具有平台冷却布置的涡轮转子叶片的制作方法
【技术领域】
[0001]本申请大体涉及燃烧涡轮发动机，如在本文中所使用的并且除非另外具体地声明，其包括所有类型的燃烧涡轮发动机，例如在功率生成和航空器发动机中使用的那些。更具体地，但却不作为限制，本应用涉及用于冷却涡轮转子叶片的平台区域的设备、系统和/或方法。
【背景技术】
[0002]燃气涡轮发动机典型地包括压缩机、燃烧器和涡轮。压缩机和涡轮通常包括在级中轴向地堆叠的翼形件或叶片的排。各级典型地包括固定的一排周向地间隔开的定子叶片，和绕中央轴线或轴旋转的一组周向地间隔开的转子叶片。在操作时，压缩机中的转子叶片绕轴旋转来压缩空气流。然后在燃烧器中使用该压缩空气来燃烧燃料的供应。来自燃烧工序的所得的热气流穿过涡轮膨胀，这导致转子叶片使它们附接至的轴旋转。以此方式，将燃料中包含的能量转换成旋转轴的机械能，该机械能然后例如可用来使发电机的线圈旋转以生成电流。
[0003]参照图1和2，涡轮转子叶片100通常包括翼形件部分或翼形件102和根部部分或根部104。翼形件102可描述为具有凸起吸力面105和凹入压力面106。翼形件102还可描述为具有为前边缘的导缘107，和作为后边缘的尾缘108。根部104可描述为具有用于将叶片100固连至转子轴的结构(如所示，其典型地包括燕尾件109)、平台110(翼形件102从其延伸)、和柄部112，柄部112包括燕尾件109与平台110之间的结构。
[0004]平台110可包括多种构造，例如平面(如在图4中示出的)，其为波状(contoured)或任何其他适当的变型。(注意本文中使用的“平面”指近似或基本为平面的形状。例如，本领域技术人员将理解，平台可构造为具有稍微弯曲或凸起的向舷外表面，具有与转子叶片的径向位置处的涡轮的环境对应的曲率。如在本文中所使用的，该类型的平台形状被认为是平面的，因为曲率半径充分大来使平台呈现平直外观。)例如，具体参照图4，平台110可具有顶侧113，如图1所示，其可包括轴向且周向地延伸的平直表面。如图2所示，平台110可具有下侧114，其也可包括轴向且周向地延伸的平直表面。平台110的顶侧113和底侧114可形成为使得各自基本平行于彼此。如所绘出的，应当理解的是，平台110通常具有薄径向轮廓，即，在平台110的顶侧113与底侧114之间存在相对短的径向距离。
[0005]通常，平台110可用在涡轮转子叶片110上来形成燃气涡轮的热气体路径区段的内部流路边界。平台I1还为翼形件102提供结构支撑。在操作中，涡轮的旋转速度包括可产生沿着平台110的相对受压区的机械负载，该区可进一步经受升高的温度。
[0006]使平台区域110更耐用的一个方法是在操作期间用压缩空气或其他冷却剂的流冷却其。但是，如本领域技术人员将理解的，平台区域110提出了某些设计难题。在重要部分中，这是因为该区域的几何形状，因为如所描述的，平台110是远离转子叶片的中央芯存在且典型地设计为具有结构合理但较薄径向厚度的外围构件。
[0007]为了使冷却剂循环，转子叶片100典型地包括一个或更多个内部冷却通路116 (见图3和图4)，其至少径向地延伸穿过叶片100的芯，包括穿过根部104和翼形件102。如在下面更详细地所描述的，为了增加热交换，这种内部冷却通路可形成为具有曲折路径，该曲折路径蜿蜒穿过叶片100的中央区，但也可为其他构造。在操作中，冷却剂180可经由在根部104的舷内部分中形成的一个或更多个入口 117进入内部冷却通路116。冷却剂180可循环穿过叶片100并且通过在翼形件上形成的出口(未显示)并且/或者经由在根部104中形成的一个或更多个出口(未显示)离开。冷却剂180可被压缩，并且例如可包括压缩空气、与水、蒸汽等混合的压缩空气。在许多情况下，冷却剂180是从发动机的压缩机转移的压缩空气，但也可能是其他来源。
