涡轮发动机中被冷却的翼型件的制作方法
【专利摘要】一种燃气涡轮发动机中的翼型件，包括外壁（18）和内壁。该外壁包括前缘（20）、与该前缘在弦向方向上相对的后缘（22）、压力侧（24）以及吸力侧（26）。内壁（42、72）在单个弦向位置处联接至外壁，并且包括与外壁的压力侧和吸力侧间隔开的部分（42A、42B、72A、72B），以在内壁与相应的压力侧和吸力侧之间形成第一间隙（44、46）和第二间隙（74、76）。该内壁限定位于内壁中的腔室（56、58）并且包括在相应的间隙与腔室之间提供流体连通的开口（54、84）。该间隙接收冷却流体，该冷却流体在流经该间隙时提供对外壁的冷却。该冷却流体在穿过间隙的至少大部分后通过内壁中的开口进入到腔室中。
【专利说明】涡轮发动机中被冷却的翼型件
[0001]本发明是根据美国能源部颁发的编号为DE-FC26-05NT42644的合约在美国政府支持下进行的。美国政府拥有对本发明的某些权力。
【技术领域】
[0002]本发明涉及一种涡轮发动机中的冷却系统，并且更具体地，本发明涉及一种用于在涡轮发动机中的翼型件组件中使用的冷却系统。
【背景技术】
[0003]在燃气涡轮发动机中，从压缩机部段排出的压缩空气和从燃料源引入的燃料混合在一起并且在燃烧部段中燃烧，从而产生限定高温工作气体的燃烧产物。工作气体被引导通过涡轮部段中的热气路径，在该热气路径中工作气体膨胀以提供涡轮转子的旋转。涡轮转子可以联接至发电机，其中，涡轮转子的旋转能够被用来产生发电机中的电流。
[0004]鉴于当前发动机中实施的较高的压力比和较高的发动机点火温度，诸如翼型件——例如，涡轮部段内的固定叶片和旋转叶片——之类的某些部件必须通过诸如压缩机排出空气之类的冷却流体来冷却，以防止部件的过热。
【发明内容】
[0005]根据本发明的第一方面，提供了一种燃气涡轮发动机中的翼型件。该翼型件包括外壁、第一内壁以及第二内壁。外壁包括前缘、后缘、压力侧以及吸力侧。第一内壁朝向前缘联接至外壁。第一内壁包括与外壁的压力侧和吸力侧间隔开的部分，以在第一内壁与相应的压力侧和吸力侧之间形成第一前缘间隙和第二前缘间隙。第一内壁限定位于第一内壁中的前缘腔室并且包括在相应的前缘间隙与前缘腔室之间提供流体连通的开口。前缘间隙接收冷却流体，该冷却流体在流经前缘间隙时提供对外壁的冷却。冷却流体在穿过前缘间隙的至少大部分之后通过第一内壁中的开口进入到前缘腔室中。第二内壁朝向后缘联接至外壁。第二内壁包括与外壁的压力侧和吸力侧间隔开的部分，以在第二内壁与相应的压力侧和吸力侧之间形成第一后缘间隙和第二后缘间隙。第二内壁限定位于第二内壁中的后缘腔室并且包括在相应的后缘间隙与后缘腔室之间提供流体连通的开口。后缘间隙接收冷却流体，该冷却流体在流经后缘间隙时提供对外壁的冷却。冷却流体在穿过后缘间隙的至少大部分后通过第二内壁中的开口进入到后缘腔室中。
[0006]根据本发明的第二方面，提供了一种燃气涡轮发动机中的翼型件。该翼型件包括外壁和内壁。该外壁包括前缘、与该前缘在弦向方向上相对的后缘、压力侧以及吸力侧。该内壁在单个弦向位置处联接至外壁并且包括与外壁的压力侧和吸力侧间隔开的部分，以在内壁与相应的压力侧和吸力侧之间形成第一间隙和第二间隙。内壁限定位于内壁中的腔室并且包括在相应的间隙与腔室之间提供流体连通的开口。间隙接收冷却流体，该冷却流体在流经该间隙时提供对外壁的冷却。冷却流体在穿过该间隙的至少大部分之后通过内壁中的开口进入到腔室中。[0007]根据本发明的第三方面，提供了一种燃气涡轮发动机中的翼型件组件。该翼型件组件包括内罩、与该内罩在发动机的径向方向上间隔开的外罩、以及内罩与外罩之间的翼型件。