发动机构件制造技术

一种发动机构件(68)，其包括与热燃烧气体流处于热连通的热表面(90)，以及与热表面(90)相对的冷却流体沿着其流动的冷却表面(104)。至少一个旋涡发生器(102)设在冷却表面(104)上，且可响应于与流动冷却流体的接触在冷却流体中引起旋涡。

Engine components

【技术实现步骤摘要】
发动机构件本申请是申请日为2015年12月31日的专利技术专利申请“发动机构件”(申请号：201511014281.7，申请人：通用电气公司)的分案申请。
涡轮发动机以及特别地燃气或燃烧涡轮发动机是旋转发动机，其从通过发动机到多个涡轮叶片上的燃烧气体流取得能量。燃气涡轮发动机已经用于陆地和海上运动以及动力产生，但是最常用于航空应用，诸如用于飞行器，包括直升机。在飞行器中，燃气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动力产生。
技术介绍
用于飞行器的燃气涡轮发动机设计为在高温下操作以使发动机效率尽可能高，因此特定发动机构件(诸如高压涡轮和低压涡轮)的冷却可能是必需的。典型地，冷却通过从高压和/或低压压缩机到需要冷却的发动机构件的管道输送的较冷流体实现。高压涡轮中的温度在1000℃到2000℃左右，而来自压缩机的冷却流体在500℃到700℃左右。虽然压缩机空气处于高温，但是其相对于涡轮空气较冷，且可用于冷却涡轮。发动机构件的接收冷却流体的内部腔已设有紊流器，以便在冷却流体中产生湍流且提高传热。
技术实现思路
本专利技术涉及发动机构件，其用于产生热燃烧气体流的燃气涡轮发动机。在一个方面，本专利技术涉及一种发动机构件，其具有：热表面，其与热燃烧气体流处于热连通；冷却表面，其与热表面相对，且限定具有截面宽度的冷却区域，冷却流体在流动方向上沿着该冷却表面流动；以及至少一个旋涡发生器，其从冷却表面延伸且位于冷却区域中，且具有本体长度、本体宽度和本体轴线。本体长度大于本体宽度，且沿着本体轴线延伸。本体轴线与流动方向大致对准。本体宽度小于冷却区域的截面宽度。旋涡发生器成形为响应于与流动冷却流体的接触在冷却流体中引起旋涡。在另一方面，本专利技术涉及一种发动机构件，其具有：至少部分地限定冷却表面的腔，冷却流体在流动方向上沿着该冷却表面流动，该腔具有长度、截面宽度和截面高度，其中，长度大于截面宽度；热表面，其与冷却表面相对，与热燃烧气体流处于热连通；以及至少一个旋涡发生器，其从冷却表面延伸且具有本体长度、本体宽度、本体高度和本体轴线。本体长度大于本体宽度且沿着本体轴线延伸。本体轴线与流动方向大致对准。本体长度是腔的长度的5-15%。本体宽度是腔的截面宽度的10-35%。本体高度是腔的截面高度的20-75%。技术方案1.一种发动机构件，其用于产生热燃烧气体流的燃气涡轮发动机，所述发动机构件包括：热表面，其与所述热燃烧气体流处于热连通；冷却表面，其与所述热表面相对，且限定具有截面宽度的冷却区域，冷却流体在流动方向上沿着所述冷却表面流动；以及至少一个旋涡发生器，其从所述冷却表面延伸且位于所述冷却区域中，且具有本体长度、本体宽度和本体轴线，其中：所述本体长度大于所述本体宽度且沿着所述本体轴线延伸；所述本体轴线与所述流动方向大致对准；以及所述本体宽度小于所述冷却区域的截面宽度；其中，所述旋涡发生器成形为响应于与所述流动冷却流体的接触在所述冷却流体中引起旋涡。技术方案2.根据技术方案1所述且还包括至少部分地由所述冷却区域限定的内部腔的发动机构件，其中，所述至少一个旋涡发生器位于所述内部腔内。技术方案3.根据技术方案2所述的发动机构件，其中，所述内部腔具有截面高度，且所述至少一个旋涡发生器具有为所述截面高度的20-75%的本体高度。技术方案4.根据技术方案2所述的发动机构件，其中，所述内部腔具有大于所述截面宽度的长度。技术方案5.根据技术方案4所述的发动机构件，其中，所述至少一个旋涡发生器的本体长度是所述内部腔的长度的5-15%。技术方案6.根据技术方案1所述的发动机构件，其中，所述本体宽度是所述截面宽度的10-35%。技术方案7.根据技术方案1所述的发动机构件，其中，所述至少一个旋涡发生器包括相对于所述流动方向面向上游的前表面、相对于所述流动方向面向下游的后表面，以及接合所述前表面和所述后表面的相对的侧表面，其中，所述本体长度由所述前表面和所述后表面之间的距离限定，且所述本体宽度由所述侧表面之间的距离限定。技术方案8.根据技术方案1所述的发动机构件，其中，所述至少一个旋涡发生器包括位于所述冷却区域中的多个旋涡发生器。技术方案9.根据技术方案8所述的发动机构件，其中，所述多个旋涡发生器配置成沿着与所述流动方向大致相同的方向延伸的多个排，其中每个排具有至少一个旋涡发生器。技术方案10.根据技术方案9所述且还包括至少部分地由所述冷却区域限定的内部腔的发动机构件，其中，所述多个排位于所述内部腔内。技术方案11.根据技术方案9所述的发动机构件，其中，一个排相对于另一排沿着所述流动方向交错。技术方案12.根据技术方案9所述的发动机构件，其中，一个排中的至少一个旋涡发生器的本体轴线不平行于另一排中的至少一个旋涡发生器的本体轴线。技术方案13.根据技术方案9所述的发动机构件，其中，每个排包括多个旋涡发生器。技术方案14.根据技术方案13所述的发动机构件，其中，所述多个排中的至少一排的旋涡发生器沿着大致垂直于所述流动方向的方向相对于彼此交错。技术方案15.根据技术方案1所述的发动机构件，其中，所述本体轴线与所述冷却流体流形成15度或更小的角度。技术方案16.一种发动机构件，其用于产生热燃烧气体流的燃气涡轮发动机，所述发动机构件包括：腔，其至少部分地限定冷却表面，冷却流体沿着流动方向沿着所述冷却表面流动，所述腔具有长度、截面宽度和截面高度，其中，所述长度大于所述截面宽度；热表面，其与所述冷却表面相对，与所述热燃烧气体流处于热连通；以及至少一个旋涡发生器，其从所述冷却表面延伸且具有本体长度、本体宽度、本体高度和本体轴线，其中：所述本体长度大于所述本体宽度且沿着所述本体轴线延伸；所述本体轴线与所述冷却流体流形成15度或更小的角度；所述本体长度是所述腔的长度的5-15%；所述本体宽度是所述腔的截面宽度的10-35%；以及所述本体高度是所述腔的截面高度的20-75%。附图说明在附图中：图1是用于飞行器的燃气涡轮发动机的示意性截面视图。图2是来自图1的发动机的燃烧器和高压涡轮的侧截面视图。图3是具有来自图1的发动机的涡轮叶片的形式的发动机构件的透视图。图4是沿着图3的线IV-IV截取的涡轮叶片的截面视图。图5是来自图4的涡轮叶片的冷却通路的局部放大图。图6是来自图4的涡轮叶片的冷却通路的局部放大透视图。图7是来自图6的冷却通路的内部的一部分的透视图，其中为了清楚起见移除了冷却通路的壁以示出旋涡发生器。图8是示出用于图7的冷却通路内的旋涡发生器的一些示例性定向的顶视图。图9是沿着图7的线VIII-VIII截取的截面视图。图10-图11示出设有图7的旋涡发生器的冷却通路与设有常规紊流器的冷却通路的比较。图12是示出旋涡发生器的进一步的实施例的透视图。部件列表10燃气涡轮发动机12中心线14前方16后方18风扇区段20风扇22压缩机区段24LPC26HPC28燃烧区段30燃烧器30a导流器30b燃烧器衬套32涡轮区段34HPT36LPT38排气区段40风扇外壳42风扇叶片44核心46核心外壳48HP线轴50LP线轴52LPC级54HPC级56LPC叶片58HPC叶片60LPC静叶62HPC静叶64HPT级66LPT级68HPT叶片70LPT叶片72HPT静叶本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种发动机构件，其用于产生热燃烧气体流的燃气涡轮发动机，所述发动机构件包括：热表面，其与所述热燃烧气体流处于热连通；冷却表面，其与所述热表面相对，且限定具有截面宽度的冷却区域，冷却流体在流动方向上沿着所述冷却表面流动；以及至少一个旋涡发生器，其从所述冷却表面延伸且位于所述冷却区域中，且具有本体长度、本体宽度和本体轴线，其中：所述本体长度大于所述本体宽度且沿着所述本体轴线延伸；所述本体轴线与所述流动方向大致对准；以及所述本体宽度小于所述冷却区域的截面宽度；其中，所述旋涡发生器成形为响应于与所述流动冷却流体的接触在所述冷却流体中引起旋涡；其中，所述至少一个旋涡发生器包括位于所述冷却区域中的多个旋涡发生器；其中，所述多个旋涡发生器配置成沿着与所述流动方向大致相同的方向延伸的多个排，其中每个排具有至少一个旋涡发生器；且其中，一个排中的至少一个旋涡发生器的本体轴线不平行于另一排中的至少一个旋涡发生器的本体轴线。

