具有冷却孔的涡轮发动机的部件制造技术

一种涉及涡轮发动机部件的冷却孔的设备和方法。冷却孔可以从入口延伸到出口以限定通道。冷却孔可以包括可以施加涂层的后备区段。该方法可包括在部件中形成冷却孔并将涂层施加到部件以保持特定的几何形状。

Components of turbo engines with cooling holes

【技术实现步骤摘要】
具有冷却孔的涡轮发动机的部件
本公开涉及一种具有冷却孔的涡轮发动机的部件。
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，其将能量从经过发动机的燃烧气体流中提取到多个旋转涡轮叶片上。发动机效率随着燃烧气体的温度而增加。然而，燃烧气体沿着它们的流动路径加热各种部件，这又需要冷却它们以实现长的发动机寿命。通常，通过从压缩机排出空气来冷却热气路径部件。这种冷却处理降低了发动机效率，因为在燃烧过程中不使用排出的空气。涡轮发动机冷却技术是成熟的并且应用于各种热气路径部件中的冷却回路和特征的各个方面。例如，燃烧器包括径向外衬和内衬，其在操作期间需要冷却。涡轮喷嘴包括支撑在外带和内带之间的中空轮叶，其也需要冷却。涡轮转子叶片是中空的并且通常在其中包括冷却回路，叶片被涡轮护罩包围，涡轮护罩也需要冷却。热燃烧气体通过排气管排出，排气管也可以是有衬的并适当地冷却。在所有这些示例性涡轮发动机部件中，高强度超合金金属的薄金属壁通常用于增强耐用性，同时最小化其冷却需求。各种冷却回路和特征是针对发动机中相应环境中的这些单独部件而定制的。这些部件通常包括常见的膜冷却孔排。典型的膜冷却孔是圆柱形洞，用于沿着壁的外表面排出冷却空气的膜，以在操作期间提供抵抗来自热燃烧气体的流动的热绝缘。可以将涂层(例如热障涂层)施加到冷却孔的部分以防止损坏。涂层可能导致不希望的流远离加热壁而不是沿着加热壁，这会导致流动分离和膜冷却有效性的损失。涂层和冷却孔之间的几何关系会影响发动机效率和翼型件冷却。专利
技术实现思路
在一个方面，本公开涉及一种产生热气流体流并提供冷却流体流的涡轮发动机的部件，包括将热气流体流与冷却流体流分开，并具有热气流体流沿着其流动的加热表面和面向冷却流体流的冷却表面的壁。该发动机部件包括：至少一个冷却孔，该至少一个冷却孔包括在冷却表面处的至少一个入口和在加热表面处的至少一个出口，至少一个连接通道在至少一个入口和至少一个出口之间延伸，以限定通道中心线；至少一个兜部，该至少一个兜部开口到加热表面上，开口到加热表面下方的连接通道中，并具有横向延伸到通道中心线并与通道中心线间隔开的侧壁；和涂层，该涂层设置在加热表面上，围绕至少一个出口，并填充兜部的一部分以限定填充部分，该填充部分限定连接通道的至少一部分。在又一方面，本公开涉及一种用于在涡轮发动机的发动机部件的壁中形成具有预定出口尺寸的冷却孔的方法，其中，该壁限定将热气流体流与冷却流体流分离的第一和第二表面，该方法包括：在壁中形成冷却孔，使得冷却孔具有入口、出口和连接通道，入口在第一表面上且具有入口尺寸，出口在第二表面上，连接通道连接入口和出口；形成兜部，兜部在壁中，在出口的下游侧上，并且流体地联接到连接通道以限定尺寸大于预定出口尺寸的开口；将涂层施加到发动机部件上，使得涂层填充在兜部的一部分中，同时使出口具有预定出口尺寸。附图说明在附图中：图1是用于飞行器的涡轮发动机的示意性横截面图。图2是用于图1的涡轮发动机的翼型件的等距视图，其为叶片形式并且具有具有冷却孔的平台。图3是具有冷却孔的平台的图1的一部分的放大视图。图4是根据本文公开的一个方面的图3的冷却孔中的一个的横截面图。图5是根据本文公开的一个方面的图4的冷却孔的顶视图。图6是位于类似于图2的平台的平台中的直钻孔冷却孔的横截面图。图7是根据本公开的一个方面在施加涂层之后图4的冷却孔的横截面图。图8是根据本公开另一方面的冷却孔的横截面图。图9是根据本文公开的一个方面的图8的冷却孔的自上而下的视图。图10是根据本文公开的一个方面在施加涂层之后图8的冷却孔的横截面图。图11是沿图10的XI-XI线的横截面图。图12是具有多个冷却孔的示例性叶片平台的立体图。图13是具有比图6的示例性叶片平台更多数量的冷却孔的示例性叶片平台的立体图。具体实施方式本文描述的本公开的各方面指向在发动机部件(诸如翼型件)中形成孔(例如冷却孔)。出于说明的目的，将相对于叶片的平台部分描述本文所讨论的本公开的方面。然而，应该理解的是，这里讨论的公开内容不限于此并且可以在发动机(包括压缩机)以及非飞行器应用(例如其他移动应用和非移动工业，商业和住宅应用)中具有普遍适用性。如本文所用，术语“前”或“上游”是指朝向发动机入口的方向移动，或者部件与另一个部件相比相对更靠近发动机入口。与“前”或“上游”结合使用的术语“后”或“下游”是指相对于发动机中心线朝向发动机的后部或出口的方向。另外，如本文所用，术语“径向”或“径向地”是指在发动机的中心纵向轴线和外部发动机周边之间延伸的尺寸。此外，如这里所使用的，术语“组”或一“组”元件可以是任何数量的元件，包括仅一个元件。所有方向参考(例如，径向，轴向，近端，远端，上，下，向上，向下，左，右，侧向，前，后，顶部，底部，上方，下方，竖直，水平，顺时针，逆时针，上游，下游，向后等)仅用于识别目的以帮助读者理解本公开，并且不产生限制，特别是关于本公开的位置，取向或用途。连接参考(例如，附接，联接，连接和连结)将被广义地解释，并且除非另有指示，否则可包括元件集合之间的中间构件和元件之间的相对移动。因此，连接参考不必推断两个元件直接连接并且为彼此固定关系。此外，应当理解，这里使用的术语“剖面”或“横截面”是指垂直于中心线和孔中的一般冷却剂流动方向截取的截面。示例性附图仅用于说明的目的，并且附图中反映的尺寸，位置，顺序和相对大小可以变化。参考图1，发动机10具有大致纵向延伸的轴线或中心线12，其从前部14延伸至后部16。发动机10以下游串行流动关系包括：风扇区段18，其包括风扇20；压缩机区段22，其包括增压器或低压(LP)压缩机24和高压(HP)压缩机26；燃烧区段28，其包括燃烧器30；涡轮区段32，其包括HP涡轮34和LP涡轮36；和排气区段38。风扇区段18包括围绕风扇20的风扇壳40。风扇20包括绕中心线12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44，其产生燃烧气体。芯44由芯壳46围绕，芯壳46可与风扇壳40联接。绕发动机10的中心线12同轴设置的HP轴或线轴48将HP涡轮34驱动地连接到HP压缩机26。在较大直径环形HP线轴48内绕发动机10的中心线12同轴设置的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可绕发动机中心线旋转并联接到多个可旋转元件，这些可旋转元件可共同限定转子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相对于相应的一组静态压缩机轮叶60,62(也称为喷嘴)旋转，以压缩或加压经过级的流体流。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从叶片平台径向向外延伸到叶片尖端，而相应的静态压缩机轮叶60,62定位在旋转叶片56本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种产生热气流体流并提供冷却流体流的涡轮发动机的部件，其特征在于，包括：/n壁，所述壁将所述热气流体流与所述冷却流体流分开，并具有所述热气流体流沿着其流动的加热表面和面向所述冷却流体流的冷却表面；/n至少一个冷却孔，所述至少一个冷却孔包括至少一个入口和至少一个出口，所述至少一个入口在所述冷却表面处，所述至少一个出口在所述加热表面处相对于所述热气流体流在上游侧和下游侧之间延伸，至少一个连接通道在所述至少一个入口和所述至少一个出口之间延伸，以限定通道中心线；/n至少一个兜部，所述至少一个兜部开口到所述加热表面上，开口到所述加热表面下方的所述连接通道中，具有横向延伸到所述通道中心线并与所述通道中心线间隔开的侧壁，并具有位于所述出口的所述上游侧的下游的唇部；和/n涂层，所述涂层设置在所述加热表面上，围绕所述至少一个出口，并填充所述兜部的一部分以限定填充部分，所述填充部分限定所述连接通道的至少一部分。/n

