一种构件(80)被提供，并且包括包含第一表面(84)和第二表面(86)的至少一个壁(82)。至少一个膜冷却孔(90)在第一表面(84)与第二表面(86)之间延伸穿过壁(82)，并且具有第二表面(86)处的出口区域(94)。膜冷却孔(90)包括为侧部扩散部分(112)的第一扩展区段，以及为置后扩散部分(116)的第二扩展区段，其中侧部扩散部分(112)在置后扩散部分(116)上游并且与置后扩散部分(116)间隔。
Components with membrane holes for gas turbine engines
【技术实现步骤摘要】
具有膜孔的用于燃气涡轮发动机的构件
本专利技术大体上涉及燃气涡轮发动机，并且更具体而言，涉及其中的膜冷却。在燃气涡轮发动机中，空气在压缩机中加压并且在燃烧器中与燃料混合用于生成热燃烧气体。能量在高压涡轮(HPT)(其向压缩机供能)中和在低压涡轮(LPT)(其向涡扇飞行器发动机应用中的风扇供能，或者向用于船舶和工业应用的外部轴供能)中从气体抽取。
技术介绍
发动机效率关于燃烧气体的温度提高。然而，燃烧气体沿着它们的流动路径加热各种构件，这进而需要其冷却以实现长的发动机寿命。典型地，热气体路径构件通过将空气从压缩机放出而冷却。由于放出的空气不用在燃烧过程中，故该冷却过程降低发动机效率。燃气涡轮发动机冷却技术为成熟的，并且包括用于各种热气体路径构件中的冷却回路和特征的各种方面的许多专利。例如，燃烧器包括径向外衬套和径向内衬套，它们需要在操作期间冷却。涡轮喷嘴包括支承在外带与内带之间的中空导叶，其也需要冷却。涡轮转子叶片为中空的，并且典型地包括其中的冷却回路，其中叶片由涡轮护罩包绕，该涡轮护罩也需要冷却。热燃烧气体排放穿过排气部，该排气部也可有衬套，并且被适合地冷却。在所有这些示例性燃气涡轮发动机构件中，高强度超级合金金属的薄金属壁典型地用于增强的耐久性，同时最小化对其冷却的需要。各种冷却回路和特征定制用于发动机中的它们的对应环境中的这些单独构件。此外，所有这些构件典型地包括共同排的膜冷却孔。典型的膜冷却孔为圆柱形开孔，该圆柱形开孔以浅角倾斜穿过加热的壁，用于沿着壁的外表面排放冷却空气的膜，以提供相对于在操作期间在其之上流动的热燃烧气体的热绝缘。膜在壁外表面之上以浅角排放，以最小化其不合乎需要的吹出的可能性，该不合乎需要的吹出将引起流分离和膜冷却效力的损失。膜性能由有效覆盖指示。如果扩散器在扩展中太激进，则其导致流停滞和在扩散器的出口处的一定程度的喷射。该喷射为不利的，因为其减少膜的有效覆盖并且引入使膜退化的二次混合。侧部扩散角和长度支配出口处的扩散器的物理覆盖。置后扩散角支配膜如何从覆盖的扩散部分过渡至主流流动。
技术实现思路
在本专利技术的一个方面中，本专利技术的实施例涉及一种用于燃气涡轮发动机的构件，其包括暴露于热空气流的热侧、暴露于冷却空气流的冷侧，以及在冷侧与热侧之间延伸的膜孔通路，其中入口位于冷侧上，而出口位于热侧上。侧部扩散长度由侧部扩散部分的开始部与出口之间的长度限定。置后长度由置后扩散部分的开始部与出口之间的长度限定。在实施例中，侧部扩散长度大于置后扩散长度。在本专利技术的另一个方面中，本专利技术的实施例涉及一种用于燃气涡轮发动机的具有冷侧和热侧的构件的膜孔通路，其具有冷侧上的入口、热侧上的出口、侧部扩散部分以及置后扩散部分，其中侧部扩散部分在置后扩散部分上游并且与置后扩散部分间隔。在本专利技术的另一个方面中，本专利技术的实施例涉及一种用于具有冷侧和热侧的构件的膜孔通路，其具有冷侧上的入口、热侧上的出口、侧部扩散部分以及置后扩散部分，其中侧部扩散部分在置后扩散部分上游并且与置后扩散部分间隔，并且置后扩散部分限定小于膜孔的计量区段的直径的4倍的置后扩散长度。