具有外皮冷却回路的翼型件制造技术

本发明专利技术涉及一种用于涡轮发动机的翼型件，该涡轮发动机具有发动机部件，该发动机部件包括内部冷却回路，该内部冷却回路流体地联接到发动机部件的外壁内的多个通道，其中冷却空气通过这些通道从内部冷却回路移动到发动机部件的外表面。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有外皮冷却回路的翼型件
技术介绍
涡轮发动机，特别是燃气或燃烧涡轮发动机，是旋转发动机，其从通过发动机的燃烧气体流中提取能量到多个旋转涡轮叶片上。涡轮发动机已经用于陆地和海上移动以及发电，但是最常用的是用于航空应用，例如用于飞行器，包括直升机。在飞行器中，涡轮发动机用于飞行器的推进。在地面应用中，涡轮发动机通常用于发电。用于飞行器的涡轮发动机被设计成在高温下操作以使得发动机效率最大化，因此某些发动机部件(例如高压涡轮和低压涡轮)的冷却可能是有利的。通常，通过将较冷的空气从高压和/或低压压缩机引导到需要冷却的发动机部件来实现冷却。高压涡轮中的温度为大约1000℃至2000℃，来自压缩机的冷却空气的温度为大约500℃至700℃。虽然压缩机空气是高温的，但是其相对于涡轮空气是较冷的，可以用来冷却涡轮。当前的涡轮叶片总体上包括一个或多个内部冷却回路，以用于将冷却空气引导通过叶片以冷却叶片的不同部分，并且可以包括专用冷却回路以冷却叶片的不同部分，例如叶片的前边缘，后边缘和末端。
技术实现思路
一种用于涡轮发动机的翼型件，所述翼型件包括：外壁，所述外壁具有界定了内部空间的外表面和内表面，所述外壁限定了压力侧和吸力侧，所述压力侧和吸力侧在前边缘和后边缘之间沿轴向延伸并且在根部和末端之间沿径向延伸；至少一个涂层，所述至少一个涂层施加到所述外表面；至少一个外皮冷却回路(skincoolingcircuit)，所述至少一个外皮冷却回路包括在所述外表面中形成的至少一个沟槽和穿过所述涂层通向所述沟槽的至少一个膜孔；设置在所述外壁的内部的至少一部分中的至少一个壁冷却通道，和穿过所述涂层并穿过所述外壁的内部的一部分而通向所述壁冷却通道的至少一个膜孔；以及位于壁的内部中的第一供应回路和第二供应回路，所述第一供应回路将第一空气供应流流体地联接到所述至少一个沟槽以限定外皮冷却回路，第二供应回路将所述第二空气供应流流体地联接到所述至少一个壁冷却通道以限定壁冷却回路。一种用于涡轮发动机的发动机部件，所述涡轮发动机产生热空气流并提供冷却流体流，所述发动机部件包括：壁，所述壁将所述热空气流与所述冷却流体流分离，并且具有第一表面和面向所述冷却流体流的第二表面，热空气沿着所述第一表面在热流动路径中流动；至少一个涂层，所述至少一个涂层施加到所述第一表面；至少一个外皮冷却回路，所述至少一个外皮冷却回路包括在所述第一表面中形成的至少一个沟槽和穿过所述至少一个涂层通向所述沟槽的至少一个孔；至少一个壁冷却通道，所述至少一个壁冷却通道设置在所述壁的内部的至少一部分中；第一供应回路和第二供应回路，所述第一供应回路将所述冷却流体流流体地联接到所述至少一个沟槽以限定外皮冷却回路，所述第二供应回路将所述冷却流体流流体地联接到所述至少一个壁冷却通道以限定壁冷却回路。一种冷却翼型件的方法，其包括：传递来自源的冷却空气流平行于a)翼型件的外壁的内部，以形成壁冷却回路；以及b)所述外壁的外表面中的沟槽，然后传递到上覆所述外表面的涂层中的孔，以形成外皮冷却回路。附图说明在附图中：图1为用于飞行器的涡轮发动机的示意性横截面图。图2为图1的发动机的涡轮叶片形式的发动机部件的透视图，其具有冷却空气入口通道。图3为图2的翼型件的示意性周边视图。图4为图2的翼型件的横截面图，示出了多个内部通道。图5为图4的翼型件的取出部分的示意图，示出了壁冷却回路、外皮冷却回路和空气供应回路。图6为图5的翼型件的一部分的放大视图，示出了流动空气供应路径。