端部包括靠近所述平臺的周向中間區(qū)域的位置，并且所述主增壓室的所述下游端部包括位于所述平臺的所述壓力側(cè)斜面處的位置；并且其中:從所述上游端部開始，所述后部轉(zhuǎn)向部構(gòu)造成包括第一部段、第二部段、以及定位在所述第一部段與所述第二部段之間的轉(zhuǎn)向部段；所述第一部段朝向所述壓力側(cè)斜面沿周向延伸；所述轉(zhuǎn)向部段布置成靠近所述壓力側(cè)斜面，并且包括大約180°的急彎；并且所述第二部段從所述轉(zhuǎn)向部段朝向所述翼型件沿周向延伸。鑄造所述主增壓室的步驟包括構(gòu)造印刷輸出，所述印刷輸出在操作中包括后部出口和向前出口 ；其中:所述后部出口構(gòu)造成將所述后部轉(zhuǎn)向部的所述轉(zhuǎn)向部段連接至形成在所述壓力側(cè)斜面中的端口 ；所述向前出口構(gòu)造成將所述主增壓室的所述下游端部連接至形成在所述壓力側(cè)斜面中的端口。所述方法進(jìn)一步包括以下步驟:形成用于所述向前出口的第一塞，其中所述第一塞構(gòu)造成減小所述向前出口的橫截面流通面積，使得所述向前出口包括預(yù)定橫截面流通面積，所述預(yù)定橫截面流通面積在操作中與所期望的通過所述向前出口的冷卻劑沖擊特性相對應(yīng)；將所述第一塞安裝到所述向前出口中；形成用于所述后部出口的第二塞，其中所述第二塞構(gòu)造成減小所述后部出口的橫截面流通面積，使得所述后部出口包括預(yù)定橫截面流通面積，該預(yù)定橫截面流通面積在操作中與所期望的通過所述后部出口的冷卻劑沖擊特性相對應(yīng)；以及將所述第二塞安裝在所述后部出口中。當(dāng)通過結(jié)合附圖和所附權(quán)利要求閱覽下文對優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述時(shí)，本發(fā)明的這些和其它的特征將變得顯而易見。


通過結(jié)合附圖仔細(xì)研究下文對本發(fā)明的示例性實(shí)施例的更加詳細(xì)的描述，將更完整地理解和領(lǐng)會本發(fā)明的這些和其它的特征，在附圖中:圖1示出了示例性渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的透視圖，該示例性渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片中可以采用本發(fā)明的實(shí)施例；圖2示出了渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的仰視圖，該渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片中可以使用本發(fā)明的實(shí)施例；圖3示出了鄰近的渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的剖視圖，所述鄰近的渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片具有根據(jù)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的冷卻系統(tǒng)；圖4示出了具有平臺的渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的俯視圖，該平臺具有根據(jù)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)部冷卻通道；圖5示出了具有平臺的渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的俯視圖，該平臺具有根據(jù)備選的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)部冷卻通道；圖6示出了具有根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的平臺冷卻構(gòu)造的渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的透視圖；圖7示出