具有文德利出口的渦輪翼面的製作方法

2023-06-30 12:25:26

專利名稱：具有文德利出口的渦輪翼面的製作方法
技術領域：
本發明總的涉及燃氣渦輪發動機，更具體地說，涉及其中的渦輪。
背景技術：
在燃氣渦輪發動機中，空氣在壓縮機中被加壓，並在燃燒室中與燃料混合，以產生熱的燃燒氣體。熱的燃燒氣體通過從其中抽取能量的渦輪機，向下遊流動。高壓和低壓渦輪依次地抽取能量，用於相應地給壓縮機供給能量和作有用的功-例如給一示例性的渦輪風扇發動機的上遊風扇供給能量，以便給飛行中的飛機供給能量。
在飛機應用中，發動機重量和效率是使飛機航程最大和降低工作成本的主要設計目的。重量和效率在製造精度通常以密耳，甚至幾分之密耳計的現代燃氣渦輪發動機的各種高精度部件中是彼此相關的。
迴轉的渦輪葉片和靜止的渦輪噴嘴葉片的相應的翼面輪廓形狀作得很精確，可使從燃燒氣體中抽取能量的效率最高。在工作過程中，這些零件被熱的燃燒氣體加熱，因此要求有適當的冷卻，以保證長的使用壽命。
通常，渦輪翼面冷卻是通過形成各種冷卻迴路來實現的，從壓縮機放出的空氣送入這些迴路中，用作在工作過程中保護翼面的冷卻劑。使從壓縮機出來的壓縮空氣變換方向會相應地降低發動機的效率，因此希望在適當保護熱的渦輪機零件的同時，減少採用附加的冷卻空氣。
現有技術的渦輪葉片和噴嘴擠滿了各種形式的冷卻迴路和各種形式的通過翼面的壓力和負壓側壁的排出冷卻孔。
渦輪翼面排出孔作在翼面前緣和後緣之間的各個位置上，並分布在翼面的根部至頂部。該排出孔具有各種尺寸和形狀，以改善包圍翼面複雜的三維燃燒氣體流動場的性能。另外，由於溫度分布複雜，翼面不同部分的應力分布複雜。
渦輪翼面的冷卻結構還取決於翼面的從大至小的實際尺寸。較小的翼面由於在其內可被採用的冷卻零件的極限尺寸較小，它還具有有效冷卻的另外的問題。
特別是，考慮到最大厚度在前緣附近，而兩個側壁匯聚成尖銳的後緣的翼面的通常的空氣動力學輪廓，該渦輪翼面的後緣較薄。因此，翼面的內部冷卻迴路的尺寸必需相應減小，以便應用於翼面的匯聚側壁之間；並且一般必需在達到小的翼面或具有同樣薄的後緣的翼面的後緣之前終結。
為了足夠地冷卻翼面後緣，一般，該內部冷卻迴路排入一排後緣孔中，該一排後緣孔是貫通剛好在後緣上遊的翼面壓力側作出的。排出的冷卻液形成冷卻空氣保護膜，該膜在後緣上向下遊移動，以保護後緣不受熱的燃燒氣體影響。
然而，對於跨距高度約為幾釐米的特別小的渦輪翼面，甚至作出直徑約為10～15密耳的尺寸極小的輸出孔，也可能需要將後緣孔設置在後緣上遊很遠的地方，這將降低排出空氣的冷卻效率。
相應地，尺寸極小的通常的輸出孔，由於其尺寸較大，可排出比需要多的冷卻空氣，因此，發動機的總效率降低。
在設計過程中，能夠經濟地製造渦輪翼面是另一個重要的目的。一般，渦輪葉片和噴嘴葉片是使用陶瓷型芯鑄造的，而其內部冷卻零件則是使用通常的失蠟鑄造方法製造的。
陶瓷型芯的小零件使型芯變脆，並且在製造過程中容易損壞，這使得總的製造成本增加。陶瓷型芯的屈服強度是製造渦輪翼面要考慮的重要因素，一般，在型芯中的小的冷卻零件的屈服強度較低。
例如，在製造渦輪翼面時，後緣排出孔特別有問題，因為渦輪翼面具有在鑄造小的渦輪機翼面時尺寸範圍較小的小零件。後緣孔具有有限的軸向長度或弦長，並且一般在徑向排成一排，與翼面內部的公共的徑向流道流動連通。相應的陶瓷型芯有一個公共的陶瓷分支部，並帶有在鑄造以後代表後緣孔的一排懸臂梁式的降低指狀物。
