利用薄膜冷却的发动机构件制造技术

本发明专利技术涉及利用薄膜冷却的发动机构件。生成与热表面(126)相邻的热燃气流(H)且提供与冷却表面(124)相邻的冷却流体流(C)的用于燃气涡轮发动机(10)的发动机构件(120)包括壁(122)，壁(122)使热燃气流(H)与冷却流体流(C)分离。至少一个凹部(138)设置于冷却表面(124)中，并且至少一个薄膜孔(130)设置于冷却表面(124)中，从而将冷却流体流(C)提供给热表面(H)。用于薄膜孔(130)的入口(132)与至少一个凹部(138)隔开，位于至少一个凹部(138)的上游，并且关于冷却流体流(C)而与至少一个凹部(138)对准。

Engine components utilizing film cooling

The present invention relates to an engine component utilizing film cooling. Heat generation and surface (126) adjacent to the hot gas flow (H) and provided with a cooling surface (124) adjacent the cooling fluid flow (C) for gas turbine engine (10) engine component (120) comprises a wall (122), wall (122) the hot gas flow and cooling (H) the fluid flow separation (C). At least one recess (138) is disposed in the cooling surface (124), and at least one film hole (130) is disposed in the cooling surface (124) so as to provide the cooling fluid stream (C) to the hot surface (H). The inlet (132) for the film hole (130) is spaced apart from at least one recess (138), positioned upstream of at least one of the recesses (138) and aligned with at least one recess (138) about the cooling fluid stream (C).

