背景技術(shù)：

渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，且特別是燃?xì)饣蛉紵郎u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，是從經(jīng)過發(fā)動(dòng)機(jī)到多個(gè)旋轉(zhuǎn)渦輪葉片上的燃燒氣體流提取能量的旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)。燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)用于陸地和海上移動(dòng)和發(fā)電，但最常用于航空應(yīng)用，諸如用于飛行器，包括直升機(jī)。在飛行器中，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)用于飛行器的推進(jìn)。在陸地應(yīng)用中，渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)通常用于發(fā)電。

用于飛行器的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)成在高溫下操作，以最大化發(fā)動(dòng)機(jī)效率，所以某些發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件(諸如高壓渦輪和低壓渦輪)的冷卻可能是有益的。通常，冷卻通過將較冷的空氣從高壓和/或低壓壓縮機(jī)導(dǎo)送至需要冷卻的發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件來實(shí)現(xiàn)。高壓渦輪中的溫度為大約1000℃到2000℃，且來自壓縮機(jī)的冷卻空氣為大約500℃到700℃。盡管壓縮機(jī)空氣為高溫，但其相對于渦輪空氣較冷，且可用于冷卻渦輪。

當(dāng)代渦輪葉片大體上包括用于將冷卻空氣發(fā)送穿過葉片來冷卻葉片的不同部分的一個(gè)或更多個(gè)內(nèi)部冷卻回路，且可包括用于冷卻葉片的不同部分(諸如葉片的前緣、后緣和末梢)的專用冷卻回路。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明涉及一種用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的翼型件，其具有限定在前緣與后緣之間沿軸向延伸且在根部與末梢之間沿徑向延伸的壓力側(cè)和吸力側(cè)的外表面，其中根部鄰近燕尾部。翼型件還包括位于翼型件內(nèi)且還包括以下的前緣冷卻回路：從根部延伸至末梢且在根部處流體地聯(lián)接到燕尾部入口通路上的供應(yīng)通路、沿外表面定位且具有流體地聯(lián)接到供應(yīng)通路上且從末梢朝根部延伸的氣室通路和從根部朝末梢延伸且流體地聯(lián)接到氣室通路上的至少一個(gè)回流通路的近壁冷卻回路，以及鄰近前緣沿根部到末梢的方向延伸且流體地聯(lián)接到供應(yīng)通路上的前緣通路。冷卻空氣穿過入口通路供應(yīng)至供應(yīng)通路，在該處，冷卻空流入氣室通路和前緣通路，且來自氣室通路的冷卻流體流入回流通路中。

在另一方面，本發(fā)明涉及一種用于具有渦輪轉(zhuǎn)子盤的燃?xì)廨啓C(jī)的葉片。葉片包括：具有至少一個(gè)冷卻空氣入口通路且構(gòu)造成安裝到渦輪轉(zhuǎn)子盤上的燕尾部，以及從燕尾部沿徑向延伸且具有限定在前緣與后緣沿軸向延伸且在根部與末梢之間沿徑向延伸的壓力側(cè)和吸力側(cè)的外表面的翼型件，其中根部鄰近燕尾部。葉片還包括定位在翼型件內(nèi)的前緣冷卻回路，包括：從根部朝末梢延伸且在根部處流體地聯(lián)接到燕尾部入口通路上的供應(yīng)通路；近壁冷卻回路，其沿外表面定位且具有流體地聯(lián)接到供應(yīng)通路上從末梢朝根部延伸的氣室通路、從根部朝末梢延伸且流體地聯(lián)接到氣室通路上的第一回流通路，其中氣室通路位于第一回流通路與第二回流通路之間；以及鄰近前緣的沿根部到末梢的方向延伸且流體地聯(lián)接到供應(yīng)通路上的前緣通路。冷卻空氣穿過入口通路供應(yīng)至供應(yīng)通路，在該處，冷卻空氣流入氣室通路和前緣通路，且來自氣室通路的冷卻流體流入第一回流通路和第二回流通路中。

在本發(fā)明的另一方面中，一種用于具有渦輪轉(zhuǎn)子盤的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的翼型件，包括在前緣與后緣之間沿軸向延伸且在根部與末梢之間沿徑向延伸的外表面，以及位于翼型件內(nèi)鄰近前緣且包括從根部朝末梢延伸的供應(yīng)通路的前緣冷卻回路。近壁冷卻回路沿外表面定位在外表面與供應(yīng)通路之間。近壁冷卻回路具有流體地聯(lián)接到供應(yīng)通路上的氣室通路，且從末梢朝根部延伸，且具有流體地聯(lián)接到氣室通路上的從根部朝末梢延伸的至少一個(gè)回流通路。前緣通路鄰近前緣，沿根部到末梢的方向延伸，且流體地聯(lián)接到供應(yīng)通路上，其中冷卻空氣穿過供應(yīng)通路來供應(yīng)，在該處，冷卻空氣流入氣室通路和前緣通路中，且來自氣室通路的冷卻流體流入回流通路中。