了具有根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的、具有冷卻構(gòu)造的渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的平臺的俯視圖，其中具有局部橫截面示意圖；以及圖8示出了具有根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的冷卻構(gòu)造的渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的平臺的俯視圖，其中具有局部橫截面示意圖。
具體實(shí)施例方式應(yīng)當(dāng)領(lǐng)會，通過冷卻劑的內(nèi)部循環(huán)進(jìn)行冷卻的渦輪機(jī)葉片典型地包括內(nèi)部冷卻通路116，內(nèi)部冷卻通路116從根部104沿徑向向外延伸、通過平臺區(qū)域110、并且進(jìn)入翼型件102，如上文參照若干傳統(tǒng)的冷卻設(shè)計(jì)所描述的。應(yīng)當(dāng)領(lǐng)會，本發(fā)明的某些實(shí)施例可以結(jié)合傳統(tǒng)的冷卻劑通路使用，以增強(qiáng)高效主動(dòng)的平臺冷卻、或者使得能夠進(jìn)行高效主動(dòng)的平臺冷卻，并且結(jié)合常見的設(shè)計(jì)對本發(fā)明進(jìn)行討論:具有纏繞(盤旋)或彎曲構(gòu)造的內(nèi)部冷卻通路116。如圖7中所示,彎曲路徑(serpentine path)典型地構(gòu)造成允許冷卻劑的單向流動(dòng)，并且包括促進(jìn)冷卻劑與周圍的轉(zhuǎn)子葉片100之間換熱的特征設(shè)計(jì)。在操作中，典型地為從壓縮機(jī)流出的壓縮空氣(但是其它類型的冷卻劑也可以用于本發(fā)明的實(shí)施例，例如蒸汽)的加壓冷卻劑，通過穿過根部104形成的連接部被供給至內(nèi)部冷卻通路116。壓力驅(qū)動(dòng)冷卻劑通過內(nèi)部冷卻通路116，并且冷卻劑交換(convect)來自周圍壁的熱。總體而言，內(nèi)部冷卻通路116的各種傳統(tǒng)設(shè)計(jì)在向轉(zhuǎn)子葉片100內(nèi)的某些區(qū)域提供主動(dòng)冷卻方面多少是有效的。然而，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)領(lǐng)會，平臺區(qū)域證明是更具
挑戰(zhàn)性的。這至少部分地由于平臺不合適的幾何形狀(awkward geometry)-即，其狹窄
的徑向高度及其伸離轉(zhuǎn)子葉片100的核心或主體所通過的方式。然而，考慮到其暴露于熱氣體路徑的極限溫度和高機(jī)械負(fù)荷，平臺的冷卻需求是巨大的。如上文所描述的，傳統(tǒng)的平臺冷卻設(shè)計(jì)是無效的，原因是其無法解決特定區(qū)域的挑戰(zhàn)，且在對冷卻劑的使用方面是低效的，并且/或者制造成本高。現(xiàn)在參照圖6至圖8，提供了本發(fā)明的示例性的若干視圖。具體而言，提供了具有根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的平臺冷卻構(gòu)造130的渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片100。如圖所示，轉(zhuǎn)子葉片100包括平臺110，平臺110位于翼型件102與根部104之間的界面處。轉(zhuǎn)子葉片100包括內(nèi)部冷卻通路116，內(nèi)部冷卻通路116從根部104延伸至平臺110的至少大致徑向高度，并且在大多數(shù)情況下延伸到翼型件102中。應(yīng)當(dāng)領(lǐng)會，在與翼型件102的壓力面106相對應(yīng)的平臺110的側(cè)面處，平臺110可以具有平面頂側(cè)113，頂側(cè)113從翼型件基部172延伸至壓力側(cè)斜面126。(注意:如本說明書中所使用的，“平面”的意思是大致或基本成平面形狀。