用于调节部件的温度的方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及用于调节部件温度的方法和系统。更具体而言，本文描述了一种用于调节部件(34)的温度的冷却系统(36)。该冷却系统包括多个流动控制组件(121)，流动控制组件(121)横过该部件的侧壁(78)限定以用于将冷却流体导引横过侧壁的表面(80)。多个流动控制组件构造成调整冷却流体的多个流体流动特性。多个流动控制组件包括构造成调整第一流体流动特性的第一流动控制组件(121)和构造成调整不同于第一流体流动特性的第二流体流动特性的至少第二流动控制组件(121)。

【技术实现步骤摘要】

本公开的领域大体上涉及冷却系统，并且更具体而言，涉及用于调节机器部件的温度的冷却系统。
技术介绍
至少一些已知的燃气涡轮发动机包括燃烧器、联接到燃烧器上游的压缩机、涡轮、以及可旋转地联接在压缩机与涡轮之间的转子组件。一些已知的转子组件包括转子轴、联接到转子轴的至少一个转子盘、以及从每个转子盘向外延伸的多个周向间隔的涡轮叶片或动叶。在这样的涡轮中的至少一些的操作期间，压缩机压缩空气，空气随后与燃料混合然后被导引至燃烧器。然后点燃混合物以产生接着被导引至涡轮的热燃烧气体。旋转的涡轮叶片或动叶将诸如燃烧气体的高温流体导引通过涡轮。涡轮从燃烧气体提取能量以用于为压缩机提供动力，以及用于产生有用功以为诸如发电机的负载提供动力或推动飞行中的飞行器。至少一些已知的涡轮叶片包括翼型件，该翼型件包括沿前缘和后缘连接到一起的压力侧和吸力侧。每个翼型件从燕尾件径向向外延伸，该燕尾件用来将涡轮叶片安装到转子盘或筒管(spool)。在操作期间，至少一些已知的涡轮叶片的前缘部分大体上暴露于比后缘部分更高的温度。至少一些已知的叶片是中空的且包括至少部分地由翼型件和燕尾件限定的内部冷却腔体。冷却流体在腔体内以随机的流动模式导引，该流动模式可在整个涡轮叶片上产生温度变化并可在涡轮叶片与冷却流体之间产生不均匀的传热。这样的温度变化可引起翼型件的压缩热应力。随时间推移，在高压缩热应力下连续操作可导致翼型件开裂和/或翼型件挠曲，这些结果中的任何或全部可缩短转子组件的使用寿命。
技术实现思路
在一个方面，提供了一种用于调节部件温度的冷却系统。该冷却系统包括多个流动控制组件，该多个流动控制组件横过所述部件的侧壁被限定以用于将冷却流体导引横过侧壁的表面。多个流动控制组件构造成调整冷却流体的多个流体流动特性。多个流动控制组件包括第一流动控制组件，其构造成调整第一流体流动特性；和至少第二流动控制组件，其构造成调整不同于第一流体流动特性的第二流体流动特性。在另一方面，提供了一种用于在涡轮发动机中使用的翼型件。翼型件包括侧壁，其包括限定在其中的腔体的内表面；和冷却系统，其横过内表面被限定以用于将冷却流体导引横过内表面，以便于调节翼型件的温度。冷却系统包括构造成调整冷却流体的多个流体流动特性的多个流动控制组件。多个流动控制组件包括第一流动控制组件，其构造成调整第一流体流动特性；和至少第二流动控制组件，其构造成调整不同于第一流体流动特性的第二流体流动特性。在又一方面，提供了一种组装用于在涡轮发动机中使用的翼型件的方法。该方法包括在翼型件的第一侧壁上提供第一流动控制组件，其中，第一流动控制组件构造成调整被导引横过第一侧壁的冷却流体的第一流动特性以便于调节翼型件的温度。在第一侧壁上提供第二流动控制组件，其中，第二流动控制组件构造成调整不同于第一流体流动特性的冷却流体的第二流动特性。将第二侧壁联接到第一侧壁以形成翼型件，该翼型件在前缘与后缘之间延伸且具有至少部分地由第一侧壁内表面限定的腔体。根据本专利技术的方面，传热组件包括多个突起，并且其中，传热组件至少包括第一多个突起，第一多个突起被布置为具有山形形状的整体。根据本专利技术的方面，传热组件包括从侧壁延伸第一高度的第一突起，以及从侧壁延伸第二高度的至少第二突起，第二高度不同于第一高度。根据本专利技术的方面，第二流动控制组件包括流动调节器组件，流动调节器组件构造成控制被导弓I横过内表面的冷却流体的流速。根据本专利技术的方面，还包括从内表面延伸的流动转向器组件，流动转向器组件构造成调整被导弓I横过内表面的冷却流体的方向。根据本专利技术的方面，传热组件、流动调节器组件和流动转向器组件中的每一个包括从侧壁延伸的多个突起。根据本专利技术的方面，流动转向器组件被定向在传热组件与流动调节器组件之间以用于将冷却流体从传热组件导引至流动调节器组件。