发明名称 具有大圆角及微回路冷却之翼片
摘要 一燃气轮机引擎(gas turbine engine)之桨叶具有较大圆角,俾以改良流经其表面之气流之特性。该圆角具有一薄墙,其局部地界定一在其后方之圆角腔室,且冷却空气系供给至该圆角腔室,并经由多个薄膜冷却孔流至外侧表面。本发明提供多种设计特色,以提高供用于桨叶内部之圆角腔室以及其它腔室之冷却空气之效果。
申请公布号 TWI280315 申请公布日期 2007.05.01
申请号 TW094129524 申请日期 2005.08.29
申请人 联合工艺公司 发明人 法兰克J 库罕;强森E 亚伯特
分类号 F01D5/18(2006.01) 主分类号 F01D5/18(2006.01)
代理机构 代理人 陈长文 台北市松山区敦化北路201号7楼
主权项 1.一燃气轮机引擎组合件,包括: 一枞树形部分,作为该组合件安装至一旋转圆盘之 用; 一平台部分,与该枞树形部分相连,并在一前缘及 一后缘之间的一第一平面上伸展; 一翼片,藉一圆角与该平台部分相连接;该圆角自 该平台第一平面成一锐角延伸至翼片之一前缘,而 前缘系沿一大致正交于该第一平面之第二平面伸 展,以形成一在该翼片内部之圆角腔室;及 在该组合件内中之冷却装置,用以供给冷却空气至 该圆角腔室。 2.如请求项1之燃气轮机引擎组合件,其中该锐角系 在于10至60之范围内。 3.如请求项1之燃气轮机引擎组合件,其中该圆角之 大小系由一偏置距离予以界定,该偏置距离则由介 于该圆角与该第一平面相交之第一点与该圆角与 该第二平面相交之第二点之间之距离予以界定,沿 平行于该第一平面之一平面度量;另外,其中该偏 置距离系在于0.080 寸至0.375寸之范围内。 4.如请求项1之燃气轮机引擎组合件,其中该冷却装 置包括一专属径向通道,用以引导冷却空气流动通 过该枞树形部分而进入该圆角腔室中。 5.如请求项4之燃气轮机引擎组合件,其中该径向通 道系藉一个或多个贯通孔与该圆角腔室相连通。 6.如请求项4之燃气轮机引擎组合件,其中该圆角腔 室具有复数个凸起物形成在其内侧表面上,藉以被 该冷却空气所冷却。 7.如请求项6之燃气轮机引擎组合件,其中该复数个 凸起物均为半球体。 8.如请求项4之燃气轮机引擎组合件,其中该径向通 道在其入口处具钟口形状。 9.如请求项4之燃气轮机引擎组合件,其中该冷却装 置在该圆角腔室内含有复数个通道,该等通道由耐 火金属模芯所构成。 10.如请求项1之燃气轮机引擎组合件,其中该翼片 具有一前缘腔室及一冷却剂补给腔室,而该冷却剂 补给腔室之冷却空气之补给系取道于该枞树形部 分中一冷却剂补给通道,而该冷却剂补给腔室系藉 助于复数个冲击冷却通孔成流体相通方式连接至 该前缘腔室。 11.如请求项10之燃气轮机引擎组合件,其中该等冲 击冷却通孔均具有一成为赛马场形状之横截面。 12.如请求项10之燃气轮机引擎组合件,其中该翼片 具有一压力侧及一负压侧,尚且其中该复数个冲击 冷却通道之配置位置,系较诸该负压侧更为接近该 压力侧。 13.如请求项10之燃气轮机引擎组合件,其中该等冲 击冷却通道包含复数个遮拦片,用以增强冷却空气 之流量;尚且其中各该复数个冲击冷却通道,系大 致配置在相邻两遮拦片之中间位置。 14.如请求项10之燃气轮机引擎组合件,其中该翼片 前缘及该圆角各具有复数个薄膜冷却孔,用以引导 冷却空气之从一内部腔室至桨叶表面之流动。 15.如请求项14之燃气轮机引擎组合件,其中该圆角 内相邻两薄膜冷却孔之径向间隔,系小于该桨叶中 相邻两薄膜冷却孔之径向间隔。 16.如请求项14之燃气轮机引擎组合件,其中该桨叶 及圆角具有一沟渠制作在其前缘中,该沟渠之凹面 系朝向前缘而与各该复数个薄膜冷却孔成流体相 通关系。 17.如请求项14之燃气轮机引擎组合件,其中该复数 个薄膜冷却孔包含一测量部及一扩散部;该测量部 系配置在该桨叶前缘之内侧表面附近,而该扩散部 系配置在该前缘附近。 18.如请求项17之燃气轮机引擎组合件,其中该扩散 部在其纵长横截面形状上系具圆锥形状。 19.