【技术实现步骤摘要】
利用薄膜冷却的发动机构件
技术介绍
涡轮发动机，特别是燃气或燃烧涡轮发动机，是从经过包括多对旋转叶片和固定式导叶的一系列的压缩机级中的发动机、经过燃烧器而然后到达大量涡轮叶片上的燃气流提取能量的旋转式发动机。燃气涡轮发动机已用于陆地及航海运动和发电，但最普遍地用于比如用于飞机，包括直升机的航空应用。在飞机中，燃气涡轮发动机用于飞机的推进。用于飞机的燃气涡轮发动机设计成在高温下运行，以使发动机效率最大化，所以，可能有必要进行比如高压涡轮和低压涡轮之类的某些发动机构件的冷却。典型地，通过用导管将更冷的空气从高压压缩机和/或低压压缩机输送至要求冷却的发动机构件，从而完成冷却。高压涡轮中的温度为大约1000°C至2000°C，并且，来自压缩机的冷却空气为大约500°C至700°C。虽然压缩机空气为高温，但相对于涡轮空气而更冷，并且，能够用于使涡轮冷却。已将与冷却流相邻的表面上的凹部用作热力冷却特征，然而，当冷却流经过或越过凹部时，凹部倾向于生成不稳定的或旋涡的空气流，不稳定的或旋涡的空气流可能扰乱依赖于冷却流体流的另外的冷却特征。
技术实现思路
在一个方面，生成热燃气流且提供冷却流体流的用于燃气涡轮发动机的发动机构件包括壁，壁使热燃气流与冷却流体流分离，并且，具有与热流路中的热燃气流一起的热表面和面向冷却流体流的冷却表面。发动机构件进一步包括：至少一个凹部，其设置于冷却表面中；和至少一个薄膜孔，具有设置于冷却表面上的入口、设置于热表面上的出口以及将入口和出口连接的通道。入口与至少一个凹部隔开，位于至少一个凹部的上游，并且，与至少一个凹部处于冷却流体流对准。在另一方面，生成热燃气流且提供冷却流体流的用于燃气涡轮发动机的发动机构件包括壁，壁使热燃气流与冷却流体流分离，并且，具有带有热流路中的热燃气流的热表面和面向冷却空气流的冷却表面。发动机构件进一步包括：多个凹部，设置于冷却表面中；和多个薄膜孔，具有设置于冷却表面上的入口、设置于热表面上的出口以及将入口和出口连接的通道。使至少一个分组的凹部和入口成对，该一对的入口与至少一个凹部隔开且位于该至少一个凹部的上游，并且，与该至少一个凹部处于冷却流体流对准。在又一方面，使具有冷却表面且冷却流体沿着该冷却表面流动的发动机构件冷却的方法包括，通过位于冷却表面上的凹部的直接上游的冷却表面上的薄膜孔入口，来提供冷却流体流。在又一方面，生成热燃气流且提供冷却流体流的用于燃气涡轮发动机的发动机构件包括壁，该壁使热燃气流与冷却流体流分离，并且，具有与热燃气流相邻的热表面和与冷却流体流相邻的冷却表面。发动机构件进一步包括：至少一个凹部，设置于冷却表面中；和至少一个薄膜孔，具有设置于冷却表面上的入口、设置于热表面上的出口以及将入口和出口连接的通道，其中入口与至少一个凹部隔开。该入口以处于凹部的上游、下游、侧面或以上定位的组合中的至少一者与至少一个凹部隔开。具体而言，根据本专利技术，提供了以下一组技术方案。1．一种用于燃气涡轮发动机(10)的发动机构件(120)，其生成热燃气流(H)且提供冷却流体流(C)，包括：壁(122)，使所述热燃气流(H)与所述冷却流体流(C)分离，并且，具有同所述热燃气流(H)一起的热表面(126)和面向所述冷却流体流(C)的冷却表面(124)；至少一个凹部(138)，其设置于所述冷却表面(124)中；至少一个薄膜孔(130)，其具有设置于所述冷却表面(124)上的入口(132)、设置于所述热表面(126)上的出口(134)，以及将所述入口(132)和所述出口(134)相连的通道(136)；并且，其中，所述入口(132)与所述至少一个凹部(138)隔开，位于所述至少一个凹部(138)的上游，并且，与所述至少一个凹部(138)处于冷却流体流对准。2．根据技术方案1所述的发动机构件(120)，其中，所述入口(132)位于所述至少一个凹部(138)的直接上游。3．根据技术方案1所述的发动机构件(120)，其中，所述入口(132)相对于所述至少一个凹部(138)而如此定位，使得供给至所述入口(132)的所述冷却流体流(C)在所述至少一个凹部(138)处不被非稳定流(144、146)扰乱。4．根据技术方案3所述的发动机构件(120)，其中，所述至少一个凹部(138)具有中心线，并且，所述冷却流体流(C)沿着所述中心线流动。5．根据技术方案1所述的发动机构件(120)，其中，凹部(138)和入口(132)的分组布置成预定的图案。6．根据技术方案5所述的发动机构件(120)，其中，所述预定的图案是排(140、142)。7．根据技术方案6所述的发动机构件(120)，其中，所述分组的凹部(138)布置成多排(140、142)，所述多排(140、142)之一是成对的凹部(138)和入口(132)。8．根据技术方案5所述的发动机构件(120)，其中，所述分组的所述入口(132)位于所述成对的凹部(138)的直接上游。9．根据技术方案5所述的发动机构件(120)，其中，所述入口(132)相对于所述成对的凹部(138)而定位，从而供给至所述入口的所述冷却流体流(C)在所述至少一个凹部(138)处不被非稳定流(144、146)扰乱。10．根据技术方案9所述的发动机构件(120)，其中，所述分组的所述凹部(138)具有中心线，并且，来自所述成对的入口(132)的所述冷却流体流(C)沿着所述中心线流动。具体而言，根据本专利技术，还提供了以下另外一组技术方案。1．一种用于燃气涡轮发动机的发动机构件，其生成热燃气流且提供冷却流体流，包括：壁，其使所述热燃气流与所述冷却流体流分离，并且，具有同所述热燃气流一起的热表面和面向所述冷却流体流的冷却表面；至少一个凹部，其设置于所述冷却表面中；至少一个薄膜孔，其具有设置于所述冷却表面上的入口、设置于所述热表面上的出口，以及将所述入口和所述出口相连的通道；并且其中，所述入口与所述至少一个凹部隔开，位于所述至少一个凹部的上游，并且与所述至少一个凹部处于冷却流体流对准。2．根据技术方案1所述的发动机构件，其中，所述入口位于所述至少一个凹部的直接上游。3．根据技术方案1所述的发动机构件，其中，不存在位于所述一个入口与所述至少一个凹部之间的其它流量控制结构。4．根据技术方案1所述的发动机构件，其中，所述入口相对于所述至少一个凹部而如此定位，使得供给至所述入口的所述冷却流体流在所述至少一个凹部处不被非稳定流扰乱。5．根据技术方案4所述的发动机构件，其中，所述至少一个凹部具有中心线，并且，所述冷却流体流沿着所述中心线流动。6．根据技术方案1所述的发动机构件，其中，所述发动机构件能够包括导叶、叶片、护罩、燃烧器偏转器以及燃烧器衬套中的任何一者。7．一种用于燃气涡轮发动机的发动机构件，其生成热燃气流且提供冷却流体流，包括：壁，其使所述热燃气流与所述冷却流体流分离，并且，具有同热流路中的所述热燃气流一起的热表面和面向所述冷却流体流的冷却表面；多个凹部，其设置于所述冷却表面中；多个薄膜孔，其具有设置于所述冷却表面上的入口、设置于所述热表面上的出口，以及将所述入口和所述出口相连的通道；并且其中，使至少一个分组的所述凹部和入口成对，并且，所述一对的所述入口与所述成对的凹部隔开，位于所述成对本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于燃气涡轮发动机(10)的发动机构件(120)，其生成热燃气流(H)且提供冷却流体流(C)，包括：壁(122)，使所述热燃气流(H)与所述冷却流体流(C)分离，并且，具有同所述热燃气流(H)一起的热表面(126)和面向所述冷却流体流(C)的冷却表面(124)；至少一个凹部(138)，其设置于所述冷却表面(124)中；至少一个薄膜孔(130)，其具有设置于所述冷却表面(124)上的入口(132)、设置于所述热表面(126)上的出口(134)，以及将所述入口(132)和所述出口(134)相连的通道(136)；并且，其中，所述入口(132)与所述至少一个凹部(138)隔开，位于所述至少一个凹部(138)的上游，并且，与所述至少一个凹部(138)处于冷却流体流对准。

【技术特征摘要】
2015.11.24 US 14/9506771.一种用于燃气涡轮发动机(10)的发动机构件(120)，其生成热燃气流(H)且提供冷却流体流(C)，包括：壁(122)，使所述热燃气流(H)与所述冷却流体流(C)分离，并且，具有同所述热燃气流(H)一起的热表面(126)和面向所述冷却流体流(C)的冷却表面(124)；至少一个凹部(138)，其设置于所述冷却表面(124)中；至少一个薄膜孔(130)，其具有设置于所述冷却表面(124)上的入口(132)、设置于所述热表面(126)上的出口(134)，以及将所述入口(132)和所述出口(134)相连的通道(136)；并且，其中，所述入口(132)与所述至少一个凹部(138)隔开，位于所述至少一个凹部(138)的上游，并且，与所述至少一个凹部(138)处于冷却流体流对准。2.根据权利要求1所述的发动机构件(120)，其中，所述入口(132)位于所述至少一个凹部(138)的直接上游。3.根据权利要求1所述的发动机构件(120)，其中，所述入口(132)相对于所述至少一个凹部(138)而如此定位，使得供给至所述入口(132)的所述冷却流体流(C)在所述至少一个凹...

【专利技术属性】
技术研发人员：RS班克，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US