[發(fā)明專利]燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)壁

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380031113.1
• 申請(qǐng)日: 2013-06-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104364581A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-02-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: S.M.皮爾森;R.F.伯格霍爾斯;D.R.史密斯;F.A.巴克;S.M.莫爾特;K.R.費(fèi)爾德曼
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 通用電氣公司
• 主分類號(hào): F23R3/06
• 分類號(hào): F23R3/06
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 嚴(yán)志軍;周心志

相關(guān)申請(qǐng)案的交叉引用

本申請(qǐng)是非臨時(shí)申請(qǐng)并且要求2012年6月13日提交的、標(biāo)題為“渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的薄膜冷卻(FILM?COOLING?OF?TURBINE?ENGINES)”的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)序列號(hào)61/659,083的優(yōu)先權(quán)，所述美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容據(jù)此以引用的方式并入。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明的領(lǐng)域總體涉及渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，并且更具體地，涉及渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的薄膜冷卻。

背景技術(shù)

在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中，在壓縮機(jī)中加壓的空氣與燃燒器中的燃料混合以生成熱燃燒氣體。能量最初是從高壓渦輪機(jī)(HPT)中的氣體中提取，以便對(duì)壓縮機(jī)提供動(dòng)力，并且隨后從低壓渦輪機(jī)(LPT)中的氣體中提取，以便對(duì)渦輪風(fēng)扇式飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用中的風(fēng)扇提供動(dòng)力，或?qū)τ糜诤Ｉ蠎?yīng)用和/或工業(yè)應(yīng)用的外軸提供動(dòng)力。

總體上，發(fā)動(dòng)機(jī)效率隨著燃燒氣體溫度的增加而提高，但增加的氣體溫度使得沿氣體流道的各種部件的工作溫度增加，這進(jìn)而增加對(duì)冷卻此類部件以便于延長(zhǎng)它們的使用壽命的需求。

例如，已知的燃燒器包括在運(yùn)行期間需要冷卻的外部襯套和內(nèi)部襯套。已知的渦輪噴嘴包括同樣需要冷卻的中空輪葉。在至少一些渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)中，使用壓縮機(jī)放出空氣對(duì)暴露于熱燃燒氣體的流道部件進(jìn)行冷卻，這隨后使得發(fā)動(dòng)機(jī)效率降低，因?yàn)樗龇懦龅目諝庠谌紵^(guò)程中未使用。例如，至少一些已知部件引導(dǎo)壓縮機(jī)放出空氣穿過(guò)薄膜冷卻孔。

至少一些已知的冷卻孔是由圓柱形內(nèi)孔形成，所述圓柱形內(nèi)孔被定向成以淺角度穿過(guò)加熱壁，從而使得冷卻空氣薄膜能夠沿所述壁的外表面排放。以淺角度排放空氣減少不期望的吹出和/或流動(dòng)分離的可能性。將要進(jìn)行薄膜冷卻的表面積的量通常僅通過(guò)增加冷卻孔的數(shù)量以及因此從其中排放的空氣量來(lái)增加。然而，增加冷卻空氣的量使得發(fā)動(dòng)機(jī)效率降低。

為改進(jìn)已知冷卻孔的效率，至少一些冷卻孔形成為具有叉開(kāi)的排放端，以便在冷卻空氣從冷卻孔出口排放出來(lái)時(shí)，使所述冷卻空氣擴(kuò)散。

然而，薄膜冷卻孔中的擴(kuò)散可能會(huì)由于擴(kuò)散出口的用于防止流動(dòng)分離的半角而受限。例如，在已知冷卻孔內(nèi)，擴(kuò)散角在出口的每一側(cè)上可限于約十度，以便防止排放冷卻空氣的過(guò)度膨脹，這種過(guò)度膨脹可能會(huì)導(dǎo)致不期望的薄膜分離。

因此，期望提供這樣一種改進(jìn)的薄膜冷卻孔：所述改進(jìn)的薄膜冷卻孔可以產(chǎn)生增大的薄膜覆蓋率，而不會(huì)增加所需冷卻空氣的量并且不會(huì)增加薄膜冷卻空氣流動(dòng)分離的可能性。

發(fā)明內(nèi)容

一方面，提供一種燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)壁。所述壁包括其中限定有至少一個(gè)薄膜冷卻孔的內(nèi)表面和相對(duì)外表面。所述至少一個(gè)薄膜冷卻孔包括從內(nèi)表面延伸出來(lái)的傾斜入口孔和從所述傾斜入口孔的出口端橫向叉開(kāi)的一對(duì)通道。這對(duì)通道具有大體上恒定的寬度并且由脊部分離以便形成回飛鏢形截面形狀。

另一方面，提供一種燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)壁。所述壁包括其中限定有至少一個(gè)薄膜冷卻孔的內(nèi)表面和相對(duì)外表面。所述至少一個(gè)薄膜冷卻孔包括從內(nèi)表面延伸出來(lái)的傾斜入口孔和從所述傾斜入口孔的出口端橫向叉開(kāi)的一對(duì)通道。這對(duì)通道具有基本上平坦的底并且由脊部分離以便形成回飛鏢形截面形狀。

附圖說(shuō)明

圖1是包括由一排回飛鏢形薄膜冷卻孔冷卻的各種部件的示例性燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的示意圖；

圖2是圖1中所示并且沿線2-2所截取的回飛鏢形冷卻孔之一的截面圖；

圖3是圖2中所示并且沿線3-3所截取的回飛鏢形冷卻孔的軸向視圖；

圖4是圖3中所示并且沿線4-4所截取的回飛鏢形出口的截面圖；

圖5是可用于圖1中所示燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的替代薄膜冷卻孔的截面圖；

圖6是圖5中所示并且沿線6-6所截取的冷卻孔的軸向視圖；

圖7是圖6中所示并且沿線7-7所截取的出口的截面圖；

圖8是圖1中所示并且垂直于正在進(jìn)行冷卻的壁的回飛鏢形冷卻孔之一的平面圖；

圖9是圖5中所示并且垂直于正在進(jìn)行冷卻的壁的冷卻孔之一的平面圖。

圖10是示例性深回飛鏢形薄膜冷卻孔的截面圖；

圖11是圖10中所示并且垂直于正在進(jìn)行冷卻的壁的回飛鏢形孔的平面圖；

圖12是圖10中所示并且沿線12-12所截取的回飛鏢形孔的軸向視圖；

圖13是可用于圖1所示壁的冷卻孔的替代排的圖示。

圖14是圖1的回飛鏢形薄膜冷卻孔的放大軸向視圖；以及

圖15是圖14中所示回飛鏢形出口的等軸側(cè)視圖。

具體實(shí)施方式