用于外径安装型涡轮叶片的热结构制造技术

本公开涉及一种燃气涡轮发动机，其限定径向方向，周向方向，沿着纵向方向的轴向中心线，以及沿着纵向方向的上游端和下游端。燃气涡轮发动机限定了基本上沿着纵向方向延伸的核心流动路径。燃气涡轮发动机包括第一涡轮转子。第一涡轮转子包括沿着径向方向设置在核心流动路径外侧的环形外带。第一涡轮转子还包括多个翼型件，多个翼型件联接到外带的内径，其中多个翼型件基本上沿着径向方向向内延伸。外带限定多个翼型件冷却通道，其中多个翼型件冷却通道至少部分地在径向方向上延伸，与多个翼型件流体连通。

Thermal Structure of Turbine Blades with Outer Diameter Installation

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于外径安装型涡轮叶片的热结构
本主题大体涉及燃气涡轮发动机结构。更具体地，本主题涉及燃气涡轮发动机的涡轮区段。
技术介绍
燃气涡轮发动机通常包括燃烧区段下游的涡轮区段，其可与压缩机区段一起旋转以旋转并操作燃气涡轮发动机以产生动力，例如推进推力。一般燃气涡轮发动机设计标准通常包括必须平衡或折中的冲突标准，包括提高燃料效率，操作效率和/或动力输出，同时保持或减少重量，部件数量和/或包装(即轴向和/或径向发动机的尺寸)。已知的交叉式涡轮区段利用旋转翼型件(其间没有轮叶)的连续级之间的相对高的流体速度优势。然而，已知的交叉式涡轮区段通常缺乏有效的热结构，该热结构可以为具有外径安装型涡轮叶片的涡轮转子提供冷却。这种限制可能限制由于燃烧气体温度引起的涡轮交叉。例如，已知的交叉式涡轮区段通常限于仅交叉低压涡轮转子和中压涡轮转子。更进一步地，在已知的交叉式涡轮区段可包括高压涡轮转子或其他更高温度的燃烧气体的情况下，结构劣化可以禁用或限制可以采用这种交叉式涡轮转子的设备(例如，飞行器，发电机等)。因此，需要一种热结构，其可以为具有外径安装型涡轮叶片的涡轮转子提供冷却。
技术实现思路
本专利技术的方面和优点将部分地在以下描述中阐述，或者可以从描述中显而易见，或者可以通过实践本专利技术来学习。本公开涉及一种燃气涡轮发动机，其限定径向方向，周向方向，沿着纵向方向的轴向中心线，以及沿着纵向方向的上游端和下游端。燃气涡轮发动机限定了基本上沿着纵向方向延伸的核心流动路径。燃气涡轮发动机包括第一涡轮转子。第一涡轮转子包括沿着径向方向设置在核心流动路径外侧的环形外带。第一涡轮转子还包括多个翼型件，多个翼型件联接到外带的内径，其中多个翼型件基本上沿着径向方向向内延伸。外带限定多个翼型件冷却通道，其中多个翼型件冷却通道至少部分地在径向方向上延伸，与多个翼型件流体连通。在各种实施例中，外带限定第一孔和第二孔，其中第一孔限定第一孔区域，第二孔限定第二孔区域。第一孔限定在外带的外径处，并且第二孔限定在外带的内径处。在一个实施例中，第一孔区域限定比第二孔区域大的区域。在另一个实施例中，翼型件冷却通道限定在第一孔和第二孔之间。在又一个实施例中，外带包括在第一孔和第二孔之间的多个翼型件冷却通道中的每一个处的第一冷却通道壁和第二冷却通道壁。在又一个实施例中，第一冷却通道壁和第二冷却通道壁中的每一个一起限定外带的外径和内径之间的蛇形结构。在又一个实施例中，限定在第一孔和第二孔之间的冷却通道限定了冷却通道的减小的体积。在燃气涡轮发动机的一个实施例中，外带还限定了基本上沿着纵向方向延伸的多个轴向通道。在另一个实施例中，多个翼型件在翼型件的外径处限定一个或多个冷却流体孔口。在又一个实施例中，翼型件冷却通道在与沿着周向方向的第一涡轮转子相同的旋转方向上部分地沿着周向方向延伸。在各种实施例中，发动机还包括沿着纵向方向交叉在第一涡轮转子中的第二涡轮转子，其中第二涡轮转子包括在径向方向上向外延伸的多个第二涡轮翼型件。在一个实施例中，发动机从上游端到下游端以串行流动布置限定第一涡轮转子的多个翼型件，第二涡轮转子的多个第二翼型件，以及第一涡轮转子的多个翼型件。在另一个实施例中，发动机还包括设置在第一涡轮转子和第二涡轮转子上游的燃烧区段。