【技术特征摘要】
20180717 US 16/037,6621.一种产生热气流体流并提供冷却流体流的涡轮发动机的部件，其特征在于，包括：
壁，所述壁将所述热气流体流与所述冷却流体流分开，并具有所述热气流体流沿着其流动的加热表面和面向所述冷却流体流的冷却表面；
至少一个冷却孔，所述至少一个冷却孔包括至少一个入口和至少一个出口，所述至少一个入口在所述冷却表面处，所述至少一个出口在所述加热表面处相对于所述热气流体流在上游侧和下游侧之间延伸，至少一个连接通道在所述至少一个入口和所述至少一个出口之间延伸，以限定通道中心线；
至少一个兜部，所述至少一个兜部开口到所述加热表面上，开口到所述加热表面下方的所述连接通道中，具有横向延伸到所述通道中心线并与所述通道中心线间隔开的侧壁，并具有位于所述出口的所述上游侧的下游的唇部；和
涂层，所述涂层设置在所述加热表面上，围绕所述至少一个出口，并填充所述兜部的一部分以限定填充部分，所述填充部分限定所述连接通道的至少一部分。


2.根据权利要求1所述的部件，其特征在于，其中所述侧壁相对于所述热气流体流位于所述出口的下游侧，并且架位于所述出口的所述上游侧。


3.根据权利要求2所述的部件，其特征在于，其中所述唇...

【专利技术属性】
技术研发人员：威廉·查尔斯·赫尔曼，雅各布·罗密欧·伦登，杜安·阿伦·布什，瑞安·克里斯托弗·琼斯，保罗·克里斯托弗·席林，扎卡里·丹尼尔·韦伯斯特，庞廷范，格雷戈里·特伦斯·加莱，史蒂文·罗伯特·布拉斯菲尔德，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US