具有近壁冷却特征的热气体路径构件后缘制造技术

一种热气体路径构件(38)，其包括具有外表面(50)和内表面(52)的基底(48)。内表面限定内部空间(54)。外表面限定压力侧表面(58)和吸入侧表面(60)。压力侧和吸入侧表面在前缘(36)和后缘(40)处连结在一起。第一冷却通路(30)形成在基底的吸入侧表面中。其流动连通地联接于内部空间。与第一冷却通路分开的第二冷却通路(30)形成在压力侧表面中。第二冷却通路流动连通地联接于内部空间。盖(68)设置在第一和第二冷却通路的至少一部分之上。内部空间将冷却流体导引至第一和第二冷却通路，该第一和第二冷却通路将冷却流体导引穿过其以从构件移除热。

【技术实现步骤摘要】
联合研究声明本公开的主题在由能源部(DOE)授予的合同No.DE-FC26-05NT42643下利用政府支持完成，并且政府具有在本文中要求权利的主题中的某些权利。
本公开的领域大体上涉及涡轮发动机，并且更具体地涉及具有后缘近壁冷却的热气体路径构件。
技术介绍
燃气涡轮系统广泛地用于如发电的领域中。常规的燃气涡轮系统包括压缩机、燃烧器和涡轮。在燃气涡轮系统的操作期间，系统中的多种热气体路径构件经受高温流，这可引起热气体路径构件故障。因为较高温流通常导致燃气涡轮系统的提高的性能、效率和功率输出并且因此在燃气涡轮系统中为期望的，故经受高温流的热气体路径构件必须冷却成允许燃气涡轮系统以处于升高的温度的流操作。在热气体路径构件的最大局部温度接近热气体路径构件的熔化温度时，强制空气冷却变为必要的。出于该原因，燃气涡轮动叶和喷嘴的翼型件经常要求复杂的冷却方案，其中典型地为放气的空气被迫穿过翼型件内的内部冷却通路，并且接着排放穿过位于翼型件表面、前缘和/或后缘处的冷却孔或通路以从热气体路径构件传递热。在一些已知燃气涡轮系统中，热气体路径构件冷却通过使冲击插入件位于构件翼型件腔(例如，燃气涡轮的第一级喷嘴的两个或更多个腔)内来实现。在此类已知系统中，喷嘴导叶的压力侧和吸入侧被冲击冷却。后冲击冷却空气接着排放穿过沿着翼型件表面的膜孔，或者发送至附加回路以对流冷却翼型件后缘。附加后缘回路由于用以使后冲击插入件延伸至后缘的翼型件腔内的不足的空间而经常是必需的。现有技术中用于冷却经受高温流的热气体路径构件的多种策略是已知的。例如，多种后缘空气冷却回路使用销，其在翼型件的相对侧之间延伸用于接收冷却流用于冷却后缘部分。然而，销冷却与压力下降相关联并且经常在非常短的距离上实用。在一些已知冷却系统中，使用湍流对流通道设计，导致较低的压力下降。然而，此类已知设计可实现用以满足用于喷嘴导叶的冷却性能要求的不足冷却效率。一些已知冷却系统组合了两种冷却特征，即，销冷却和对流通道冷却回路，然而，存在对更进一步的冷却效率的需要。
技术实现思路
在一个方面，提供了一种热气体路径构件。热气体路径构件包括基底，其包括外表面和内表面。内表面限定第一内部空间。外表面限定压力侧表面和吸入侧表面。压力侧和吸入侧表面在热气体路径构件的前缘和后缘处连结在一起。基底包括后缘部分。热气体路径构件还包括第一冷却通路，其形成在基底的后缘部分的吸入侧表面中并且流动连通地联接于第一内部空间。第一冷却通路包括第一端部和第二端部。与所述第一冷却通路分开的第二冷却通路形成在基底的后缘部分的压力侧表面中。第二冷却通路流动连通地联接于第一内部空间。第二冷却通路包括第一端部和第二端部。构件还包括盖，其设置在第一和第二冷却通路的至少一部分之上。第一内部空间将冷却流体导引至第一和第二冷却通路。第一和第二冷却通路将冷却流体导引穿过其以远离盖和基底传递热。在另一个方面，提供了一种燃气涡轮发动机。