在又一个实施例中，发动机以串行流动布置限定燃烧区段，第一涡轮转子的多个翼型件，第二涡轮转子的多个第二翼型件，以及第一涡轮转子的多个翼型件。在更多实施例中，发动机还包括沿着纵向方向和周向方向围绕第一涡轮转子的涡轮壳体。在一个实施例中，涡轮壳体和第一涡轮转子一起限定设置在第一涡轮转子的多个翼型件上游的第一密封接口，以及设置在第一涡轮转子的多个翼型件下游的第二密封接口。在另一个实施例中，涡轮壳体和第一涡轮转子在第一密封接口，第二密封接口，涡轮壳体和第一涡轮转子的外带之间限定冷却腔。在又一个实施例中，涡轮壳体包括沿着径向方向向内设置的多个护罩，并且第一涡轮转子包括沿着径向方向朝向多个护罩向外设置的多个刀刃密封件。在一个实施例中，多个护罩的上游部分和多个刀刃密封件的上游部分限定第一密封接口，并且多个护罩的下游部分和多个刀刃密封件的下游部分限定第二密封接口。在另一实施例中，燃气涡轮发动机的第一涡轮转子还包括设置在多个翼型件下游的连接翼型件，其中连接翼型件在径向外端处联接到外带，并且其中连接翼型件在径向内端处联接到转子。参考以下描述和所附权利要求，将更好地理解本专利技术的这些和其他特征，方面和优点。包含在本说明书中并构成其一部分的附图示出了本专利技术的实施例，并与说明书一起用于解释本专利技术的原理。附图说明在说明书中阐述了针对本领域普通技术人员的本专利技术的完整且可行的公开，包括其最佳模式，其参考附图，其中：图1是结合根据本公开的一个方面的涡轮区段的示例性实施例的示例性燃气涡轮发动机的示意性横截面视图；图2是图1中所示的涡轮区段的实施例的示意性横截面视图；和图3是用于外径安装型涡轮叶片的热结构的示例性实施例的局部周向视图。在本说明书和附图中重复使用的附图标记旨在表示本专利技术的相同或类似的特征或元件。具体实施方式现在将详细参考本专利技术的实施例，其一个或多个示例在附图中示出。提供每个实施例是为了解释本专利技术，而不是限制本专利技术。事实上，对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离本专利技术的范围或精神的情况下，可以在本专利技术中进行各种修改和变化。例如，作为一个实施例的一部分示出或描述的特征可以与另一个实施例一起使用，以产生又一个实施例。因此，本专利技术旨在覆盖落入所附权利要求及其等同物的范围内的这些修改和变化。如本文所使用的，术语“第一”，“第二”和“第三”可以互换使用以将一个部件与另一个部件区分开，并且不旨在表示各个部件的位置或重要性。术语“上游”和“下游”是指相对于流体路径中的流体流动的相对方向。例如，“上游”是指流体从其流动的方向，“下游”是指流体向其流动的方向。除非另有说明，否则“下游”和“上游”是指空气或所产生的燃烧气体通过发动机的核心流动路径进入压缩机区段、通过涡轮区段的出口的流体流动的一般方向。通常提供用于外径安装型涡轮叶片的热结构的各种实施例。附接有外径安装型涡轮叶片的热结构的燃气涡轮发动机包括第一涡轮转子，该第一涡轮转子包括沿径向方向设置在核心流动路径外侧的环形外带。环形外带限定热结构。第一涡轮转子还包括联接到外带的内径的多个翼型件，其中多个翼型件沿径向方向大致向内延伸，即限定外径安装型涡轮叶片。外带限定多个翼型件冷却通道，其中多个翼型件冷却通道至少部分地在径向方向上延伸，与多个翼型件流体连通。外带可以为悬臂式外径涡轮转子提供热衰减。在各种实施例中，包括如本文所述的热结构的外带可使得第一涡轮转子能够交叉在第二涡轮转子的前方。在各种实施例中，第一涡轮转子可以限定联接到风扇组件和/或低压压缩机的低速涡轮转子。第二涡轮转子可以限定分别联接到中压或高压压缩机的中速或高速涡轮转子。交叉式涡轮区段可以增加燃料效率，操作效率和/或动力输出，同时减轻重量，部件数量和/或包装(例如径向和/或轴向尺寸)。例如，交叉式涡轮区段可以实现燃气涡轮发动机的增加的旁通比和/或总压力比，从而相对于类似动力输出和/或包装的其他发动机提高燃料效率，操作效率和/或动力输出。