翼型件包括外壁、第一内壁以及第二内壁。外壁联接至内罩和外罩并且包括前缘、与前缘在弦向方向上相对的后缘、压力侧以及吸力侧。第一内壁联接至内罩和外罩并且在单个弦向位置处朝向前缘联接至外壁。第一内壁包括与外壁的压力侧和吸力侧间隔开的部分，以在第一内壁与相应的压力侧和吸力侧之间形成第一前缘间隙和第二前缘间隙。前缘间隙接收冷却流体，该冷却流体在流经前缘间隙时提供对外壁的冷却。第二内壁联接至内罩和外罩并且在单个弦向位置处朝向后缘联接至外壁。第二内壁包括与外壁的压力侧和吸力侧间隔开的部分，以在第二内壁与相应的压力侧和吸力侧之间形成第一后缘间隙和第二后缘间隙。该后缘间隙接收冷却流体，该冷却流体在流经后缘间隙时提供对外壁的冷却。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]尽管本说明书以具体地指出并清楚地主张本发明的权利要求结束，但是应当认为，通过结合附图的以下描述将更好地理解本发明，在附图中，相似的附图标记表示相似的元件，并且在附图中:
[0009]图1为根据本发明的实施方式的燃气涡轮发动机中要被冷却的翼型件组件的侧向剖视图，其中，翼型件组件的叶片的吸力侧已经移除；
[0010]图2为权利要求1的翼型件组件的沿着图1中的线2-2截取的截面图；
[0011]图3为沿着图2中的线3-3截取的截面图；以及
[0012]图4为根据本发明的另一实施方式的燃气涡轮发动机中要被冷却的翼型件组件的侧向剖视图，其中，翼型件组件的叶片的吸力侧已经移除。
【具体实施方式】
[0013]在优选实施方式的以下详细描述中，参照了形成该描述的一部分的附图，并且在该描述中，以示例性的而非限制的方式示出了实施本发明的具体优选实施方式。应当理解的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以使用其他实施方式并且可以进行改型。
[0014]参照图1，示出了根据本发明的第一实施方式构造的翼型件组件10。在该实施方式中，翼型件组件10为包括翼型件一即，固定叶片12—的叶片组件。翼型件组件10用于在燃气涡轮发动机的涡轮部段13中使用，虽然理解文中公开的冷却概念能够与旋转叶片结合使用。
[0015]如将对本领域的技术人员而言明显的是，燃气涡轮发动机包括压缩机部段(未示出)、燃烧部段(未示出)以及涡轮部段13。压缩机部段压缩周围空气。燃烧部段将来自压缩机部段的压缩空气与燃料相结合并点燃该混合物，从而产生限定高温工作气体的燃烧产物。高温工作气体行进至涡轮部段13，在涡轮部段13中，工作气体穿过一个或多个涡轮级，每个涡轮级包括一排固定叶片和一排旋转叶片。应当设想到，图1中示出的叶片组件可以限定用于涡轮部段13中的第二排叶片组件的叶片构型。
[0016]当工作气体穿过涡轮部段13时，涡轮部段13中的固定叶片和旋转叶片暴露于高温工作气体。如将在本文中描述的，为了冷却固定叶片和旋转叶片，来自压缩机部段的冷却空气可以提供到固定叶片和旋转叶片。[0017]如图1中所示，翼型件组件10包括叶片12、外罩14以及内罩16，其中，叶片12附接在外罩14与内罩16之间。叶片包括外壁18(同时参见图2)，外壁18在其径向外缘18A处附接至外罩14并且在其径向内缘18B处附接至内罩16。
