用于被冷却结构的交织的近表面被冷却通道制造技术

本发明专利技术公开了一种燃气涡轮发动机的被冷却结构，其具有主体，该主体具有前缘、后缘、第一侧部分、第二侧部分和腔体。第一组冷却空气微通道从腔体延伸并且沿着第一侧部分布置。第二组冷却空气微通道从腔体延伸并且沿着第二侧部分布置。第一和第二组冷却空气微通道具有彼此相邻定位的转弯部分以及源自每个相对的侧微通道的交织的排气端。每个交织的排气端围绕相对的转弯部分延伸，并且被构造成将冷却空气从多个排气口排出，所述多个排气口从转弯部分大体上径向向外地定位。

A near surface cooling channel for interlaced cooling structures.

The invention discloses a cooling structure of a gas turbine engine, which has a main body. The main body has a front edge, a rear edge, a first side part, a second side part and a cavity. The first set of cooling air microchannels extends from the cavity and is arranged along the first side part. The second sets of cooling air microchannels extend from the cavity and are arranged along second sides. The first and second sets of cooling air microchannels have a turning portion adjacent to each other and an interleaving exhaust port originating from each of the opposite side microchannels. Each interlaced exhaust end extends around a relative turning part and is constructed to discharge the cooling air from a plurality of exhaust ports, and the plurality of exhaust ports is broadly located from the turning part to the outside.

