[發(fā)明專利]使用非視線孔的翼型件冷卻

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011047606.2
• 申請日: 2017-04-13
• 公開（公告）號: CN112412543B
• 公開（公告）日: 2023-08-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: K·D·加利爾
• 申請（專利權(quán)）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F01D5/18
• 分類號: F01D5/18;F01D5/28
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 張珺;王麗輝

本發(fā)明涉及使用非視線孔的翼型件冷卻，具體而言，提供了一種用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)(10)的翼型件(80)，其包括第一部分(92)以及第二部分(94)，第一部分(92)由陶瓷基質(zhì)復(fù)合材料的第一多層(96)形成，并限定翼型件的內(nèi)表面(100)，第二部分(94)由陶瓷基質(zhì)復(fù)合材料的第二多層(98)形成，并限定翼型件的外表面(102)。第一部分(92)和第二部分(94)限定從翼型件的內(nèi)表面(100)延伸至外表面(102)的非視線冷卻開孔(120)。在一個(gè)實(shí)施例中，在第二開孔(110)和外表面(102)之間限定小于45°的表面角度(α)。還提供了一種用來形成用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)(10)的翼型件(80)的方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明主題大體上涉及燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)，或者更具體地，涉及用于冷卻燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的內(nèi)部構(gòu)件的特征。更具體地，本發(fā)明主題涉及用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)翼型件的非視線(non-line?of?sight)冷卻孔。

背景技術(shù)

燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)通常包括布置成彼此成流連通的風(fēng)扇和核心。另外，燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的核心通常以串行流順序包括壓縮機(jī)區(qū)段、燃燒區(qū)段、渦輪區(qū)段和排氣區(qū)段。在運(yùn)行中，從風(fēng)扇將空氣提供給壓縮機(jī)區(qū)段的入口，在這里一個(gè)或更多個(gè)軸流式壓縮機(jī)逐步地壓縮空氣，直至其抵達(dá)燃燒區(qū)段。燃料與壓縮的空氣混合并在燃燒區(qū)段內(nèi)焚燒，以提供燃燒氣體。將燃燒氣體從燃燒區(qū)段導(dǎo)向渦輪區(qū)段。穿過渦輪區(qū)段的燃燒氣體流驅(qū)動渦輪區(qū)段并且然后穿過排氣區(qū)段導(dǎo)向例如大氣。

通常，渦輪性能和效率可通過升高的燃燒氣體溫度來提高。然而，升高的燃燒溫度會負(fù)面地影響燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)構(gòu)件，例如，增加材料失效的可能性。因此，雖然升高的燃燒溫度對于渦輪性能會是有益的，但燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的一些構(gòu)件可能需要冷卻特征或者對于燃燒氣體減少的暴露，以降低升高的溫度對于構(gòu)件的負(fù)面影響。

例如通過將較冷的流體流在構(gòu)件的表面上引導(dǎo)，薄膜冷卻燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)構(gòu)件可以幫助減少升高的燃燒溫度的負(fù)面影響。例如，可在整個(gè)構(gòu)件上提供冷卻開孔；冷卻開孔可允許冷卻流體流從構(gòu)件內(nèi)在該構(gòu)件的外表面上引導(dǎo)。然而，在構(gòu)件的高曲率區(qū)域中，可能難以從冷卻開孔將冷卻流體流引導(dǎo)到構(gòu)件的外表面上來形成流體的冷卻膜。另外，形成冷卻開孔的已知方法，例如，通過在構(gòu)件中鉆孔或以其它方式加工開孔，在產(chǎn)生用來控制孔冷卻的最優(yōu)冷卻開孔長度和在產(chǎn)生具有最優(yōu)流體流出表面角的冷卻開孔中是低效的。另外，加工冷卻開孔的已知方法傾向于通孔嵌接，并且常存在對正確定位冷卻開孔的挑戰(zhàn)。

因此，克服了現(xiàn)有冷卻特征的一個(gè)或更多個(gè)缺點(diǎn)的用于燃?xì)鉁u輪機(jī)構(gòu)件的改善的冷卻特征將是需要的。特別是，具有用來減小冷卻開孔和翼型件的外表面之間的角度，以減小離開冷卻開孔的冷卻流體的表面角度的特征的用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的翼型件將是有益的。另外，具有包括冷卻開孔的第一區(qū)段和第二區(qū)段之間的方向變化的冷卻開孔的翼型件將是有利的。此外，用來形成用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的翼型件的方法將是有用的，該翼型件具有用于翼型件的改善表面冷卻的特征。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的多個(gè)方面和優(yōu)點(diǎn)將在以下描述中部分地陳述，或者可從該描述而顯而易見，或者可通過本發(fā)明的實(shí)踐而獲悉。

在本發(fā)明公開的一個(gè)示例性實(shí)施例中，提供了一種用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的翼型件。該翼型件包括限定了翼型件的內(nèi)表面的第一部分。該第一部分由陶瓷基質(zhì)復(fù)合材料的第一多層形成。該翼型件還包括限定了翼型件的外表面的第二部分。該第二部分由陶瓷基質(zhì)復(fù)合材料的第二多層形成。第一部分和第二部分限定從翼型件的內(nèi)表面延伸至外表面的非視線冷卻開孔。

在本發(fā)明公開的另一個(gè)示例性實(shí)施例中，提供了一種用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的翼型件。該翼型件包括限定了翼型件的內(nèi)表面的第一部分。該第一部分由陶瓷基質(zhì)復(fù)合材料的第一多層形成。該翼型件還包括限定了翼型件的外表面的第二部分。該第二部分由陶瓷基質(zhì)復(fù)合材料的第二多層形成。第一部分限定第一開孔而第二部分限定第二開孔。第一開孔和第二開孔沿著不同的方向延伸，并且限定形成從內(nèi)表面到外表面穿過翼型件的連續(xù)路徑的冷卻開孔。此外，在第二開孔和外表面之間限定表面角度。該表面角度小于45°。