技术方案1.一种用于燃气涡轮发动机的构件，其包括：热侧，其暴露于热空气流；冷侧，其暴露于冷却空气流；膜孔通路，其在所述冷侧与所述热侧之间延伸，具有所述冷侧上的入口和所述热侧上的出口，所述膜孔通路限定直径，所述膜孔通路还限定侧部扩散部分和置后扩散部分，所述侧部扩散部分限定在所述侧部扩散部分的开始部与所述出口之间的侧部扩散长度，所述置后扩散部分限定在所述置后扩散部分的开始部与所述出口之间的置后长度，其中所述侧部扩散长度大于所述置后扩散长度。技术方案2.根据技术方案1所述的构件，其特征在于，所述侧部扩散部分在所述置后扩散部分上游并且与所述置后扩散部分间隔。技术方案3.根据技术方案1所述的构件，其特征在于，所述侧部扩散部分关于用于所述膜孔通路的中心线限定侧部扩散角α，并且所述侧部扩散角小于12.5度。技术方案4.根据技术方案3所述的构件，其特征在于，所述置后扩散部分关于用于所述膜孔通路的中心线限定置后扩散角β，并且所述置后扩散角小于12度。技术方案5.根据技术方案4所述的构件，其特征在于，所述置后扩散长度小于4倍的所述直径。技术方案6.根据技术方案5所述的构件，其特征在于，所述置后扩散长度等于或小于零。技术方案7.根据技术方案4所述的构件，其特征在于，所述置后扩散长度小于4倍的所述直径，而所述侧部扩散长度小于35倍的所述直径。技术方案8.根据技术方案8所述的构件，其特征在于，所述膜孔通路具有小于0.48英寸的直径。技术方案9.一种用于燃气涡轮发动机的具有冷侧和热侧的构件的膜孔通路，其具有所述冷侧上的入口、所述热侧上的出口、侧部扩散部分以及置后扩散部分，其中所述侧部扩散部分在所述置后扩散部分上游并且与所述置后扩散部分间隔。技术方案10.根据技术方案9所述的膜孔通路，其特征在于，所述侧部扩散部分关于用于所述膜孔通路的中心线限定侧部扩散角α，并且所述侧部扩散角小于12.5度。技术方案11.根据技术方案9所述的膜孔通路，其特征在于，所述置后扩散部分关于用于所述膜孔通路的中心线限定置后扩散角β，并且所述置后扩散角小于12度。技术方案12.根据技术方案9所述的膜孔通路，其特征在于，所述侧部扩散部分限定侧部扩散长度，所述置后扩散部分限定置后扩散长度，并且侧部扩散长度大于所述置后扩散长度。技术方案13.根据技术方案12所述的膜孔通路，其特征在于，所述置后扩散长度小于4倍的所述直径。技术方案14.根据技术方案13所述的膜孔通路，其特征在于，所述置后扩散长度为零。技术方案15.根据技术方案14所述的膜孔通路，其特征在于，所述置后扩散长度小于4倍的所述直径，而所述侧部扩散长度小于35倍的所述直径。技术方案16.根据技术方案15所述的膜孔通路，其特征在于，所述膜孔通路具有小于0.48英寸的直径。技术方案17.根据技术方案9所述的膜孔通路，其特征在于，所述膜孔具有以下几何形状：a)所述侧部扩散部分关于用于所述膜孔通路的中心线限定侧部扩散角α，并且所述侧部扩散角小于12.5度，b)所述置后扩散部分关于用于所述膜孔通路的中心线限定置后扩散角β，并且所述置后扩散角小于12度，并且c)其中所述侧部扩散部分限定侧部扩散长度，所述置后扩散部分限定置后扩散长度，并且侧部扩散长度大于所述置后扩散长度。技术方案18.一种用于具有冷侧和热侧的构件的膜孔通路，其具有所述冷侧上的入口、所述热侧上的出口、侧部扩散部分以及置后扩散部分，其中所述侧部扩散部分在所述置后扩散部分上游并且与所述置后扩散部分间隔，并且所述置后扩散部分限定小于4倍的所述直径的置后扩散长度。技术方案19.