翼型件冷却装置制造方法及图纸

一种翼型件，其包括：壁，所述壁包括外表面，以及内表面，所述内表面限定用于在使用中接收冷却流体的腔；形成在外表面中的第一沟槽和形成在外表面中的第二沟槽；第一通道，其从腔中的第一通道入口延伸到第一沟槽中的第一通道出口；以及第二通道，其从腔中的第二通道入口延伸到第二沟槽中的第二通道出口；其中第一通道和第二通道在壁内相交。

【技术实现步骤摘要】
翼型件冷却装置相关申请的交叉引用本说明书基于并要求2017年12月21日提交的英国专利申请号GB1721533.6的优先权，其全部内容通过引用结合于此。
本公开涉及一种翼型件。特别地，本公开涉及一种包括翼型件冷却装置的翼型件，用于燃气涡轮发动机。
技术介绍
在燃气涡轮发动机领域，存在提高效率和性能的驱动力。由于燃烧在较高温度下越来越有效，因此引入增加内燃温度的步骤是常见的。然而，在最热区域(例如燃烧器和涡轮区段)中使用的材料的安全操作温度将温度限制在最高操作温度上。因此，通常冷却叶片以允许在高于其组成材料的屈服或熔化温度的环境中操作，同时确保叶片金属温度本身保持低于这样的温度极限。特别地，高压涡轮叶片通常使用从压缩机排出的冷却空气冷却，该冷却空气比主流气流明显更冷。通常，在内部通道中使用该空气来对流地冷却叶片的主体，然后将其喷射到翼型件表面上以形成冷空气膜。这种膜防止热主流气流使翼型件表面过热。为了改善膜冷却性能，特别是在存在压力梯度的情况下，已知的是在特别有利的冷却方向上成形和定向冷却孔。随着冷却孔技术的发展，存在限制冷却孔在含有高水平无机碎片的环境中的有效性的问题，这些碎屑随后进入主气流。这样的环境可以包括例如沙质或沙漠状区域，或火山活性区域，其中无机材料可以保留在局部大气中。特别地，由于在翼型件表面和冷却孔出口处积聚主流气体碎屑，成形孔出口易于受到限制或阻塞。由于涡轮叶片的冷却效率低，这降低了膜性能和部件寿命。涂层(例如热障涂层(TBC))在制造期间聚集在孔周围或内部会加剧这个问题。这可以降低冷却剂流速，或者使膜分离，进一步降低膜冷却效率。为了提供限制或阻挡阻力，已知在涡轮叶片的表面中提供冷却沟槽。因此，冷却孔进入沟槽，使得主流气体碎屑在沟槽上冲刷而不与冷却孔出口相互作用。然而，这种沟槽的应用导致需要局部壁加厚以将冷却孔结合到叶片中。对于给定的冷却孔配置，这可能在加厚区域内产生局部温度升高，这可能由于无效冷却而限制部件寿命。因此，本专利技术的一个目的是提供一种包括冷却装置的翼型件，该冷却装置提供降低的堵塞敏感性和改进的冷却中的一种或两种。
技术实现思路
根据第一方面，提供了一种翼型件，该翼型件包括壁，该壁包括外表面以及内表面，该内表面限定了用于在使用中接收冷却流体的腔。翼型件还包括形成在外表面中的第一沟槽，以及形成在外表面中的第二沟槽；第一通道，其从腔中的第一通道入口延伸到第一沟槽中的第一通道出口，和第二通道，其从腔中的第二通道入口延伸到第二沟槽中的第二通道出口。第一通道和第二通道在壁内相交。该布置可允许相应的通道突出到沟槽的底部而不是翼型件的表面。这也可以允许第一通道以第一角度设置，第二通道以第二角度设置。相应的第一和第二通道的这种倾斜可以为相应的通道提供冷却流体的下游轨迹。这种下游轨迹可以允许冷却流体的流向量至少部分地匹配气流的流向量。这可以有助于使损失最小化并且提供所得冷却膜的额外稳定性。因此，冷却膜可以附加地稳定和有效。另外，由于碎屑积聚在相应的通道出口中或与相应的通道出口相邻，所述布置可以提供对相应通道的限制和阻塞中的任一个或两者的改进的容忍。这可以通过通道中的任一个或两个的特定取向和沟槽的构造来实现。结合第一和第二沟槽，第一和第二通道的构造可以在通道内提供额外的内表面区域，在其上在各个通道的壁和冷却流体之间传递热量。第一通道和第二通道在壁内的交叉点处相交。交叉点可位于第一通道入口和第一通道出口之间，以及第二通道入口和第二第一通道出口之间。通过第一和第二通道的交叉，该布置可以在使用中提供交叉点下游的冷却流体的额外湍流。这种额外的湍流可以提供在交叉点处重置相应的第一和第二通道内的热边界层的效果。这种重置可以通过去除靠近壁的滞留或缓慢移动的流动来提供额外的冷却效果，从而在该位置提供增加的热梯度。这可以在交叉点之后驱动更高的热传递。如果在交叉点之后的通道的长度不足以完全重建边界层，则冷却通道的这种交叉还可以提供流入第一和第二沟槽的冷却流体的额外湍流。这种湍流还可以以与上述类似的方式引起通道出口处的热梯度的增加。通过为第一和第二通道提供给定壁厚的附加表面积和重新启动热边界层的装置，可以改善冷却效果而不改变流过各个通道的冷却流体的相应流速。第一沟槽可以在第一沟槽位置处形成在外表面中。第二沟槽可以在第二沟槽位置处形成在外表面中。因此，第一沟槽位置和第二沟槽位置可以位于停滞点的任一侧。停滞点可能是翼型件的前缘。第一沟槽可以配置成在第一气体冲刷表面上提供冷却膜。第二沟槽可以配置成在第二气体冲刷表面上提供冷却膜，其不同于第二气体冲刷表面。第一气体冲刷表面可以通过停滞点、停滞点区域、前缘或前缘区域中的一个或多个与第二气体冲刷表面分开。前缘可以通过内腔的壁或相应的通道与冷却流体之间的传导热传递来冷却。在一些实例中，第一和第二沟槽可包括两个或更多个第一通道和两个或更多个第二通道中的任一种或两种。相应的第一和第二通道中的每一个可以在翼展方向上间隔开。在一些实例中，沿翼展方向间隔开的第一和第二通道中的每一个可形成离散的通道对。每对之间的翼展间距可以相等。每对之间的翼展间距可以不同。第一沟槽位置和第二沟槽位置可以位于停滞点附近。因此，通过各个通道的壁和冷却流体之间的传导热传递而冷却的翼型件部分可以被最小化。通过外表面和冷却膜之间的热传递而冷却的翼型件的外表面积可以被最大化。在将第一和第二沟槽定位在前缘附近时，相应的第一和第二沟槽位置可以位于预期的停滞点的任一侧并与之相邻。因此，第一和第二沟槽位置可以沿翼展方向延伸。第一和第二沟槽位置可以位于外表面中的相应的第一和第二弦向位置。壁可以包括邻近第一和第二位置的加厚区域，其包括壁厚大于翼型件的压力或吸力表面处的壁厚。因此，单个加厚区域可以包括第一沟槽位置和第二沟槽位置。此外，单个加厚区域可包括第一通道和第二通道。在其他实例中，相应的第一和第二位置的第一和第二加厚区域可以是不同的。因此，每个加厚区域可以包括第一沟槽位置或第二沟槽位置。第一通道可包括第一纵向轴线。第二通道可包括第二纵向轴线。第一和第二纵向轴线可以在相应的第一和第二通道的大部分上延伸。第一和第二通道可以在通道的整个轴向长度上基本笔直。因此，第一和第二纵向轴线可以延伸穿过腔中的通道入口和沟槽中的通道出口。或者，通道可包括一个或多个弯曲或成角度的部分，其中纵向轴线仅在通道的一部分上延伸，并且仅通过通道出口。因此，第一和第二通道可以至少基本上是直的。或者，第一和第二通道可以至少基本上是弯曲的。第一纵向轴线和第二纵向轴线可以限定二面角。二面角可以是第一纵向轴线和第二纵向轴线之间的内角，在交叉点的下游，二面角可以在约5度至约170度之间。二面角可以在约10至约140度之间。二面角可以在约15至约110度之间。二面角可以在约20至约90度之间。二面角可以在约25至约70度之间。第一纵向轴线和第二纵向轴线可以在弦向方向上延伸。第一纵向轴线和第二纵向轴线可位于外表面中的第一和第二翼展方向位置。第一纵向轴线和第二纵向轴线可以在相应的第一和第二翼展方向位置处沿弦向方向延伸。第一纵向轴线和第二纵向轴线可以沿着单个平面延伸。该平面可以是基本上垂直于第一沟槽和第二沟槽的翼展方向的弦向平面。第一纵向轴线可以在第一位置处以第一角度与外本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种翼型件，其包括：壁，所述壁包括外表面以及内表面，所述内表面限定了用于在使用中接收冷却流体的腔；形成在所述外表面中的第一沟槽和形成在所述外表面中的第二沟槽；第一通道，其从所述腔中的第一通道入口延伸到第一沟槽中的第一通道出口，和第二通道，其从所述腔中的第二通道入口延伸到第二沟槽中的第二通道出口；其中第一通道和第二通道在所述壁内相交。