例如，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)領(lǐng)會，平臺可以構(gòu)造成具有輕度彎曲和凸形的外側(cè)表面(outboard surface),其中曲率與潤輪機(jī)在轉(zhuǎn)子葉片的徑向部位/位置處的圓周相對應(yīng)。如本說明書中所使用的，該類型的平臺形狀被認(rèn)為是平面的，其原因是曲率半徑足夠大，從而使得平臺具有平坦外觀。)在平臺HO的內(nèi)部內(nèi)構(gòu)造的本發(fā)明的示例性實(shí)施例包括:主增壓室132 (主增壓室132包括后部轉(zhuǎn)向部(aft switchback) 133、向前弧形部(forwardarc) 134)、以及多個(gè)冷卻孔156，冷卻劑可以經(jīng)由多個(gè)冷卻孔156分散通過平臺110的內(nèi)部區(qū)域。在某些實(shí)施例中，主增壓室132可以正好位于平臺110的頂側(cè)內(nèi)側(cè)。主增壓室132可以定位在平臺Iio的壓力側(cè)128內(nèi)。主增壓室132可以通過平臺110從具有后部位置的上游端部176，延伸至具有向前位置的下游端部178。主增壓室132靠近上游端部176可以包括后部轉(zhuǎn)向部133，并且在后部轉(zhuǎn)向部133與下游端部178之間包括向前弧形部134。供給增壓室140可以將主增壓室132的上游端部176連接至內(nèi)部冷卻通路116。主增壓室132可以包括與平面頂側(cè)大致平行的縱向軸線。主增壓室132的上游端部176可以包括靠近平臺110的周向中間區(qū)域的位置。主增壓室132的下游端部178可以包括靠近平臺110的壓力側(cè)斜面126的位置。主增壓室132所包括的軸向長度等于翼型件的軸向長度的至少0.75。在某些實(shí)施例中，從上游端部176處開始，后部轉(zhuǎn)向部133可以構(gòu)造成包括第一部段、第二部段、以及定位在第一部段與第二部段之間的轉(zhuǎn)向部段。第一部段可以朝向壓力側(cè)斜面126沿周向延伸。轉(zhuǎn)向部段可以布置成靠近壓力側(cè)斜面126，并且可以包括至少150°的急彎。第二部段可以從轉(zhuǎn)向部段朝向平臺110的周向中間區(qū)域沿周向延伸。第二部段可以相對于第一端部向前。在某些實(shí)施例中，轉(zhuǎn)向部段可以包括大約180°的急彎。在某些實(shí)施例中，后部轉(zhuǎn)向部133可以構(gòu)造成包括分離結(jié)構(gòu)174，分離結(jié)構(gòu)174將第一部段與第二部段分離。如圖所示，分離結(jié)構(gòu)174可以包括大致恒定的寬度。主增壓室132在上游端部176與下游端部178之間可以包括大致恒定的寬度。分離結(jié)構(gòu)174的大致恒定的寬度可以明顯小于主增壓室132的大致恒定的寬度。主增壓室132可以包括被限定在底部與頂部之間的徑向高度，該頂部相對于該底部位于外側(cè)。所述徑向高度可以從主增壓室132的上游端部176至下游端部178大致恒定。主增壓室132可以構(gòu)造成使得頂部可以定位成非常接近平臺110的壓力側(cè)的頂側(cè)。后部轉(zhuǎn)向部133可以被限于至平臺110的壓力側(cè)128的向后三分之一。在某些實(shí)施例中，后部轉(zhuǎn)向部133可以包括傳熱結(jié)構(gòu)，該傳熱結(jié)構(gòu)可以構(gòu)造成促進(jìn)流過后部轉(zhuǎn)向部133與平臺110的冷卻劑之間的傳熱/熱交換。后部轉(zhuǎn)向部133內(nèi)的傳熱結(jié)構(gòu)可以包括任何外伸的突出部，所述外伸的突出部構(gòu)造成增加冷卻劑內(nèi)的湍流和用于換熱的表面積。這些外伸的突出部可能包括從主增壓室的頂部或底部延伸到流動(dòng)路徑中的紊流器、脊、凸塊等。在某些實(shí)施例中，后部轉(zhuǎn)向部133的第二部段在靠近平臺110的周向中間區(qū)域與向前弧形部134連接。從與后部轉(zhuǎn)向部133形成的連接部向前延伸的向前弧形部134可包括一曲率，所述曲率可以與翼型件基部172的壓力側(cè)外形/輪廓的曲率相對應(yīng)，向前弧形部134在翼型件基部172的下方延伸。