[0018]参照图2，外壁18包括前缘20、与前缘20在弦向方向C上间隔开的后缘22、凹状压力侧24以及凸状吸力侧26。应当指出的是，图1中示出的叶片12的吸力侧26已经被移除以示出叶片12内的内部结构，即，图1示出了观察第一内壁42的第二部分42B的外表面以及第二内壁72的第二部分72B的外表面的视图，所述外表面中的每个外表面都将在本文中描述。外壁18的内表面18C限定了在压力侧24与吸力侧26之间从前缘20延伸至后缘22的中空内部部分28。刚性的跨越结构30在中空内部部分28内从压力侧24延伸至吸力侧26，以为叶片12提供结构刚度。跨越结构30可以与外壁18 —体地形成。如对本领域的技术人员而言明显的是，可以在外壁18的外表面18D上设置常规热障涂层(未示出)以增大叶片12的耐热性。
[0019]根据本发明，翼型件组件10设置有用于实现对翼型件组件10冷却的冷却系统40。如上文所指出的，尽管以下描述针对一种用于与叶片组件一起使用的冷却系统40，但是应当设想到，本发明的冷却系统40的概念也可以结合到叶片组件15中。
[0020]如图1和图2中所示，冷却系统40包括位于中空内部部分28中朝向前缘20的第一内壁42。参见图1,第一内壁42优选与外壁18 —体地铸造并且附接至外罩14和内罩
16。如图2中所示，第一内壁42仅在单个弦向位置L1处附接至外壁18，位置L1在示出的实施方式中位于外壁18的前缘20附近，但是也可以根据需要位于其他位置。第一内壁42在位置L1处与外壁18的附接可以由位于外壁18的前缘20附近的肋43实现，其中，肋43可以跨越在外壁18的压力侧24与吸力侧26之间。如将在本文中说明的，在这种单个弦向位置L1将第一内壁42附接至外壁18优选用于热增长的目的。
[0021]仍然参照图2，第一内壁42的第一部分42A与外壁18的压力侧24间隔开，使得在第一部分42A与压力侧24之间形成第一前缘间隙44。第一内壁42的第二部分42B与外壁18的吸力侧26间隔开，使得在第第二部分42B与吸力侧26之间形成第二前缘间隙46。第一内壁42的第三部分42C与外壁18的跨越结构30间隔开，使得在第三部分42C与跨越结构30之间形成第三前缘间隙48。如将在本文中描述的，诸如压缩机排出空气之类的冷却流体被从外罩14引入到前缘间隙44、46、48中从而引入到冷却系统40中。
[0022]在示出的实施方式中，间隔构件50位于外壁18和跨越结构30中的每一者与第一内壁42之间。间隔构件50大致延伸外壁和跨越结构30的整个径向长度。间隔构件50在外壁18和跨越结构30中的每一者与第一内壁42之间提供间隔，但是其仅附接至第一内壁42或者附接至外壁18和跨越结构30，以在前缘间隙44、46、48中保持充足的流动区域，同时允许外壁18和跨越结构30中的每一者与第一内壁42之间的相对运动。
[0023]在优选实施方式中，扰流器肋52 (参见图2)形成在外壁18的内表面18C上和跨越结构30上，或者以其它方式附接至外壁18的内表面18C和跨越结构30。如将在本文中描述的，扰流器肋52延伸到前缘间隙44、46、48中并引起流经前缘间隙44、46、48的冷却流体的湍流搅动，以增强所提供的对外壁18的冷却。
[0024]参照图1，第一内壁42的径向内部42D包括位于径向内部42D中的多个开口 54。参见图2，开口 54在前缘间隙44、46、48与由第一内壁42限定的前缘腔室56之间提供流体连通。优选地,第一内壁42除包括第一内壁42的径向内部42D处的开口 54外不包括用于接收来自前缘间隙44、46、48的冷却流体的其他开口，使得流经冷却系统40的该部分的所有冷却流体在进入前缘腔室56中之前必须穿过前缘间隙44、46、48的整个径向长度。此夕卜，外壁18内优选不具有与前缘间隙44、46、48流体连通的任何开口，使得冷却流体不能通过外壁18逸出前缘间隙44、46、48。