本發(fā)明的第一技術(shù)方案提供了一種用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的翼型件，所述翼型件包括：外表面，其限定在前緣與后緣之間沿軸向延伸且在根部與末梢之間沿徑向延伸的壓力側(cè)和吸力側(cè)；以及前緣冷卻回路，其位于所述翼型件內(nèi)且包括：從所述根部朝所述末梢延伸且在所述根部處流體地聯(lián)接到所述入口通路上的供應(yīng)通路，近壁冷卻回路，其沿所述外表面定位且具有聯(lián)接到所述供應(yīng)通路上且從所述末梢朝所述根部延伸的氣室通路，以及從所述根部朝所述末梢延伸且流體地聯(lián)接到所述氣室通路上的至少一個(gè)回流通路，以及前緣通路，其鄰近所述前緣，沿根部到末梢的方向延伸，且流體地聯(lián)接到所述供應(yīng)通路上；其中冷卻空氣穿過所述入口通路供應(yīng)至所述供應(yīng)通路，在該處，所述冷卻空氣流入所述氣室通路和所述前緣通路，且來自所述氣室通路的冷卻流體流入所述回流通路中。

本發(fā)明的第二技術(shù)方案是在第一技術(shù)方案中，所述近壁冷卻回路位于鄰近所述壓力側(cè)或吸力側(cè)中的一者。

本發(fā)明的第三技術(shù)方案是在第一技術(shù)方案中，所述回流通路位于所述前緣通路附近。

本發(fā)明的第四技術(shù)方案是在第一技術(shù)方案中，所述供應(yīng)通路通過所述近壁冷卻回路與所述壓力側(cè)或吸力側(cè)中的一者間隔開。

本發(fā)明的第五技術(shù)方案是在第四技術(shù)方案中，所述供應(yīng)通路鄰近所述吸力側(cè)。

本發(fā)明的第六技術(shù)方案是在第一技術(shù)方案中，所述回流通路鄰近所述前緣通路。

本發(fā)明的第七技術(shù)方案是在第一技術(shù)方案中，所述近壁冷卻回路還包括流體地聯(lián)接到所述氣室通路上的第二回流通路。

本發(fā)明的第八技術(shù)方案是在第七技術(shù)方案中，所述氣室通路位于所述回流通路之間。

本發(fā)明的第九技術(shù)方案是在第一技術(shù)方案中，還包括經(jīng)過所述外表面且進(jìn)入所述前緣通路和所述回流通路中的至少一者的膜孔。

本發(fā)明的第十技術(shù)方案是在第一技術(shù)方案中，所述翼型件包括用于壓縮機(jī)或渦輪的葉片或?qū)~中的至少一者。

本發(fā)明的第十一技術(shù)方案提供了一種用于具有渦輪轉(zhuǎn)子盤的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的葉片，所述葉片包括：燕尾部，其具有至少一個(gè)冷卻空氣入口通路且構(gòu)造成安裝到所述渦輪轉(zhuǎn)子盤上；翼型件，其從所述燕尾部沿徑向延伸且具有外表面，所述外表面限定在前緣與后緣之間沿軸向延伸且在根部與末梢之間沿徑向延伸的壓力側(cè)和吸力側(cè)，其中所述根部鄰近所述燕尾部；以及前緣冷卻回路，其位于所述翼型件內(nèi)且包括：從所述根部朝所述末梢延伸且在所述根部處流體地聯(lián)接到所述入口通路上的供應(yīng)通路，近壁冷卻回路，其沿所述外表面定位，且具有流體地聯(lián)接到所述供應(yīng)通路上且從所述末梢朝所述根部延伸的氣室通路、從所述根部朝所述末梢延伸且流體地聯(lián)接到所述氣室通路上的第一回流通路、從所述根部朝所述末梢延伸且流體地聯(lián)接到所述氣室通路上的第二回流通路，其中所述氣室通路位于所述第一回流通路與所述第二回流通路之間，以及前緣通路，其鄰近所述前緣，沿根部到末梢的方向延伸，且流體地聯(lián)接到所述供應(yīng)通路上；其中冷卻空氣經(jīng)由所述入口通路供應(yīng)至所述供應(yīng)通路，在該處，冷卻空氣流入所述氣室通路和所述前緣通路，且來自所述氣室通路的冷卻流體流入所述第一回流通路和所述第二回流通路中。

本發(fā)明的第十二技術(shù)方案是在第十一技術(shù)方案中，所述近壁冷卻回流鄰近所述吸力側(cè)。

本發(fā)明的第十三技術(shù)方案是在第十二技術(shù)方案中，所述供應(yīng)通路通過所述近壁冷卻回路與所述吸力側(cè)間隔開，且鄰近所述壓力側(cè)。