燃气涡轮发动机包括压缩机、联接于压缩机的涡轮，以及设置在压缩机和涡轮中的至少一个中的热气体路径构件。热气体路径构件包括基底，其包括外表面和内表面。内表面限定第一内部空间。外表面限定压力侧表面和吸入侧表面。压力侧和吸入侧表面在热气体路径构件的前缘和后缘处连结在一起。基底包括后缘部分。热气体路径构件还包括第一冷却通路，其形成在基底的后缘部分的吸入侧表面中并且流动连通地联接于第一内部空间。第一冷却通路包括第一端部和第二端部。与所述第一冷却通路分开的第二冷却通路形成在基底的后缘部分的压力侧表面中。第二冷却通路流动连通地联接于第一内部空间。第二冷却通路包括第一端部和第二端部。构件还包括盖，其设置在第一和第二冷却通路的至少一部分之上。第一内部空间将冷却流体导引至第一和第二冷却通路。第一和第二冷却通路将冷却流体导引穿过其以远离盖和基底传递热。附图说明本公开的这些及其它的特征、方面和优点将在参照附图阅读以下详细描述时变得更好理解，其中相似标记遍及附图表示相似部分，其中：图1为示例性燃气涡轮发动机的示意图；图2为图1中所示的燃气涡轮发动机的涡轮的一部分的示意图；图3为图2中所示的多个热气体路径构件中的一个的典型翼型件的示意性截面，示出了形成于其中的冷却系统的一部分；图4为图2中所示的热气体路径构件中的一个的另一典型翼型件的后缘部分的放大视图，示出了用于冷却翼型件的后缘部分的布置的第一实施例，其中微通道形成在翼型件的压力侧表面和吸入侧表面两者上；图5为图2中所示的热气体路径构件中的一个的另一典型翼型件的后缘部分的放大视图，示出了用于冷却翼型件的后缘部分的布置的第二实施例；图6为图2中所示的热气体路径构件中的一个的另一典型翼型件的后缘部分的放大视图，示出了用于冷却翼型件的后缘部分的布置的第三实施例；图7为图2中所示的热气体路径构件中的一个的另一典型翼型件的后缘部分的放大视图，示出了用于冷却翼型件的后缘部分的布置的第四实施例；图8为图2中所示的热气体路径构件中的一个的另一典型翼型件的后缘部分的放大视图，示出了用于冷却翼型件的后缘部分的布置的第五实施例；以及图9为图2中所示的热气体路径构件中的一个的另一典型翼型件的后缘部分的放大视图，示出了用于冷却翼型件的后缘部分的布置的第六实施例。除非另外指示，否则本文中提供的附图意图示出本公开的实施例的特征。这些特征被认为能够应用于包括本公开的一个或更多个实施例的多种系统中。就此而言，附图不意图包括本文中公开的实施例的实践所需的、本领域技术人员已知的所有常规特征。部件列表10燃气涡轮发动机12压缩机14燃烧器16涡轮18可旋转轴20燃料喷嘴22热气体流24加压空气26涡轮叶片28定子导叶30微通道32翼型件34壳体36前缘38热气体路径构件40后缘42冷却系统44冷却流体供应导管46转子轮48基底50外表面52内表面54仓室56凹口58压力侧表面60吸入侧表面62入口通路64后缘部分66底表面68铜片/预型件(PSP)70端部仓室72涂层74粘合涂层76热障涂层(TBC)78出口通路80凹口边缘82出口仓室84交叉流动通路86膜冷却孔。具体实施方式在以下说明书和权利要求中，将参照一定数量的用语，其将限定成具有以下含意。单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数提及，除非上下文另外清楚地指示。如遍及说明书和权利要求在本文中使用的近似语言可应用成修饰任何数量代表，其可以可容许地变化而不导致其所涉及的基本功能的变化。因此，由用语或多个用语如“大约”和“大致”修饰的值不限于指定的精确值。在至少一些情况中，近似语言可对应于用于测量值的仪器的精度。