[發(fā)明專利]渦輪部件和用于形成渦輪部件的方法

有效

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• 申請日: 2017-07-26
• 公開（公告）號: CN107654261B
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發(fā)明（設計）人: S.杜塔;B.P.萊西;G.M.伊策爾;J.A.韋伯;D.E.施克
• 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: 郭帆揚;譚祐祥

本申請公開了渦輪部件，其包括限定受約束部分的部件壁、具有沖擊壁的岐管、以及設置在岐管和部件壁之間的沖擊后腔體。沖擊壁包括壁厚并且限定增壓室和漸縮部分。漸縮部分朝受約束部分漸縮并且包括多個沖擊小孔和壁內彎部。壁內彎部鄰近受約束部分設置，并且漸縮部分一體地形成為單個連續(xù)的物體。壁內彎部可包括小于沖擊壁的壁厚的約3倍的內彎半徑，或者漸縮部分可包括具有延伸橫跨增壓室的沖擊壁的加固部分。本申請還公開了一種用于形成所述渦輪部件的方法，該方法包括通過增材制造技術將漸縮部分形成為單個連續(xù)的漸縮部分。

技術領域

本發(fā)明涉及渦輪部件和用于形成渦輪部件的方法。更具體地講，本發(fā)明涉及具有縮小的衰弱區(qū)的渦輪部件和用于形成包括縮小的衰弱區(qū)的渦輪部件的方法。

發(fā)明背景

諸如噴嘴的燃氣渦輪部件受到在熱氣體路徑中大量的熱和外部壓力。這些嚴酷的操作條件隨著技術的進步而加重，這可包括升高的操作溫度和更大的熱氣體路徑壓力兩者。結果，諸如噴嘴的部件有時通過使流體流過插入噴嘴的芯部中的岐管來冷卻，該流體通過沖擊孔離開岐管進入沖擊后腔體(post-impingement cavity)中，然后通過噴嘴外壁中的小孔離開沖擊后腔體，在噴嘴外部形成流體的薄膜層。

形成諸如噴嘴的渦輪部件的材料與渦輪部件包括的特定構造結合導致在冷卻流體系統(tǒng)的冷卻功效方面的某些抑制作用。舉例來說，就噴嘴而言，噴嘴的外表面可包括岐管必須遵循的急劇變窄的構造。然而，噴嘴的變窄構造和用來形成插入噴嘴中的岐管的材料的結構缺陷可以導致在最靠近噴嘴的后緣的沖擊后腔體的部分中形成衰弱區(qū)。在不損害岐管的結構完整性的情況下，岐管的材料僅可被車削至特定角度的彎曲半徑，這限制了岐管沿著變窄的噴嘴可伸出的距離，從而限制了沖擊孔可被定位到接近噴嘴的最漸縮部分的程度。在此衰弱區(qū)中沖擊孔的缺乏降低了冷卻流體的冷卻效果，因為冷卻流體將在衰弱區(qū)中較少地循環(huán)。此衰弱區(qū)的存在要么需要使用過量的冷卻流體，這降低了渦輪的總體效率；要么限制了渦輪可操作的溫度，這也降低了渦輪的總體效率。

發(fā)明內容

在一個示例性實施例中，渦輪部件包括部件壁、設置在部件壁內的岐管、以及設置在岐管和部件壁之間的沖擊后腔體。部件壁包括多個外部小孔并且限定受約束部分。岐管包括沖擊壁，并且沖擊壁包括壁厚并且限定增壓室和漸縮部分。漸縮部分朝受約束部分漸縮并且包括多個沖擊小孔和壁內彎部。壁內彎部鄰近受約束部分設置。沖擊后腔體布置成通過所述多個沖擊小孔接納來自增壓室的流體并且通過所述多個外部小孔排出流體，并且包括設置在漸縮部分和受約束部分之間的衰弱區(qū)。漸縮部分一體地形成為單個連續(xù)的物體，并且壁內彎部包括內彎半徑，該內彎半徑在壁內彎部的內部測量且小于在壁內彎部處的沖擊壁的壁厚的約3倍。

基于上述一個示例性實施例，本發(fā)明還提供以下技術方案：

技術方案1：根據(jù)上述一個示例性實施例的渦輪部件，其中，所述內彎半徑小于在所述壁內彎部處的所述沖擊壁的所述壁厚的約1.5倍。

技術方案2：根據(jù)上述一個示例性實施例的渦輪部件，其中，所述內彎半徑小于約0.06英寸。

技術方案3：根據(jù)上述一個示例性實施例的渦輪部件，其中，所述渦輪部件為翼型件，并且所述受約束部分為所述翼型件的后緣。

技術方案4：根據(jù)上述一個示例性實施例的渦輪部件，其中，所述岐管的所述漸縮部分包括在到所述受約束部分小于所述壁厚的約20倍的距離內的所述多個沖擊小孔的一部分。

技術方案5：根據(jù)上述一個示例性實施例的渦輪部件，其中，所述岐管的所述漸縮部分包括在到所述受約束部分約0.5英寸內的所述多個沖擊小孔的一部分。

技術方案6：根據(jù)上述一個示例性實施例的渦輪部件，其中，所述漸縮部分的所述壁厚為約0.02英寸至約0.036英寸。

技術方案7：根據(jù)上述一個示例性實施例的渦輪部件，其中，所述衰弱區(qū)相對于可比較的渦輪部件的可比較的衰弱區(qū)縮小，所述可比較的渦輪部件具有不小于可比較的壁厚的約3倍的不同的內彎半徑。