利用薄膜冷卻的發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及利用薄膜冷卻的發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件。生成與熱表面(126)相鄰的熱燃?xì)饬?H)且提供與冷卻表面(124)相鄰的冷卻流體流(C)的用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)(10)的發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件(120)包括壁(122)，壁(122)使熱燃?xì)饬?H)與冷卻流體流(C)分離。至少一個(gè)凹部(138)設(shè)置于冷卻表面(124)中，并且至少一個(gè)薄膜孔(130)設(shè)置于冷卻表面(124)中，從而將冷卻流體流(C)提供給熱表面(H)。用于薄膜孔(130)的入口(132)與至少一個(gè)凹部(138)隔開(kāi)，位于至少一個(gè)凹部(138)的上游，并且關(guān)于冷卻流體流(C)而與至少一個(gè)凹部(138)對(duì)準(zhǔn)。

Engine components utilizing film cooling

The present invention relates to an engine component utilizing film cooling. Heat generation and surface (126) adjacent to the hot gas flow (H) and provided with a cooling surface (124) adjacent the cooling fluid flow (C) for gas turbine engine (10) engine component (120) comprises a wall (122), wall (122) the hot gas flow and cooling (H) the fluid flow separation (C). At least one recess (138) is disposed in the cooling surface (124), and at least one film hole (130) is disposed in the cooling surface (124) so as to provide the cooling fluid stream (C) to the hot surface (H). The inlet (132) for the film hole (130) is spaced apart from at least one recess (138), positioned upstream of at least one of the recesses (138) and aligned with at least one recess (138) about the cooling fluid stream (C).

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
利用薄膜冷卻的發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件
技術(shù)介紹
渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，特別是燃?xì)饣蛉紵郎u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，是從經(jīng)過(guò)包括多對(duì)旋轉(zhuǎn)葉片和固定式導(dǎo)葉的一系列的壓縮機(jī)級(jí)中的發(fā)動(dòng)機(jī)、經(jīng)過(guò)燃燒器而然后到達(dá)大量渦輪葉片上的燃?xì)饬魈崛∧芰康男D(zhuǎn)式發(fā)動(dòng)機(jī)。燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)已用于陸地及航海運(yùn)動(dòng)和發(fā)電，但最普遍地用于比如用于飛機(jī)，包括直升機(jī)的航空應(yīng)用。在飛機(jī)中，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)用于飛機(jī)的推進(jìn)。用于飛機(jī)的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)成在高溫下運(yùn)行，以使發(fā)動(dòng)機(jī)效率最大化，所以，可能有必要進(jìn)行比如高壓渦輪和低壓渦輪之類的某些發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件的冷卻。典型地，通過(guò)用導(dǎo)管將更冷的空氣從高壓壓縮機(jī)和/或低壓壓縮機(jī)輸送至要求冷卻的發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件，從而完成冷卻。高壓渦輪中的溫度為大約1000°C至2000°C，并且，來(lái)自壓縮機(jī)的冷卻空氣為大約500°C至700°C。雖然壓縮機(jī)空氣為高溫，但相對(duì)于渦輪空氣而更冷，并且，能夠用于使渦輪冷卻。已將與冷卻流相鄰的表面上的凹部用作熱力冷卻特征，然而，當(dāng)冷卻流經(jīng)過(guò)或越過(guò)凹部時(shí)，凹部?jī)A向于生成不穩(wěn)定的或旋渦的空氣流，不穩(wěn)定的或旋渦的空氣流可能擾亂依賴于冷卻流體流的另外的冷卻特征。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