[0008]在一些情况下，内部冷却通路116还可包括腔119，腔119形成在相邻转子叶片100的柄部112与平台110之间。从那里，可通过将平台中的冷却通路连接至涡轮转子叶片的内部冷却通路116的一个或更多个部分(例如，腔119)，而将冷却剂180用于冷却叶片的平台区110。例如，冷却剂可从内部冷却通路116中的一个抽取(例如进入在柄部112/平台I1之间形成的腔119)，并且供应至延伸穿过平台110的冷却通道。在横越平台110之后，冷却空气可通过在平台的顶侧113中形成的膜冷却孔离开腔。
[0009]但是，应当理解的是，该类型的冷却回路在一个部分中不是独立的，因为依赖腔119的冷却回路仅在两个邻近转子叶片100装配后形成。这可对安装和测试产生较大的复杂性。用于平台冷却的备选设计可包括一种冷却回路，如图3所绘出的，其包含在转子叶片100内并且不包括柄部腔119。冷却空气从延伸穿过叶片110的芯的内部冷却通路116中的一个中抽取，并且被向后引导穿过在平台110内形成的冷却通道。冷却剂180流动穿过平台冷却通道来帮助冷却构件。但是，在平台110中放置冷却通道通常是在相对最热的区域(例如在翼形件102的凹入压力面106侧上)实施的。而且，冷却通道布置可为复杂的(例如，弯曲的或曲折的)以用于分布冷却剂180，因而要求防止或限制在之前存在的部分中进行这种修改。
[0010]因此，备选平台冷却布置在本领域中将受欢迎。
【发明内容】
[0011]在一个实施例中，公开了一种涡轮转子叶片中的平台冷却布置。涡轮转子叶片包括翼形件与根部之间的界面处的平台，其中，涡轮转子叶片包括形成于其中的内部冷却通路，所述内部冷却通路从在根部处的与冷却剂源的连接延伸至平台的近似径向高度，并且其中，平台的吸力侧包括顶侧，该顶侧从翼形件周向地延伸至吸力侧斜面。平台冷却布置包括:给送孔，其从吸力侧斜面延伸到内部冷却通路；和一个或更多个分支孔，它们各自从给送孔延伸至吸力侧斜面。在操作中，来自冷却剂源的冷却剂从内部冷却通路穿过给送孔流到一个或更多个分支孔并且沿吸力侧斜面离开平台。
[0012]在一个实施例中，公开了一种涡轮转子叶片中的平台冷却布置。涡轮转子叶片包括翼形件与根部之间的界面处的平台，其中，涡轮转子叶片包括形成于其中的内部冷却通路，该内部冷却通路从在根部处的与冷却剂源的连接延伸至平台的近似径向高度，并且其中，平台的吸力侧包括顶侧，该顶侧从翼形件周向地延伸到吸力侧斜面。平台冷却布置包括:给送孔，其从平台的前缘延伸至内部冷却通路；和一个或更多个分支孔，它们各自从给送孔延伸至吸力侧斜面。在操作中，来自冷却剂源的冷却剂从内部冷却通路穿过给送孔流到一个或更多个分支孔并且沿吸力侧斜面离开平台。
[0013]在另一实施例中，公开了一种方法以用于在涡轮转子叶片中形成平台冷却布置。该方法包括提供一种涡轮转子叶片，该涡轮转子叶片具有翼形件与根部之间的界面处的平台，其中，涡轮转子叶片包括形成于其中的内部冷却通路，该内部冷却通路从在根部处的与冷却剂源的连接延伸至平台的近似径向高度，并且其中，平台的吸力侧包括顶侧，该顶侧从翼形件周向地延伸到吸力侧斜面。该方法还包括:形成给送孔，其从吸力侧斜面延伸到内部冷却通路；和形成一个或更多个分支孔，它们各自从给送孔延伸至吸力侧斜面。在操作中，来自冷却剂源的冷却剂从内部冷却通路穿过给送孔流到一个或更多个分支孔并且沿吸力侧斜面离开平台。
[0014]技术方案1:一种涡轮转子叶片中的平台冷却布置，所述涡轮转子叶片包括翼形件与根部之间的界面处的平台，其中，所述涡轮转子叶片包括形成于其中的内部冷却通路，所述内部冷却通路从所述根部处的与冷却剂源的连接延伸至所述平台的近似径向高度，其中，所述平台的吸力侧包括顶侧，所述顶侧从所述翼形件周向地延伸到吸力侧斜面，所述平台冷却布置包括:
给送孔，其从所述吸力侧斜面延伸至所述内部冷却通路；和
一个或更多个分支孔，所述分支孔各自从所述给送孔延伸至所述吸力侧斜面，其中，冷却剂从所述内部冷却通路通过所述给送孔流到所述一个或更多个分支孔并且沿所述吸力侧斜面离开所述平台。
[0015]技术方案2:根据技术方案I所述的平台冷却布置，其特征在于，所述给送孔是直线的。
[0016]技术方案3:根据技术方案2所述的平台冷却布置，其特征在于，所述一个或更多个分支孔中的各个是直线的。
[0017]技术方案4:根据技术方案I所述的平台冷却布置，其特征在于，所述给送