本發(fā)明的第十四技術(shù)方案是在第十三技術(shù)方案中，還包括膜孔，其經(jīng)過所述外表面且進(jìn)入所述前緣通路和所述第一回流通路和所述第二回流通路中的至少一者。

本發(fā)明的第十五技術(shù)方案是在第十四技術(shù)方案中，還包括將所述供應(yīng)通路流體地聯(lián)接到所述前緣通路上的沖擊開口。

本發(fā)明的第十六技術(shù)方案是在第十五技術(shù)方案中，還包括位于所述氣室通路內(nèi)的銷。

本發(fā)明的第十七技術(shù)方案是在第十一技術(shù)方案中，所述燕尾部還包括第二冷卻空氣入口通路，還包括位于所述翼型件內(nèi)且具有流體地聯(lián)接到所述第二冷卻空氣入口通路上的后緣供應(yīng)通路和流體地聯(lián)接到所述后緣供應(yīng)通路上的后緣槽口的后緣冷卻回路。

本發(fā)明的第十八技術(shù)方案是在第十七技術(shù)方案中，所述燕尾部還包括第三冷卻空氣入口通路，還包括位于所述前緣冷卻回路與所述后緣冷卻回路之間的翼型件內(nèi)且具有沿所述外表面定位的近壁冷卻篩網(wǎng)的中間冷卻回路。

本發(fā)明的第十九技術(shù)方案是在第十八技術(shù)方案中，所述近壁冷卻篩網(wǎng)沿所述壓力側(cè)定位。

本發(fā)明的第二十技術(shù)方案是在第十九技術(shù)方案中，還包括定位在所述近壁冷卻篩網(wǎng)內(nèi)的銷組。

本發(fā)明的第二十一技術(shù)方案提供了一種用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的翼型件，其包括在前緣與后緣之間沿軸向延伸且在根部與末梢之間沿徑向延伸的外表面，以及位于鄰近所述前緣的翼型件內(nèi)且包括以下的前緣冷卻回路：從所述根部朝所述末梢延伸的供應(yīng)通路、沿所述外表面定位且定位在所述外表面與所述供應(yīng)通路之間的近壁冷卻回路，且所述近壁冷卻回路具有流體地聯(lián)接到所述供應(yīng)通路上且從所述末梢朝所述根部延伸的氣室通路，以及從所述根部朝所述末梢延伸且流體地聯(lián)接到所述氣室通路上的至少一個(gè)回流通路，以及在鄰近所述前緣，沿根部到末梢的方向延伸且流體地聯(lián)接到所述供應(yīng)通路上的前緣通路，其中冷卻空氣穿過所述供應(yīng)通路供應(yīng)，在該處，冷卻空氣流入所述氣室通路和所述前緣通路，且來自所述氣室通路的冷卻流體流入所述回流通路中。

附圖說明

在附圖中：

圖1為用于飛行器的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的示意性截面圖。

圖2為具有冷卻空氣入口通路的圖1的發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪葉片形式的發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件的透視圖。

圖3為圖2的翼型件的截面視圖。

圖4為示出設(shè)置在翼型件內(nèi)的四個(gè)冷卻回路的圖3的截面翼型件的示圖。

圖5為圖4的翼型件的冷卻回路的流程圖。

零件列表

10發(fā)動(dòng)機(jī)

12中心線

14前部

16后部

18風(fēng)扇區(qū)段

20風(fēng)扇

22壓縮機(jī)區(qū)段

24低壓(lp)壓縮機(jī)

26高壓(hp)壓縮機(jī)

28燃燒區(qū)段

30燃燒器

32渦輪區(qū)段

34hp渦輪

36lp渦輪

38排氣區(qū)段

40風(fēng)扇殼

42風(fēng)扇葉片

44核心

46核心殼

48hp軸/轉(zhuǎn)軸

50lp軸/轉(zhuǎn)軸

52壓縮機(jī)級

54壓縮機(jī)級

56壓縮機(jī)葉片

58壓縮機(jī)葉片

60壓縮機(jī)導(dǎo)葉(噴嘴)

62壓縮機(jī)導(dǎo)葉(噴嘴)

64渦輪級

66渦輪級

68渦輪葉片

70渦輪葉片

72渦輪導(dǎo)葉(噴嘴)

74渦輪導(dǎo)葉(噴嘴)

76燕尾部

78翼型件

80末梢

82根部

84平臺(tái)

