具有冷却回路的发动机部件壁制造技术

用于使冷却空气流过诸如翼型件的发动机部件的外壁的设备和方法。所述具有外壁的翼型件可以包括外皮层和多孔层。外皮层可以包括外皮冷却回路，以用来通过多孔层将冷却空气从翼型件的内部提供到翼型件的外部。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有冷却回路的发动机部件壁
技术介绍
涡轮发动机，尤其是燃气或燃烧涡轮发动机，是旋转发动机，其从穿过发动机到达多个旋转涡轮叶片上的燃烧气体流获取能量。用于飞行器的燃气涡轮发动机例如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)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。当前的涡轮翼型件总体上包括一个或多个内部冷却通道，以用于将冷却空气引导通过翼型件，以冷却不同的部分，例如翼型件的壁。通常，膜孔用来从内部冷却通道提供冷却空气，以形成表面冷却膜，从而将热空气与翼型件分隔开。然而，膜孔将表面冷却膜提供给翼型件的分散的局部部分，需要大量的流动来保持翼型件外表面的区域上的正确表面冷却。
技术实现思路
在一个方面中，本专利技术的实施例涉及用于涡轮发动机的翼型件，其包括外壁，所述外壁具有外表面和界定了内部空间的内表面。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。所述翼型件还包括：设置在所述外表面的外部上的外皮层；设置在所述外皮层的外表面上的至少一个多孔层；至少一个外皮冷却回路，其包括至少一个沟槽，所述至少一个沟槽形成在所述外皮层中并且流体地联接到所述多孔层；以及至少一个冷却空气供应回路，其位于所述内部中并且流体地联接到所述至少一个沟槽。在另一个方面中，本专利技术的实施例涉及用于涡轮发动机的发动机部件，所述涡轮发动机产生热流体流并提供冷却流体流，所述发动机部件包括将所述热流体流与所述冷却流体流分离的壁。所述壁还包括与所述热流体流一起处于热流动路径中的第一表面和面向所述冷却流体流的第二表面。所述发动机部件还包括：设置在所述第一表面的外部上的外皮层；设置在所述外皮层的外表面上的至少一个多孔层；以及至少一个外皮冷却回路，其包括形成在所述外皮层中的至少一个沟槽。所述冷却流体流通过所述外皮层的沟槽流体地联接到所述多孔层。在又一个方面中，本专利技术的实施例涉及冷却翼型件的方法，其包括：使冷却空气流穿过所述翼型件的内部而传递到外皮层中的沟槽，再传递到上覆所述外皮层的多孔层。附图说明在附图中：图1为用于飞行器的燃气涡轮发动机的示意性横截面图。图2为翼型件形式的发动机部件的透视图，作为图1的涡轮发动机的叶片。图3为图2的翼型件包括两层壁的横截面图。图4为根据本专利技术的一个实施例的图2的翼型件的壁的横截面图，该壁具有外皮层和多孔层。图5为图4的壁的横截面图，示出了流体流穿过外皮层和多孔层。图6为根据本专利技术的另一个实施例的图2的翼型件的壁的横截面图，该壁具有外皮层的沟槽，该沟槽与外皮层相邻。图7为根据本专利技术的另一个实施例的图2的翼型件的壁的横截面图，该壁具有通过中间导管连接的沟槽。图8为根据本专利技术的另一个实施例的图2的翼型件的壁的横截面图，多孔层的一部分设置在沟槽中。图9为根据本专利技术的另一个实施例的图2的翼型件的壁的横截面图，成形的沟槽与多孔层相邻。图10为根据本专利技术的一个实施例的图2的翼型件的壁的横截面图，沟槽至少部分地形成在多孔层中。具体实施方式本专利技术所述的实施例涉及发动机部件的壁，其用于向热表面提供冷却流体流。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的翼型件来描述本专利技术。然而，应当理解，本专利技术并不限于此并且能够一般性地应用于发动机，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运动，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运动。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运动，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是不同的。图1为用于飞行器的燃气涡轮发动机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。沿着下游串行流动关系，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，该芯部产生燃烧气体。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，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分别包括多个涡轮级64、66，其中一组涡轮叶片68、70相对于对应的一组静态涡轮轮叶72、74(也称为喷嘴)旋转，以从穿过该级的流体流提取能量。在单个涡轮级64、66中，多个涡轮叶片68、70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，同时对应的静态涡轮轮叶72、74定位在旋转叶片68、70的上游并与旋转叶片相邻。要注意的是，图1所示的叶片、轮叶和涡轮级的数量的选择仅仅只是示本文档来自技高网...

【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，所述外壁具有外表面和界定了内部空间的内表面，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，所述外壁包括；外皮层，所述外皮层具有外表面；至少一个多孔层，所述至少一个多孔层设置在所述外皮层的外表面上；和至少一个外皮冷却回路，所述至少一个外皮冷却回路包括至少一个沟槽，所述至少一个沟槽形成在所述外皮层中并且流体地联接到所述多孔层；以及至少一个冷却空气供应回路，所述至少一个冷却空气供应回路位于所述内部中并且流体地联接到所述至少一个沟槽。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.05.12 US 15/152,8621.一种用于涡轮发动机的翼型件，所述翼型件包括：外壁，所述外壁具有外表面和界定了内部空间的内表面，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，所述外壁包括；外皮层，所述外皮层具有外表面；至少一个多孔层，所述至少一个多孔层设置在所述外皮层的外表面上；和至少一个外皮冷却回路，所述至少一个外皮冷却回路包括至少一个沟槽，所述至少一个沟槽形成在所述外皮层中并且流体地联接到所述多孔层；以及至少一个冷却空气供应回路，所述至少一个冷却空气供应回路位于所述内部中并且流体地联接到所述至少一个沟槽。2.根据权利要求1所述的翼型件，还包括至少一个孔，所述至少一个孔将所述至少一个沟槽流体地联接到所述多孔层。3.根据权利要求1所述的翼型件，其中所述至少一个沟槽具有闭合端部和开口端部中的至少一者。4.根据权利要求3所述的翼型件，其中所述开口端部通向所述多孔层。5.根据权利要求4所述的翼型件，其中所述多孔层的一部分延伸到所述沟槽中。6.根据权利要求5所述的翼型件，其中所述沟槽的一部分设置在所述多孔层中。7.根据权利要求4所述的翼型件，其中所述至少一个沟槽包括多个沟槽，所述多个沟槽中的至少一些沟槽具有形成在所述多孔层中的部分。8.根据权利要求7所述的翼型件，其中所述多个沟槽中的至少一些沟槽仅仅形成在所述外皮层中。9.根据权利要求3所述的翼型件，还包括孔，所述孔将所述闭合端部流体地联接到所述多孔层和所述供应回路中的至少一者。10.根据权利要求1所述的翼型件，还包括多个分开的孔，这些孔中的一个孔将所述沟槽流体地联接到所述多孔层，并且这些孔中的其他孔将所述沟槽流体地联接到所述供应回路。11.根据权利要求1所述的翼型件，还包括设置在所述多孔层上的涂层。12.根据权利要求11所述的翼型件，还包括孔，所述孔穿过外部涂层并且流体地联接到所述多孔层。13.根据权利要求1所述的翼型件，其中所述沟槽具有直的、椭圆形的或圆形的横截面中的至少一者。14.一种用于涡轮发动机的发动机部件，所述涡轮发动机产生热流体流并提供冷却流体流，所述发动机部件包括：壁，所述壁将所述热流体流与所述冷却流体流分开，并且具有随着热流...

【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