涡轮组件制造技术

本实用新型专利技术公开了一种涡轮组件，其包括第一冷却腔，所述第一冷却腔设置于发动机的涡轮组件或燃烧室中的一个或多个内。所述第一冷却腔引导所述涡轮组件或所述燃烧室中的所述一个或多个内的冷却空气。所述组件包括第二冷却腔，所述第二冷却腔也设置于所述涡轮组件或所述燃烧室中的所述一个或多个内。所述第二冷却腔从所述第一冷却腔接收至少一些所述冷却空气。前向分级喷嘴形成将所述第一冷却腔与所述第二冷却腔以流体方式连接的通道。所述分级喷嘴包括具有细长第一侧面和狭窄第二侧面的级。

【技术实现步骤摘要】
涡轮组件
本技术的主题涉及涡轮组件(turbineassemblies)。
技术介绍
为了冷却例如涡轮组件、燃烧室等的不同组件，冲击冷却组件已用于涡轮机机械设备。冲击冷却系统利用在例如涡轮组件或燃烧室的组件内流动的空气。在所述组件中，压缩空气通过一个或多个冲击孔进行引导。将高速喷射导向处于高热负载下的目标壁。然而，已知的冲击冷却组件的一个问题是，为了改进在涡轮组件上的热传递系数，冷却组件往往需要复杂的组件。此改进的系统可以提供增加的热传递系数，从而产生可以实现较高的涡轮机入口温度，由此实现较高的涡轮机效率的更佳冷却性能。同时，较高的热传递系数可以对部件使用寿命产生积极影响，或可以实现减少的冷却流消耗。
技术实现思路
在一个实施例中，本技术的组件包括第一冷却腔，所述第一冷却腔设置于发动机的涡轮组件或燃烧室中的一个或多个内。第一冷却腔引导涡轮组件或燃烧室中的一个或多个内的冷却空气。组件包括第二冷却腔，所述第二冷却腔也设置于涡轮组件或燃烧室中的一个或多个内。第二冷却腔从第一冷却腔接收至少一些冷却空气。前向分级喷嘴(forwardfacingstepnozzle)形成将第一冷却腔与第二冷却腔以流体方式连接的通道。分级喷嘴包括具有纵长的第一侧面和狭窄的第二侧面的级(steps)。级的纵长第一侧面突出到通道中，使得分级喷嘴的通道在级处的截面面积小于分级喷嘴的通道在级外部的截面面积。其中，所述分级喷嘴具有闭合弯曲截面形状，其中所述分级喷嘴的所述级设置于所述闭合弯曲截面形状的相对侧面上。其中，所述喷嘴的所述级设置在所述分级喷嘴的所述通道与所述第二腔之间的交叉点处。其中，所述第一冷却腔和所述第二冷却腔设置在所述涡轮组件的内部，其中所述第二冷却腔比所述第一冷却腔更靠近所述涡轮组件的前缘设置。其中，所述级和所述前向分级喷嘴整体地制造为连续结构。在一个实施例中，本技术的组件包括第一冷却腔，所述第一冷却腔设置于发动机的涡轮组件或燃烧室中的一个或多个内。第一冷却腔引导涡轮组件或燃烧室中的一个或多个内的冷却空气。组件包括第二冷却腔，所述第二冷却腔也设置于涡轮组件或燃烧室中的一个或多个内。第二冷却腔从第一冷却腔接收至少一些冷却空气。前向分级喷嘴形成将第一冷却腔与第二冷却腔以流体方式连接的通道。分级喷嘴包括具有纵长的第一侧面和狭窄的第二侧面的级。级的纵长第一侧面设置于通道的相对侧面上。在一个实施例中，本技术公开用于冷却发动机的涡轮组件或燃烧室中的一个或多个的方法，包括将第一冷却腔和第二冷却腔与通道以流体方式连接。第一冷却腔引导涡轮组件或燃烧室中的一个或多个内的冷却空气。第二冷却腔从第一冷却腔接收至少一些冷却空气。所述方法包括将前向分级喷嘴定位在通道与第二冷却腔之间的交叉点处。分级喷嘴包括具有纵长的第一侧面和狭窄的第二侧面的级。级的纵长第一侧面突出到通道中，使得分级喷嘴的通道在级处的截面面积小于分级喷嘴的通道在级外部的截面面积。其中，所述方法进一步包括将所述分级喷嘴的所述级设置在所述分级喷嘴的所述通道的相对侧面上。