带有波状内部肋状物的涡轮机叶片的制作方法与工艺

本发明和相应专利大体涉及燃气涡轮发动机，且更确切地说，涉及一种带有涡轮机叶片的燃气涡轮发动机，所述涡轮机叶片具有带有波状内部肋状物(contouredinternalrib)的翼型，所述波状内部肋状物围绕翼型的前缘，以减小其中由热膨胀引起的应力。

背景技术：
已知的燃气涡轮发动机通常包括多排周向隔开的喷嘴和叶片。涡轮机叶片通常包括具有压力侧和吸入侧的翼型，而且所述翼型从平台径向向上延伸。空心柄部分可以从所述平台径向向下延伸，而且可以包括鸠尾榫等部件，从而将涡轮机叶片紧固到涡轮机叶轮上。所述平台大体上界定了流经气体通道的热燃烧气体的内部边界。各种类型的冷却方案已用于将涡轮机叶片的部件维持在运行范围内，从而延长部件寿命。然而，这些冷却方案可能增加存在温差的局部区域，所述温差可以产生热应力。例如，翼型可以具有许多内部肋状物，所述内部肋状物带有从中通过的内部冷却孔，以用作冷却媒介的通道。可以将一个此种肋状物定位成围绕翼型的前缘，从而经由内部冷却孔为冲击冷却提供冷却媒介。因此，所述内部肋状物可以由冷却媒介进行高度冷却，但是可以连接到相对热的翼型壁。其中的此种高温差可能引起在内部肋状物中产生热应力。这种应力可以根据与内部冷却孔相关的应力集中因数而增强，以使得应力可以对部件寿命产生影响。虽然已尝试控制温差，但是温度控制技术通常需要额外的冷却流，从而降低了发动机效率。因此，需要一种用于与燃气涡轮发动机一起使用的改进的涡轮机 叶片。优选地，此种涡轮机叶片可以具有翼型，所述翼型可以限制由其中的温差产生的内应力，而无需大量的制造和运行成本而且无需损失大量的冷却媒介，就能高效运行而且延长部件寿命。