88第一入口通路

90第二入口通路

92第三入口通路

92a前側(cè)入口

92b后側(cè)入口

94通路出口

96壓力側(cè)壁

98吸力側(cè)壁

100前緣

102后緣

120前緣冷卻回路

122中間冷卻回路

124后緣冷卻回路

124a第一冷卻回路

124b第二冷卻回路

130供應(yīng)通路

132近壁冷卻回路

136氣室通路

138銷組

140回流通路

144前緣通路

146引導(dǎo)回路通道

148壁

160中間供應(yīng)通路

162中間氣室通路

164中間回流通路

166近壁冷卻篩網(wǎng)

168通道

170銷組

172篩網(wǎng)氣室

180供應(yīng)通路

182回流通路

184出口通路

190供應(yīng)通路

192后緣通路

194入口

196后端通路

198槽口

200膜孔

208末梢冷卻通路

210上轉(zhuǎn)角

212下轉(zhuǎn)角

214上轉(zhuǎn)角

216下轉(zhuǎn)角

218上轉(zhuǎn)角

220下轉(zhuǎn)角

222末梢端。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的描述的實(shí)施例針對渦輪葉片，且具體針對冷卻渦輪葉片。出于圖示的目的，將參照用于飛行器燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪葉片描述本發(fā)明。然而，將理解的是，本發(fā)明并未如此受限，且可在諸如其它移動(dòng)應(yīng)用和非移動(dòng)工業(yè)、商業(yè)和住宅應(yīng)用的非飛行器應(yīng)用中具有普通應(yīng)用。還可應(yīng)用于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)中除葉片外的翼型件，諸如靜止導(dǎo)葉。

圖1為用于飛行器的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的示意性截面圖。發(fā)動(dòng)機(jī)10具有從前14向后16延伸的大體上縱向延伸的軸線或中心線12。發(fā)動(dòng)機(jī)10包括成下游串流關(guān)系：包括風(fēng)扇20的風(fēng)扇區(qū)段18、包括增壓器或低壓(lp)壓縮機(jī)24和高壓(hp)壓縮機(jī)26的壓縮機(jī)區(qū)段22、包括燃燒器30的燃燒區(qū)段28、包括hp渦輪34和lp渦輪36的渦輪區(qū)段32，以及排氣區(qū)段38。

風(fēng)扇區(qū)段18包括包繞風(fēng)扇20的風(fēng)扇殼40。風(fēng)扇20包括圍繞中心線12沿徑向設(shè)置的風(fēng)扇葉片42形式的多個(gè)翼型件。hp壓縮機(jī)26、燃燒器30和hp渦輪34形成發(fā)動(dòng)機(jī)10的核心44，其生成燃燒氣體。核心44由核心殼46包繞，核心殼46可與風(fēng)扇殼40聯(lián)接。

圍繞發(fā)動(dòng)機(jī)10的中心線12同軸地設(shè)置的hp軸或轉(zhuǎn)軸48將hp渦輪34傳動(dòng)地連接到hp壓縮機(jī)26上。圍繞發(fā)動(dòng)機(jī)10的中心線12同軸地設(shè)置在更大直徑環(huán)形hp轉(zhuǎn)軸48內(nèi)的lp軸或轉(zhuǎn)軸50將lp渦輪36傳動(dòng)地連接到lp壓縮機(jī)24和風(fēng)扇20上。

lp壓縮機(jī)24和hp壓縮機(jī)26分別包括多個(gè)壓縮機(jī)級52,54，其中一組壓縮機(jī)葉片56,58形式的翼型件關(guān)于對應(yīng)的一組的壓縮機(jī)導(dǎo)葉60,62(也稱為噴嘴)形式的靜止翼型件旋轉(zhuǎn)，以壓縮或加壓經(jīng)過級的流體流。在單個(gè)壓縮機(jī)級52,54中，多個(gè)壓縮機(jī)葉片56,58可成環(huán)提供，且可關(guān)于中心線12從葉片平臺(tái)到葉片末梢沿徑向向外延伸，同時(shí)對應(yīng)的靜止壓縮機(jī)導(dǎo)葉60,62定位在旋轉(zhuǎn)葉片56,58下游且鄰近于旋轉(zhuǎn)葉片56,58。將注意的是，圖1中所示的葉片、導(dǎo)葉和壓縮機(jī)級的數(shù)目僅為了示范性目的選擇，且其它數(shù)目是可能的。

hp渦輪34和lp渦輪36分別包括多個(gè)渦輪級64,66，其中一組渦輪葉片68,70形式的旋轉(zhuǎn)翼型件關(guān)于對應(yīng)一組靜止渦輪導(dǎo)葉72,74(也稱為噴嘴)形式的靜止翼型件旋轉(zhuǎn)，以從經(jīng)過級的流體流提取能量。在單個(gè)渦輪級64,66中，多個(gè)渦輪葉片68,70可成環(huán)提供，且可關(guān)于中心線12從葉片平臺(tái)到葉片末梢沿徑向向外延伸，同時(shí)對應(yīng)的靜止渦輪導(dǎo)葉72,74定位在旋轉(zhuǎn)葉片68,70上游且鄰近于旋轉(zhuǎn)葉片68,70。將注意的是，圖1中所示的葉片、導(dǎo)葉和渦輪級的數(shù)目僅為了示范性目的選擇，且其它數(shù)目是可能的。