主增壓室132的下游端部178可以位于平臺110的壓力側(cè)斜面126處。在某些實(shí)施例中，主增壓室132可以包括后部出口 160和向前出口 162。后部出口160可以構(gòu)造成將后部轉(zhuǎn)向部133的轉(zhuǎn)向部段連接至形成在壓力側(cè)斜面126中的端口。向前出口 162可以構(gòu)造成將主增壓室132的下游端部178連接至形成在壓力側(cè)斜面126中的端口。向前出口 162可以包括非整體塞(non-1ntegral plug) 138,非整體塞138減小向前出口 162的橫截面流通面積。后部出口 160可以包括非整體塞138，非整體塞138減小后部出口 160的橫截面流通面積。向前出口 162和后部出口 160中的每一個(gè)都可以由在主增壓室132的鑄造期間所使用的印刷輸出形成。向前出口 162的非整體塞138可以構(gòu)造成在操作期間提供通過向前出口 162的預(yù)定橫截面流通面積，該預(yù)定橫截面流通面積與所期望的冷卻劑沖擊特性相對應(yīng)。后部出口 160的非整體塞138可以構(gòu)造成在操作期間提供通過后部出口 160的預(yù)定橫截面流通面積，該預(yù)定橫截面流通面積與所期望的冷卻劑沖擊特性相對應(yīng)。在某些實(shí)施例中，冷卻孔156中的每一個(gè)冷卻孔156都可以從主增壓室132延伸至形成在壓力側(cè)斜面126上的端口。冷卻孔156的端口可以沿壓力側(cè)斜面126間隔開。至少多個(gè)冷卻孔156可以將所述端口中的一個(gè)端口連接至主增壓室132的向前弧形部134，并且至少多個(gè)冷卻孔156可以將所述端口中的一個(gè)端口連接至主增壓室132的后部轉(zhuǎn)向部133。在某些實(shí)施例中，至少五個(gè)冷卻孔156將相應(yīng)的端口連接至主增壓室132的向前弧形部134，并且至少三個(gè)冷卻孔156將相應(yīng)的端口連接至主增壓室132的后部轉(zhuǎn)向部133。在某些實(shí)施例中，冷卻孔156沿大致周向方向從壓力側(cè)斜面126延伸至主增壓室132。冷卻孔156中的每一個(gè)冷卻孔156所包括的橫截面流通面積都可以比主增壓室132小。冷卻孔156可以是線性的。冷卻孔156和端口可以構(gòu)造成使得在操作期間，每一個(gè)冷卻孔156和端口都將所期望的冷卻劑沖擊流排放到斜面腔中，在安裝轉(zhuǎn)子葉片時(shí)，該斜面腔形成在渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片與相鄰的渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片之間。即，冷卻孔156可以是窄的，使得所釋放的冷卻劑以相對較高的速度沖擊和被引導(dǎo)至鄰近的渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片100的斜面，從而總體提高冷卻劑的冷卻有效性。應(yīng)當(dāng)領(lǐng)會，斜面腔以及限定了斜面腔的斜面是平臺110的難于被冷卻到的區(qū)域，并且以該方式構(gòu)造的冷卻孔156可以向該區(qū)域提供有效冷卻。在某些實(shí)施例中，多個(gè)薄膜冷卻孔166可以通過平臺110的頂側(cè)形成。如圖所示，每一個(gè)薄膜冷卻孔166都可以構(gòu)造成將主增壓室132連接至形成在平臺的頂側(cè)113上的端口。應(yīng)當(dāng)領(lǐng)會，薄膜冷卻孔166可以向平臺110的頂側(cè)113提供薄膜冷卻。本發(fā)明可以進(jìn)一步包括以成本效益高并且高效的方式在轉(zhuǎn)子葉片的平臺區(qū)域內(nèi)形成內(nèi)部冷卻通道的新穎方法。應(yīng)當(dāng)領(lǐng)會，由于主增壓室132的不復(fù)雜的形狀，可以使用傳統(tǒng)的鑄造工藝成本效益高地形成主增壓室132。因此，如下文更加詳細(xì)地討論的，可以避免用于形成復(fù)雜設(shè)計(jì)所必需的昂貴的鑄造工藝。