技术实现要素：
本发明在此提供涡轮机叶片的一个实例。所述涡轮机叶片可以包括平台和从所述平台延伸的翼型。所述翼型可以包括带有许多通孔的内部肋状物，所述通孔沿着许多孔空间和许多中间空间(in-betweenspaces)进行定位。所述中间空间可以包括第一深度，所述孔空间可以包括第二深度，而且其中第一深度小于第二深度。本发明进一步提供冷却媒介从中流过的涡轮机叶片的一个实例。所述涡轮机叶片可以包括平台和从所述平台延伸的翼型。所述翼型可以包括定位成围绕其前缘的内部肋状物。所述翼型可以包括带有多个通孔的内部肋状物，所述通孔沿着许多孔空间和许多中间空间进行定位。所述中间空间可以包括第一深度，所述孔空间可以包括第二深度，而且其中第一深度小于第二深度。本发明进一步提供冷却媒介从中流过的涡轮机叶片的一个实例。所述涡轮机叶片可以包括平台和从所述平台延伸的翼型。所述翼型可以包括定位成围绕其前缘的内部肋状物。所述内部肋状物可以包括许多通孔。所述内部肋状物也可以包括带有通孔的多个厚孔空间和不带有通孔的多个薄的中间空间。通过结合若干附图和所附权利要求书来阅读以下详细说明，所属领域的技术人员可以清楚地了解本发明和相应专利的这些和其他特征以及改进。附图说明图1是燃气涡轮发动机的示意图，所述燃气涡轮发动机具有压缩机、燃烧室和涡轮机。图2是已知涡轮机叶片的透视图。图3是涡轮机叶片的翼型的平面侧视图，所述涡轮机叶片在本说明书中可以用内部肋状物的剖视图进行描述。图4是图3中翼型的俯视截面图。图5是用于与图3中翼型一起使用的波状内部肋状物的一部分的截面图。图6是用于与图3中翼型一起使用的波状内部肋状物的一部分的透视图。图7是图6中波状内部肋状物的一部分的部分截面图。具体实施方式现参阅附图，在附图中，相同数字指示各个视图中的相同元件，图1示出本说明书中可以使用的燃气涡轮发动机10的示意图。燃气涡轮发动机10可以包括压缩机15。压缩机15对进入的空气流20进行压缩。压缩机15将经压缩的空气流20输送到燃烧室25。燃烧室25将经压缩的空气流20与加压的燃料流30混合，然后点燃所述混合物以产生燃烧气体流35。尽管只示出了单个燃烧室25，但是燃气涡轮发动机10可以包括任何数量的燃烧室25。燃烧气体流35随后输送到涡轮机40。燃烧气体流35驱动涡轮机40，从而产生机械功。在涡轮机40中产生的机械功经由轴45驱动压缩机15，以及诸如发电机等外部负载50。燃气涡轮发动机10可以使用天然气、各种类型的合成气，和/或其他类型的燃料。燃气涡轮发动机10可以是位于美国纽约州斯卡奈塔第(Schenectady，NewYork)的通用电气公司(GeneralElectricCompany)所提供的多种不同燃气涡轮发动机中的任意一种，包括但不限于，7或9系列重型燃气涡轮发动机以及同类燃气涡轮发动机。燃气涡轮发动机10可以具有不同配置，而且可以使用其他类型的部件。本说明书中还可以使用其他类型的燃气涡轮发动机。本说明书中也可以同时使用多个燃气涡轮发动机、其他类型的涡轮机以及其他类型的发电设备。图2示出可以与涡轮机40一起使用的涡轮机叶片55的一个实例。如通常所述，涡轮机叶片55包括翼型60、柄部分65，以及设置在翼型60与柄部分65之间的平台70。翼型60从平台70大体径向向上延伸，而且翼型60包括前缘72和后缘74。翼型60也可以包括构成压力侧76的凹壁以及构成吸入侧78的凸壁。平台70可以是基本水平或平坦的。同样地，平台70可以包括顶面80、压力面82、吸入面84、前面86，以及后面88。平台70的顶面80可以暴露于热燃烧气体流35中。柄部分65可以从平台70径向向下延伸，以使得平台70大体上构成位于翼型60与柄部分65之间的界面。柄部分65可以包括位于其中的柄腔90。柄部分65也可以包括一个或多个角翼92和根结构94，所述根结构例如鸠尾榫等等。根结构94可以经配置以将涡轮机叶片55紧固到轴45。本说明书中可以使用其他部件和其他配置。涡轮机叶片55可以包括一个或多个延伸穿过所述涡轮机叶片的冷却回路95，用于使冷却媒介96流动，所述冷却媒介例如，来自压缩机15或来自另一个源的空气。冷却回路95和冷却媒介96可以至少经过翼型60、柄部分65以及平台70的一部分以任何顺序、方向或路径进行循环。本说明书中可以使用许多不同类型的冷却回路95和冷却媒介96。具体而言，本说明书中可以使用冲击冷却和其他类型的冷却技术。本说明书中还可以使用其他部件和其他配置。图3到图7示出本说明书中所描述的涡轮机叶片100的一个实例。涡轮机叶片100可以包括与上述翼型类似的翼型110。具体而言，翼型110可以从平台径向向上延伸，而且可以包括前缘120和后缘130。翼型110也可以包括压力侧140和吸入侧150。本说明书中可以使用其他部件和其他配置。涡轮机叶片100的翼型110可以具有一个或多个位于其中的波状内部肋状物160。具体而言，内部肋状物160可以是前缘肋状物170，所述前缘肋状物定位成围绕翼型110的前缘表面180。本说明书中也可以使用其他位置。内部肋状物160可以具有许多延伸穿过所述内部 肋状物的通孔190。本说明书中可以使用具有任何尺寸、形状或方向的任何数量的通孔190。通孔190可以沿着内部肋状物160的一侧在其上延伸，而且可以整体或部分朝着相对侧延伸穿过所述内部肋状物。通孔190可以与多个冷却腔185流体连通，以用于从中穿过的冷却媒介流195。内部肋状物160可以以细长板210的形式存在。通孔190可以沿着细长板210由中间空间220彼此间隔开。中间空间220的数量、大小、形状和配置可以不同。同样地，通孔190可以位于板210上的孔空间230中。同样地，孔空间230的数量、大小、形状和配置可以不同。中间空间220可以具有第一深度240，而孔空间230可以具有第二深度250。第一深度240和第二深度250可以沿着细长板210的长度有所不同。第一深度240小于第二深度250，即，不带有通孔190的中间空间220沿着细长板210具有的材料少于带有通孔190的孔空间230。本说明书中可以使用其他部件和其他配置。通过使不带有通孔190的中间空间220较薄、或者使其具有的材料少于带有通孔190的孔空间230，波状内部肋状物160在中间空间220中的应力可以增加，从而减小孔空间230中的应力。降低孔空间230中的应力可以降低围绕通孔190的峰值应力，从而延长部件寿命。部件寿命延长可以减少整体维修成本，而无需通过增加冷却流导致总体效率降低。因此，热梯度产生的应力可以减小。此外，中间空间220通常不具有与通孔190有关的应力集中因数(stressconcentrationfactor，“KT”)。具体而言，通过降低中间空间的厚度和刚度(stiffness)，应力可以集中在中间空间(in-betweenspaces)220中。应了解，上述说明仅涉及本发明和相应专利的某些实施例。所属领域的技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下对本发明做多种变化和修改，本发明的精神和范围由所附权利要求书及其等效物定义。