在操作中，旋轉(zhuǎn)風(fēng)扇20將環(huán)境空氣供應(yīng)至lp壓縮機(jī)24，lp壓縮機(jī)24然后將加壓的環(huán)境空氣供應(yīng)至hp壓縮機(jī)26，hp壓縮機(jī)26進(jìn)一步加壓環(huán)境空氣。來自hp壓縮機(jī)26的加壓的空氣在燃燒器30中與燃料混合且點(diǎn)燃，由此生成燃燒氣體。一些功由hp渦輪34從這些氣體提取，hp渦輪34驅(qū)動(dòng)hp壓縮機(jī)26。燃燒氣體排放到lp渦輪36中，其提取附加功來驅(qū)動(dòng)lp壓縮機(jī)24，且排出氣體最終經(jīng)由排氣區(qū)段38從發(fā)動(dòng)機(jī)10排放。lp渦輪36的驅(qū)動(dòng)會(huì)驅(qū)動(dòng)lp轉(zhuǎn)軸50旋轉(zhuǎn)風(fēng)扇20和lp壓縮機(jī)24。

由風(fēng)扇20供應(yīng)的環(huán)境空氣中的一些可繞過發(fā)動(dòng)機(jī)核心44，且用于發(fā)動(dòng)機(jī)10的部分(尤其是熱部分)的冷卻，且/或用于對飛行器的其它方面冷卻或供能。在渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的背景下，發(fā)動(dòng)機(jī)的熱部分一般在燃燒器30下游，尤其是渦輪區(qū)段32，其中hp渦輪34為最熱部分，因?yàn)槠渲苯釉谌紵齾^(qū)段28的下游。其它冷卻流體源可為但不限于從lp壓縮機(jī)24或hp壓縮機(jī)26排放的流體。

圖2為圖1中的發(fā)動(dòng)機(jī)10的一個(gè)渦輪葉片68形式的發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件的透視圖。渦輪葉片68包括燕尾部76和翼型件78。翼型件78從末梢80延伸至根部82。燕尾部76還包括在根部82處與翼型件78整體結(jié)合的平臺(tái)84，其有助于沿徑向容納渦輪空氣流。燕尾部76可構(gòu)造成安裝到發(fā)動(dòng)機(jī)10上的渦輪轉(zhuǎn)子盤上。燕尾部76包括至少一個(gè)入口通路，示例性地示為第一入口通路88、第二入口通路90和第三入口通路92，各自延伸穿過燕尾部76，以提供在通路出口94處與翼型件78的內(nèi)部流體連通。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到的是，燕尾部76以截面示出，使得入口通路88,90,92收納在燕尾部76的本體內(nèi)。

轉(zhuǎn)到圖3，以截面示出的翼型件78具有凹形壓力側(cè)壁96和凸形吸力側(cè)壁98，它們連結(jié)在一起來限定具有前緣100和后緣102的翼型件形狀。葉片68沿一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，使得壓力側(cè)壁96跟隨吸力側(cè)壁98。因此，如圖3中所示，翼型件78將朝頁面頂部向上旋轉(zhuǎn)。

翼型件78包括多個(gè)內(nèi)部通路，其可布置成形成專用于冷卻葉片的特定部分的冷卻回路。通路和對應(yīng)的冷卻回路在圖4中示出，圖4為翼型件78的截面視圖。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到的是，如圖所示的翼型件78內(nèi)的各個(gè)獨(dú)立通路的相應(yīng)幾何形狀是示例性的，各自繪出了冷卻回路的一個(gè)或更多個(gè)元件，且不會(huì)將冷卻回路限于如圖所示的幾何形狀、大小或位置。

如圖所示，翼型件78設(shè)有三個(gè)冷卻回路，前緣冷卻回路120、中間冷卻回路122和后緣冷卻回路124，其分別經(jīng)由經(jīng)過燕尾部76的入口通路88,90,92供應(yīng)冷卻空氣。如圖所示，后緣冷卻回路124還包括共同從第三入口通路92給送的第一冷卻回路124a和第二冷卻回路124b。

冷卻回路可由在翼型件78內(nèi)沿徑向延伸的一個(gè)或更多個(gè)通路限定。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到的是，通路可包括一個(gè)或更多個(gè)膜孔，其可提供特定通路與翼型件78的外表面之間的流體連通，從而沿翼型件78的外表面提供冷卻流體膜。