[0025]参照图2，第一内壁42还包括位于第一内壁42中的多个退出开口 58 (图2中示出了一个退出开口)。退出开口 58可以大致沿着第一内壁42的整个径向长度朝向外壁18的前缘20位于第一内壁42的第一部分42A与第二部分42B会和的位置处。同时参见图1，退出开口 58为冷却流体提供用于退出前缘腔室56并进入前缘通道60的通路，该前缘通道60位于第一内壁42与前缘20之间并且至少部分地由肋43限定。外壁18包括优选位于外壁18的吸力侧26中的多个退出通路62。退出通路62允许冷却流体退出冷却系统40，其中冷却流体退出前缘通道60并与穿过涡轮部段13的热工作气体混合。
[0026]如图1和图2中所示，冷却系统40包括位于中空内部部分28中朝向外壁18的后缘22的第二内壁72。参见图1，第二内壁72优选与外壁18—体地铸造并附接至外罩14和内罩16。如图2中所示，第二内壁72仅在单个弦向位置L2处附接至外壁18，位置L2在示出的实施方式中朝向外壁18的后缘22，但也可以根据需要位于其他位置。第二内壁72在位置L2处与外壁18的附接可以由朝向外壁18的后缘22定位的肋73实现，其中，肋73可以跨越在外壁18的压力侧24与吸力侧26之间。如将在本文中说明的，在这种单个弦向位置L1将第二内壁72附接至外壁18优选用于热增长的目的。
[0027]仍参照图2，第二内壁72的第一部分72A与外壁18的压力侧24间隔开，使得在第一部分72A与压力侧24之间形成第一后缘间隙74。第二内壁72的第二部分72B与外壁18的吸力侧26间隔开，使得在第二部分72B与吸力侧26之间形成第二后缘间隙76。第二内壁72的第三部分72C与跨越结构30间隔开，使得在第三部分72C与跨越结构30之间形成第三后缘间隙78。如将在本文中描述的，冷却流体被从外罩14引入到后缘间隙74、76、76中从而引入到冷却系统40中。
[0028]在示出的实施方式中，间隔构件80位于外壁18和跨越结构30中的每一者与第二内壁72之间。间隔构件80大致延伸外壁和跨越结构30的整个径向长度。间隔构件80在外壁18和跨越结构30中的每一者与第二内壁72之间的提供间隔，但是其仅附接至第二内壁72或者附接至外壁18和跨越结构30，以在后缘间隙74、76、78中保持充足的流动区域，同时允许外壁18和跨越结构30中的每一者与第二内壁72之间的相对运动。
[0029]在优选实施方式中，扰流器肋82 (参见图2)形成在外壁18的内表面18C上和跨越结构30上，或者以其它方式附接至外壁18的内表面18C和跨越结构30。如将在本文中描述的，扰流器肋82延伸到后缘间隙74、76、78中并引起流经后缘间隙74、76、78的冷却流体的湍流搅动，以增强所提供的对外壁18的冷却。
[0030]参照图1，第二内壁72的径向内部72D包括位于径向内部72D中的多个开口 84。参见图2，开口 84在后缘间隙74、76、78与由第二内壁72限定的后缘腔室86之间提供流体连通。优选地，第二内壁72除包括第二内壁72的径向内部72D处的开口 84外不包括用于接收来自后缘间隙74、76、78的冷却流体的其他开口，使得流经冷却系统40的该部分的所有冷却流体在进入后缘腔室86之前必须穿过后缘间隙74、76、78的整个径向长度。此外，外壁18内优选不具有与后缘间隙74、76、78流体连通的任何开口，使得冷却流体不能通过外壁18逸出后缘间隙74、76、78。