【技术特征摘要】
2017.12.21 GB 1721533.61.一种翼型件，其包括：壁，所述壁包括外表面以及内表面，所述内表面限定了用于在使用中接收冷却流体的腔；形成在所述外表面中的第一沟槽和形成在所述外表面中的第二沟槽；第一通道，其从所述腔中的第一通道入口延伸到第一沟槽中的第一通道出口，和第二通道，其从所述腔中的第二通道入口延伸到第二沟槽中的第二通道出口；其中第一通道和第二通道在所述壁内相交。2.根据权利要求1所述的翼型件，其中所述第一沟槽形成在所述外表面中的第一沟槽位置处，并且所述第二沟槽形成于所述外表面中的第二沟槽位置处，其中所述第一沟槽位置和所述第二沟槽位置位于停滞点的两侧。3.根据权利要求2所述的翼型件，其中所述第一沟槽位置和所述第二沟槽位置位于所述停滞点附近。4.根据权利要求2所述的翼型件，其中所述壁包括邻近所述第一和第二位置的加厚区域，所述加厚区域的壁厚大于所述翼型件的压力表面或吸力表面处的壁厚。5.根据权利要求1所述的翼型件，其中所述第一通道包括第一纵向轴线，并且所述第二通道包括第二纵向轴线。6.根据权利要求5所述的翼型件，其中第一纵向轴线和第二纵向轴线沿弦向延伸。7.根据权利要求5所述的翼型件，其中以相应的第一角度所述第一纵向轴线在所述第一位置处与所述外表面的第一切线相交，并且所述第二纵向轴线在所述第二位置处与所述外表面的第二切线相交，以使第一通道具有相对于第一切线的下游轨迹和第二通道具有相对于第二切线的下游轨迹。8.根据权利要求1所述的翼型件，其中所述第一和第二沟槽包括在相应的通道...

【专利技术属性】
技术研发人员：TD梅利亚，
申请(专利权)人：劳斯莱斯有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB