具有经由充气室联接到膜冷却孔的前缘冷却通道的涡轮翼型件以及相关方法与流程

本公开总体上涉及涡轮机，并且更具体地涉及一种在前缘中具有冷却通道的涡轮翼型件，该冷却通道将前缘周围的冷却剂传送到充气室并且然后传送到膜冷却孔。还提供了一种包括翼型件的涡轮喷嘴和一种冷却翼型件的相关方法。

背景技术：

1、涡轮翼型件的前缘通常利用翼型件的前缘中一组向外导向的冷却孔来进行冷却。冷却孔经由冷却通道流体联接到翼型件的主体中的冷却剂源。冷却孔的位置会影响有效地冷却前缘所需的冷却剂的量。通过改进冷却剂输送系统来减少冷却剂体积将对气体涡轮效率和输出产生积极影响。

技术实现思路

1、下文提到的所有方面、示例和特征可以以任何技术上可能的方式组合。

2、本公开的一个方面提供了一种涡轮翼型件，该涡轮翼型件包括：主体，该主体包括限定压力侧、吸力侧和在该压力侧与该吸力侧之间延伸的前缘的壁；和该主体的壁内的冷却回路，该冷却回路包括以下各项中的至少一项：a)吸力侧至压力侧冷却子回路，该吸力侧至压力侧冷却子回路包括至少一个第一冷却通道和多个第一膜冷却孔，该至少一个第一冷却通道在该主体的壁内围绕该前缘从该吸力侧延伸至该压力侧，并且延伸至限定在该压力侧上的壁中的第一充气室，该多个第一膜冷却孔与该第一充气室流体连通并且延伸穿过该压力侧上的壁，其中，来自第一冷却剂源的第一冷却剂在该至少一个第一冷却通道和该第一充气室中流动并且通过该多个第一膜冷却孔流出；和b)压力侧至吸力侧冷却子回路，该压力侧至吸力侧冷却子回路包括至少一个第二冷却通道和多个第二膜冷却孔，该至少一个第二冷却通道在该主体的壁内围绕该前缘从该压力侧延伸至该吸力侧，并且延伸至限定在该吸力侧上的壁中的第二充气室，该多个第二膜冷却孔与该第二充气室流体连通并且延伸穿过该吸力侧上的壁，其中，来自第二冷却剂源的第二冷却剂在该至少一个第二冷却通道和该第二充气室中流动并且通过该多个第二膜冷却孔流出。

3、本公开的另一方面包括前述方面中的任一方面，并且冷却回路包括压力侧至吸力侧冷却子回路和吸力侧至压力侧冷却子回路两者。

4、本公开的另一方面包括前述方面中的任一方面，并且该至少一个第一冷却通道包括多个第一冷却通道并且该至少一个第二冷却通道包括多个第二冷却通道，并且其中，该多个第一冷却通道与该多个第二冷却通道沿着该翼型件的前缘径向地交替。

5、本公开的另一方面包括前述方面中的任一方面，以及以下中的至少一者：a)该多个第一膜冷却孔包括具有比该至少一个第一冷却通道更小的横截面积的部分，从而在该第一充气室和该至少一个第一冷却通道中产生背压；和b)该多个第二膜冷却孔包括具有比该至少一个第二冷却通道更小的横截面积的部分，从而在该第二充气室和该至少一个第二冷却通道中产生背压。

6、本公开的另一方面包括前述方面中的任一方面，并且该至少一个第一冷却通道和该至少一个第二冷却通道各自具有不大于0.1平方毫米的平均横截面积。

7、本公开的另一方面包括前述方面中的任一方面，并且该第一冷却剂源和该第二冷却剂源在该主体内由分隔壁流体地分隔。

8、本公开的另一方面包括前述方面中的任一方面，以及以下中的至少一者：a)该多个第一膜冷却孔中的至少一个膜冷却孔在该主体中处于与该至少一个第一冷却通道不同的径向位置处，以及b)该多个第二膜冷却孔中的至少一个膜冷却孔在该主体中处于与该至少一个第二冷却通道不同的径向位置处。

9、本公开的另一方面包括前述方面中的任一方面，以及以下中的至少一者：a)该多个第一膜冷却孔包括数量与该至少一个第一冷却通道的数量不同的冷却孔，以及b)该多个第二膜冷却孔包括数量与该至少一个第二冷却通道的数量不同的冷却孔。