[0031]参照图2，第二内壁72还包括位于第二内壁72中的多个退出开口 88。退出开口88可以大致沿着第二内壁72的整个径向长度朝向外壁18的后缘22位于第二内壁72的第一部分72A与第二部分72B会和的位置处。此外，如图2中所示，退出开口 88可以在朝向外壁18的压力侧24延伸与朝向吸力侧26延伸之间以交替的方式延伸。退出开口 88为冷却流体提供用于退出后缘腔室86并进入后缘通道90的通路，该后缘通道90位于第二内壁72与后缘22之间并且至少部分地由肋73限定。外壁18包括优选位于外壁18的后缘22处的多个退出通路92。退出通路92允许冷却流体退出冷却系统40，其中，冷却流体与穿过涡轮部段13的热工作气体混合。如图1和图2中所示，如对本领域的技术人员而言明显的是，针状翅片94可以在后缘通道90中从压力侧24延伸至吸力侧26，以提供用于外壁18的结构刚度并用于热传递的目的。
[0032]如图2中所示，内罩16包括在内罩16中形成的与后缘腔室86流体连通的开口100。开口 100允许冷却流体从后缘腔室86进入形成在内罩16中的腔体102中。进入腔体102中的冷却流体能够用来冷却内罩16中沿着形成在内罩16中的冷却回路104定位的结构。图2中示出的冷却回路104的构型是示例性的并且可以包括任何构型。
[0033]在操作期间，如将对本领域的技术人员而言明显的是，诸如压缩机排出气体之类的冷却流体以任意已知的方式提供至与外罩14相关联的集气室103。参见图1和图3，冷却流体从集气室103进入前缘间隙44、46、48和后缘间隙74、76、78中。在冷却流体径向向内流动通过间隙44、46、48、74、76、78时，冷却流体由间隔构件50、80引导并提供对外壁18以及第一和第二内壁42、72的冷却，其中，外壁18在发动机运行期间被流经涡轮部段13的热工作气体加热，第一内壁42和第二内壁42可以被外壁18间接地加热。如以上所指出的，扰流器肋52、82湍流搅动冷却流体的流动，以增加由冷却流体提供的对外壁18的冷却量。一旦冷却流体已经穿过间隙44、46、48、74、76、78的大体径向长度，冷却流体就会通过相应的第一和第二内壁42、72中的开口 54、84进入到前缘腔室56和后缘腔室86中。
[0034]前缘腔室56中的冷却流体穿过第一内壁42中的退出开口 58并在其流入到前缘通道60中时冲击外壁18的前缘20。前缘通道60中的冷却流体随后在流经外壁18的前缘20时提供对外壁18的前缘20的对流冷却，并通过退出通路62退出冷却系统40和翼型件组件10。从退出通路62退出的冷却流体可以提供对外壁18的吸力侧26的薄膜式冷却，并且随后与热工作气体混合并与热工作气体流动通过涡轮部段13的其余部分。
[0035]后缘腔室86中的冷却流体穿过第二内壁72中的退出开口 88并在其流入到后缘通道90中时冲击外壁18的后缘22附近的压力侧24和吸力侧26。后缘通道90中的冷却流体提供对外壁18的后缘22附近的压力侧24和吸力侧26的对流冷却，并通过退出通路92退出冷却系统40和翼型件组件10，其中冷却流体与热工作气体混合并与热工作气体流动通过涡轮部段13的其余部分。
[0036]此外，后缘腔室86中的冷却流体的一部分穿过内罩16中的开口 100并进入到内罩16中的腔体102中。冷却流体被从腔体102传送至内罩16中的冷却回路104并提供对冷却回路104附近的结构的冷却。应当指出的是，除了从后缘腔室86进入到腔体102中的冷却流体之外或对其替代，前缘腔室56中的冷却流体的一部分可以穿过内罩16中相应的孔口(未示出)而进入到腔体102中。