在某些實(shí)施例中，該方法可以包括以下步驟:通過鑄造工藝在平臺110的壓力側(cè)128中形成主增壓室132，主增壓室132構(gòu)造成通過平臺110從具有后部位置的上游端部176延伸至具有向前位置的下游端部178 ;以及加工冷卻孔156。該方法可以進(jìn)一步包括形成供給增壓室140的步驟，供給增壓室140構(gòu)造成將主增壓室132的上游端部176連接至內(nèi)部冷卻通路116。在某些實(shí)施例中，形成主增壓室132的步驟可以包括在平臺內(nèi)鑄造主增壓室132。鑄造主增壓室132的步驟可以包括在預(yù)定部位中構(gòu)造稍后可以用作后部出口 160和向前出口 162 的印刷輸出(printouts)。在某些實(shí)施例中，該方法可以包括以下步驟:形成用于向前出口 162的第一塞138，其中第一塞138可以構(gòu)造成減小向前出口 162的橫截面流通面積，使得向前出口 162可以包括預(yù)定橫截面流通面積，該預(yù)定橫截面流通面積在操作中與所期望的、通過向前出口 162的冷卻劑沖擊特性相對應(yīng)；以及將第一塞138安裝在向前出口 162中。該方法可以進(jìn)一步包括以下步驟:形成用于后部出口 160的第二塞138，其中第二塞138可以構(gòu)造成減小后部出口 160的橫截面流通面積，使得后部出口 160可以包括預(yù)定橫截面流通面積，該預(yù)定橫截面流通面積在操作中與所期望的、通過后部出口 160的冷卻劑沖擊特性相對應(yīng)；以及將第二塞138安裝在后部出口 160中。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)領(lǐng)會，本發(fā)明提供平臺冷卻回路，該平臺冷卻回路在策略上結(jié)合至少兩種冷卻技術(shù)以用于最佳冷卻能力和可保持性(tenability),同時(shí)還使鑄造復(fù)雜性最小化。彎曲冷卻回路(即，后部轉(zhuǎn)向部)可以用于高熱/高機(jī)械負(fù)荷區(qū)域中，而可調(diào)加工的冷卻孔可以用于較低的熱負(fù)荷區(qū)域中。該方法改進(jìn)了冷卻系統(tǒng)的總體效率，從而允許使用較少的冷卻劑，并且降低成本。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)領(lǐng)會，與若干示例性實(shí)施例相關(guān)的上文所述的許多變化的特征和構(gòu)造可以進(jìn)一步選擇性地應(yīng)用于形成本發(fā)明的其它可能的實(shí)施例。為了簡潔起見并且考慮到本領(lǐng)域普通技術(shù)人員的能力，所有可能的重復(fù)都未提供或詳細(xì)討論，但是期望由所附的若干權(quán)利要求或通過其它方式包含的所有組合以及可能的實(shí)施例都成為本發(fā)明的一部分。此外，通過上文對本發(fā)明的若干示例性實(shí)施例的描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員將能夠想到改進(jìn)、改變、和改型。同樣期望所附權(quán)利要求能夠覆蓋本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的這種改進(jìn)、改變、和改型。此外，顯而易見的是，上文僅涉及本發(fā)明的所描述的實(shí)施例，并且可以在不偏離由所附權(quán)利要求及其等同形式限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下在本說明書中進(jìn)行多種改變和改型。
權(quán)利要求