交叉式涡轮区段可以进一步减少静止和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃气涡轮发动机，其中所述燃气涡轮发动机限定径向方向、周向方向、沿着纵向方向的轴向中心线、以及沿着所述纵向方向的上游端和下游端，并且进一步其中，所述燃气涡轮发动机限定基本上沿着所述纵向方向延伸的核心流动路径，其特征在于，所述燃气涡轮发动机包括：第一涡轮转子，所述第一涡轮转子包括环形外带，所述环形外带沿着所述径向方向设置在所述核心流动路径外侧，并且其中所述第一涡轮转子进一步包括多个翼型件，所述多个翼型件联接到所述外带的内径，所述多个翼型件基本上沿着所述径向方向向内延伸，并且其中所述外带限定多个翼型件冷却通道，所述多个翼型件冷却通道至少部分地在所述径向方向上延伸，与所述多个翼型件流体连通。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.02.16 US 15/434,6581.一种燃气涡轮发动机，其中所述燃气涡轮发动机限定径向方向、周向方向、沿着纵向方向的轴向中心线、以及沿着所述纵向方向的上游端和下游端，并且进一步其中，所述燃气涡轮发动机限定基本上沿着所述纵向方向延伸的核心流动路径，其特征在于，所述燃气涡轮发动机包括：第一涡轮转子，所述第一涡轮转子包括环形外带，所述环形外带沿着所述径向方向设置在所述核心流动路径外侧，并且其中所述第一涡轮转子进一步包括多个翼型件，所述多个翼型件联接到所述外带的内径，所述多个翼型件基本上沿着所述径向方向向内延伸，并且其中所述外带限定多个翼型件冷却通道，所述多个翼型件冷却通道至少部分地在所述径向方向上延伸，与所述多个翼型件流体连通。2.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，其中所述外带限定第一孔和第二孔，并且其中所述第一孔限定第一孔区域，并且所述第二孔限定第二孔区域，并且进一步其中，所述第一孔限定在所述外带的外径处，并且所述第二孔限定在所述外带的内径处。3.根据权利要求2所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，其中所述第一孔区域限定比所述第二孔区域大的区域。4.根据权利要求2所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，其中所述翼型件冷却通道限定在所述第一孔和所述第二孔之间。5.根据权利要求4所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，其中所述外带包括第一冷却通道壁和第二冷却通道壁，所述第一冷却通道壁和所述第二冷却通道壁在所述第一孔和所述第二孔之间的所述多个翼型件冷却通道中的每一个处。6.根据权利要求4所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，其中所述第一冷却通道壁和所述第二冷却通道壁中的每一个一起限定所述外带的所述外径和所述内径之间的蛇形结构。7.根据权利要求4所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，其中限定在所述第一孔和所述第二孔之间的所述冷却通道限定所述冷却通道的减小的体积。8.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，其中所述外带进一步限定多个轴向通道，所述轴向通道基本上沿着所述纵向方向延伸。9.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，其中所述多个翼型件在所述翼型件的外径处限定一个或多个冷却流体孔口。10.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，其中所述翼型件冷却通道在与沿着所述周向方向的所述第一涡轮转子相同的旋转方向上部分地沿着所述周向方...

【专利技术属性】
技术研发人员：布兰登·韦恩·米勒，杰弗里·唐纳德·克莱门茨，丹尼尔·瓦洛，约珥·弗朗西斯·科克，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US