涡轮机冷却沟槽制造技术

用于燃气涡轮发动机的部件。该部件包括主体。主体具有邻接流路的外表面，该流路用于使热燃烧气体流过燃气涡轮发动机。此外，主体限定在主体内的冷却通道，以向部件供应冷空气。该部件包括前导面和后尾面，前导面和后尾面在外表面上限定位于其间的沟槽。主体限定多个冷却孔，所述冷却孔在冷却通道和限定在沟槽中的多个出口之间延伸，使得沟槽流体地联接到冷却通道。另外，前导面和后尾面各自与多个出口中的至少一个出口相切。沟槽沿着部件的轮廓引导冷空气。

Turbine cooling groove

【技术实现步骤摘要】
涡轮机冷却沟槽
本主题一般涉及涡轮机的涡轮喷嘴和叶片。更具体地，本主题涉及用于翼型件的冷却沟槽和燃气涡轮喷嘴和叶片的带。
技术介绍
燃气涡轮发动机通常包括布置成彼此流动连通的风扇和芯。另外，燃气涡轮发动机的核心通常以串联流动顺序包括压缩机区段，燃烧区段，涡轮区段和排气区段。在运转中，从风扇向压缩机区段的入口提供空气，在压缩机区段，一个或多个轴向压缩机逐渐压缩空气直到其到达燃烧区段。燃料与压缩空气混合并在燃烧区段内燃烧以提供燃烧气体。燃烧气体从燃烧区段输送到涡轮区段。燃烧气体流过涡轮区段驱动了涡轮区段，然后经由排气区段，例如通向大气。通常，涡轮性能和效率可以通过升高的燃烧气体温度来改善。然而，升高的燃烧温度会对燃气涡轮发动机部件产生负面影响，例如，会增大材料失效的可能性。因此，虽然升高的燃烧温度可以有益于涡轮性能，但是燃气涡轮发动机的一些部件可能需要冷却特征或减少对燃烧气体的暴露以降低升高的温度对部件的负面影响。通常，涡轮区段包括一个或多个定子轮叶和转子叶片级，并且每个定子轮叶和转子叶片级包括多个翼型件，例如，定子轮叶部分中的喷嘴翼型件和转子叶片部分中的叶片翼型件。因为翼型件在燃烧区段的下游并且定位在燃烧气体流内，所以翼型件通常包括一个或多个冷却特征，用于最小化相对热的燃烧气体的影响，冷却特征例如是冷却孔或槽，其可以在翼型件表面内和/或上方提供冷却。例如，可以在整个部件中设置冷却孔，其允许来自部件内的冷却流体流被引导经过部件的外表面上。已知的冷却特征可包括沟槽中的冷却孔。例如，WilliamAbdel-Messeh等人(下文中称为“Abdel”)的美国专利No.8,105,030大致描述了具有在翼型件的前缘上沿翼展方向定向的冷却孔的沟槽。更具体地，冷却孔提供从翼型件的内腔到沟槽的冷却空气。然而，这种冷却特征可能具有缺点。例如，冷却孔，槽和/或沟槽中的冷却孔可能无法提供冷却特征附近的冷却空气的完全覆盖。此外，冷却空气可能不会完全保持在冷却特征的下游，这可能导致部件表面上的相对热点。因此，涡轮机部件中能够提供更好的冷却空气覆盖并且改善冷却特征下游持久性的冷却特征将是有用的。
技术实现思路
各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得知。鉴于上述情况，本专利技术提供了一种沟槽，其将冷空气轮廓化为部件表面的形状，这可以提高冷却效率以及燃气涡轮发动机的效率。在一个方面，本专利技术涉及一种用于燃气涡轮发动机的部件。该部件包括主体。主体具有邻接流路的外表面，流路用于使热燃烧气体流过燃气涡轮发动机。此外，主体限定在主体内的冷却通道，以向部件供应冷空气。该部件包括前导面和后尾面，前导面和后尾面在外表面上限定位于其间的沟槽。主体限定多个冷却孔，多个冷却孔在冷却通道和限定在沟槽中的多个出口之间延伸，使得沟槽流体地联接于冷却通道。另外，前导面或后尾面中的至少一个表面与多个出口中的至少一个出口相切。沟槽沿着部件的轮廓引导冷空气。在一个实施例中，前导面可以限定第一曲率半径，并且后尾面可以限定小于第一曲率半径的第二曲率半径。冷空气可以冲击在后尾面上，使得第二曲率半径沿着部件的轮廓引导冷空气。在这样的实施例中，引导面可以限定相对于流路在第一曲率半径的下游的第三曲率半径。此外，第三曲率半径可以沿着部件的轮廓引导冷空气。在另一个实施例中，第一曲率半径或第二曲率半径中的至少一个可以由连续曲率限定。在另外的实施例中，第一曲率半径或第二曲率半径中的至少一个可以由直线段和/或弯曲段的组合限定。在某些实施例中，沟槽可以是线性形状的沟槽。在其他实施例中，沟槽可以是非线性形状的沟槽。在一个实施例中，沟槽可以经由增材制造来形成。在某些实施例中，主体可以是翼型件，并且外表面可以是翼型件表面，翼型件表面包括在前缘和后缘之间延伸的压力侧和吸力侧。在其他实施例中，部件可以是涡轮转子叶片。在这样的实施例中，主体可包括第一带和从第一带径向延伸的翼型件。此外，外表面可包括第一带表面和翼型件表面。沟槽可以定位在第一带表面或翼型件表面中的至少一个上。在另一实施例中，部件可以是涡轮喷嘴。在这样的实施例中，主体可包括第一带，从第一带径向向外定位的第二带，以及在它们之间延伸的翼型件。外表面可包括第一带表面，翼型件表面和第二带表面。此外，沟槽可以定位于第一带表面，翼型件表面或第二带表面中的至少一个上。在一个实施例中，多个出口可以限定在沟槽的底部上并沿沟槽纵向延伸。在另一实施例中，多个出口中的至少一个出口可以限定从至少一个出口延伸的冷却轴线。冷却轴线可以与流路相切。在这样的实施例中，后尾面可以在后尾面与冷却轴线相交之前结束。在不同的实施例中，后尾面可以至少延伸到冷却轴。在另一实施例中，所述部件还可包括第二前导面和第二后尾面，第二前导面和第二后尾面在外表面上限定位于其间的第二沟槽。主体可以限定第二多个冷却孔，第二多个冷却孔在冷却通道和限定在第二沟槽中的第二多个出口之间延伸，使得第二沟槽流体地联接到冷却通道。此外，第二前导面或第二后尾面中的至少一个可以与第二多个出口中的至少一个出口相切。第二沟槽可以沿着部件的轮廓引导冷空气。在另一方面，本公开涉及一种冷却燃气涡轮发动机的部件的方法，该部件包括具有冷却孔的沟槽。该方法包括经由引气管道将压缩的冷空气传送到部件的冷却通道。该方法的另一步骤包括经由沟槽的冷却孔排出压缩的冷空气。另外，该方法包括使压缩的冷空气冲击在沟槽的后尾面上。后尾面限定了曲率半径，该曲率半径被构造成沿着部件的轮廓引导压缩的冷空气。应进一步理解，该方法可进一步包括如本文所述的任何附加特征。在另一方面，本公开涉及一种燃气涡轮发动机。燃气涡轮发动机包括压缩机区段，涡轮区段和驱动地联接在压缩机区段和涡轮区段之间的旋转轴。燃气涡轮发动机包括燃烧区段。燃烧区段和涡轮区段至少部分地限定用于使热燃烧气体流过燃气涡轮发动机的流路。燃气涡轮发动机还包括第一带，该第一带包括邻接流路的第一带表面。第一带至少部分地限定第一带内的冷却通道，以向第一带供应冷空气。燃气涡轮发动机还包括翼型件，该翼型件包括从第一带径向延伸的翼型件表面。翼型件至少部分地限定翼型件内的冷却通道，以向翼型件供应冷空气。燃气涡轮发动机还包括前表面和后表面，所述前表面和后表面在第一带表面或翼型件表面中的至少一个上限定位于其间的沟槽。第一带或翼型件中的至少一个限定多个冷却孔，所述多个冷却孔在冷却通道和限定在沟槽中的多个出口之间延伸，使得沟槽流体地联接到冷却通道。前导面或后尾面中的至少一个与多个出口中的至少一个出口相切。此外，沟槽沿着翼型件或第一带中的至少一个的轮廓引导冷空气。在一个实施例中，燃气涡轮发动机还可包括引气管道，该引气管道将通道流体地联接到压缩机区段的排放端口。在另一个实施例中，燃气涡轮发动机还可包括第二带，该第二带从第一带径向向外定位，第二带包括邻接流路的第二带表面。第二带可以至少部分地限定第二带内的冷却通道，以将冷空气供应到第二带。在这样的实施例中，翼型件可以是在第一带和第二带之间径向延伸的涡轮定子轮叶。另外，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于燃气涡轮发动机的部件，其特征在于，包括：/n主体，所述主体的外表面邻接于用于使热燃烧气体流过所述燃气涡轮发动机的流路，其中所述主体限定在所述主体内的冷却通道，以向所述部件供应冷空气；和/n前导面和后尾面，所述前导面和所述后尾面在所述外表面上限定位于其间的沟槽，其中所述主体限定多个冷却孔，所述多个冷却孔在所述冷却通道和限定在所述沟槽中的多个出口之间延伸，使得所述沟槽流体地联接到所述冷却通道，其中所述前导面或所述后尾面中的至少一个与所述多个出口中的至少一个出口相切，/n其中，所述沟槽沿着所述部件的轮廓引导所述冷空气。/n