1.一種位于渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片中的平臺冷卻裝置，所述渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片具有定位在翼型件與根部之間的平臺，其中所述轉(zhuǎn)子葉片包括內(nèi)部冷卻通路，所述內(nèi)部冷卻通路從與位于所述根部中的冷卻劑源形成的連接部沿徑向向外延伸，其中，沿與所述翼型件的壓力側(cè)相一致的側(cè)面，所述平臺的壓力側(cè)包括從翼型件基部延伸至壓力側(cè)斜面的頂側(cè)，所述平臺冷卻裝置包括: 主增壓室，所述主增壓室位于所述平臺的所述壓力側(cè)中的所述頂側(cè)內(nèi)側(cè)，所述主增壓室通過所述平臺從具有后 部位置的上游端部延伸至具有向前位置的下游端部；以及冷卻孔； 其中: 所述主增壓室靠近所述上游端部包括后部轉(zhuǎn)向部，并且在所述后部轉(zhuǎn)向部與所述下游端部之間包括向前弧形部；并且 所述冷卻孔中的每一個(gè)冷卻孔都從所述主增壓室延伸至形成在所述壓力側(cè)斜面上的端口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平臺冷卻裝置，其特征在于，所述平臺冷卻裝置進(jìn)一步包括: 供給增壓室，所述供給增壓室構(gòu)造成將所述主增壓室的所述上游端部連接至所述內(nèi)部冷卻通路；以及 多個(gè)薄膜冷卻孔，每一個(gè)薄膜冷卻孔都將所述主增壓室連接至形成在所述平臺的所述頂側(cè)上的端口； 其中所述平臺的所述頂側(cè)是平坦的，并且所述主增壓室包括與平坦頂側(cè)大致平行的縱向軸線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平臺冷卻裝置，其特征在于: 所述主增壓室的所述上游端部包括靠近所述平臺的周向中間區(qū)域的位置；并且 所述主增壓室的所述下游端部包括靠近所述平臺的所述壓力側(cè)斜面的位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的平臺冷卻裝置，其特征在于，從所述上游端部開始，所述后部轉(zhuǎn)向部構(gòu)造成包括第一部段、第二部段、以及定位在所述第一部段與所述第二部段之間的轉(zhuǎn)向部段； 其中: 所述第一部段朝向所述壓力側(cè)斜面沿周向延伸； 所述轉(zhuǎn)向部段布置成靠近所述壓力側(cè)斜面，并且包括至少150°的急彎；并且 所述第二部段從所述轉(zhuǎn)向部段朝向所述平臺的所述周向中間區(qū)域沿周向延伸。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的平臺冷卻裝置，其特征在于: 所述轉(zhuǎn)向部段包括大約180°的急彎； 所述第二部段相對于所述第一部段向前； 所述后部轉(zhuǎn)向部構(gòu)造成包括分離結(jié)構(gòu)，所述分離結(jié)構(gòu)將所述第一部段與所述第二部段分離，所述分離結(jié)構(gòu)包括大致恒定的寬度； 所述主增壓室在所述上游端部與所述下游端部之間包括大致恒定的寬度；并且 所述分離結(jié)構(gòu)的大致恒定的寬度明顯小于所述主增壓室的大致恒定的寬度。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的平臺冷卻裝置，其特征在于，所述后部轉(zhuǎn)向部限于所述平臺的所述壓力側(cè)的向后三分之一。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的平臺冷卻裝置，其特征在于，所述后部轉(zhuǎn)向部包括傳熱結(jié)構(gòu)，所述傳熱結(jié)構(gòu)構(gòu)造成促進(jìn)流過所述后部轉(zhuǎn)向部與所述平臺的冷卻劑之間的傳熱； 其中所述主增壓室包括被限定在底部與頂部之間的徑向高度，所述頂部相對于所述底部位于外側(cè)； 其中所述徑向高度從所述主增壓室的所述上游端部至所述下游端部大致恒定；并且 所述主增壓室構(gòu)造成使得所述頂部定位成非常靠近所述平臺的所述壓力側(cè)的所述頂側(cè)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的平臺冷卻裝置，其特征在于，所述后部轉(zhuǎn)向部內(nèi)的所述傳熱結(jié)構(gòu)包括外伸的突出部，所述外伸的突出部構(gòu)造成增加冷卻劑內(nèi)的湍流。第二部段可以從轉(zhuǎn)向部段朝向平臺110的周向中間區(qū)域沿周向延伸。第二部段可以相對于第一端部向前。