具有蜿蜒核心的涡轮动叶的制作方法
【技术领域】
[0001] 本文中公开的主题涉及涡轮机。更具体而言，本文中公开的主题涉及涡轮机（诸 如燃气和/或蒸汽涡轮）内的构件。
【背景技术】
[0002] 燃气涡轮系统是广泛地应用在例如发电领域中的涡轮机的一个实例。常规燃气涡 轮系统包括压缩机区段、燃烧器区段和涡轮区段。在燃气涡轮系统的操作期间，该系统中的 各种构件遭受高温流，这可导致部件故障。由于较高温的流通常导致燃气涡轮系统的提高 的性能、效率和功率输出，故合乎需要的是冷却遭受高温流的部件，以允许燃气涡轮系统在 提高的温度下操作。
[0003] 对燃气涡轮系统的涡轮区段或热气体路径区段的各级设立许多系统要求，以便满 足设计目标，包括整体的改良的效率和翼形件负载。具体而言，涡轮区段的第一级的动叶设 计为满足用于该特定级的操作需求，并且也满足用于动叶冷却区域和壁厚的需求。但是，在 一些情况下，常规设计不能满足这些操作需求。
【发明内容】
[0004] 本发明的各种实施例包括涡轮动叶和采用这种动叶的系统。各种具体实施例包括 涡轮动叶，其具有：基座；和翼形件，其在翼形件的第一端处与基座连接，该翼形件包括：外 壳，其具有：吸力侧；压力侧，其与吸力侧相对；前缘，其跨越压力侧与吸力侧之间；和后缘， 其与前缘相对并且跨越压力侧与吸力侧之间，外壳包括前缘上的开孔；和核心，其在外壳 内，核心具有用于支撑外壳的蜿蜒形状和与外壳前缘上的开孔流体连接的前缘通道。
[0005] 本发明的第一方面包括涡轮动叶，其具有：基座；和翼形件，其在翼形件的第一端 处与基座连接，该翼形件包括：外壳，其具有：吸力侧；压力侧，其与吸力侧相对；前缘，其跨 域压力侧与吸力侧之间；和后缘，其与前缘相对并且跨越压力侧与吸力侧之间，外壳包括前 缘上的开孔；和核心，其在外壳内，核心具有用于支撑外壳的蜿蜒形状和与外壳前缘上的开 孔流体连接的前缘通道。
[0006] 本发明的第二方面包括涡轮转子区段，其包括：一组动叶，该组动叶包括至少一 个动叶，该至少一个动叶具有：基座；和翼形件，其在翼形件的第一端处与基座连接，该翼 形件包括：外壳，其具有：吸力侧；压力侧，其与吸力侧相对；前缘，其跨越压力侧与吸力侧 之间；和后缘，其与前缘相对并且跨越压力侧与吸力侧之间，外壳包括前缘上的开孔；和核 心，其在外壳内，核心具有用于支撑外壳的蜿蜒形状和与外壳前缘上的开孔流体连接的前 缘通道。
[0007] 本发明的第三方面包括涡轮，其具有：隔膜区段；和转子区段，其至少部分地包含 在隔膜区段内，转子区段具有一组动叶，其包括至少一个动叶，该至少一个动叶具有：基座； 和翼形件，其在翼形件的第一端处与基座连接，该翼形件包括：外壳，其具有：吸力侧；压力 侦牝其与吸力侧相对；前缘，其跨越压力侧与吸力侧之间；和后缘，其与前缘相对并且跨越 压力侧与吸力侧之间，外壳包括前缘上的开孔；和核心，其在外壳内，核心具有用于支撑外 壳的蜿蜒形状和与外壳前缘上的开孔流体连接的前缘通道，其中，该至少一个动叶具有与 在表I中列出的X，Y和Z的笛卡尔坐标值基本一致的标称内核心轮廓，其中，Z值为从O至 1的无量纲值，其可通过将Z值乘以动叶的以英寸计的高度而转换成以英寸计的Z距离，并 且其中，X和Y为无量纲值，当其由平滑的连续弧连接时，在沿着动叶的各距离Z处限定内 核心轮廓截面，Z距离处的轮廓截面彼此平滑地连接，以形成所述动叶内核心轮廓。