【技术特征摘要】
20180806 US 16/055,2921.一种用于燃气涡轮发动机的部件，其特征在于，包括：
主体，所述主体的外表面邻接于用于使热燃烧气体流过所述燃气涡轮发动机的流路，其中所述主体限定在所述主体内的冷却通道，以向所述部件供应冷空气；和
前导面和后尾面，所述前导面和所述后尾面在所述外表面上限定位于其间的沟槽，其中所述主体限定多个冷却孔，所述多个冷却孔在所述冷却通道和限定在所述沟槽中的多个出口之间延伸，使得所述沟槽流体地联接到所述冷却通道，其中所述前导面或所述后尾面中的至少一个与所述多个出口中的至少一个出口相切，
其中，所述沟槽沿着所述部件的轮廓引导所述冷空气。


2.根据权利要求1所述的部件，其特征在于，所述前导面限定第一曲率半径，并且所述后尾面限定小于所述第一曲率半径的第二曲率半径，并且其中所述冷空气冲击在所述后尾面上，使得所述第二曲率半径沿着所述部件的所述轮廓引导所述冷空气。


3.根据权利要求1所述的部件，其特征在于，其中所述主体是翼型件，并且所述外表面是翼型件表面，所述翼型件表面包括在前缘和后缘之间延伸的压力侧和吸力侧。


4.根据权利要求1所述的部件，其特征在于，其中所述部件是涡轮转子叶片，其中所述主体包括第一带和从所述第一带...

【专利技术属性】
技术研发人员：丹尼尔·恩迪科特·奥斯古德，扎迦利·丹尼尔·韦伯斯特，格雷戈里·特伦斯·加拉伊，凯文·罗伯特·费尔德曼，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US