用于改善灰尘缓解的涡轮叶片的制作方法
【技术领域】
[0001]本实施例大体涉及冷却燃气涡轮发动机翼型件。更具体而言，但不作为限制，本实施例涉及通过缓解翼型件内的灰尘累积来改善燃气涡轮翼型件的冷却。
【背景技术】
[0002]在燃气涡轮发动机中，空气在压缩机中加压且在燃烧器中与燃料混合，以用于生成向下游流动穿过涡轮级的热燃烧气体。典型的燃气涡轮发动机大体拥有前端和后端，在其间轴向地定位有其若干核心或推进构件。空气入口或进口位于燃气涡轮发动机的前端处。朝后端移动，按顺序，进口后跟随有风扇、压缩机、燃烧室和涡轮。本领域技术人员将易于理解，额外构件也可包括在发动机中，诸如，例如低压和高压压缩机，和低压和高压涡轮。然而这不是详尽的列表。
[0003]压缩机和涡轮大体包括在级中轴向地堆叠的成排翼形件。各级包括一排周向间隔的定子和转子组件，该转子组件围绕涡轮发动机的中央轴或轴线旋转。在用于对飞行中的飞行器供能的典型涡轮风扇飞行器发动机构造中，多级低压涡轮跟随多级高压涡轮且典型地通过第二轴连结至风扇，该风扇配置在压缩机的上游。这些涡轮级从燃烧气体提取能量。
[0004]定子由多个喷嘴节段形成，该多个喷嘴节段在周向端部处抵接，以形成围绕燃气涡轮发动机轴线的完整的环。各喷嘴节段可包括一个或更多个静叶，静叶在内带和外带之间延伸。定子喷嘴以使相邻下游涡轮叶片处的提取最大化的方式引导热燃烧气体。
[0005]涡轮转子组件典型地包括至少一排周向间隔的转子叶片。各转子叶片包括翼型件，翼型件具有在前缘和后缘处连接在一起的压力侧和吸力侧。各翼型件从转子叶片平台径向朝外延伸。各转子叶片还可包括燕尾件，该燕尾件从柄部径向朝内延伸，该柄在平台和燕尾件之间延伸。燕尾件用于将转子组件内的转子叶片安装至转子盘或卷盘。已知叶片为中空的，使得由翼型件、平台、柄部、和燕尾件至少部分地限定内部冷却腔。
[0006]在操作中，空气在压缩机中加压且在燃烧器中与燃料混合，以用于生成热燃烧气体，热燃烧气体向下游流动穿过多个涡轮级。典型的燃气涡轮发动机利用高压涡轮和低压涡轮以使从高温燃烧气体的能量提取最大化。在高压涡轮中，燃烧气体进入定子喷嘴组件，定子喷嘴组件将燃烧气体向下游引导穿过高压涡轮转子叶片排，高压涡轮转子叶片排从支撑转子盘径向朝外延伸。高压涡轮首先接收来自燃烧器的热燃烧气体。高压涡轮包括第一级喷嘴和转子组件，转子组件具有盘和多个涡轮叶片。内部轴行进穿过涡轮且沿发动机的中央纵向轴线轴向地配置。叶片周向地分布在转子上且径向地延伸，从而引起内部轴的旋转。内部轴连接至转子和空气压缩机，使得涡轮对空气压缩机提供旋转输入，以驱动压缩机叶片。这在操作期间对压缩机供能且随后驱动涡轮。在燃烧气体向下游流动穿过涡轮级时，从其提取能量且燃烧气体的压力降低。
[0007]近年来，在多灰尘、脏且多沙的区域(诸如中东、印度或中国)中的喷气发动机操作已增多，且未来预测指示该趋势如果不加速则至少会持续。操作经验显示，来自这种环境的灰尘和污垢不利地影响发动机中的构件。特别地，空气冷却的涡轮翼型件可被灰尘和污垢堵塞，或者引起在翼型件内部表面上的这种积累的覆盖。这可导致冷却孔的堵塞或阻塞以及零件损坏和潜在的发动机系统故障。
[0008]解决这些阻塞问题的优先尝试包括增大末梢转角附近的冷却孔。然而，该方法导致增大的冷却流，是对发动机性能的消极因素。备选尝试包括阻止灰尘或污垢进入涡轮叶片。然而，该尝试通常需要将发动机从机翼移除以用于清除冷却空气路径中的污垢。附加地，困住的污垢可累积成更大的块，其可释放且快速地阻碍或阻塞翼型件内或零件外侧的其他冷却流动通道。
[0009]如通过前述可看到的，应当克服这些和其他缺点以改善穿过转子叶片组件的冷却空气的流动。
【发明内容】