對於較大的渦輪翼面，陶瓷型芯強度足夠大，以便得到經濟地鑄造翼面所需的足夠的屈服強度。然而，對於小的翼面和小的零件，陶瓷指狀物很小和脆，屈服強度也低，使得在製造中使用這些陶瓷指狀物是不實際的。
然而，小的翼面可以用省去陶瓷指狀物和鑄造翼面用的後緣孔的相應陶瓷型芯進行鑄造。這樣鑄造的翼面接著進行製造加工，一般為利用放電加工(EDM)或電流束(ES)加工鑽出後緣孔，以達到小的後緣孔所要求的小尺寸和公差。
因此，希望提供一種渦輪翼面，它的後緣冷卻設計改善，可提高冷卻效率，並且即使對於小的渦輪翼面，也可以使用具有適當屈服強度的陶瓷型芯進行製造。
發明的簡要說明一種渦輪翼面，它包括在前緣和後緣之間延伸的側壁，其中還帶有內部冷卻迴路。在翼面內部的一排文德利槽在冷卻迴路處開始，其終端在後緣附近。第一個文德利槽都包括一個入口、漸縮部分、喉部、漸擴部分和出口，它們與冷卻迴路流動上串聯連通。漸縮部分的弦長可與喉部不相上下。
附圖的簡要說明本發明以及它的其他目的和優點，通過下面結合附圖對優選實施例的詳細說明，將可以更好地了解。其中

圖1為根據本發明一個示例性實施例的包括第二級渦輪噴嘴的一種飛機燃氣渦輪發動機的一部分的部分軸向截面圖；圖2為圖1所示的噴嘴的幾個部分之一的等角投影圖；圖3為通過圖2所示的翼面噴嘴葉片之一的、沿著線3-3所取的徑向截面圖；圖4為通過圖3所示的一個噴嘴葉片和沿著線4-4所取的軸向截面圖；圖5為圖4所示的翼面的後緣區域中的示例性文德利排出槽的放大軸向截面圖；圖6為通過圖5所示的槽的喉部和沿著線6-6所取的徑向截面圖；圖7為通過向圖5所示的文德利槽供料的一個交叉孔，和沿著線7-7所取的徑向截面圖；圖8為圖1～7所示的渦輪翼面的製造方法的流程圖。
發明的詳細說明圖1表示一個示例性的渦輪風扇式燃氣渦輪發動機10的一部分，該發動機相對於縱向或軸向中心軸線12是軸對稱的。該發動機包括一個在後部所示的多級軸向壓縮機14，用於對適當引入環形燃燒室18的空氣16加壓。
燃燒在燃燒室中，以通常方式與壓縮空氣混合，以產生向下流流動的熱的燃燒氣體20。
高壓渦輪機包括一個第一級的渦輪噴嘴22，它引導從燃燒室來的燃燒氣體通過一排抽取能量的第一級渦輪轉子葉片。葉片從一個支承圓盤沿徑向向外伸出，該圓盤則通過軸與壓縮機連接，用於在工作過程中轉動幾個級的壓縮機轉子葉片。
通常支承在一個包圍它的環形殼體上的第二級渦輪噴嘴26配置在第一級轉子葉片的下遊。燃燒氣體通過第二級噴嘴26流動至一排第二級渦輪葉片(沒有示出)，並進一步向下遊流至一個低壓渦輪(沒有示出)。該低壓渦輪用於以通常方式給一個風扇(沒有示出)供給能量。
雖然第一和第二級渦輪噴嘴22、26均用於將燃燒氣體引導至相應排的渦輪轉子葉片，但由於它們在發動機中的安置位置不同，其結構和冷卻迴路基本上不同。第一級噴嘴22首先接收從燃燒室來的最熱的燃燒氣體，並需要冷卻作用最大的零件。這些零件一般包括用於最大限度地提高從壓縮機排出和在工作過程中用作冷卻劑的冷卻空氣16的冷卻效率的衝擊折流板。
因為能量被抽取，因此第二級噴嘴26接收較冷的燃燒氣體，並且冷卻迴路結構較簡單，不使用衝擊折流板。
在圖1所示的優選實施例中，發動機10本身較小，圖此包括第二級噴嘴26在內的渦輪零件相應地較小。如在背景部分中所述，小尺寸的第二級噴嘴26在有效冷卻和經濟地製造噴嘴零件方面有一些問題。