根据技术方案18所述的膜孔通路，其特征在于，所述膜孔具有以下几何形状：a)所述侧部扩散部分关于用于所述膜孔通路的中心线限定侧部扩散角α，并且所述侧部扩散角小于12度，b)所述置后扩散部分关于用于所述膜孔通路的中心线限定置后扩散角β，并且所述置后扩散角小于12.5度，并且c)其中所述侧部扩散部分限定侧部扩散长度，所述置后扩散部分限定置后扩散长度，并且侧部扩散长度大于所述置后扩散长度。技术方案20.根据技术方案19所述的膜孔通路，其特征在于，所述置后扩本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于燃气涡轮发动机的构件，其包括：热侧，其暴露于热空气流；冷侧，其暴露于冷却空气流；膜孔通路，其在所述冷侧与所述热侧之间延伸，具有所述冷侧上的入口和所述热侧上的出口，所述膜孔通路限定直径，所述膜孔通路还限定侧部扩散部分和置后扩散部分，所述侧部扩散部分限定在所述侧部扩散部分的第一开始部与所述出口之间的侧部扩散长度，所述置后扩散部分限定在所述置后扩散部分的第二开始部与所述出口之间的置后扩散长度，其中所述置后扩散部分在所述出口下游在所述第二开始部处开始。
【技术特征摘要】
2015.11.11 US 14/9382611.一种用于燃气涡轮发动机的构件，其包括：热侧，其暴露于热空气流；冷侧，其暴露于冷却空气流；膜孔通路，其在所述冷侧与所述热侧之间延伸，具有所述冷侧上的入口和所述热侧上的出口，所述膜孔通路限定直径，所述膜孔通路还限定侧部扩散部分和置后扩散部分，所述侧部扩散部分限定在所述侧部扩散部分的第一开始部与所述出口之间的侧部扩散长度，所述置后扩散部分限定在所述置后扩散部分的第二开始部与所述出口之间的置后扩散长度，其中所述置后扩散部分在所述出口下游在所述第二开始部处开始。2.根据权利要求1所述的构件，其特征在于，所述侧部扩散部分在所述置后扩散部分上游并且与所述置后扩散部分间隔。3.根据权利要求1所述的构件，其特征在于，所述侧部扩散部分关于用于所述膜孔通路的中心线限定侧部扩散角α，并且所述侧部扩散角小于12.5度。4.根据权利要求3所述的构件，其特征在于，所述置后扩散部分关于用于所述膜孔通路的中心线限定置后扩散角β，并且所述置后扩散角小于12度。5.根据权利要求4所述的构件，其特征在于，所述置后扩散长度小于4倍的所述直径。6.根据权利要求4所述的构件，其特征在于，所述置后扩散长度小于4倍的所述直径，而所述侧部扩散长度小于35倍的所述直径。7.根据权利要求1所述的构件，其特征在于，所述膜孔通路具有小于0.48英寸的所述直径。8.根据权利要求1所述的构件，其特征在于，所述侧部扩散长度大于所述置后扩散长度。9.根据权利要求1所述的构件，其特征在于，所述出口定位在所述第二开始部上游，具有高达所述直径的一半的长度。10.一种用于燃气涡轮发动机的具有冷侧和热侧的构件的膜孔通路，其具有所述冷侧上的入口、所述热侧上的出口、侧部扩散部分以及置后扩散部分，其中所述侧部扩散部分在所述置后扩散部分上游并且与所述置后扩散部分间隔，所述置后扩散部分在所述出口下游的点处开始。11.根据权利要求10所述的膜孔通路，其特征在于，所述侧部扩散部分关于用于所述膜孔通路的中心线限定侧部扩散角α，并且所述侧部扩散角小于12.5度。12.根据权利要求10所述的膜孔通路，其特征在于，所述置后扩散部分关于用于所述膜孔通路的中心线限定置后扩散角β，并且所述置...
【专利技术属性】
技术研发人员：AE史密斯，MB兹拉蒂诺夫，TE代森，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US
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