[0008] -种涡轮动叶，包括：基座；和翼形件，其在翼形件的第一端处与基座连接，翼形 件包括：外壳，其具有：吸力侧；压力侧，其与吸力侧相对；前缘，其跨越压力侧与吸力侧之 间；和后缘，其与前缘相对并且跨越压力侧与吸力侧之间，外壳包括前缘上的开孔；和核 心，其在外壳内，核心具有用于支撑外壳的蜿蜒形状和与外壳的前缘上的开孔流体连接的 前缘通道。
[0009] 优选地，该蜿蜒形状的核心包括：一组邻接的加强部件，其在外壳内基本径向地延 伸；和一组支撑部件滑槽，其接近该组邻接的加强部件的一端，以用于保持支撑部件。
[0010] 优选地，还包括各个支撑部件滑槽中的支撑部件，支撑部件包括硬焊或焊接的支 撑球体。
[0011] 优选地，该组支撑部件滑槽定位在该组邻接的加强部件的径向内侧。
[0012] 优选地，该组邻接的加强部件包括：多个加强指状物；一组径向内转角，其在相邻 的加强指状物之间；和一组径向外转角，其在相邻的加强指状物之间，其中，该组径向外转 角中的径向外转角中的至少一个包括非不均匀弧特征，使得相邻的加强指状物在转角的径 向最外部分处分离第一距离，并且在转角的径向内部分处分离小于第一距离的第二距离。
[0013] 优选地，该组邻接的加强部件为基本一体的。
[0014] 优选地，动叶具有与在表I中列出的X，Y和Z的笛卡尔坐标值基本一致的标称内 核心轮廓，其中，Z值为从0至1的无量纲值，其可通过将Z值乘以动叶的以英寸计的高度 而转换成以英寸计的Z距离，并且其中，X和Y为无量纲值，当其由平滑的连续弧连接时，在 沿着动叶的各距离Z处限定内核心轮廓截面，Z距离处的轮廓截面彼此平滑地连接，以形成 动叶内核心轮廓。
[0015] 优选地，前缘上的开孔和核心中的前缘通道比翼形件的径向末梢更接近基座地定 位。
[0016] 优选地，基座在翼形件的径向内侧。
[0017] 优选地，核心从基座延伸至翼形件。
[0018] 优选地，核心还包括与前缘上的开孔流体连接的至少局部径向延伸的通道。
[0019] 优选地，至少局部径向延伸的通道包括一组计量特征，以用于调整进入前缘上的 开孔和前缘通道的工作流体的量。
[0020] 一种涡轮转子区段，包括：一组动叶，该组动叶包括至少一个动叶，该至少一个动 叶具有：基座；和翼形件，其在翼形件的第一端处与基座连接，翼形件包括：外壳，其具有： 吸力侧；压力侧，其与吸力侧相对；前缘，其跨越压力侧与吸力侧之间；和后缘，其与前缘相 对并且跨越压力侧与吸力侧之间，外壳包括前缘上的开孔；和核心，其在外壳内，核心具有 用于支撑外壳的蜿蜒形状和与外壳的前缘上的开孔流体连接的前缘通道。
[0021] 优选地，该蜿蜒形状的核心包括：一组邻接的加强部件，其在外壳内基本径向地延 伸；和一组支撑部件滑槽，其接近该组邻接的加强部件的一端，以用于保持支撑部件。
[0022] 优选地，还包括各支撑部件滑槽中的支撑部件，支撑部件包括硬焊或焊接的支撑 球体。
[0023] 优选地，该组邻接的加强部件包括：多个加强指状物；一组径向内转角，其在相邻 的加强指状物之间；和一组径向外转角，其在相邻的加强指状物之间，其中，该组径向外转 角中的至少一个包括非不均匀弧特征，使得相邻的加强指状物在转角的径向最外部分处分 离第一距离，并且在转角的径向内部分处分离小于第一距离的第二距离。
[0024] 优选地，至少一个动叶具有与在表I中列出的X，Y和Z的笛卡尔坐标值基本一致 的标称内核心轮廓，其中，Z值为从0至1的无量纲值，其可通过将Z值乘以动叶的以英寸 计的高度而转换成以英寸计的Z距离，并且其中，X和Y为无量纲值，当其由平滑的连续弧 连接时，在沿着动叶的各距离Z处限定内核心轮廓截面，Z距离处的轮廓截面彼此平滑地连 接，以形成动叶内核心轮廓。
[0025] 优选