圖1所示的第二級噴嘴26為一個環形的零件組件，它相對於中心軸線12軸對稱，並由多個弧形的噴嘴部分26a構成。圖2表示一個這種弧形噴嘴部分。一般，每一個部分包括二個葉片或翼面28，它們在徑向的內環帶30的徑向的外環帶32之間，從中心線軸向沿徑向向外伸出。該二個葉片一般為由鑄造製造的一個整體或單件結構。
渦輪機噴嘴翼面28基本上彼此相同，每一個噴嘴具有在圓周方向或側向彼此相對的第一和第二側壁34、36。一般，第一或壓力側壁34為凹形的，而第二或負壓側壁36為凸形的。該二個側壁在內環帶上的根部38和外環帶上的外頂端40之間的翼面跨度上，沿縱向或徑向延伸。該二個側壁沿軸向或沿弦方向，在前緣42和後緣44之間延伸。
如圖3所示，一般為月牙形的該二個側壁在前緣和後緣之間彼此隔開，在它們之間形成一個內部冷卻迴路46。在圖4中，已去掉翼面的壓力側壁用以表示翼面的內部零件和沿著負壓側壁36的內表面的冷卻迴路46。
如圖4所示，多個文德利排出或出口槽48沿著翼面跨度排列成一個垂直排。該翼面跨度的終端靠近後緣，其開始端在翼面內部，與接收通常從壓縮機送至渦輪機噴嘴的冷卻空氣或冷卻劑16的內部冷卻迴路46流動連通。
圖5表示文德利槽18的優選形式的放大圖。每一個槽的圓周方向寬度在二個側面的內表面之間形成，而其徑向高度則在沿圓周方向或側向在二個側壁之間延伸的互補的槽橋塞28a之間形成。每一條槽按串聯流動連通關係包括一個入口48a；鄰近該入口的一個漸縮部分48b；鄰近該漸縮部分的流動面積極小的一個喉部48c；鄰近該喉部的一個漸擴部分48d；和鄰近該漸擴部分且暴露於鄰近該後緣的葉片外側用於從那裡排出冷卻劑的一個出口48e。該排槽的入口48a接收從冷卻迴路46來的冷卻劑，並且以後一開始從上遊向著後緣沿軸向排出該冷卻劑，以形成冷卻空氣的保護膜。
為了便於製造和改善工作中的性能，圖4和圖5所示的每一個文德利槽都精確地製成帶有從入口至出口的單獨的和有限長度部分。外環帶和內環帶之間的內側槽的形狀和尺寸基本上相同，而二個外側槽直接靠近外環帶和內環帶。外側槽的流動面積稍大，以適應與相鄰的環帶的局部相互作用。
如圖5所示，槽的喉部48c為總的文德利槽的一個有限的部分，其軸向長度或弦長A選擇成可適當控制喉部的流動面積和能在鑄造過程中再現喉部。為了改善陶瓷型芯的壽命，漸縮部分48b的弦長B可與喉部的弦長A不相上下或相同。長度B可相對於長度A變化±50％，在一個實施例中，A為40密耳，B為50密耳。
出口槽的漸縮部分在徑向跨度上最好作成有一定錐度，其寬度在壓力和負壓側壁之間基本上為常數。如果希望的話，漸縮部分的寬度也可作成錐度。
漸縮部分48b與槽入口48a分開，並且與入口48a不同。該入口在徑向方向作成喇叭形，半徑較大，形成進入每一個文德利槽的二維的喇叭形入口。
每一個文德利槽最好平滑地和連續地從喇叭形的入口48a過渡至在其相反一端的出口48e，從一部分至另一部分為平穩和連續的過渡。槽的相應的橋塞28a在與文德利槽的入口和出口相應的二個相對末端之間，為互補的平滑部分。漸擴部分48d以直的兩側面沿著相應的橋塞28a漸擴，而槽的出口48e的上部和下部為與其對齊的直線。另外，如圖2和圖3所示，基本上為梯形形狀的槽出口48e終端在後緣本身的前面，在壓力側壁34上露出。
