涡轮发动机翼型件及冷却方法技术

一种诸如用于涡轮发动机的部件可包括翼型件，其中外壁限定了界定内部的外表面，并限定了压力侧和吸力侧，在前缘和后缘之间延伸以限定弦向方向，并在根部和尖端之间延伸以限定展向方向。该部件还可在内部包括至少一个冷却通路。

Turbine engine airfoil and cooling method

【技术实现步骤摘要】
涡轮发动机翼型件及冷却方法
本说明书涉及一种翼型件和一种冷却翼型件的方法，并且更具体地涉及具有冷却通路的三维丛(three-dimensionalplexus)的翼型件。
技术介绍
涡轮发动机，特别是燃气涡轮发动机，是从经过发动机的加压燃烧气体流中提取能量到旋转涡轮叶片上的旋转发动机。涡轮发动机通常被设计成在高温下运行以提高发动机效率。在高温环境中为诸如翼型件的发动机部件提供冷却措施可能是有益的，其中这种冷却措施可以减少这些部件上的材料磨损并在发动机运行期间提供增加的结构稳定性。
技术实现思路
在一方面，本公开涉及一种翼型件。翼型件包括：外壁，该外壁限定界定内部的外表面，并限定压力侧和吸力侧，在前缘和后缘之间延伸以限定弦向方向，并且在根部和尖端之间延伸以限定展向方向；冷却空气供应导管，该冷却空气供应导管包括流体互连的冷却通路的三维丛，冷却通路的第一平面组沿第一平面延伸，冷却通路的第二平面组沿与第一平面不同的第二平面延伸。在另一方面，本公开涉及一种翼型件组件。翼型件组件包括翼型件，该翼型件具有：外壁，该外壁限定界定内部的外表面，并限定压力侧和吸力侧，在前缘和后缘之间延伸以限定弦向方向，并且在根部和尖端之间延伸以限定展向方向；第一冷却空气供应导管，该第一冷却空气供应导管包括流体互连的冷却通路的第一丛，该第一丛在下游方向上递归地(recursively)分叉至少两次。在又一方面，本公开涉及一种冷却涡轮发动机中的翼型件组件的方法。该方法包括：通过冷却导管供应冷却流体，该冷却导管包括在翼型件组件中的翼型件内部内的流体互连的冷却通路的至少一个三维丛；使冷却流体流过至少一个三维丛；通过位于翼型件或联接至翼型件的平台中的至少一个中的至少一个出口排放冷却流体。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横截面图。图2是根据本文描述的各个方面的可以以翼型件的形式用于图1的涡轮发动机中的部件的立体图，该翼型件包括冷却通路丛。图3A是图2的翼型件沿线III-III的横截面视图，示出了丛中的交叉点。图3B是图3A的交叉点的示意图。图4是图2的翼型件的一部分的立体图，示出了丛中的另一交叉点。图5是包括气流调节器的图2的翼型件中的冷却通路的侧视截面图。图6是包括另一气流调节器的图2的翼型件中的另一冷却通路的侧视截面图。图7是包括另一气流调节器的图2的翼型件中的另一冷却通路的侧视截面图。图8A是处于第一构造的图7的冷却通路和气流调节器的俯视横截面视图。图8B是处于第二构造的图7的冷却通路和气流调节器的俯视横截面视图。图9是可用于图2的翼型件中的另一冷却通路丛的截面图。图10是可用于图2的翼型件中的另一冷却通路丛的截面图。图11是可用于图2的翼型件中的另一冷却通路丛的截面图。图12是根据本文描述的各个方面的可以以另一翼型件的形式用于图1的涡轮发动机中的另一部件的立体图，该另一翼型件包括至少一个冷却通路丛。图13是图12的翼型件的另一立体图。具体实施方式本公开的各方面针对一种冷却部件。为了描述的目的，冷却部件将被描述为冷却涡轮发动机部件，例如冷却翼型件。将理解的是，本公开对于包括涡轮和压缩机和非翼型件发动机部件的任何发动机部件，以及在诸如其他移动应用以及非移动工业商业和住宅应用中可以具有一般适用性。如本文中所使用的，术语“前”或“上游”是指在朝着发动机入口的方向上移动，或者部件与另一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”是指朝向发动机的后部或出口的方向，或与另一部件相比相对更靠近发动机出口。如本文所使用的，“一组”可以包括任意数量的相应描述的元件，包括仅一个元件。另外，本文所用的术语“径向”或“径向地”是指在发动机的中心纵向轴线与外发动机圆周之间延伸的尺寸。所有方向参考(例如，径向，轴向，近，远，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，前向，后向等)仅用于识别目的，以帮助读者理解本公开，而不是对本公开的位置，取向或用途造成限制。除非另有说明，否则连接参考(例如，附接，联接，连接和接合)将被广义地解释，并且可包括元件集合之间的中间构件以及元件之间的相对运动。这样，连接参考不一定推断出两个元件直接连接并且彼此成固定关系。示例性附图仅出于说明的目的，所附附图中反映的尺寸，位置，顺序和相对大小可以变化。图1是用于飞行器的燃气涡轮发动机10的示意横截面图。发动机10具有大体上纵向延伸的轴线或中心线12，该轴线或中心线12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；以及排气区段38。风扇区段18包括围绕风扇20的风扇壳体40。风扇20包括围绕中心线12径向布置的多个风扇叶片42。HP压缩机26，燃烧器30和HP涡轮34形成发动机10的核心44，其产生燃烧气体。核心44被核心壳体46包围，该核心壳体可以与风扇壳体40联接。围绕发动机10的中心线12同轴地设置的HP轴或线轴48将HP涡轮34驱动地连接到HP压缩机26。围绕发动机10的中心线12同轴地设置在较大直径的环形HP线轴48内的LP轴或线轴50将LP涡轮36驱动地连接至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至多个可旋转元件，这些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相对于对应的一组静态压缩机轮叶60、62旋转以压缩或加压穿过该级的流体流。在单个压缩机级52、54中，可以将多个压缩机叶片56、58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位于旋转叶片56、58的上游并与其相邻。要注意的是，图1中所示的叶片，轮叶和压缩机级的数量仅出于示例性目的而选择，并且其他数量也是可能的。用于压缩机的一级的叶片56、58可被安装到(或整合到)盘61，盘61被安装到HP和LP线轴48、50中的相应一个。用于压缩机的一级的轮叶60、62可以以周向布置方式安装到核心壳体46。HP涡轮34和LP涡轮36分别包括多个涡轮级64、66，其中，一组涡轮叶片68、70相对于对应的一组静态涡轮轮叶72、74(也称为喷嘴)旋转，以从流经该级的流体流中提取能量。在单个涡轮级64、66中，多个涡轮叶片68、70可以设置成环，并且可以相对于中心线12径向向外延伸，而相应的静态涡轮轮叶72、74位于旋转叶片68、70的上游并与其相邻。要注意的是，图1中所示的叶片，轮叶和涡轮级的数量仅出于示例性目的而选择，并且其他数量也是可能的。用于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种翼型件，其特征在于，包括：/n外壁，所述外壁限定界定内部的外表面，并限定压力侧和吸力侧，在前缘和后缘之间延伸以限定弦向方向，并且在根部和尖端之间延伸以限定展向方向；和/n冷却空气供应导管，所述冷却空气供应导管包括流体互连的冷却通路的三维丛，冷却通路的第一平面组沿着第一平面延伸，冷却通路的第二平面组沿着与所述第一平面不同的第二平面延伸。/n