[0037]发动机运行期间流经涡轮部段13的热工作气体将热量直接传递至外壁18，这可以间接地将热量传递至第一内壁42和第二内壁72而增加壁18、42、72的温度。由于第一内壁42和第二内壁72与涡轮部段13中的热工作气体在结构上隔离，即，经由外壁18和前缘间隙44、46、48与后缘间隙74、76、78，因此第一内壁42和第二内壁74的温度在发动机运行期间增加得不如外壁18那么多，从而导致外壁18与相应的内壁42、72之间不同的热增长量。由于外壁18仅在单个弦向位置L1处附接至第一内壁42，因此减小或避免了由外壁18与第一内壁42之间不同的热增长量导致的施加在外壁18和第一内壁42上的应力。也就是说，如果外壁18在多个弦向位置处附接至第一内壁42，则外壁18与第一内壁42之间的热增长差将导致外壁18与第一内壁42之间在多个附接位置处的推动或拉动。由于外壁18仅在单个弦向位置L1处附接至第一内壁42，因此避免了这种推动或拉动。类似地，由于外壁18仅在单个弦向位置L2处附接至第二内壁72，因此类似地减小或避免了由外壁18与第二内壁72之间不同的热增长量导致的施加在外壁18和第二内壁72上的应力。
[0038]此外，如以上所指出的，第一内壁42和第二内壁72优选与外壁18 —体地铸造。参见图1，由于叶片12在径向方向上弯曲，因此这对于示出的翼型件组件10是尤其有利的。由于外壁18是弯曲的，因此形成与外壁18分离的第一内壁42和第二内壁72并将第一内壁42和第二内壁72插入到中空内部部分28中比较困难。然而，由于第一内壁42和第二内壁72在本发明的优选实施方式中与外壁18 —体地铸造，因此避免了这种情况。尽管图1中示出的叶片12在径向方向上弯曲，但是应当理解的是，本文中描述的冷却系统40并非必须与在径向方向上弯曲的叶片12结合使用，从而将第一内壁42和第二内壁72与外壁18一体地铸造并不意味是本发明的必要方面。
[0039]此外，与现有的冷却构型相比，由本文中所描述的冷却系统40提供的对翼型件组件10内的结构的冷却被认为使得可以减少提供至冷却系统40的冷却流体的量，同时仍提供对要被冷却的结构的充分冷却。
[0040]参照图4，示出了根据另一实施方式的与冷却系统240相关联的翼型件组件210，在该实施方式中，与以上参照图1至图3描述的结构类似的结构包括增加了 200的相同的附图标记。在该实施方式中，将仅对与以上参照图1至图3描述的结构不同的结构进行具体地描述。
[0041]如图4中所示，导管201穿过后缘腔室286从外罩214延伸至内罩216。在该实施方式中，未从后缘腔室286向内罩216中的腔体302提供例如压缩机排出空气的冷却流体。而是，导管201将冷却流体直接从与外罩214相关联的集气室303提供至腔体302。因此，由于在冷却流体被传送到腔体302之前，在冷却流体穿过后缘间隙(未在该实施方式中示出)时热量并未传递至冷却流体，因此提供至腔体302的冷却流体比以上参照图1至图3描述的实施方式中的更冷，该冷却流体提供对邻近内罩216内的冷却回路(本实施方式中未示出)定位的结构的冷却。
[0042]尽管已经示出并描述了本发明的特定实施方式，但是对于本领域的技术人员而言明显的是，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以做出各种其他改变和改型。因此意在使本发明的范围内的所有改变和改型包括在所附权利要求中。
【权利要求】
