[發明專利]具有膜冷卻的發動機構件

有效

• 申請號: 201611128981.3
• 申請日: 2016-12-09
• 公開（公告）號: CN106988789B
• 公開（公告）日: 2020-03-10
• 發明（設計）人: R.S.班克
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F01D5/18
• 分類號: F01D5/18
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 吳俊;張昱

一種發動機構件可包括鄰近于冷卻流(C)的冷卻表面(122)和鄰近于熱流體流(H)的熱表面(124)。構件可包括壁(120)，其將熱流(H)和冷卻流(C)分開，限定冷卻表面(122)和熱表面(124)，并且具有設置在壁(120)中的多個膜孔(150)。至少一個湍流器(130)和至少一個膜孔入口(152)可設置在冷卻表面(122)上。湍流器(130)和入口(152)可布置成將穩定冷卻流體流(C)提供至膜孔(150)。一個布置可包括使膜孔入口(152)與湍流器(130)間隔至少兩個湍流器高度(136)。

背景技術

渦輪發動機，以及具體而言燃氣或燃燒渦輪發動機是旋轉發動機，其從在包括成對的旋轉葉片和靜止導葉的一系列壓縮機級中穿過發動機、穿過燃燒器并且接著到許多渦輪葉片上的燃燒氣體流抽取能量。燃氣渦輪發動機用于陸地和海上運動和發電，但最常用于航空應用，如用于飛機(包括直升機)。在飛機中，燃氣渦輪發動機用于飛行器的推進。

用于飛行器的燃氣渦輪發動機設計成在高溫下操作，以最大化發動機效率，所以某些發動機構件如高壓渦輪和低壓渦輪的冷卻可為必要的。典型地，冷卻通過將較冷的空氣從高壓和/或低壓壓縮機輸送至需要冷卻的發動機構件來實現。高壓渦輪中的溫度為大約1000℃到2000℃，并且來自壓縮機的冷卻空氣為大約500℃到700℃。盡管壓縮機空氣為高溫，但其相對于渦輪空氣較冷，并且可用于冷卻渦輪。

鄰近于冷卻流的表面上的湍流器用作熱冷卻特征，然而湍流器趨于在冷卻流穿過它們或在它們之上經過時生成不穩定或旋渦的空氣流，這可破壞取決于冷卻流體流的附加冷卻特征。

發明內容

在一方面，一種用于燃氣渦輪發動機(其生成熱燃燒氣流并且提供冷卻流體流)的發動機構件包括壁，其將熱燃燒氣流與冷卻流體流分開，并且具有連同熱氣體路徑中的熱燃燒氣流的熱表面，以及面對冷卻流體流的冷卻表面。發動機構件還包括至少一個湍流器，其遠離冷卻表面延伸，以限定湍流器高度和面對冷卻流體流的前部和背對冷卻流體流的后部。發動機構件還包括至少一個膜孔，其具有設在冷卻表面上的入口、設在熱表面上的出口，以及連接入口和出口的通路，其中入口與湍流器間隔在至少兩個湍流器高度內。

在另一方面，一種冷卻燃氣渦輪發動機的構件內的腔的方法包括將空氣引導到位于膜孔的入口下游的湍流器的兩個高度內的入口中。

在又一方面，一種用于燃氣渦輪發動機(其生成熱燃燒氣流并且提供冷卻流體流)的發動機構件包括壁，其將熱燃燒氣流與冷卻流體流分開，并且具有連同熱氣體路徑中的熱燃燒氣流的熱表面，以及面對冷卻流體流的冷卻表面，以及形成在冷卻表面中的沿流動方向延伸的通道。發動機構件還包括多個湍流器，其位于通道內并且遠離冷卻表面延伸，以限定湍流器高度，以及面對冷卻流體流的前部和背對冷卻流體流的后部，以及多個膜孔，其具有設在冷卻表面上的入口、設在熱表面上的出口，以及連接入口和出口的通路。入口中的至少一個在湍流器中的一個的上游位于至少兩個湍流器高度內。

技術方案1. 一種用于燃氣渦輪發動機的發動機構件，所述燃氣渦輪發動機生成熱燃燒氣流，并且提供冷卻流體流，所述發動機構件包括：

壁，其將所述熱燃燒氣流與所述冷卻流體流分開，并且具有連同熱流動路徑中的所述熱燃燒氣流的熱表面，以及面對所述冷卻流體流的冷卻表面；

至少一個湍流器，其遠離所述冷卻表面延伸，以限定湍流器高度，以及面對所述冷卻流體流的前部和背對所述冷卻流體流的后部；

至少一個膜孔，其具有設置在所述冷卻表面上的入口、設在所述熱表面上的出口，以及連接所述入口和所述出口的通路；并且

其中所述入口與所述至少一個湍流器間隔。

技術方案2. 根據技術方案1所述的發動機構件，其特征在于，所述入口間隔在所述湍流器的至少兩個湍流器高度內。