文德利排出槽48在製造和渦輪噴嘴翼面工作方面有幾個優點。例如，喇叭形的槽入口48a減小在入口處的摩擦損失，可改善通過槽的流量。漸縮部分，喉部和漸擴部分48b-d有效地引導冷卻劑的流動，在漸擴部分48d則適當擴散，以使排出流動的效率最大。漸擴部分的擴散或錐度角大約為7°，漸縮部分具有相同的錐角角度，這些錐度角度可調整，以提高每一個設計的效率。
文德利槽的不同部分允許製造較長的後緣排出槽，以減小離後緣的脫離(break-out)距離。由於翼面後緣較薄，因此，槽出口48e通過在後緣本身前面的壓力側壁脫離。這樣，冷卻劑從後緣前面劈開距離處開始為翼面排出，這相應地降低冷卻劑的冷卻效率。擴張形槽入口和漸縮部分允許使用強度較大的陶瓷型芯，如下面所述那樣，使文德利槽比按其他結構製造的較長，這樣可減少噴火距離。
在圖4所示的優選實施例中，冷卻迴路46包括一個三通的蛇形通道。該通道在靠近翼面前緣42跨度上延伸的第一個流動支路46a處開始；該第一個流動支路又與在第一個支路後面的跨度上延伸的第二個或中間流動支路46b連接；並且又與在中間支路和一排文德利槽48之間的跨度上延伸的第三個或最後的流動支路46c連接。
多通的蛇形迴路完全包含在翼面側壁和外部與內部環帶之間，並且在前緣頂部的外環帶上具有一個入口，用於將冷卻劑沿徑向向內通過第一個支路46a送入。第一個支路延伸至內環帶，然後向上彎曲進入延伸至外環帶的中間支路46b中，再轉向下，進入向下延伸至內環帶的最後支路46c中。
蛇形迴路由側向在兩個側壁之間延伸的相應的迴路橋塞28b和部分地由外環帶和內環帶之間的跨度構成，用以形成迴路的三個通道或通道支路。蛇形迴路亦或可以象通常一樣，由高度小的管狀肋和銷和橋塞銷構成，用以增強工作過程中熱的金屬和通過翼面引導的冷卻劑之間的熱傳導。另外，蛇形迴路還帶有一個或多個中間出口。
如上所述，每一個噴嘴部分，特別是限定單個翼面的側壁34、36，其優選形式是整體或單件的鑄件，具有冷卻迴路和文德利槽，這些迴路和文德利槽是內部的鑄造空腔。如下所述，文德利槽48的弦從鑄件中的蛇形迴路的最後支路伸出，並且在鑄造製造時有很大的優點。
如圖4和圖5所示，冷卻迴路46最好還包括多個軸向交叉的孔46d。這些孔在翼面相對側壁之間延伸的相應的橋塞銷28c之間。交叉孔沿著翼面跨度排成一排，並在軸向或沿弦方向配置在文德利槽和蛇形迴路的最後支路46c之間，形成一個公共的排出通道或歧管46e。歧管沿著在外環帶和內環帶之間的翼面跨度延伸，並與所有的槽入口48a成流動連通地連接，以便在工作過程中，通過相應的文德利槽排出冷卻劑。
交叉孔的一個特殊優點是能夠在通過翼面分流的冷卻劑中引入附的壓力降。對於文德利槽的流動面積接近實際的最小值的小型渦輪翼面，喇叭形入口48a和漸縮部分48b的空氣動力學效率提高會造成通過文德利槽的冷卻劑的流量不希望的增加。排出過多的冷卻劑會降低發動機的效率、而不會對後緣冷卻帶來任何好處。
由於在小型的鑄造渦輪翼面中，進一步減小文德利槽的流動面積是不可行的或不實際的，因此可以引入一排交叉孔46d，以便在翼面內部引入附加的壓力降，以調整通過共同工作的文德利槽的流動。這樣，交叉孔可以在冷卻劑中引入預先確定的壓力降，以補償由於喇叭形入口和漸縮部分的效率提高造成的冷卻劑流量的增加。這個結構還可以在較小型的渦輪翼面中鑄造文德利槽，而由於陶瓷型芯屈服強度低並由於翼面鑄件的屈服強度低，導致鑄造過程中陶瓷型芯被破壞，用其他方式製造是不可能或不實際的。
