定缘116的上或其径向内部的表面上。
[0037]叶轮柱190的径向内表面可被称为涡轮叶轮200的活动边缘118。当冷却流122传播通过涡轮叶片100的根部部分108与叶轮柱190之间的轮缘间隙130时，固定缘116的冷却也冷却活动边缘118。
[0038]冷却流122可以从燃气涡轮机的压缩机部分的后部级被重新引导至涡轮叶片100，或者通过外部冷却流源供给。在叶轮200中可以具有允许冷却流122进入叶轮200内的至少一个开口，所述至少一个开口在涡轮叶片100的根部部分108的径向内部部分处将冷却流122引导到开口 120内。
[0039]内部冷却通道110可以具有矩形、圆形、三角形、椭圆形、不规则形状或其任何组合的横截面形状。内部冷却通道110也可以是在内部冷却通道110的整个径向长度上具有基本相似直径的直线通道或螺旋形通道，或者内部冷却通道110可以在内部冷却通道110的径向长度上具有不同的直径。
[0040]在另一个实施例中，可以具有位于涡轮叶片100的内部的多个内部冷却通道110。在该实施例中，多个内部冷却通道I1中的每一个可以将冷却流122供给至至少一个冷却通路114，或者多个内部冷却通道110中的仅一些可以将冷却流122供给至至少一个冷却通路 114。
[0041]图2和图3示出包括可视化的内部冷却通道110和冷却通路114的涡轮叶片100的透视图。冷却通路114位于涡轮叶片100的桨杆腔105的轴向内部部分中。
[0042]从冷却通路114的位于内部冷却通道110上的入口到冷却通路114的面向固定缘116的表面的出口测量冷却通路114的接近角。冷却通路114的接近角优选地垂直于固定缘116的表面。具体地，该接近角在大约30度至大约90度之间，优选地在大约45度至大约90度之间，更加优选地在大约70度至大约90度之间。
[0043]为了从固定缘116散发的热的最佳热传导以及为了使叶轮与热排气屏蔽，冷却通路114的尺寸可以设置为比值“Z/D”，其中“Z”是从冷却通路114的出口至桨杆部分106的面向固定缘116的表面的距离，以及“D”是冷却通路114的直径。优选的比值在大约I至大约9之间，更加优选地在大约2至大约8之间，以及甚至更优选地在大约2至大约6之间。
[0044]在一个实施例中，冷却通路114可以不沿任何轴线方向倾斜地设置，以及可以沿着桨杆腔105的长度均匀地分布。在另一个实施例中，冷却通路114可以沿着桨杆腔105的长度不均匀地分布。
[0045]图4示出从桨杆腔105的一侧看的涡轮叶片100的视图。冷却通路115可以沿轴向方向倾斜。冷却通路115的倾斜提供了适应不同形状的内部冷却通道110的灵活性，以及提供了朝向固定缘116上的预定位置引导冷却空气的能力。
[0046]在一个实施例中，冷却通路115中的每一个可以沿轴线方向具有不同的倾斜角，使得冷却通路115可以将冷却流引导至叶轮柱190的固定缘116上的任何期望区域，如图1所示。在另一个实施例中，单个涡轮叶片100上的冷却通路115可以具有不同的长度和直径，以及可以沿轴线方向具有不同的接近角和倾斜角。
[0047]图5中示出涡轮叶片100的外部本体视图。冷却通路114仅被视为横穿桨杆腔105中的涡轮叶片100的外表面的每一个相应的出口孔。可以形成在涡轮叶片100中的最大数目的冷却通路114在形成孔以使涡轮叶片保持其结构能力之后通过涡轮叶片的总强度确定。任何数量的冷却通路114可以形成在涡轮叶片100上，直至所确定的最大数目。
[0048]本实施例提供一种系统和方法，该系统和方法提供叶轮空间中的空气沿着叶轮柱的涡轮叶片之间的固定缘的冲击冷却，使得热排气可以不向着材料的最大容许温度加热叶轮。
[0049]虽然已经结合当前被认为是最实用和最优选的实施例对本发明进行了说明，但是可以理解本发明不局限于所公开的实施例，而相反地，本发明旨在覆盖包括在随附权利要求的精神和范围内的各种变型和等同方案。
【主权项】