10、本公开的另一方面包括前述方面中的任一方面，并且该第一充气室和该第二充气室中的至少一个充气室具有不一致的横截面积。

11、本公开的另一方面包括前述方面中的任一方面，并且该主体在其径向内端处联接到径向内平台，并且在其径向外端处联接到径向外平台，从而形成涡轮喷嘴。

12、本公开的另一方面包括一种涡轮喷嘴，包括：翼型件主体，该翼型件主体包括限定压力侧、吸力侧和在该压力侧与该吸力侧之间延伸的前缘的壁；径向内平台和径向外平台，该径向内平台在翼型件主体的径向内端处联接到该翼型件主体，该径向外平台在翼型件主体的径向外端处联接到该翼型件主体；和该主体的壁内的冷却回路，该冷却回路包括以下各项中的至少一项：a)吸力侧至压力侧冷却子回路，该吸力侧至压力侧冷却子回路包括至少一个第一冷却通道和多个第一膜冷却孔，该至少一个第一冷却通道在该主体的壁内围绕该前缘从该吸力侧延伸至该压力侧，并且延伸至限定在该压力侧上的壁中的第一充气室，该多个第一膜冷却孔与该第一充气室流体连通并且延伸穿过该压力侧上的壁，其中，来自第一冷却剂源的第一冷却剂在该至少一个第一冷却通道和该第一充气室中流动并且通过该多个第一膜冷却孔流出；和b)压力侧至吸力侧冷却子回路，该压力侧至吸力侧冷却子回路包括至少一个第二冷却通道和多个第二膜冷却孔，该至少一个第二冷却通道在该主体的壁内围绕该前缘从该压力侧延伸至该吸力侧，并且延伸至限定在该吸力侧上的壁中的第二充气室，该多个第二膜冷却孔与该第二充气室流体连通并且延伸穿过该吸力侧上的壁，其中，来自第二冷却剂源的第二冷却剂在该至少一个第二冷却通道和该第二充气室中流动并且通过该多个第二膜冷却孔流出。

13、本公开的另一方面包括前述方面中的任一方面，并且该冷却回路包括该压力侧至吸力侧冷却子回路和该吸力侧至压力侧冷却子回路两者，并且其中，该至少一个第一冷却通道包括多个第一冷却通道并且该至少一个第二冷却通道包括多个第二冷却通道，并且其中，该多个第一冷却通道与该多个第二冷却通道沿着该翼型件的前缘径向地交替。

14、本公开的另一方面包括前述方面中的任一方面，以及以下中的至少一者：a)该多个第一膜冷却孔包括具有比该至少一个第一冷却通道更小的横截面积的部分，从而在该第一充气室和该至少一个第一冷却通道中产生背压；和b)该多个第二膜冷却孔包括具有比该至少一个第二冷却通道更小的横截面积的部分，从而在该第二充气室和该至少一个第二冷却通道中产生背压。

15、本公开的另一方面包括前述方面中的任一方面，并且该第一冷却剂源和该第二冷却剂源在该主体内由分隔壁流体地分隔。

16、本公开的另一方面包括前述方面中的任一方面，以及以下中的至少一者：a)该多个第一膜冷却孔中的至少一个膜冷却孔在该翼型件主体中处于与该至少一个第一冷却通道不同的径向位置处，以及b)该多个第二膜冷却孔中的至少一个膜冷却孔在该翼型件主体中处于与该至少一个第二冷却通道不同的径向位置处。

17、本公开的另一方面包括前述方面中的任一方面，以及以下中的至少一者：a)该多个第一膜冷却孔包括数量与该至少一个第一冷却通道的数量不同的冷却孔，以及b)该多个第二膜冷却孔包括数量与该至少一个第二冷却通道的数量不同的冷却孔。

18、本公开的另一方面包括前述方面中的任一方面，并且该第一充气室和该第二充气室中的至少一个充气室具有不一致的横截面积。

19、本公开的一个方面包括一种冷却涡轮翼型件的方法，该方法包括：在包括主体的涡轮翼型件中，该主体包括限定压力侧、吸力侧和在该压力侧与该吸力侧之间延伸的前缘的壁，执行以下各项中的至少一项：a)在至少一个第一冷却通道内部，使第一冷却剂从该吸力侧中的第一冷却剂源围绕该前缘流动到第一充气室，然后流动到穿过该压力侧上的壁的多个第一膜冷却孔；以及b)在至少一个第二冷却通道内，使来自第二冷却剂源的第二冷却剂从该压力侧围绕该前缘流动到第二充气室，然后通过该吸力侧上的壁流动到多个第二膜冷却孔。

20、本公开的另一方面包括前述方面中的任一方面，并且执行包括执行a)和b)两者，并且其中，该至少一个第一冷却通道包括多个第一冷却通道并且该至少一个第二冷却通道包括多个第二冷却通道，并且其中，该多个第一冷却通道与该多个第二冷却通道沿着该翼型件的前缘径向地交替。

21、本公开的另一方面包括前述方面中的任一方面，并且还包括在以下至少一者中产生背压：a)该第一充气室和该至少一个第一冷却通道，通过为该多个第一膜冷却孔中的至少一个膜冷却孔提供具有比该至少一个第一冷却通道更小的横截面积的部分；以及b)该第二充气室和该至少一个第二冷却通道，通过为该多个第二膜冷却孔中的至少一个膜冷却孔提供具有比该至少一个第二冷却通道更小的横截面积的部分。

22、本公开中描述的两个或更多个方面(包括本概述部分中描述的那些方面)可以组合以形成本文未具体描述的实施方案。

23、在以下附图和描述中阐述一个或多个具体实施的细节。根据说明书和附图以及权利要求书，其他特征、目的和优点将是显而易见的。