如圖6和圖7所示，通過將文德利槽48和交叉孔46d的槽截面作成大致矩形或橢圓形，可以進一步增加陶瓷型芯的強度。特別是，喉部48c的流動面積控制通過文德利槽的冷卻劑的流量。喉部在翼面跨度方向的高度為C、在二個側壁之間的圓周方向上的寬度為D，喉部的四個側邊形成橢圓形，其側邊基本為直的，並且在頂部和底部完全修圓。喉部的跨度側邊的直線部分的度度E比頂部和底部修圓之間的高度C小。和用尺寸C、D，可按通常方法計算矩形喉部的流動面積。
同樣，每一個交叉孔46a的橫截面為橢圓形，其跨度高度為c。側向寬度為d，跨度側的直線部分的跨度高度e，比高度c小一個在該孔的頂部和底部側的相應的完全倒角。
交叉孔46d和文德利喉部48c的橢圓形形狀是相同的，其相應的跨度高度C，c比其側向寬度D，d大，這樣，由於在跨度方向的彎曲慣性矩增大，這些區域中的陶瓷型芯的強度提高。
在圖4所示的第二級渦輪噴嘴結構的優選實施例中，有12個沿著翼面的後緣均勻地隔開的文德利槽48a，與13個交叉孔46d配合。又如圖5所示，每一個槽的入口48a在徑向與相應的橋塞銷28c對準。相應地，每一個槽的橋塞28a在徑向跨度上，與一個相應的交叉孔46d對準。這樣，通過衝擊冷卻槽的橋塞28a，同時增加在這個區域中的所希望的壓力降，可以改善後緣處的冷卻效率。另外，橢圓形的文德利槽和交叉孔的互相連接，因為增加了屈服強度，因此可以改善陶瓷型芯的強度。
為了沿著翼面後緣區域保持足夠大的回流餘量和適當的壓力降，整排交叉孔46d的集體的流動面積，最好基本上比所有的文德利槽的喉部48c的集體的流動面積大。回流餘量是技術上一個通用的術語，它代表冷卻劑和在該翼面壁的相對側上的燃燒氣體之間的壓差。
為了防止工作過程中熱的燃燒氣體吸入渦輪的翼面中，需要足夠的回流餘量。如上所述，文德利槽和共同工作的交叉孔的結合有許多優點，包括當冷卻劑雙蛇形冷卻迴路排出時，引入帶有優選的壓力降的適當回流餘量。
在一個優選實施例中，交叉孔46d和文德利喉部48c的相應的流動面積比大約為4/3，該孔的集體面積比該喉部的集體面積大。這個獨特的面積比增大了回流餘量和要排出的冷卻劑的壓力降。
更具體地說，交叉孔和文德利喉部的流動面積大小可使相應的壓力降分別為通過翼面的冷卻劑總壓力降的大約15％和大約75％。在圖4所示的示例性結構中，這點可用該一排孔和文德利喉部之間的4/3面積比達到。
如圖3所示，翼面的壓力側壁34一般為凹形，並與相鄰的翼面的吸入側壁配合，使得在工作過程中，在其上流動的燃燒氣體20產生壓力降。如上所述，交叉孔和文德利喉部的流動面積大小還另外使其兩端的集體或總的壓力降大約為90％，以便當燃燒氣體沿著交叉孔和文德利槽的區域在壓力側壁外面流動時，基本上能與燃燒氣體20的壓力降匹配。
這樣，在翼面壽命終止時，在後緣區域的翼面上出現裂紋的情況下，後緣區域中冷卻劑的內部壓力降可基本上與燃燒氣體的外部壓力降匹配，以便保持在這個區域的裂紋地點上的適當的回流餘量。這樣產生裂紋的翼面可以工作至下一個維修停機時間為止，而不會有另外的不利影響。