【技术实现步骤摘要】
用于被冷却结构的交织的近表面被冷却通道
本专利技术一般涉及燃气涡轮的被冷却结构，更具体地涉及布设成最大化结构的边缘冷却的交织的冷却通道。
技术介绍
在大型重负荷工业燃气涡轮发动机中，在燃烧器中生成的热气流穿过涡轮以产生机械功。涡轮包括一个或多个排或级的定子静叶和转子叶片，定子静叶和转子叶片与处于逐渐降低的温度的热气流相互作用。通过将较高温度的气流通入涡轮，可提高涡轮和因此发动机的效率。然而，涡轮入口温度受限于涡轮特别是第一级静叶和叶片的材料特性，以及这些第一级翼型件的冷却能力。第一级转子叶片和定子静叶暴露于最高的气流温度，随着气流通过各涡轮级，温度逐渐降低。必须通过以下方式来冷却第一和第二级翼型件(叶片和静叶)：使冷却空气通过内部冷却通道，并使冷却空气通过薄膜冷却孔排出以提供冷却空气的覆盖层，以保护被冷却表面免受热气流的影响。涡轮转子叶片在由护罩形成的被冷却表面内旋转，护罩与叶片尖端形成间隙。护罩由固定在环形载体内的许多区段形成。通过间隙的热气流泄漏不仅降低涡轮效率，而且在护罩上产生过热点，这导致缩短零件寿命的侵蚀或其他热损伤。
技术实现思路
本专利技术的方面和优点将部分地在下面的描述中提出，或者可以从该描述显而易见，或者可以通过实施本专利技术来了解。在本专利技术的一个实施例中，燃气涡轮发动机的被冷却结构具有主体，主体具有前缘、后缘、第一侧部分、第二侧部分和腔体。第一组冷却空气微通道从腔体延伸并且沿着第一侧部分布置。第二组冷却空气微通道从腔体延伸并且沿着第二侧部分布置。第一和第二组冷却空气微通道具有彼此相邻定位的转弯部分、以及源自每个相对侧微通道的交织排气端(interwovenexhaustends)。每个交织的排气端围绕相对的转弯部分延伸，并且被构造成将冷却空气从多个排气口排出，所述多个排气口从转弯部分大体上径向向外地定位。其中，每个冷却空气微通道排气口被定位在密封件径向地向内、所述密封件径向地向外、以及它们的组合。其中，所述交织的排气端被构造成跨越至少两个转弯部分。其中，所述转弯部分在径向方向上彼此重叠。在本专利技术的另一个实施例中，上述被冷却结构是燃气涡轮的一部分，燃气涡轮具有压缩机部段、定位在压缩机下游的燃烧部段中的多个燃烧器、以及定位在燃烧部段下游的涡轮部段。其中，所述交织的排气端被构造成跨越至少两个转弯部分。其中，所述转弯部分在径向方向上彼此重叠。其中，所述转弯部分具有在大约0.05至13毫米的范围内的转弯半径。参考下面的描述和所附的权利要求，本专利技术的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解。并入到本说明书中并构成其一部分的附图示出了本专利技术的实施例，并且与该描述一起用来说明本专利技术的原理。附图说明在参考附图的说明书中阐述了包括其对于本领域普通技术人员而言的最佳模式的完全和能实现的公开，在附图中：图1是可以并入本专利技术的各种实施例的典型燃气涡轮的示意图；图2是根据本专利技术的各种实施例的涡轮部段的一部分的放大横截面侧视图，其包括示例性转子叶片和第二级护罩块组件的一部分；图3是内涡轮护罩区段的实施例的透视图，其联接到外涡轮护罩区段以形成典型地用于燃气涡轮的第一级的涡轮护罩块组件；图4是根据本专利技术的各种实施例的具有微通道的内涡轮护罩区段的透视图；图5是内涡轮护罩区段微通道的实施例的仰视图，其不带有预烧结预成型件(PSP)层；图6是示出与微通道的转弯部分交织的排气端的放大仰视图；图7是示出排气端的第一侧部分(例如，第一斜面)的放大侧视图，排气端从燃烧气体侧表面大体上径向向外延伸以在微通道的转弯部分之间交织并从排气口排出冷却空气，排气口从转弯部分大体上径向向外定位。在参考附图的说明书中阐述了包括其对于本领域普通技术人员而言的最佳模式的完全和充分的公开，在附图中：具体实施方式现将详细参考本专利技术的当前实施例，所述当前实施例的一个或多个实例在附图中说明。详细描述使用数字和字母标记来指代附图中的特征。在附图和描述中使用相同或相似的标号来指代本专利技术的相同或相似的部件。如本说明书中所用，术语“第一”、“第二”和“第三”可互换使用以区分一个部件与另一部件，而并非希望表示个别部件的位置或重要性。术语“上游”或“后”和“下游”或“前”是指相对于流体通路中的流体流的相对方向。例如，“上游”或“后”是指流体流出的方向，有时称为“后方”。“下游”或“前”是指流体流向的方向，有时称为“前方”。术语“径向地”是指基本上垂直于特定部件的轴向中心线的相对方向，并且术语“轴向地”是指基本上平行于特定部件的轴向中心线的相对方向。每个示例通过对本专利技术进行说明而不是对本专利技术进行限制的方式提供。实际上，对本领域技术人员而言，显而易见的是，在不脱离本专利技术的范围或精神的情况下，可在本专利技术中作出修改与变型。例如，作为一个实施例的部分示出或描述的特征能够结合另一个实施例，从而产生又一个实施例。因此，希望本专利技术涵盖此类修改及变化，所述修改及变化处于所附权利要求书及其等效物的范围内。虽然出于说明目的将大体上在工业燃气涡轮的上下文中描述本专利技术的示例性实施例，但是本领域的普通技术人员将容易理解，本专利技术的实施例可以应用于任何涡轮机械，并且不限于工业燃气涡轮，除非在权利要求书中具体叙述。虽然本说明书示出和描述了工业、船舶或陆基燃气涡轮，但是本说明书所示出和描述的本专利技术不限于陆基和/或工业燃气涡轮和/或船舶燃气涡轮，除非权利要求中另外指明。例如，本说明书所述的公开内容可以在任何类型的涡轮中使用，包括但不限于航改涡轮或船舶燃气涡轮以及航空发动机涡轮。本说明书的被冷却结构被定义为需要与强制冷却空气源直接接触以保持结构完整性的任何结构。这些结构可包括涡轮护罩、喷嘴、叶片和涡轮的任何其它热气体路径部件的部分。现在参看附图，其中类似的数字表示类似的部件，图1示出了可以并入本专利技术的各种实施例的燃气涡轮10的示例。如图所示，燃气涡轮10通常包括具有设置在燃气涡轮10的上游端的入口14的压缩机部段12和至少部分地围绕压缩机部段12的壳体16。燃气涡轮10还包括具有在压缩机部段12下游的至少一个燃烧器20的燃烧部段18和在燃烧部段18下游的涡轮部段22。如图所示，燃烧部段18可以包括多个燃烧器20。轴24轴向地延伸穿过燃气涡轮10。在操作中，空气26被抽吸到压缩机部段12的入口14中并被逐渐地压缩，以将压缩空气28提供至燃烧部段18。压缩空气28流入燃烧部段18，并与燃料在燃烧器20中混合以形成易燃混合物。易燃混合物在燃烧器20中燃烧，从而生成热气体30，热气体从燃烧器20横跨涡轮喷嘴34的第一级32流过，并流入涡轮部段22中。涡轮部段通常包括由涡轮喷嘴34的相邻排轴向地分离的一排或多排转子叶片36。转子叶片36经由转子盘联接到转子轴24。涡轮壳体38至少部分地包围转子叶片36和涡轮喷嘴34。转子叶片36中的每一排或一些排可以由设置在涡轮壳体38内的护罩块组件40周向地围绕。热气体30在流过涡轮部段22时迅速膨胀。热能和/或动能从热气体30转移到每级转子叶片36，从而使轴24旋转并产生机械功。轴24可以联接到诸如发电机(未示出)的负载，以便产生电力。此外或作为备选方案，轴24可以用来驱动燃气涡轮的压缩机部段12。图2是根据了本专利技术的各种实施例的涡轮部段22的一部分的放大横截面侧视图，其包括示例性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃气涡轮发动机的被冷却结构，包括：主体，其具有前缘、后缘、第一侧部分、第二侧部分和腔体；第一组冷却空气微通道，其从所述腔体延伸并且沿着所述第一侧部分布置；第二组冷却空气微通道，其从所述腔体延伸并且沿着所述第二侧部分布置；并且其中，所述第一和第二组冷却空气微通道还包括彼此相邻定位的转弯部分和源自每个相对的侧微通道的交织的排气端，每个交织的排气端围绕所述相对的转弯部分延伸，所述交织的排气端被构造成将冷却空气从多个排气口排出，所述多个排气口从所述转弯部分大体上径向地向外定位。