其中，所述方法进一步包括将所述级和所述前向分级喷嘴整体地制造为连续结构。其中，所述方法进一步包括将所述第一冷却腔和所述第二冷却腔设置在所述涡轮组件的内部，其中所述第二冷却腔比所述第一冷却腔更靠近所述涡轮组件的前缘设置。附图说明通过参考附图阅读非限制性实施例的以下描述，将更好地理解本专利技术的主题，其中在下文中：图1说明根据一个实施例的涡轮组件的截面图；图2说明根据一个实施例的图1的第一冷却腔、第二冷却腔和通道的详细截面图；图3说明根据一个实施例的图1的通道的俯视图；图4A说明根据一个实施例的前向分级喷嘴和通道的透视图；图4B说明根据一个实施例的图4A的截面透视图；图5A说明根据一个实施例的前向分级喷嘴和通道的透视图；图5B说明根据一个实施例的图5A的截面透视图；图6A说明根据一个实施例的前向分级喷嘴和通道的透视图；图6B说明根据一个实施例的图6A的截面透视图；图7A说明根据一个实施例的不含前向分级喷嘴的基线通道的热传递系数图；图7B说明根据一个实施例的热传递系数图；图7C说明根据一个实施例的热传递系数测量值与质量流率测量值的图表；图8说明根据一个实施例的燃烧室的截面局部视图；以及图9说明根据一个实施例的方法流程图。具体实施方式图1说明根据一个实施例的涡轮组件100的截面图。涡轮组件100可以是用于涡轮机中的涡轮叶片。涡轮组件100在第一表面116与相对的第二表面118之间延伸。第一表面116和第二表面118可以围绕共同的轴弯曲，以便促进空气流过涡轮机的运动。涡轮组件100具有将第一表面116和第二表面118互连的前缘110。涡轮组件100的前缘110位于涡轮机的旋转轴的远端。在所说明的实施例中，涡轮组件100是具有集成通路(integratedpassages)的整体结构(unitarystructure)，所述集成通路使得冷却空气能够穿过涡轮组件。例如，空腔、通路、腔室等可以与翼型一体制造。可选地，涡轮叶片可以并入挡扳设计中。例如，与翼型具有类似轮廓形状的单独挡扳部件可以插入到翼型中，使得冷却空气流过翼型内的挡板。涡轮组件100包括第一内部冷却腔102和第二内部冷却腔104。第一冷却腔102和第二冷却腔104设设置于涡轮组件100的内部中。例如，第一冷却腔102和第二冷却腔104整个地包括在第一表面116与第二表面118之间的涡轮组件100内。在所说明的实施例中，第一冷却腔102的大小大于第二冷却腔104的大小。可选地，第一冷却腔102和第二冷却腔104可以具有均匀的形状和大小。可选地，第二冷却腔104的大小可以大于第一冷却腔102的大小。第二冷却腔104相对于第一冷却腔102接近于前缘110设置。例如，第二冷却腔104比第一冷却腔102更靠近涡轮组件的前缘110以及涡轮组件的旋转轴的远端定位。第一冷却腔102通过前向分级喷嘴106与第二冷却腔104以流体方式连接。前向分级喷嘴106形成将第一冷却腔102和第二冷却腔104互连的通道108。通道108是沿着第一冷却腔102与第二冷却腔104之间的纵轴126延伸的通路。通道108具有通常平行于纵轴126或弯曲到纵轴126的第一表面128和相对的第二表面130。通道具有通向第一冷却腔102的前端122。通道具有通向第二冷却腔104的后端124。例如，通道108将第一冷却腔102和第二冷却腔104互连。第一冷却腔102将涡轮组件100内的冷却空气引导至第二冷却腔104。冷却空气在方向A上穿过前向分级喷嘴106从第一冷却腔102行进到第二冷却腔104。