如上所述，對於特別小的渦輪翼面，如果實際可行的話，希望鑄造包括後緣排出槽在內部全部內部冷卻件。排出槽的文德利結構包括幾個特點，可改善陶瓷型芯和翼面鑄件的屈服強度。特別是，槽的漸縮部分48b的尺寸向擴張型槽入口48a增大，而入口尺寸向歧管46e增大。在這個區域中的相應的陶瓷型芯比較大，因此由於屈服強度增大，而強度得到改善。
另外，交叉孔46d和文德利喉部48c具有上述的高大的橢圓形形狀，其高度與寬度之比C/D或c/d最好大於2。例如，c/d之比可以大約為2.2，C/D之比可以大約為2.8。
圖8表示製造圖1～7所示的渦輪噴嘴翼面中的一個的一種優選方法。如圖4所示，陶瓷型芯50的形狀與內部冷卻迴路46和共同工作的文德利槽48相適應。陶瓷型芯材料為固體，並且當在鑄造過程中使用時，它被熔融的金屬包圍。熔融金屬凝固，形成包括薄的側壁34、36的翼面的金屬部分。陶瓷型芯夾住在薄的側壁34、36之間。當從鑄件中取出陶瓷型芯時，形成相應的空腔，該空腔與冷卻迴路和文德利槽的預想形狀匹配。
陶瓷型芯和噴嘴部分的鑄件及其翼面的製造是用通常的方法進行的。在一個整體的，帶有內、外環帶的整體組件中，噴嘴部分一般鑄造每一個部分帶有二個翼面。
圖8所示的陶瓷型芯50在本發明的一個實施例中製成包括一排軸向延伸的型芯指形物形物52，其形狀與圖4所示的文德利槽48相適應。該排型芯指形物52是從一個公共型芯腿54伸出的懸臂。該型芯腿與圖4所示的排出歧管46e相適應。型芯50的其餘部分為通常形狀，用以限定圖4所示的三通蛇形冷卻迴路46a、b、c。
圖8表示型芯指形物較長，並且單獨支承或整體地從公共型芯腿54懸臂伸出。型芯指形物示腿用堅硬的陶瓷材料製成，它們與圖5和圖6所示的空腔相適應，形成文德利槽的互補零件，並與公共歧管46e流動連通。
每一個文德利槽的喇叭形入口40a和相鄰的漸縮部分48b的漸縮的橫截面，使連接公共型芯腿54的每一個陶瓷型芯指形物52的彎曲慣性矩或強度增加。型芯指形物的強度增加，因為陶瓷型芯的屈服強度增加，使得在形成渦輪翼面時這些零件的鑄造較經濟。
如上所述，引入特殊形狀的文德利排出槽48和與交叉孔46e的配合有各種優點，體現在高效率的空氣動力學性能和使用通常的鑄造方法進行製造上。這些優點在較小型的渦輪翼面上(如在渦輪噴嘴葉片上)有用處，但也可以用在較大的渦輪翼面以及渦輪轉子葉片上。
圖4所示的三通蛇形冷卻迴路完全包含在內環帶和外環帶內，而不需要象在其他鑄造結構中那樣，在內或外環帶上需要銅焊的蓋板。三個蛇形腿形成串聯的冷卻流道，以輸給公共排的交叉孔46d，該交叉孔又輸給公共歧管46e，再輸給一排文德利排出槽48。
圖8所示的相應的陶瓷型芯50強度較高，它包括除了在公共的型芯腿54處，不互相連接的懸臂式型芯指形物52。陶瓷型芯的屈服強度高，使在特定的發動機應用場合下需要的大量的噴嘴葉片翼面的鑄造較經濟。
雖然已經說明了本發明的優選實施例，但業內行家知道，可以對本發明作其他的改進。所有這些改進都處在本發明的精神和範圍內。
因此，希望由美國專利確保的是如在下列權利要求書內所限定和鑑別的本發明。
權利要求
1.一種燃氣渦輪發動機翼面(28)，它包括壓力和負壓側壁(34、36)，它們沿根部(38)和頂部(40)之間的翼面跨度縱向延伸，而在相對的前緣和後緣(42、44)之間沿弦方向延伸，並沿側向彼此隔開，限定一個內部冷卻迴路(46)；多個文德利槽(48)，終止於所述後緣鄰近，並開始於所述翼面內部，與所述冷卻迴路(46)成流動連通；每一個所述的文德利槽(48)按串聯流動連通關係包括一喇叭形入口(48a)；與所述入口毗連的漸縮部分(48b)；與所述漸縮部分毗連具有流動最小面積的喉部(48c)；與所述喉部毗連的漸擴部分(48d)；和與所述漸擴部分毗連並暴露在所述後緣附近用於排出所述冷卻劑的出口(48e)；和所述槽的漸縮部分(48b)的弦長與所述喉部(48c)不相上下。