【技术特征摘要】
2016.11.03 US 15/3421851.一种燃气涡轮发动机的被冷却结构，包括：主体，其具有前缘、后缘、第一侧部分、第二侧部分和腔体；第一组冷却空气微通道，其从所述腔体延伸并且沿着所述第一侧部分布置；第二组冷却空气微通道，其从所述腔体延伸并且沿着所述第二侧部分布置；并且其中，所述第一和第二组冷却空气微通道还包括彼此相邻定位的转弯部分和源自每个相对的侧微通道的交织的排气端，每个交织的排气端围绕所述相对的转弯部分延伸，所述交织的排气端被构造成将冷却空气从多个排气口排出，所述多个排气口从所述转弯部分大体上径向地向外定位。2.根据权利要求1所述的被冷却结构，包括第三组冷却空气微通道，所述第三组冷却空气微通道从所述腔体延伸并且沿着所述前缘和后缘布置。3.根据权利要求1所述的被冷却结构，其中，所述排气端径向地向外、轴向地向前、轴向地向后、以及它们的组合延伸。4.根据权利要求1所述的被冷却结构，其中，所述腔体还限定成角度的周边壁；其中，每个冷却空气微通道包括围绕所述成角度的周边壁定位的进气端，每个进气端被构造成从冷却流动路径接收压缩的冷却空气；并且其中，所述进气端交织并且被构造成跨越至少两个转弯部分。5.一种制造被冷却结构的方法，包括通过粘结剂喷射、定向能量沉积、材料挤出、材料喷射、粉末床融合、片材层合、光聚合固化、以及它们的组合而以增材方式构建根据权利要求1所述的被冷却结构的过程。...

【专利技术属性】
技术研发人员：BP莱西，CD波特，DE施克，LM基布勒，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US