1.一种燃气涡轮发动机中的翼型件，包括: 外壁，所述外壁包括前缘、后缘、压力侧以及吸力侧； 第一内壁，所述第一内壁朝向所述前缘联接至所述外壁，所述第一内壁包括与所述外壁的所述压力侧和所述吸力侧间隔开的部分，以在所述第一内壁与相应的所述压力侧和所述吸力侧之间形成第一前缘间隙和第二前缘间隙，所述第一内壁限定位于所述第一内壁中的前缘腔室并且包括在相应的所述前缘间隙与所述前缘腔室之间提供流体连通的开口，所述前缘间隙接收冷却流体，其中，所述冷却流体在流经所述前缘间隙时提供对所述外壁的冷却，并且所述冷却流体在穿过所述前缘间隙的至少大部分后通过所述第一内壁中的所述开口进入到所述前缘腔室中；以及 第二内壁，所述第二内壁朝向所述后缘联接至所述外壁，所述第二内壁包括与所述外壁的所述压力侧和所述吸力侧间隔开的部分，以在所述第二内壁与相应的所述压力侧和所述吸力侧之间形成第一后缘间隙和第二后缘间隙，所述第二内壁限定位于所述第二内壁中的后缘腔室并且包括在相应的所述后缘间隙与所述后缘腔室之间提供流体连通的开口，所述后缘间隙接收冷却流体，其中，所述冷却流体在流经所述后缘间隙时提供对所述外壁的冷却，并且所述冷却流体在穿过所述后缘间隙的至少大部分后通过所述第二内壁中的所述开口进入到所述后缘腔室中。
2.根据权利要求1所述的翼型件，还包括刚性的跨越结构，所述跨越结构从所述压力侧延伸至所述吸力侧并且位于所述第一内壁与所述第二内壁之间。
3.根据权利要求2所述的翼型件，其中，在所述跨越结构与所述第一内壁之间形成有第三前缘间隙，并且在所述跨越结构与所述第二内壁之间形成有第三后缘间隙。
4.根据权利要求1所述的翼型件，其中，所述前缘腔室和所述后缘腔室与多个退出开口连通，所述多个退出开口允许冷却流体流出所述前缘腔室和所述后缘腔室。
5.根据权利要求4所述的翼型件，还包括前缘通道和后缘通道，所述前缘通道和所述后缘通道邻近相应的所述前缘腔室和所述后缘腔室，所述前缘通道和所述后缘通道接收通过所述退出开口流出所述前缘腔室和所述后缘腔室的所述冷却流体，其中，所述前缘通道和所述后缘通道中的所述冷却流体提供对所述外壁的所述前缘和所述后缘的冷却。
6.根据权利要求1所述的翼型件，其中，所述外壁以及所述第一内壁和所述第二内壁各自联接至与所述翼型件相关联的相应的内罩和外罩。
7.根据权利要求6所述的翼型件，其中，所述冷却流体通过所述外罩提供至所述前缘间隙和所述后缘间隙，并且所述前缘腔室和所述后缘腔室中的至少一者中的所述冷却流体的至少一部分提供至形成在所述内罩中的腔体中以用于提供对所述内罩的冷却。
8.根据权利要求1所述的翼型件，其中，在所述外壁中未设置有所述前缘间隙和所述后缘间隙中的冷却流体能够从其退出所述翼型件的开口。
9.根据权利要求1所述的翼型件，其中，所述第一内壁在单个弦向位置处联接至所述外壁，并且所述第二内壁在单个弦向位置处联接至所述外壁。
10.根据权利要求1所述的翼型件，还包括位于所述第一内壁和所述第二内壁中的每一者与所述外壁之间的多个间隔构件，所述间隔构件将所述外壁与所述第一内壁和所述第二内壁间隔开，并且允许所述第一内壁和所述第二内壁中的每一者与所述外壁之间的相对运动。
11.一种燃气涡轮发动机中的翼型件，包括: 外壁，所述外壁包括前缘、与所述前缘在弦向方向上相对的后缘、压力侧以及吸力侧； 内壁，所述内壁在单个弦向位置处联接至所述外壁，所述内壁包括与所述外壁的所述压力侧和所述吸力侧间隔开的部分，以在所述内壁与相应的所述压力侧和所述吸力侧之间形成第一间隙和第二间隙，所述内壁限定位于所述内壁中的腔室并且包括在相应的所述间隙与所述腔室之间提供流体连通的开口，所述间隙接收冷却流体，其中，所述冷却流体在流经所述间隙时提供对所述外壁的冷却，并且所述冷却流体在穿过所述间隙的至少大部分后通过所述内壁中的所述开口进入到所述腔室中。
12.根据权利要求11所述的翼型件，其中，所述腔室与多个退出开口连通，所述多个退出开口允许冷却流体流出所述腔室。