更詳細(xì)地看冷卻回路中每一個(gè)，第一或前緣冷卻回路120可包括供應(yīng)通路130、近壁冷卻回路132，以及前緣冷卻通路144。供應(yīng)通路130從根部82朝末梢80延伸，在出口94處流體地聯(lián)接到第一入口通路88上，以將冷卻空氣供應(yīng)至近壁冷卻回路132和前緣通路144。

近壁冷卻回路132示例性地示出在供應(yīng)通路130和吸力側(cè)壁98之間，同時(shí)鄰近于吸力側(cè)壁98。在此構(gòu)造中，近壁冷卻回路132冷卻翼型件沿吸力側(cè)壁98的壁部分。作為備選，近壁冷卻回路132可定位鄰近于壓力側(cè)壁96，在壓力側(cè)壁96與供應(yīng)通路130之間。類似地，盡管示為鄰近于壓力側(cè)壁96，但供應(yīng)通路130可作為備選定位鄰近于吸力側(cè)壁98。

近壁冷卻回路132包括從末梢80延伸至根部82的氣室通路136，且可具有設(shè)置在氣室通路136內(nèi)的多個(gè)銷或銷組138。近壁冷卻回路132還包括至少一個(gè)回流通路140，圖4中示為位于氣室通路136的相對端上的兩個(gè)回流通路140?；亓魍?40靠近根部82流體地聯(lián)接到氣室通路136上，且從根部82延伸至末梢80。

前緣冷卻回路120具有前緣通路144，其位于鄰近于前緣100且從根部82延伸至末梢80。前緣通路144穿過限定在供應(yīng)通路130與前緣通路144之間的壁148中的引導(dǎo)回路通道146與供應(yīng)通路130流體連通。引導(dǎo)回路通道146可包括多個(gè)離散的入口，諸如可具有各種尺寸和形狀的沖擊開口。前緣通路144還鄰近于近壁冷卻回路132的一個(gè)回流通路140。

中間冷卻回路122關(guān)于分別鄰近于前緣100和后緣102的前緣冷卻回路120和后緣冷卻回路124的位置設(shè)置在翼型件78的弦向中部中。中間冷卻回路122可流體地聯(lián)接到第二入口通路90上，從其接收冷卻流體流。中間冷卻回路122包括流體地聯(lián)接到第二入口通路90上且從根部82延伸至末梢80的供應(yīng)通路160。供應(yīng)通路160可位于鄰近于吸力側(cè)壁98，或可鄰近壓力側(cè)壁96，或既不鄰近于壓力側(cè)壁96，也不鄰近于吸力側(cè)壁98。

中間供應(yīng)通路160流體地聯(lián)接到從末梢80延伸至根部82的中間氣室通路162上。中間氣室通路162還聯(lián)接到中間回流通路164上，中間回流通路164設(shè)置在中間供應(yīng)通路160和中間氣室通路162的組合與前緣冷卻回路120之間。除中間回流通路164之外，中間氣室通路162還流體地聯(lián)接到位于壓力側(cè)壁96與中間氣室通路162之間的壓力側(cè)上的近壁冷卻篩網(wǎng)166上。近壁冷卻篩網(wǎng)166包括具有設(shè)置在通道168內(nèi)的多個(gè)銷或銷組170的通道168。近壁冷卻篩網(wǎng)166還與位于關(guān)于中間氣室通路162流體地聯(lián)接到通道168上的位置在通道168的相對端上的篩網(wǎng)氣室172流體連通。

包括第一冷卻回路124a和第二冷卻回路124b的后緣冷卻回路124可共同地從第三入口通路92給送。第三入口通路92可給送第一冷卻回路124a和第二冷卻回路124b兩者，其中第三入口通路92可從一個(gè)入口分成燕尾部76內(nèi)的兩個(gè)入口。在備選實(shí)施例中，第四入口通路(未示出)可用于給送第一冷卻回路124a或第二冷卻回路124b中的一者，而第三入口通路92給送另一個(gè)。第二冷卻回路124b設(shè)置鄰近于后緣102，且第一冷卻回路124a沿弦向設(shè)置在第二冷卻回路124b與中間冷卻回路122之間。

第一冷卻回路124a包括供應(yīng)通路180，其與第三入口通路92流體連通且從根部82延伸至末梢80。供應(yīng)通路180流體地聯(lián)接到從末梢80延伸至根部82的回流通路182上，回流通路182流體地聯(lián)接到從根部82延伸至末梢80的出口通路184上。