【技术特征摘要】
2014.12.31 US 14/5875341.一种发动机构件，其用于产生热燃烧气体流的燃气涡轮发动机，所述发动机构件包括：热表面，其与所述热燃烧气体流处于热连通；冷却表面，其与所述热表面相对，且限定具有截面宽度的冷却区域，冷却流体在流动方向上沿着所述冷却表面流动；以及至少一个旋涡发生器，其从所述冷却表面延伸且位于所述冷却区域中，且具有本体长度、本体宽度和本体轴线，其中：所述本体长度大于所述本体宽度且沿着所述本体轴线延伸；所述本体轴线与所述流动方向大致对准；以及所述本体宽度小于所述冷却区域的截面宽度；其中，所述旋涡发生器成形为响应于与所述流动冷却流体的接触在所述冷却流体中引起旋涡；其中，所述至少一个旋涡发生器包括位于所述冷却区域中的多个旋涡发生器；其中，所述多个旋涡发生器配置成沿着与所述流动方向大致相同的方向延伸的多个排，其中每个排具有至少一个旋涡发生器；且其中，一个排中的至少一个旋涡发生器的本体轴线不平行于另一排中的至少一个旋涡发生器的本体轴线。2.根据权利要求1所述且还包括至少部分地由所述冷却区域限定的内部腔的发动机构件，其特征在于，所述至少一个旋涡发生器位于所述内部腔内。3.根据权利要求2所述的发动机构件，其特征在于，所述内部腔具有截面高度，且所述至少一个旋涡发生器具...

【专利技术属性】
技术研发人员：RF伯格霍尔斯，AE史密斯，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US