在此处并且遍及说明书和权利要求，范围限制可组合和/或互换；此类范围被识别并且包括包含在其中的所有子范围，除非上下文或语言另外指示。如遍及说明书和权利要求在本文中使用的近似语言可应用成修饰任何数量代表，其可以可容许地变化而不导致其所涉及的基本功能的变化。因此，由用语或多个用语如“大约”、“近似”和“大致”修饰的值不限于指定的精确值。在至少一些情况中，近似语言可对应于用于测量值的仪器的精度。在此处并且遍及说明书和权利要求，范围限制可组合和/或互换；此类范围被识别并且包括包含在其中的所有子范围，除非上下文或语言另外指示。图1是旋转机器，即，涡轮机，以及本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热气体路径构件(38)，其包括：基底(48)，其包括外表面(50)和内表面(52)，所述内表面限定第一内部空间(54)，所述外表面限定压力侧表面(58)和吸入侧表面(60)，所述压力侧和吸入侧表面在所述热气体路径构件的前缘(36)和后缘(40)处连结在一起，所述基底包括后缘部分(64)；第一冷却通路(30)，其形成在所述基底的所述后缘部分的所述吸入侧表面中并且流动连通地联接于所述第一内部空间，所述第一冷却通路包括第一端部和第二端部，第二冷却通路(30)，其与所述第一冷却通路分开并且形成在所述基底的所述后缘部分的所述压力侧表面中，所述第二冷却通路流动连通地联接于所述第一内部空间，所述第二冷却通路包括第一端部和第二端部；以及盖(68)，其设置在所述第一和第二冷却通路的至少一部分之上，其中所述第一内部空间将冷却流体导引至所述第一和第二冷却通路，并且其中所述第一和第二冷却通路将所述冷却流体导引穿过其以远离所述盖和所述基底传递热。

【技术特征摘要】
2015.06.15 US 14/7399441.一种热气体路径构件(38)，其包括：基底(48)，其包括外表面(50)和内表面(52)，所述内表面限定第一内部空间(54)，所述外表面限定压力侧表面(58)和吸入侧表面(60)，所述压力侧和吸入侧表面在所述热气体路径构件的前缘(36)和后缘(40)处连结在一起，所述基底包括后缘部分(64)；第一冷却通路(30)，其形成在所述基底的所述后缘部分的所述吸入侧表面中并且流动连通地联接于所述第一内部空间，所述第一冷却通路包括第一端部和第二端部，第二冷却通路(30)，其与所述第一冷却通路分开并且形成在所述基底的所述后缘部分的所述压力侧表面中，所述第二冷却通路流动连通地联接于所述第一内部空间，所述第二冷却通路包括第一端部和第二端部；以及盖(68)，其设置在所述第一和第二冷却通路的至少一部分之上，其中所述第一内部空间将冷却流体导引至所述第一和第二冷却通路，并且其中所述第一和第二冷却通路将所述冷却流体导引穿过其以远离所述盖和所述基底传递热。2.根据权利要求1所述的热气体路径构件，其特征在于，所述热气体路径构件进一步包括第一入口通路(62)，其流动连通地联接于所述第一内部空间以及所述第一冷却通路和所述第二冷却通路中的至少一个。3.根据权利要求2所述的热气体路径构件，其特征在于，所述第一入口通路流动连通地联接于所述第一内部空间和所述第一冷却通路的所述第一端部，所述热气体路径构件进一步包括第二入口通路(62)，其流动连通地联接于所述第一内部空间和所述第二冷却通路的所...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·P·莱西，S·C·科蒂林加姆，C·M·米兰达，G·M·伊策尔，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US