[發(fā)明專利]最小化橫穿冷卻孔的橫流的方法和用于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的部件

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810612386.X
• 申請(qǐng)日: 2018-06-14
• 公開（公告）號(hào): CN109083687B
• 公開（公告）日: 2021-10-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: K.D.加利爾
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 通用電氣公司
• 主分類號(hào): F01D5/18
• 分類號(hào): F01D5/18
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 楊忠;劉林華

本發(fā)明提供了一種用于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的翼型件和部件，以及用于最小化橫穿發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻孔的橫流的設(shè)備和方法，所述設(shè)備可包括例如翼型件的部件，所述部件具有相對(duì)外部界定內(nèi)部的外壁。在所述部件的內(nèi)部形成冷卻通路以用于冷卻所述發(fā)動(dòng)機(jī)部件?？稍谒鐾獗谥刑峁├鋮s孔或膜孔以將所述內(nèi)部流體聯(lián)接到所述外部。冷卻通路可成形為最小化在所述部件的內(nèi)部所述冷卻孔上的橫流。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域，尤其涉及發(fā)動(dòng)機(jī)部件的冷卻技術(shù)。

背景技術(shù)

渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，并且具體而言燃?xì)饣蛉紵郎u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，是旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)，其將能量從通過發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒氣體流提取到多個(gè)旋轉(zhuǎn)渦輪葉片上。

用于飛行器的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)被設(shè)計(jì)成在高溫下操作以使發(fā)動(dòng)機(jī)效率最大化，因此對(duì)諸如高壓渦輪和低壓渦輪之類的某些發(fā)動(dòng)機(jī)部件進(jìn)行冷卻可能是有益的。通常，冷卻是通過用管道將較冷空氣從高壓和/或低壓壓縮機(jī)送到需要冷卻的發(fā)動(dòng)機(jī)部件來完成的。高壓渦輪中的溫度為大約1000℃到2000℃并且來自壓縮機(jī)的冷卻空氣為大約500℃到700℃。盡管壓縮機(jī)空氣處于高溫，但是其相對(duì)于渦輪空氣較冷，并且能夠用于冷卻渦輪。

現(xiàn)代的渦輪葉片大體包括一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部冷卻回路，以用于通過葉片引導(dǎo)冷卻空氣，從而對(duì)葉片的不同部分進(jìn)行冷卻，并且能夠包括專用冷卻回路以用于對(duì)葉片的不同部分進(jìn)行冷卻。冷卻回路可包括增強(qiáng)冷卻的一個(gè)或多個(gè)氣流元件，然而，這些元件可導(dǎo)致灰塵或特定物質(zhì)的過多地聚集，降低使用壽命，或需要另外的維修。

發(fā)明內(nèi)容

在一方面，本公開涉及一種用于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的翼型件，所述翼型件包括：外壁，所述外壁具有外表面和界定內(nèi)部的內(nèi)表面，所述外壁限定在前緣和后緣之間軸向地延伸以限定弦向方向并在根部和頂部之間徑向地延伸以限定展向方向的壓力側(cè)和吸力側(cè)。冷卻回路至少部分地由位于所述內(nèi)部中的冷卻通路限定，所述冷卻通路限定流動(dòng)方向，并具有通路橫截面面積。至少一個(gè)冷卻孔通過所述外壁延伸，所述外壁具有在所述冷卻通路處提供的入口和在所述外表面上提供的出口。所述冷卻通路的橫截面面積的尺寸確定為使通過所述冷卻通路的流速與通過所述冷卻孔的流速的比率保持小于0.50。

在另一方面，本公開涉及一種用于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的部件，所述部件包括外壁，所述外壁具有外表面和界定內(nèi)部空間的內(nèi)表面。冷卻通路位于所述內(nèi)部中并適于沿流動(dòng)方向提供流體流，所述冷卻通路具有第一壁和與所述第一壁間隔開橫截面距離的第二壁。至少一個(gè)冷卻孔通過所述外壁延伸，所述至少一個(gè)冷卻孔具有在所述第一壁處提供的入口和在所述外表面上提供的出口。所述第一壁與所述第二壁間隔開以確定所述橫截面距離的大小，從而使通過所述冷卻通路的流速與通過所述冷卻孔的流速的比率保持小于0.50。

在又一方面，本公開涉及一種最小化橫穿冷卻孔的橫流的方法，所述冷卻孔排出來自冷卻通路的流體。所述方法包括在所述冷卻通路中定位冷卻孔，其中，通過所述冷卻通路的流速與通過所述冷卻孔的流速的比率小于0.50。

具體地，本申請(qǐng)技術(shù)方案1公開了一種用于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的翼型件，所述翼型件包括：外壁，所述外壁具有外表面和界定內(nèi)部的內(nèi)表面，所述外壁限定在前緣和后緣之間軸向地延伸以限定弦向方向并在根部和頂部之間徑向地延伸以限定展向方向的壓力側(cè)和吸力側(cè)；至少部分地由位于所述內(nèi)部中的冷卻通路限定的冷卻回路，所述冷卻通路限定流動(dòng)方向，并具有通路橫截面面積；以及通過所述外壁延伸的至少一個(gè)冷卻孔，所述至少一個(gè)冷卻孔具有在所述冷卻通路處提供的入口和在所述外表面上提供的出口，所述冷卻孔沿所述外壁定位以使通過所述冷卻通路的流體流的速度與通過所述冷卻孔的流體流的速度的比率保持小于0.50。

本申請(qǐng)技術(shù)方案2根據(jù)技術(shù)方案1所述的翼型件，其中，通過所述冷卻通路的流體流的速度與通過所述冷卻孔的流體流的速度的比率小于0.25。

本申請(qǐng)技術(shù)方案3根據(jù)技術(shù)方案1所述的翼型件，其中，通過所述冷卻通路的流體流的馬赫數(shù)與通過所述冷卻孔的流體流的馬赫數(shù)的比率小于0.50。