第二冷卻回路124b包括供應(yīng)通路190，其與第三入口通路92流體連通且從根部82延伸至末梢80。供應(yīng)通路190與從根部82延伸至末梢80的后緣通路192流體連通。在一個(gè)實(shí)例中，后緣通路192可穿過設(shè)置在供應(yīng)通路190與后緣通路192之間的沿翼型件78徑向延伸的一個(gè)或更多個(gè)入口194聯(lián)接到供應(yīng)通路190上。后緣通路192可設(shè)置成具有設(shè)置在后緣通路192內(nèi)的一排或更多排銷或銷組196。后緣通路192還可包括與后緣通路192和翼型件78的外部流體連通的一個(gè)或更多個(gè)槽口。

應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到的是，如圖3中所示的幾何形狀是本文公開的冷卻回路的一個(gè)實(shí)施方式的實(shí)例，且不應(yīng)當(dāng)理解為限制性的。包括多個(gè)通路、壁、通道、銷組等的冷卻回路應(yīng)當(dāng)理解為翼型件78內(nèi)的冷卻回路的一種示例性實(shí)施方式，且本文公開的位置、大小和幾何形狀并入以便有助于理解冷卻回路的發(fā)明構(gòu)想。例如，盡管示為在翼型件78的吸力側(cè)壁98上，但近壁冷卻回路132可作為備選位于壓力側(cè)壁96上。類似地，任何所示的近壁冷卻回路可位于如圖所示的相對側(cè)上。近壁冷卻回路的數(shù)目可增大且位于兩側(cè)上。此外，由翼型件78的截面輪廓內(nèi)的通路限定的抽象形狀是示例性的，且可為任何形狀、幾何形狀、唯一的或其它。

還應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到的是，近壁冷卻通路盡管示為相當(dāng)大的，但可能是非常小的，使得近壁冷卻通路相比于附圖中所示的截面面積具有更小的截面面積。

圖5為圖4的翼型件78的冷卻回路120,122,124的流程圖。翼型件78以虛線示意性地示出，以示出翼型件78內(nèi)的冷卻回路120,122,124的總體構(gòu)造。翼型件78限定翼型件腔，其從前緣100到后緣102沿翼弦方向延伸且從末梢80到根部72沿翼展方向延伸，且可由內(nèi)壁分成不同的通道或通路來形成冷卻回路120,122,124，冷卻回路120,122,124將冷卻流體流引導(dǎo)穿過翼型件78。設(shè)置在翼型件78的末梢80上方的末梢冷卻通路208可從前緣100附近朝后緣102沿基本翼弦方向延伸。末梢冷卻通路208提供用于冷卻回路120,122,124的公共通路來排出冷卻流體，使得給送到冷卻回路120,122,124的冷卻流體可最終從翼型件78排出(如果未穿過一個(gè)或更多個(gè)膜孔排出)。

前緣冷卻回路120可被給送來自燕尾部76內(nèi)的第一入口通路88的冷卻流體。前緣冷卻回路120接收從根部82朝末梢80移動(dòng)的供應(yīng)通路130內(nèi)的冷卻流體。供應(yīng)通路130經(jīng)由引導(dǎo)回路通道146與前緣通路144流體連通，在前緣通路144處，多個(gè)膜孔200可沿翼型件78的前緣排出冷卻流體來產(chǎn)生冷卻膜。

前緣冷卻回路120還可包括末梢80附近的至少一個(gè)上轉(zhuǎn)角210，將冷卻流體從供應(yīng)通路130提供至近壁冷卻回路132。在上轉(zhuǎn)角210處，冷卻流體可從供應(yīng)通路130流入氣室通路136中。冷卻流體沿末梢80到根部82的方向在包括多個(gè)銷138的氣室通路136內(nèi)行進(jìn)。在根部82附近，前緣冷卻回路120還可包括至少一個(gè)下轉(zhuǎn)角212，示例性地示為兩個(gè)下轉(zhuǎn)角212，提供了從氣室通路136到回流通路140的冷卻流體。冷卻流體在回流通路140內(nèi)沿根部82到末梢80的方向流動(dòng)，且可將冷卻流體穿過膜孔200排出來形成沿翼型件78的外表面的冷卻膜。

沿弦向設(shè)置在前緣冷卻回路120與后緣冷卻回路124之間的中間冷卻回路122可被給送來自第二入口通路90的冷卻流體流。中間冷卻回路122從第二入口通路90接收供應(yīng)通路160內(nèi)從根部82朝末梢80移動(dòng)的冷卻流體。中間冷卻回路122還包括上轉(zhuǎn)角214，在該處，供應(yīng)通路160與中間氣室通路162流體連通。中間氣室通路162自中間氣室通路162穿過通道168與近壁冷卻篩網(wǎng)166流體連通。冷卻空氣流可穿過可包括一個(gè)或更多個(gè)銷或銷組170的近壁冷卻篩網(wǎng)166移動(dòng)至篩網(wǎng)氣室172，在該處，冷卻流體可穿過膜孔200排出來產(chǎn)生沿翼型件78的外表面的冷卻膜。