图7A和7B为图5的翼型件的一部分的放大视图，示出了流动方向。图8A、8B和8C为图5的翼型件的一部分的另外的放大视图，示出了图6的流动方向的不同路径。具体实施方式本专利技术所述的实施例涉及用于发动机的发动机部件，其具有冷却回路，该冷却回路包括外皮冷却回路和壁冷却通道，每个都单独地联接到例如翼型件内的内部通道或供应回路，以冷却翼型件的外表面。为了说明的目的，将针对用于飞行器燃气涡轮发动机的涡轮来描述本专利技术。然而，应当理解，本专利技术并不限于此并且能够普遍地应用于发动机，包括压缩机，以及应用于非飞行器应用，例如其它移动应用和非移动工业、商业和住宅应用。如在此所用的，术语“前”或“上游”指的是沿着朝向发动机入口的方向移动，或者沿着朝向与另一个部件相比相对更靠近发动机入口的部件的方向移动。与“前”或“上游”结合使用的术语“后”或“下游”指的是朝向发动机的后部或出口的方向，或者朝向与另一个部件相比相对更靠近发动机出口的方向。另外，如在此所用的，术语“径向”或“径向地”指的是在发动机的中心纵向轴线和发动机外周边之间延伸的维度。所有方向性参考(例如径向、轴向、近侧、远侧、上、下、向上、向下、左、右、侧向、前、后、顶部、底部、上部、下部、竖直、水平、顺时针、逆时针、上游、下游、向前、向后等)仅仅用于识别的目的，以帮助读者理解本专利技术，而并非是限制性的，尤其是并非对定位、取向或本专利技术的用途进行限制。连接参考(例如附接、联接、连接和联结)应当宽泛地解释，可以包括元件的连接之间的中间构件以及元件之间的相对移动，除非另外指明。因此，连接参考不必推断出两个元件直接连接和彼此为固定关系。示例性附图仅仅是示意性的，附图中反映的维度、位置、顺序和相对尺寸可以变化。图1为用于飞行器的涡轮发动机10的示意性横截面图。发动机10具有大致纵向延伸的轴线或中心线12，其从前14至后16延伸。沿着下游串联流动关系，发动机10包括：具有风扇20的风扇部段18；具有增压器或低压(LP)压缩机24和高压(HP)压缩机26的压缩机部段22；具有燃烧器30的燃烧部段28；具有HP涡轮34和LP涡轮36的涡轮部段32；以及排气部段38。风扇部段18包括围绕风扇20的风扇壳体40。风扇20包括围绕中心线12沿径向设置的多个风扇叶片42。HP压缩机26、燃烧器30和HP涡轮34形成发动机10的芯部44，该芯部产生热空气流。芯部44被芯部壳体46围绕，该芯部壳体可以与风扇壳体40联接。围绕发动机10的中心线12同轴地设置的HP轴或线轴48将HP涡轮34驱动地连接到HP压缩机26。处于较大直径的环形HP线轴48内的、围绕发动机10的中心线12同轴地设置的LP轴或线轴50将LP涡轮36驱动地连接到LP压缩机24和风扇20。线轴48、50能够围绕发动机中心线旋转，并且联接到多个可旋转元件，这些可旋转元件可以共同限定转子51。LP压缩机24和HP压缩机26分别包括多个压缩机级52、54，其中一组压缩机叶片56、58相对于对应的一组静态压缩机轮叶60、62(也称为喷嘴)旋转，以压缩或加压穿过该级的流体流。在单个压缩机级52、54中，多个压缩机叶片56、58可以设置成环，并且可以相对于中心线12从叶片平台沿径向向外延伸到叶片末端，同时对应的静态压缩机轮叶60、62定位在旋转叶片56、58的上游并与旋转叶片相邻。要注意的是，图1所示的叶片、轮叶和压缩机级的数量的选择仅仅只是示意性的，其它的数量也是可能的。用于压缩机级的叶片56、58可以安装到盘61上，该盘安装到HP和LP线轴48、50中对应的线轴上，每个级具有其自身的盘61。用于压缩机级的轮叶60、62可以以周边布置形式安装到芯部壳体46。