一燃气轮机引擎组合件,包括一翼片,该翼片具 有一前缘腔室与一冷却剂补给腔室,而该冷却剂补 给腔室之冷却空气之补给系取道一冷却剂补给通 道,而该冷却剂补给腔室系藉助复数个冲击冷却通 孔成流体相通方式连接至该前缘腔室;其中该等冲 击冷却通孔均具有一赛马场形状之横截面。 20.如请求项19之燃气轮机引擎组合件,其中该翼片 具有一压力侧及一负压侧,尚且其中该复数个冲击 冷却通道之配置位置,系较诸该负压侧更为接近该 压力侧。 21.如请求项19之燃气轮机引擎组合件,其中该等冷 却剂补给腔室包含复数个遮拦片,用以增强冷却空 气之流量;尚且其中各该复数个冲击冷却通道,系 大致配置在相邻两遮拦片之中间位置。 22.如请求项19之燃气轮机引擎组合件,其中该翼片 具复数个薄膜冷却孔,用以引导冷却空气从该前缘 腔室至翼片之一表面,尚且,其中该等薄膜冷却孔 包含一测量部及一扩散部,该测量部系配置在该前 缘腔室之内侧表面附近而该扩散部系配置在该前 缘腔室之外侧表面附近。 23.如请求项22之燃气轮机引擎组合件,其中该扩散 部在其纵长横截面形状上系具圆锥形状。 24.如请求项19之燃气轮机引擎组合件,包括:一平台 ,附着至该翼片并在一前缘与一后缘之间的平面上 伸展;及一圆角,连接该翼片与该平台,该圆角自该 平台平面在一锐角下伸展,俾在该翼片内中形成一 圆角腔室;及一冷却装置,用以供给冷却空气与该 圆角腔室。 25.如请求项24之燃气轮机引擎组合件,其中该翼片 及该圆角均有复数个薄膜冷却孔,用以引导冷却空 气自一内侧腔室至翼片表面之流动。 26.如请求项25之燃气轮机引擎组合件,其中在该圆 角内相邻两薄膜冷却孔之径向间隔系小于该桨叶 中相邻两薄膜冷却孔之径向间隔。 27.如请求项24之燃气轮机引擎组合件,其中该桨叶 与圆角有一制作在其等前缘中之共用沟渠,该沟渠 之凹面系朝向前缘而与各该复数个薄膜冷却孔成 流体相通关系。 28.如请求项24之燃气轮机引擎组合件,其中该锐角 系在于10至60之范围内。 29.如请求项24之燃气轮机引擎组合件,其中该冷却 装置包括一专属径向通道,用以引导冷却空气流动 进入该圆角腔室中。 30.如请求项29之燃气轮机引擎组合件,其中该径向 通道系藉一个或多个贯通孔与该圆角腔室相连通 。 31.如请求项24之燃气轮机引擎组合件,其中该圆角 腔室具有复数个凸起物形成在其内侧表面上,并由 该冷却空气予以冷却。 32.如请求项31之燃气轮机引擎组合件,其中该复数 个凸起物均为半球体。 33.如请求项29之燃气轮机引擎组合件,其中该径向 通道在其入口处具钟口形状。 34.如请求项24之燃气轮机引擎组合件,其中该冷却 装置在该圆角腔室内含有复数个通道,由耐火金属 模芯所构成。 图式简单说明: 图1A及1B绘图表示根据先前技艺的涡轮桨叶的涡流 模型。 图2为一根据先前技艺的涡轮桨叶的顶视围,显示 围绕在其四周的流线型。 图3A显示大圆角桨叶与小圆角桨叶之间温度降低 的比较。 图3B显示大圆角桨叶与小圆角桨叶之间绝热壁温 度的比较。 图4A及4B为一根据本发明的大圆角桨叶的局部剖视 图。 图5A及5B显示该桨叶的一可代用实施例。 图6A及6B显示根据本发明的贯通孔的特色件。 图7显示在根据本发明的一具体实施例中凹窝的安 置及使用。 图8A及8B显示一根据本发明的大圆角桨叶的另一可 代用具体实施例。 图9A-9C显示根据本发明的桨叶在其前缘圆角区中 使用微回路模芯。 图10显示根据本发明的一具体实施例的贯通孔所 设定的位置。 图11A及11B显示根据本发明的另一具体实施例的贯 通孔所设定的位置。 图12显示根据本发明的一具体实施例,在前缘进给 通道的底部处的入口。 图13显示根据本发明的一具体实施例,在前缘莲蓬 头洞孔与圆角莲蓬头洞孔之间的关系。 图14A至14D显示在根据本发明的一具体实施例中的 若干具有一定形状的洞孔和一相关的沟渠。 图15显示在各个进给处使用流量控制的测量洞孔 。
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