在一個(gè)方面，生成熱燃?xì)饬髑姨峁├鋮s流體流的用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件包括壁，壁使熱燃?xì)饬髋c冷卻流體流分離，并且，具有與熱流路中的熱燃?xì)饬饕黄鸬臒岜砻婧兔嫦蚶鋮s流體流的冷卻表面。發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件進(jìn)一步包括：至少一個(gè)凹部，其設(shè)置于冷卻表面中；和至少一個(gè)薄膜孔，具有設(shè)置于冷卻表面上的入口、設(shè)置于熱表面上的出口以及將入口和出口連接的通道。入口與至少一個(gè)凹部隔開(kāi)，位于至少一個(gè)凹部的上游，并且，與至少一個(gè)凹部處于冷卻流體流對(duì)準(zhǔn)。在另一方面，生成熱燃?xì)饬髑姨峁├鋮s流體流的用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件包括壁，壁使熱燃?xì)饬髋c冷卻流體流分離，并且，具有帶有熱流路中的熱燃?xì)饬鞯臒岜砻婧兔嫦蚶鋮s空氣流的冷卻表面。發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件進(jìn)一步包括：多個(gè)凹部，設(shè)置于冷卻表面中；和多個(gè)薄膜孔，具有設(shè)置于冷卻表面上的入口、設(shè)置于熱表面上的出口以及將入口和出口連接的通道。使至少一個(gè)分組的凹部和入口成對(duì)，該一對(duì)的入口與至少一個(gè)凹部隔開(kāi)且位于該至少一個(gè)凹部的上游，并且，與該至少一個(gè)凹部處于冷卻流體流對(duì)準(zhǔn)。在又一方面，使具有冷卻表面且冷卻流體沿著該冷卻表面流動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件冷卻的方法包括，通過(guò)位于冷卻表面上的凹部的直接上游的冷卻表面上的薄膜孔入口，來(lái)提供冷卻流體流。在又一方面，生成熱燃?xì)饬髑姨峁├鋮s流體流的用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件包括壁，該壁使熱燃?xì)饬髋c冷卻流體流分離，并且，具有與熱燃?xì)饬飨噜彽臒岜砻婧团c冷卻流體流相鄰的冷卻表面。發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件進(jìn)一步包括：至少一個(gè)凹部，設(shè)置于冷卻表面中；和至少一個(gè)薄膜孔，具有設(shè)置于冷卻表面上的入口、設(shè)置于熱表面上的出口以及將入口和出口連接的通道，其中入口與至少一個(gè)凹部隔開(kāi)。該入口以處于凹部的上游、下游、側(cè)面或以上定位的組合中的至少一者與至少一個(gè)凹部隔開(kāi)。具體而言，根據(jù)本專利技術(shù)，提供了以下一組技術(shù)方案。1．一種用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)(10)的發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件(120)，其生成熱燃?xì)饬?H)且提供冷卻流體流(C)，包括：壁(122)，使所述熱燃?xì)饬?H)與所述冷卻流體流(C)分離，并且，具有同所述熱燃?xì)饬?H)一起的熱表面(126)和面向所述冷卻流體流(C)的冷卻表面(124)；至少一個(gè)凹部(138)，其設(shè)置于所述冷卻表面(124)中；至少一個(gè)薄膜孔(130)，其具有設(shè)置于所述冷卻表面(124)上的入口(132)、設(shè)置于所述熱表面(126)上的出口(134)，以及將所述入口(132)和所述出口(134)相連的通道(136)；并且，其中，所述入口(132)與所述至少一個(gè)凹部(138)隔開(kāi)，位于所述至少一個(gè)凹部(138)的上游，并且，與所述至少一個(gè)凹部(138)處于冷卻流體流對(duì)準(zhǔn)。2．根據(jù)技術(shù)方案1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件(120)，其中，所述入口(132)位于所述至少一個(gè)凹部(138)的直接上游。3．根據(jù)技術(shù)方案1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件(120)，其中，所述入口(132)相對(duì)于所述至少一個(gè)凹部(138)而如此定位，使得供給至所述入口(132)的所述冷卻流體流(C)在所述至少一個(gè)凹部(138)處不被非穩(wěn)定流(144、146)擾亂。4．根據(jù)技術(shù)方案3所述的發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件(120)，其中，所述至少一個(gè)凹部(138)具有中心線，并且，所述冷卻流體流(C)沿著所述中心線流動(dòng)。5．根據(jù)技術(shù)方案1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件(120)，其中，凹部(138)和入口(132)的分組布置成預(yù)定的圖案。6．根據(jù)技術(shù)方案5所述的發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件(120)，其中，所述預(yù)定的圖案是排(140、142)。7．根據(jù)技術(shù)方案6所述的發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件(120)，其中，所述分組的凹部(138)布置成多排(140、142)，所述多排(140、142)之一是成對(duì)的凹部(138)和入口(132)。8．根據(jù)技術(shù)方案5所述的發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件(120)，其中，所述分組的所述入口(132)位于所述成對(duì)的凹部(138)的直接上游。9．根據(jù)技術(shù)方案5所述的發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件(120)，其中，所述入口(132)相對(duì)于所述成對(duì)的凹部(138)而定位，從而供給至所述入口的所述冷卻流體流(C)在所述至少一個(gè)凹部(138)處不被非穩(wěn)定流(144、146)擾亂。10．根據(jù)技術(shù)方案9所述的發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件(120)，其中，所述分組的所述凹部(138)具有中心線，并且，來(lái)自所述成對(duì)的入口(132)的所述冷卻流體流(C)沿著所述中心線流動(dòng)。