中間冷卻回路122還可包括下轉(zhuǎn)角216，其將冷卻流體從中間氣室通路162提供至中間回流通路164。從中間回流通路164起，膜孔200可從中間冷卻回路122排出冷卻流體來提供沿翼型件78的外表面的冷卻膜。由于中間回流通路164可在吸力側(cè)壁96與壓力側(cè)壁98之間延伸，因而一組或更多組膜孔200可提供冷卻流體流至翼型件78的外表面。

后緣冷卻回路124可被給送來自第三入口通路92的冷卻流體流。第三入口通路92還可獨(dú)立地供應(yīng)第一冷卻回路124a和第二冷卻回路124b，這可通過使來自第三冷卻入口92的冷卻流體流分到前側(cè)入口92a和后側(cè)入口92b來完成。

示為從前側(cè)入口92a給送的第一冷卻回路124a沿根部82到末梢80方向?qū)⒗鋮s流體流接收到供應(yīng)通路180內(nèi)。在上轉(zhuǎn)角218處，冷卻流體可從供應(yīng)通路180提供至回流通路182，沿末梢80到根部82的方向移動(dòng)。冷卻流體然后可在從根部82移動(dòng)到末梢80的下轉(zhuǎn)角220處從回流通路182提供至出口通路184。在出口通路184內(nèi)，冷卻流體可穿過膜孔200排出，以沿翼型件78的外表面提供冷卻膜。因此，由第一冷卻回路124a限定的流體路徑可基本為蛇線，在末梢80與根部82之間蜿蜒。

示為從后側(cè)入口92b給送的第二冷卻回路124b可設(shè)有沿根部82到末梢80方向的供應(yīng)通路190中的冷卻流體流。沿供應(yīng)通路190，冷卻流體可從供應(yīng)通路190穿過一個(gè)或更多個(gè)入口194流入可包括一個(gè)或更多個(gè)銷196的后緣通路192。不會(huì)流入后緣通路192的冷卻流體可從供應(yīng)通路的末梢端222排出翼型件78的后緣102。

后緣通路192內(nèi)的冷卻空氣可從翼型件78穿過膜孔200排出，或可作為備選穿過槽口198、穿過后緣102排出。

應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到的是，如圖4中所示的冷卻回路120,122,124是翼型件78內(nèi)的冷卻回路的一個(gè)實(shí)施方式的實(shí)例，且不應(yīng)當(dāng)看作是由特定幾何形狀、通路、銷組、膜孔等限制。還應(yīng)當(dāng)理解的是，盡管冷卻回路120,122,124,124a,124b示為大體上從前緣100朝后緣102或從后緣102朝前緣100移動(dòng)，但圖示僅為冷卻回路自身的示例性示圖。特定的通路、通道、入口或篩網(wǎng)可關(guān)于翼型件78沿任何方向流動(dòng)，諸如沿后緣102或前緣100的方向，末梢80或根部82的方向，或朝翼型件78的壓力側(cè)壁96或吸力側(cè)壁98，或它們的任何組合。

涉及本文公開的本發(fā)明的系統(tǒng)、方法和其它裝置的各種實(shí)施例提供了渦輪葉片的冷卻回路的改善的冷卻有效性?？稍谒鱿到y(tǒng)的一些實(shí)施例的實(shí)踐中實(shí)現(xiàn)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，葉片的冷卻回路可用于葉片的壓力側(cè)壁或吸力側(cè)壁中的至少一個(gè)，且更優(yōu)選在兩個(gè)側(cè)壁上，同時(shí)將空氣提供至膜孔，以便在翼型件的外表面上產(chǎn)生冷卻膜。實(shí)施的冷卻回路提供了翼型件內(nèi)的最佳冷卻和空氣流管理，以便將有效發(fā)動(dòng)機(jī)操作保持在升高溫度下，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)效率且延長了壽命。盡管按照渦輪葉片形式的翼型件描述了特定實(shí)施例，但描述同樣適用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的任何翼型件，包括但不限于渦輪導(dǎo)葉、壓縮機(jī)葉片和壓縮機(jī)導(dǎo)葉。

本書面描述使用了實(shí)例來公開本發(fā)明，包括最佳模式，且使本領(lǐng)域的任何技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明，包括制作和使用任何裝置或系統(tǒng)，以及執(zhí)行任何并入的方法。本發(fā)明的專利范圍由權(quán)利要求限定，且可包括本領(lǐng)域的技術(shù)人員想到的其它實(shí)例。如果此類其它實(shí)施例具有并非不同于權(quán)利要求的書面語言的結(jié)構(gòu)元件，或如果它們包括與權(quán)利要求的書面語言無實(shí)質(zhì)差別的等同結(jié)構(gòu)元件，則期望此類其它實(shí)例在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。