例如，冷却空气在朝向涡轮组件100的前缘110的方向上流动，以便在涡轮机运行时冷却前缘110。图2说明根据一个实施例的第一冷却腔102和第二冷却腔104以及通道108的截面图。前向分级喷嘴106在通道108与第二冷却腔104之间的交叉点114处具有级112。在所说明的实施例中，级112一般与通道108的后端124处的交叉点114平面。可选地，级112可以位于第一冷却腔102与第二冷却腔104之间的通道内的任何其它位置处。可选地，级112可以相对于交叉点114非平行、成角度等等。级112在朝向纵轴126的方向上从通道本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种涡轮组件，其包括：第一冷却腔，所述第一冷却腔设置于发动机的涡轮组件或燃烧室中的一个或多个内，所述第一冷却腔被配置成引导所述涡轮组件或所述燃烧室中的所述一个或多个内的冷却空气；第二冷却腔，所述第二冷却腔也设置于所述涡轮组件或所述燃烧室中的所述一个或多个内，所述第二冷却腔被配置成从所述第一冷却腔接收至少一些所述冷却空气；以及前向分级喷嘴，所述前向分级喷嘴形成将所述第一冷却腔与所述第二冷却腔以流体方式连接的通道，所述分级喷嘴包括具有纵长的第一侧面和狭窄的第二侧面的级，所述级的所述第一侧面突出到所述通道中，使得所述分级喷嘴的所述通道在所述级处的截面面积小于所述分级喷嘴的所述通道在所述级外部的截面面积。

【技术特征摘要】
2016.11.16 US 15/3527731.一种涡轮组件，其包括：第一冷却腔，所述第一冷却腔设置于发动机的涡轮组件或燃烧室中的一个或多个内，所述第一冷却腔被配置成引导所述涡轮组件或所述燃烧室中的所述一个或多个内的冷却空气；第二冷却腔，所述第二冷却腔也设置于所述涡轮组件或所述燃烧室中的所述一个或多个内，所述第二冷却腔被配置成从所述第一冷却腔接收至少一些所述冷却空气；以及前向分级喷嘴，所述前向分级喷嘴形成将所述第一冷却腔与所述第二冷却腔以流体方式连接的通道，所述分级喷嘴包括具有纵长的第一侧面和狭窄的第二侧面的级，所述级的所述第一侧面突出到所述通道中，使得所述分级喷嘴的所述通道在所述级处的截面面积小于所述分级喷嘴的所述通道在所述级外部的截面面积。2.根据权利要求1所述的涡轮组件，其中，所述分级喷嘴的所述级设置于所述分级喷嘴的所述通道的相对侧面上。3.根据权利要求2所述的涡轮组件，其中，所述分级喷嘴具有截面形状，所述截面形状具有包括所述级的所述相对侧面以及不包括所述级的额外相对侧面。4.根据权利要求1所述的涡轮组件，其中，所述分级喷嘴具有带有四个侧面的平行四边形截面形状，其中所述分级喷嘴的所述级设置于所述平行四边形截面形状的相对侧面上。5.根据权利要求1所述的涡轮组件，其中，所述分级喷嘴具有闭合弯曲截面形状，其中所述分级喷嘴的所述级设置于所述闭合弯曲截面形状的相对侧面上。6.根据权利要求1所述的涡轮组件，其中，所述喷嘴的所述级设置在所述分级喷嘴的所述通道与所述第二冷却腔之间的交叉点处。7.根据权利要求1所述的涡轮组件，其中，所述第一冷却腔和所述第二冷却腔设置在所述涡轮组件的内部，其中所述第二冷却腔比所述第一冷却腔更靠近所述涡轮组件的前缘设置。8.根据权利要求1所述的涡轮组件，其中，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：T富纳，F赫夫勒，JA卡雷特罗贝尼诺斯，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：新型
国别省市：美国,US