具體而言，根據(jù)本專利技術(shù)，還提供了以下另外一組技術(shù)方案。1．一種用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件，其生成熱燃?xì)饬髑姨峁├鋮s流體流，包括：壁，其使所述熱燃?xì)饬髋c所述冷卻流體流分離，并且，具有同所述熱燃?xì)饬饕黄鸬臒岜砻婧兔嫦蛩隼鋮s流體流的冷卻表面；至少一個(gè)凹部，其設(shè)置于所述冷卻表面中；至少一個(gè)薄膜孔，其具有設(shè)置于所述冷卻表面上的入口、設(shè)置于所述熱表面上的出口，以及將所述入口和所述出口相連的通道；并且其中，所述入口與所述至少一個(gè)凹部隔開(kāi)，位于所述至少一個(gè)凹部的上游，并且與所述至少一個(gè)凹部處于冷卻流體流對(duì)準(zhǔn)。2．根據(jù)技術(shù)方案1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件，其中，所述入口位于所述至少一個(gè)凹部的直接上游。3．根據(jù)技術(shù)方案1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件，其中，不存在位于所述一個(gè)入口與所述至少一個(gè)凹部之間的其它流量控制結(jié)構(gòu)。4．根據(jù)技術(shù)方案1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件，其中，所述入口相對(duì)于所述至少一個(gè)凹部而如此定位，使得供給至所述入口的所述冷卻流體流在所述至少一個(gè)凹部處不被非穩(wěn)定流擾亂。5．根據(jù)技術(shù)方案4所述的發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件，其中，所述至少一個(gè)凹部具有中心線，并且，所述冷卻流體流沿著所述中心線流動(dòng)。6．根據(jù)技術(shù)方案1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件，其中，所述發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件能夠包括導(dǎo)葉、葉片、護(hù)罩、燃燒器偏轉(zhuǎn)器以及燃燒器襯套中的任何一者。7．一種用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件，其生成熱燃?xì)饬髑姨峁├鋮s流體流，包括：壁，其使所述熱燃?xì)饬髋c所述冷卻流體流分離，并且，具有同熱流路中的所述熱燃?xì)饬饕黄鸬臒岜砻婧兔嫦蛩隼鋮s流體流的冷卻表面；多個(gè)凹部，其設(shè)置于所述冷卻表面中；多個(gè)薄膜孔，其具有設(shè)置于所述冷卻表面上的入口、設(shè)置于所述熱表面上的出口，以及將所述入口和所述出口相連的通道；并且其中，使至少一個(gè)分組的所述凹部和入口成對(duì)，并且，所述一對(duì)的所述入口與所述成對(duì)的凹部隔開(kāi)，位于所述成對(duì)本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)(10)的發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件(120)，其生成熱燃?xì)饬?H)且提供冷卻流體流(C)，包括：壁(122)，使所述熱燃?xì)饬?H)與所述冷卻流體流(C)分離，并且，具有同所述熱燃?xì)饬?H)一起的熱表面(126)和面向所述冷卻流體流(C)的冷卻表面(124)；至少一個(gè)凹部(138)，其設(shè)置于所述冷卻表面(124)中；至少一個(gè)薄膜孔(130)，其具有設(shè)置于所述冷卻表面(124)上的入口(132)、設(shè)置于所述熱表面(126)上的出口(134)，以及將所述入口(132)和所述出口(134)相連的通道(136)；并且，其中，所述入口(132)與所述至少一個(gè)凹部(138)隔開(kāi)，位于所述至少一個(gè)凹部(138)的上游，并且，與所述至少一個(gè)凹部(138)處于冷卻流體流對(duì)準(zhǔn)。

【技術(shù)特征摘要】
2015.11.24 US 14/9506771.一種用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)(10)的發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件(120)，其生成熱燃?xì)饬?H)且提供冷卻流體流(C)，包括：壁(122)，使所述熱燃?xì)饬?H)與所述冷卻流體流(C)分離，并且，具有同所述熱燃?xì)饬?H)一起的熱表面(126)和面向所述冷卻流體流(C)的冷卻表面(124)；至少一個(gè)凹部(138)，其設(shè)置于所述冷卻表面(124)中；至少一個(gè)薄膜孔(130)，其具有設(shè)置于所述冷卻表面(124)上的入口(132)、設(shè)置于所述熱表面(126)上的出口(134)，以及將所述入口(132)和所述出口(134)相連的通道(136)；并且，其中，所述入口(132)與所述至少一個(gè)凹部(138)隔開(kāi)，位于所述至少一個(gè)凹部(138)的上游，并且，與所述至少一個(gè)凹部(138)處于冷卻流體流對(duì)準(zhǔn)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件(120)，其中，所述入口(132)位于所述至少一個(gè)凹部(138)的直接上游。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件(120)，其中，所述入口(132)相對(duì)于所述至少一個(gè)凹部(138)而如此定位，使得供給至所述入口(132)的所述冷卻流體流(C)在所述至少一個(gè)凹...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：RS班克，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：通用電氣公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：美國(guó),US