[0010]根据一些实施例，用于改善灰尘缓解的涡轮叶片包括前缘、后缘、至少一个侧壁，该至少一个侧壁限定沿第一方向在前缘与后缘之间延伸的压力侧、和沿第二方向在前缘与后缘之间延伸的吸力侧，叶片从叶片根部径向地延伸至叶片末梢，该叶片具有中空腔，该中空腔包括用于冷却流体通道的多个室，该多个室在叶片根部与叶片末梢之间径向地延伸，室中的至少一个具有末梢转角，该末梢转角在叶片末梢附近转向大约90度，该末梢转角包括成圆角的拐角(radiused corner)以抑制再循环区域。
[0011]所有以上概括的特征应理解为仅作为示范，并且可从本文中的公开发现本发明的更多特征和目的。因此，在不进一步阅读整个说明书、权利要求和在此包括的附图的情况下，不能理解本
【发明内容】
的限制性阐述。
【附图说明】
[0012]通过参考结合附图作出的实施例的下列说明，本发明的上述和其他特征和优点以及获得它们的方式将变得更显而易见，并且用于叶片末梢转角的灰尘缓解结构将更好理解，其中:
图1是示范燃气涡轮发动机的示意图；
图2是可与图1中示出的燃气涡轮一起使用的示范转子叶片的透视图；
图3是图2中示出的转子叶片的下等距视图，其中移除了示范叶片的表面。
[0013]图4是示范核心的上等距视图，其在图2的示范转子叶片内限定流动室和回路。
[0014]图5是用于形成穿过示范叶片的流路的一个核心的侧视图；
图6是用于形成穿过示范叶片的流路的备选核心的等距视图；
图7是用于形成穿过示范叶片的流路的另一核心的侧视图。
【具体实施方式】
[0015]现在将详细地参照所提供的实施例，其一个或更多个实例在附图中示出。作为公开实施例的说明而非限制来提供各实例。事实上，对于本领域专业人员而言显而易见的是，在本实施例中可进行各种更改和变化，而不脱离本公开的精神和范畴。例如，作为一个实施例的一部分而示出或描述的特征可与另一实施例一起使用，以进一步产生其他实施例。因此，意图本发明覆盖在所附权利要求和它们的等同物的范围内的这种更改和变化。
[0016]现参照图1-7，描述了用于缓解翼型件中的灰尘的方法和设备的各种实施例。实施例提供从上路径至下路径的弯曲和起伏的(contoured)末梢转角，且反之亦然，以减小拐角处的再循环区域和流分离，其转向例如至少90度。
[0017]用语前和后相对于发动机轴线而使用，且大体意味着沿发动机轴线的方向朝涡轮发动机的前方或涡轮发动机的后方。
[0018]如在本文中所使用的，用语“轴向”或“轴向地”指沿着发动机纵向轴线的维度。与“轴向”或“轴向地”结合使用的用语“向前”意指沿朝发动机入口或如下构件的方向移动，该构件与另一构件相比离发动机入口相对更近。与“轴向”或“轴向地”结合使用的用语“向后”意指沿朝发动机的后方或下游的出口端或如下构件的方向移动，该构件与发动机入口相比离发动机喷嘴相对更近。
[0019]如在本文中所使用的，用语“径向”、“径向地”指在发动机的中央纵向轴线与发动机外周之间延伸的维度。用语“近侧的”或“向近侧”自身或与用语“径向”或“径向地”结合的使用指沿朝向中央纵向轴线或如下构件的方向移动，该构件与另一构件相比离中央纵向轴线相对更近。用语“远侧的”或“向远侧”自身或与用语“径向”或“径向地”结合的使用指沿朝向发动机外周或如下构件的方向移动，该构件与另一构件相比离发动机外周相对更近。如在本文中所使用的，用语“侧向的”或“侧向地”意指垂直于轴向和径向维度二者的维度。
[0020]首先参考图1，示出燃气涡轮发动机10的示意侧截面视图。燃气涡轮发动机的功能为从高压和高温的燃烧气体提取能量且将该能量转变为用于功的机械能。燃气涡轮发动机10具有发动机入口端12，其中空气进入大体由压缩机14、燃烧器16和多级高压涡轮20限定的核心或