13.根据权利要求12所述的翼型件，还包括邻近所述腔室的通道，所述通道接收通过所述退出开口流出所述腔室的所述冷却流体，其中，所述通道中的所述冷却流体提供对所述外壁的所述前缘和所述后缘中的一者的冷却。
14.根据权利要求11所述的翼型件，其中，在所述外壁中未设置有所述间隙中的冷却流体能够从其退出所述翼型件的开口。
15.根据权利要求11所述的翼型件，其中，所述外壁和所述内壁中的至少一者包括用于将所述外壁与所述内壁间隔开的多个间隔构件，所述间隔构件允许所述外壁与所述内壁之间的相对运动。
16.一种燃气涡轮发动机中的翼型件组件，包括: 内罩； 外罩，所述外罩在发动机的 径向方向上与所述内罩间隔开；以及 翼型件，所述翼型件位于所述内罩与所述外罩之间，所述翼型件包括: 外壁，所述外壁联接至所述内罩和所述外罩并且包括前缘、与所述前缘在弦向方向上相对的后缘、压力侧以及吸力侧； 第一内壁，所述第一内壁联接至所述内罩和所述外罩并且在单个弦向位置处朝向所述前缘联接至所述外壁，所述第一内壁包括与所述外壁的所述压力侧和所述吸力侧间隔开的部分，以在所述第一内壁与相应的所述压力侧和所述吸力侧之间形成第一前缘间隙和第二前缘间隙，所述前缘间隙接收冷却流体，其中，所述冷却流体在流经所述前缘间隙时提供对所述外壁的冷却；以及 第二内壁，所述第二内壁联接至所述内罩和所述外罩并且在单个弦向位置处朝向所述后缘联接至所述外壁，所述第二内壁包括与所述外壁的所述压力侧和所述吸力侧间隔开的部分，以在所述第二内壁与相应的所述压力侧和所述吸力侧之间形成第一后缘间隙和第二后缘间隙，所述后缘间隙接收冷却流体，其中，所述冷却流体在流经所述后缘间隙时提供对所述外壁的冷却。
17.根据权利要求16所述的翼型件组件，还包括刚性的跨越结构，所述跨越结构从所述压力侧延伸至所述吸力侧并且位于所述第一内壁与所述第二内壁之间，其中，在所述跨越结构与所述第一内壁之间形成有第三前缘间隙，并且在所述跨越结构与所述第二内壁之间形成有第三后缘间隙。
18.根据权利要求16所述的翼型件组件，其中:所述第一内壁限定位于所述第一内壁中的前缘腔室并且包括在相应的所述前缘间隙与所述前缘腔室之间提供流体连通的开口，并且所述冷却流体在穿过所述前缘间隙的至少大部分后通过所述第一内壁中的所述开口进入到所述前缘腔室中；以及 所述第二内壁限定位于所述第二内壁中的后缘腔室并且包括在相应的所述后缘间隙与所述后缘腔室之间提供流体连通的开口，并且所述冷却流体在穿过所述后缘间隙的至少大部分后通过所述第二内壁中的所述开口进入到所述后缘腔室中。
19.根据权利要求18所述的翼型件组件，其中: 所述前缘腔室和所述后缘腔室与多个退出开口连通，所述多个退出开口允许冷却流体流出所述前缘腔室和所述后缘腔室； 所述翼型件还包括前缘通道和后缘通道，所述前缘通道和所述后缘通道邻近相应的所述前缘腔室和所述后缘腔室，所述前缘通道和所述后缘通道接收通过所述退出开口流出所述前缘腔室和所述后缘腔室的所述冷却流体；以及 所述前缘通道和所述后缘通道中的所述冷却流体提供对所述外壁的所述前缘和所述后缘的冷却。
20.根据权利要求18所述的翼型件组件，其中，所述冷却流体通过所述外罩提供至所述前缘间隙和所述后缘间隙，并且所述后缘腔室中的所述冷却流体的至少一部分提供到形成在所述内罩中的腔体中以用`于提供对所述内罩的冷却。
【文档编号】F01D5/18GK103492677SQ201280019165
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2012年3月23日 优先权日:2011年4月20日
【发明者】保罗·H·维特, 大卫·A·肯普, 李经邦, 约翰·J·马拉 申请人:西门子能源有限公司