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的平臺冷卻裝置，其特征在于，所述后部轉(zhuǎn)向部的所述第二部段與所述向前弧形部連接、靠近所述平臺的所述周向中間區(qū)域； 其中，從與所述 后部轉(zhuǎn)向部形成的連接部向前延伸的所述向前弧形部包括曲率，所述曲率與翼型件基部的所述壓力側(cè)的外形的曲率相對應(yīng)，所述向前弧形部在所述翼型件基部下方延伸；并且 其中所述主增壓室的所述下游端部位于所述平臺的所述壓力側(cè)斜面處。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的平臺冷卻裝置，其特征在于，所述主增壓室包括后部出口和向前出口 ； 其中: 所述后部出口構(gòu)造成將所述后部轉(zhuǎn)向部的所述轉(zhuǎn)向部段連接至形成在所述壓力側(cè)斜面中的端口； 所述向前出口構(gòu)造成將所述主增壓室的所述下游端部連接至形成在所述壓力側(cè)斜面中的端口 ； 所述向前出口包括減小所述向前出口的橫截面流通面積的非整體塞；并且 所述后部出口包括減小所述后部出口的橫截面流通面積的非整體塞。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的平臺冷卻裝置，其特征在于，所述向前出口和所述后部出口中的每一個(gè)都包括在所述主增壓室的鑄造期間形成的印刷輸出； 其中所述向前出口的所述非整體塞構(gòu)造成在操作期間提供通過所述向前出口的預(yù)定橫截面流通面積，所述預(yù)定橫截面流通面積與所期望的冷卻劑沖擊特性相對應(yīng)；并且 其中所述后部出口的所述非整體塞構(gòu)造成在操作期間提供通過所述后部出口的預(yù)定橫截面流通面積，所述預(yù)定橫截面流通面積與期望的冷卻劑沖擊特性相對應(yīng)。
12.根據(jù)權(quán)利要求4所述的平臺冷卻裝置，其特征在于: 所述冷卻孔的端口沿所述壓力側(cè)斜面間隔開； 至少多個(gè)所述冷卻孔將所述端口中的一個(gè)端口連接至所述主增壓室的所述向前弧形部，并且至少多個(gè)所述冷卻孔將所述端口中的一個(gè)端口連接至所述主增壓室的所述后部轉(zhuǎn)向部；并且 其中所述主增壓室所包括的軸向長度等于所述翼型件的軸向長度的至少0.75。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的平臺冷卻裝置，其特征在于，至少五個(gè)冷卻孔將分離的對應(yīng)端口連接至所述主增壓室的所述向前弧形部，并且至少三個(gè)冷卻孔將相應(yīng)的端口連接至所述主增壓室的所述后部轉(zhuǎn)向部。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的平臺冷卻裝置，其特征在于，所述冷卻孔沿大致周向方向從所述壓力側(cè)斜面延伸至所述主增壓室。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的平臺冷卻裝置，其特征在于，所述冷卻孔中的每一個(gè)冷卻孔所包括的橫截面流通面積都比所述主增壓室小；并且 其中所述冷卻孔是線性的。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的平臺冷卻裝置，其特征在于，所述冷卻孔和端口構(gòu)造成使得在操作期間，每一個(gè)冷卻孔和端口均將期望的冷卻劑沖擊流排放至斜面腔中，在安裝時(shí)，所述斜面腔形成在所述渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片與相鄰的渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片之間。