HP涡轮34和LP涡轮36分别包括多个本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于涡轮发动机的翼型件，所述翼型件包括：外壁，所述外壁具有界定了内部空间的外表面和内表面，所述外壁限定了压力侧和吸力侧，所述压力侧和吸力侧在前边缘和后边缘之间沿轴向延伸并且在根部和末端之间沿径向延伸；至少一个涂层，所述至少一个涂层施加到所述外表面；至少一个外皮冷却回路，所述至少一个外皮冷却回路包括在所述外表面中形成的至少一个沟槽和穿过所述涂层通向所述沟槽的至少一个膜孔；设置在所述外壁的内部的至少一部分中的至少一个壁冷却通道，和穿过所述涂层并穿过所述外壁的内部的一部分而通向所述壁冷却通道的至少一个膜孔；以及位于壁的内部中的第一供应回路和第二供应回路，所述第一供应回路将第一空气供应流流体地联接到所述至少一个沟槽以限定外皮冷却回路，第二供应回路将第二空气供应流流体地联接到所述至少一个壁冷却通道以限定壁冷却回路。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.05.10 US 15/150,6341.一种用于涡轮发动机的翼型件，所述翼型件包括：外壁，所述外壁具有界定了内部空间的外表面和内表面，所述外壁限定了压力侧和吸力侧，所述压力侧和吸力侧在前边缘和后边缘之间沿轴向延伸并且在根部和末端之间沿径向延伸；至少一个涂层，所述至少一个涂层施加到所述外表面；至少一个外皮冷却回路，所述至少一个外皮冷却回路包括在所述外表面中形成的至少一个沟槽和穿过所述涂层通向所述沟槽的至少一个膜孔；设置在所述外壁的内部的至少一部分中的至少一个壁冷却通道，和穿过所述涂层并穿过所述外壁的内部的一部分而通向所述壁冷却通道的至少一个膜孔；以及位于壁的内部中的第一供应回路和第二供应回路，所述第一供应回路将第一空气供应流流体地联接到所述至少一个沟槽以限定外皮冷却回路，第二供应回路将第二空气供应流流体地联接到所述至少一个壁冷却通道以限定壁冷却回路。2.根据权利要求1所述的翼型件，其特征在于，所述第一空气供应流和第二空气供应流供应相同的调节空气。3.根据权利要求2所述的翼型件，其特征在于，所述相同的调节空气是冷却空气。4.根据权利要求3所述的翼型件，其特征在于，所述第一空气供应流和第二空气供应流是相同的供应回路。5.根据权利要求1所述的翼型件，其特征在于，所述第一空气供应流和第二空气供应流供应不同的调节空气。6.根据权利要求5所述的翼型件，其特征在于，所述不同的调节空气包括至少一个冷却空气供应流。7.根据权利要求1所述的翼型件，其特征在于，所述外皮冷却回路和壁冷却回路并行地操作。8.根据权利要求1所述的翼型件，其特征在于，所述翼型件还包括多个外皮冷却回路。9.根据权利要求1所述的翼型件，其特征在于，所述翼型件还包括多个壁冷却回路。10.根据权利要求9所述的翼型件，其特征在于，所述翼型件还包括多个外皮冷却回路。11.根据权利要求1所述的翼型件，其特征在于，所述至少一个沟槽包括多个沟槽。12.根据权利要求11所述的翼型件，其特征在于，所述翼型件还包括用于所述多个沟槽中各个沟槽的多个膜孔。13.根据权利要求1所述的翼型件，其特征在于，所述供应回路限定了第一流动方向，所述沟槽限定了第二流动方向，所述壁冷却通道限定了第三流动方向。14.根据权利要求13所述的翼型件，其特征在于，所述第一流动方向、第二流动方向和第三流动方向中的至少两个流动方向是相同的。15.根据权利要求14所述的翼型件，其特征在于，第二流动方向和第三流动方向是相同的。16.根据权利要求13所述的翼型件，其特征在于，所述第一流动方向、第二流动方向和第三流动方向中的至少两个流动方向是相反的。17.根据权利要求16所述的翼型件，其特征在于，第二流动方向和第三流动方向是相反的。18.根据权利要求1所述的翼型件，其特征在于，所述至少一个涂层包括多个涂层。19.一种用于涡轮发动机的发动机部件，所述涡轮发动机产生热空气流...

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