1.一种涡轮叶片，包括: 翼型部分； 平台部分，所述平台部分位于所述翼型部分的径向内部； 桨杆部分，所述桨杆部分位于所述平台部分的径向内部；以及 根部部分，所述根部部分位于所述桨杆部分的径向内部； 其中，所述桨杆部分包括在所述涡轮叶片内部的内部冷却凹部或通道与所述桨杆部分的外表面之间延伸的至少一个冷却通路，其中，所述外表面邻近所述桨杆部分与所述根部部分之间的接合处。2.根据权利要求1所述的涡轮叶片，其特征在于，所述涡轮叶片的所述根部部分构造成接合涡轮叶轮上的叶轮柱。3.根据权利要求2所述的涡轮叶片，其特征在于，所述冷却通路适用于将冷却流朝向所述叶轮柱的顶部表面和/或邻接表面引导。4.根据权利要求1所述的涡轮叶片，其特征在于，所述冷却通路具有尺寸比值Z/D，其中Z是从所述冷却通路的出口至所述桨杆部分的表面的距离，D是所述冷却通路的直径。5.根据权利要求4所述的涡轮叶片，其特征在于，所述冷却通路具有大约I至大约9的比值。6.根据权利要求1所述的涡轮叶片，其特征在于以下至少一者或其任意组合: 所述冷却通路具有在大约30度至大约90度之间的接近角； 所述冷却通路沿轴线方向倾斜； 所述的涡轮叶片还包括多个冷却通路，所述冷却通路沿着所述桨杆部分的长度均匀或不均匀地分布； 所述的涡轮叶片还包括多个冷却通路，所述冷却通路沿着所述桨杆部分的长度具有不均匀的长度和不均匀的轴向倾斜。7.一种用于冷却涡轮叶片与叶轮柱之间的轮缘间隙的方法，包括: 沿着涡轮叶片的桨杆部分的长度形成多个冷却通路，所述冷却通路流体地连接所述涡轮叶片的内部的至少一个内部冷却凹部或通道与所述桨杆部分的外表面，所述桨杆部分的外表面位于所述涡轮叶片的所述根部部分的径向紧外部； 将冷却气流供给至连接到所述冷却通路的所述涡轮叶片的内侧上的所述内部冷却通道; 重新引导所述冷却气流穿过所述冷却通路，流动至紧邻接所述冷却通路的涡轮叶轮上的叶轮柱的径向外表面上；以及 利用通过所述冷却通路重新引导的所述冷却气流冷却叶轮的所述径向外表面。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于以下至少一者或其任意组合: 叶轮柱的所述径向外表面是所述涡轮叶轮的固定缘； 所述冷却通路具有尺寸比值Z/D，其中Z是从所述冷却通路的出口至所述桨杆部分的表面的距离，D是所述冷却通路的直径，所述冷却通路具有大约I至大约9的比值； 所述冷却通路具有在大约30度至大约90度之间的接近角。9.一种涡轮叶轮和叶片组件，包括: 涡轮叶轮，所述涡轮叶轮包括在所述涡轮叶轮的径向外轮缘上形成叶轮槽的多个叶轮柱； 涡轮叶片，所述涡轮叶片从所述涡轮叶轮的所述外轮缘径向向外延伸，其中，所述叶片中的每一个均包括翼型、桨杆区段和根部，其中，所述根部坐置于所述叶轮槽中的一个中； 位于所述涡轮叶片中的每一个的桨杆中的冷却通路，其中，冷却通路在所述桨杆的邻接所述叶轮柱的径向外表面的区域处在所述涡轮叶片中的内部冷却通道与所述涡轮叶片的所述桨杆的外表面之间延伸；以及 位于所述涡轮叶片与所述叶轮柱之间的轮缘间隙； 其中，所述冷却通路适于将冷却流从所述内部冷却通道引导到所述叶轮柱的所述径向外表面上以及引导至所述轮缘间隙内。10.根据权利要求9所述的涡轮叶轮和叶片组件，其特征在于以下至少一者或其任意组合: 叶轮柱的所述径向外表面是所述涡轮叶轮的固定缘； 所述冷却通路具有尺寸比值Z/D，其中Z是从所述冷却通路的出口至所述桨杆部分的表面的距离，D是所述冷却通路的直径，所述冷却通路具有大约I至大约9的比值； 所述冷却通路具有在大约30度至大约90度之间的接近角； 所述的涡轮叶轮和叶片组件还包括从所述涡轮叶轮的内部部分抽吸到所述涡轮叶片内部冷却通道内的冷却流源。
【专利摘要】本发明公开了一种涡轮叶片及用于冷却涡轮叶片与叶轮柱之间的轮缘间隙的方法，所述方法包括具有在涡轮叶片的内部冷却通道与涡轮叶片的桨杆部分的外表面之间延伸的至少一个冷却通路的涡轮叶片，涡轮叶片的桨杆部分的外表面直接面向叶轮柱的径向上表面，以及利用冷却通路以将冷却流朝向叶轮柱的径向上表面引导。
【IPC分类】F01D5/18
【公开号】CN105626160
【申请号】CN201510824856
【发明人】D.R.约翰斯, M.J.费多尔, A.P.吉亚梅塔
【申请人】通用电气公司
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2015年11月24日
【公告号】DE102015120316A1, US20160146016