【技术特征摘要】
20181218 US 16/223,7351.一种翼型件，其特征在于，包括：
外壁，所述外壁限定界定内部的外表面，并限定压力侧和吸力侧，在前缘和后缘之间延伸以限定弦向方向，并且在根部和尖端之间延伸以限定展向方向；和
冷却空气供应导管，所述冷却空气供应导管包括流体互连的冷却通路的三维丛，冷却通路的第一平面组沿着第一平面延伸，冷却通路的第二平面组沿着与所述第一平面不同的第二平面延伸。


2.根据权利要求1所述的翼型件，其特征在于，其中所述第一平面组和所述第二平面组在所述压力侧与所述吸力侧之间的方向上彼此间隔开。


3.根据权利要求1所述的翼型件，其特征在于，进一步包括在所述外表面上的出口，其中，第一组出口流体地连接至所述第一平面组，并且第二组出口流体地连接至所述第二平面组。


4.根据权利要求3所述的翼型件，其特征在于，其中所述第一组出口与所述前缘、所述后缘、所述根部或所述尖端中...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞廷范，海伦·奥格巴辛·加布里乔尔格斯，扎卡里·丹尼尔·韦伯斯特，格里高利·特伦斯·加莱，史蒂文·罗伯特·布拉斯菲尔德，丹尼尔·恩迪科特·奥斯古德，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US