2.如權利要求1所述的翼面，其特徵為，每一個所述的文德利槽(48)平滑地從所述喇叭形入口(48a)過渡至所述出口(48e)。
3.如權利要求2所述的翼面，其特徵為，所述冷卻迴路(46)包括一個三通的蛇形通道，該通道開始於所述前緣(42)的第一個支路(46a)處附近，而終端於毗連所述文德利槽的最後一支路(46c)處；和所述文德利槽(48)從所述最後的支路沿弦方向伸出。
4.如權利要求3所述的翼面，其特徵為，所述冷卻迴路(46)還包括多個交叉孔(46d)，它們沿著所述的翼面跨度排成一排，並在的述文德利槽(48)和所述的蛇形通道的最好支路(46c)之間沿弦方向配置，限定毗連所述槽的入口(48a)的將所述冷卻劑通過所述文德利槽排出的排出歧管(46e)。
5.如權利要求4所述的翼面，其特徵為，所述文德利槽(48)和交叉孔(46d)的槽截面為橢圓形，其沿著所述翼面跨度的高度方向比在所述側壁(34、36)之間的寬度大；和所述交叉孔的集體流動面積，比所述文德利槽的所述喉部的集體流動面積大。
6.如權利要求5所述的翼面，其特徵為，所述側壁(34、36)包括一個鑄件，所述冷卻迴路(46)和文德利槽(48)為在其中的鑄造空腔；所述槽的出口(48e)終止於所述後緣(44)的前面，並暴露在所述壓力側壁(34)上；和所述壓力側壁大致為凹形，使可在其上流動的燃燒氣體(20)產生壓力降。
7.如權利要求6所述的翼面，其特徵為，所述交叉孔(46d)和槽的喉部(48c)的相應的面積比大約為4/3。
8.如權利要求7所述的翼面，其特徵為，所述交叉孔(46d)和槽的喉部(48c)的高度與寬度之比大於大約2。
9.如權利要求6所述的翼面，其特徵為，所述交叉孔(46d)和所述槽的喉部(48c)的流動面積大小使相應的壓力降分別為通過所述翼面的所述冷卻劑的總的壓力降的大約15％和大約75％。
10.如權利要求6所述的翼面，其特徵在於，它還包括與所述翼面根部(38)整體連接的一個內環帶(30)，和與所述翼面頂部整體連接的一個外環帶(32)；和所述交叉孔(46d)和所述槽喉部(48c)的流動面積的尺寸可使其兩端的集體壓力降，其本上與沿著所述交叉孔和文德利槽，在所述壓力側壁外面流動的所述燃燒氣體(20)的壓力降匹配。
全文摘要
一種渦輪翼面(28)，它包括在前緣和後緣(42、44)之間延伸、其內帶有內部冷卻迴路(46)的側壁(34、36)。在翼面內部的一排文德利槽(48)開始於冷卻迴路處，終止於後緣附近。每一個文德利槽(48)包括與冷卻迴路成串聯流動連通關係的一個入口(48a)，漸縮部分(48b)，喉部(48c)，漸擴部分(48d)和出口(48e)。漸縮部分的弦長與喉部不相上下。
文檔編號F01D5/18GK1512036SQ20031012097
公開日2004年7月14日 申請日期2003年12月17日 優先權日2002年12月17日
發明者B·施, B 施, R·F·曼寧, 曼寧, R·B·呂德貝克, 呂德貝克 申請人:通用電氣公司