17.—種制造位于渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片中的平臺冷卻裝置的方法，所述渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片具有位于翼型件與根部之間的界面處的平臺，其中所述轉(zhuǎn)子葉片包括形成在其中的內(nèi)部冷卻通路，所述內(nèi)部冷卻通路從與位于所述根部處的冷卻劑源形成的連接部延伸至所述平臺，并且其中，沿與所述翼型件的壓力側(cè)相一致的側(cè)面，所述平臺的壓力側(cè)包括從翼型件基部沿周向延伸至壓力側(cè)斜面的頂側(cè)，所述方法包括以下步驟: 通過鑄造工藝在所述平臺的所述壓力側(cè)中形成主增壓室，所述主增壓室構(gòu)造成通過所述平臺從具有后部位置的上游端部延伸至具有向前位置的下游端部；以及加工冷卻孔； 其中: 所述主增壓室靠近所述上游端部包括后部轉(zhuǎn)向部，并且在所述后部轉(zhuǎn)向部與所述下游端部之間包括向前弧形部；并且 所述冷卻孔中的每一個(gè)冷卻孔都從所述主增壓室延伸至形成在所述壓力側(cè)斜面上的端口。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述方法進(jìn)一步包括形成供給增壓室的步驟，所述供給增壓室構(gòu)造成將所述主增壓室的所述上游端部連接至所述內(nèi)部冷卻通路； 其中形成所述主增壓室的步驟包括在所述平臺內(nèi)鑄造所述主增壓室； 其中所述主增壓室構(gòu)造成使得所述主增壓室的所述上游端部包括靠近所述平臺的周向中間區(qū)域的位置，并且所述主增壓室的所述下游端部包括位于所述平臺的所述壓力側(cè)斜面處的位置；并且其中: 從所述上游端部開始，所述后部轉(zhuǎn)向部構(gòu)造成包括第一部段、第二部段、以及定位在所述第一部段與所述第二部段之間的轉(zhuǎn)向部段； 所述第一部段朝向所述壓力側(cè)斜面沿周向延伸； 所述轉(zhuǎn)向部段布置成靠近所述壓力側(cè)斜面，并且包括大約180°的急彎；并且 所述第二部段從所述轉(zhuǎn)向部段朝向所述翼型件沿周向延伸。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，鑄造所述主增壓室的步驟包括構(gòu)造印刷輸出，所述印刷輸出在操作中包括后部出口和向前出口 ； 其中: 所述后部出口構(gòu)造成將所述后部轉(zhuǎn)向部的所述轉(zhuǎn)向部段連接至形成在所述壓力側(cè)斜面中的端口； 所述向前出口構(gòu)造成將所述主增壓室的所述下游端部連接至形成在所述壓力側(cè)斜面中的端口。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，所述方法進(jìn)一步包括以下步驟: 形成用于所述向前出口的第一塞，其中所述第一塞構(gòu)造成減小所述向前出口的橫截面流通面積，使得所述向前出口包括預(yù)定橫截面流通面積，所述預(yù)定橫截面流通面積在操作中與所期望的通過所述向前出口的冷卻劑沖擊特性相對應(yīng)； 將所述第一塞安裝到所述向前出口中； 形成用于所述后部出口的第二塞，其中所述第二塞構(gòu)造成減小所述后部出口的橫截面流通面積，使得所述后部出口包括預(yù)定橫截面流通面積，該預(yù)定橫截面流通面積在操作中與所期望的通過所述后部出口的冷卻劑沖擊特性相對應(yīng)；以及將所述第二塞安裝在 所述后部出口中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片平臺冷卻裝置，該渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片具有定位在翼型件與根部之間的平臺。沿與翼型件的壓力側(cè)相一致的側(cè)面，平臺的壓力側(cè)包括從翼型件基部延伸至壓力側(cè)斜面的頂側(cè)。該平臺冷卻裝置包括主增壓室，主增壓室正好位于平臺的壓力側(cè)中的頂側(cè)內(nèi)側(cè)，主增壓室通過平臺從具有后部位置的上游端部延伸至具有向前位置的下游端部；以及冷卻孔。主增壓室靠近上游端部包括后部轉(zhuǎn)向部，并且在后部轉(zhuǎn)向部與下游端部之間包括向前弧形部。冷卻孔中的每一個(gè)冷卻孔都從主增壓室延伸至形成在壓力側(cè)斜面上的端口。
文檔編號B22C9/22GK103184893SQ20121058504
公開日2013年7月3日 申請日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月30日
發(fā)明者S.E.艾利斯, A.E.史密斯 申請人:通用電氣公司