根据本专利技术的方面，提供一种组装用于在涡轮发动机中使用的翼型件的方法，方法包括在翼型件的第一侧壁上提供第一流动控制组件，其中，第一流动控制组件构造成调整被导引横过第一侧壁的冷却流体的第一流动特性以有利于调节翼型件的温度；在第一侧壁上提供第二流动控制组件，其中，第二流动控制组件构造成调整不同于第一流体流动特性的冷却流体的第二流动特性；将第二侧壁联接到第一侧壁以形成翼型件，翼型件在前缘和后缘之间延伸且具有至少部分地由第一侧壁内表面限定的腔体。根据本专利技术的方面，第一流动控制组件包括传热组件，方法还包括将传热组件定向以在被导弓I横过第一侧壁的内表面的冷却流体内弓I起湍流。根据本专利技术的方面，第二流动控制组件包括流动调节器组件，方法还包括将流动调节器组件定向以调整被导引横过内表面的冷却流体的速度。根据本专利技术的方面，还包括在第一侧壁内表面上提供流动转向器组件，使得流动转向器组件从内表面延伸，其中，流动转向器组件构造成调整被导引横过内表面的冷却流体的方向。附图说明图1是示例性润轮发动机的示意图。图2是可用于图1所示的涡轮发动机的示例性涡轮分段的一部分的局部截面图。图3是可用于图1所示的涡轮发动机的示例性涡轮动叶组件的一部分的放大透视图。图4是可用于图3所示的涡轮动叶的示例性冷却系统的局部俯视图。图5是图4所示的冷却系统的局部侧视图。图6是图4所示的冷却系统的备选实施例的局部俯视图。图7是可用于图4所示的冷却系统的示例性传热组件的局部俯视图。图8是图6所示且沿区域8截取的的传热组件的局部侧视图。部件列表 10涡轮发动机系统 12入口分段 14压缩机分段 16燃烧器分段 18涡轮分段 20排气分段 22转子轴 24燃烧器 26负载 28转子组件 30涡轮动叶组件 32定子静叶组件 34部件 36冷却系统 38涡轮壳体 40级 42翼型件 44外带 46内带 48排 50涡轮动叶 52转子盘 54排 56中心轴线 58盘主体 60径向内边缘 62径向外边缘 64燃烧气体路径 66翼型件 68平台 70柄部 72燕尾件 74根端 76顶端 78侧壁 80内表面82外表面84后缘86前缘88吸力侧90压力侧92腔体94出口开口96排98冷却导管100冷却流体102第一侧壁104第二侧壁106突起108冲击板110冷却通道112入口开口114冲击开口116分段118第一分段120第二分段121流动控制组件122传热组件124流动调节器组件126流动转向器组件128第一距离130第二距离132第三距离134传热突起136狭槽138顶部140第一套142第二套144第一形状146第二形状148流动调节器突起150第一组152第一形状154第二组156第二形状 158流动转向器突起 160流体路径 162狭槽 164顶部 166冷却层 168表面区域 170自由流区域 172涡流 174阵列 176流体路径 178纵向轴线 180第一突起组 182第二突起组 184传热构件 186形状 188第一集合 190第一轴线 192第二集合 194第二轴线 196在前突起 198在后突起 200第一距离 202第二距离 204顶部 206平面。具体实施例方式通过提供将冷却流体导引横过部件的表面以便于调节该部件温度的冷却系统，本文所述的示例性方法和系统克服了已知部件冷却系统的至少一些缺点。更具体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于调节部件(34)的温度的冷却系统(36)，所述冷却系统包括：多个流动控制组件(121)，所述多个流动控制组件(121)横过所述部件的侧壁(78)限定用于导引冷却流体横过所述侧壁的表面(80)，所述多个流动控制组件构造成调整冷却流体的多个流体流动特性，所述多个流动控制组件包括：第一流动控制组件(121)，所述第一流动控制组件(121)构造成调整第一流体流动特性；和至少第二流动控制组件(121)，所述至少第二流动控制组件(121)构造成调整不同于所述第一流体流动特性的第二流体流动特性。

【技术特征摘要】
2011.10.07 US 13/2682541.一种用于调节部件(34)的温度的冷却系统(36)，所述冷却系统包括 多个流动控制组件(121)，所述多个流动控制组件(121)横过所述部件的侧壁(78)限定用于导引冷却流体横过所述侧壁的表面(80)，所述多个流动控制组件构造成调整冷却流体的多个流体流动特性，所述多个流动控制组件包括 第一流动控制组件(121)，所述第一流动控制组件(121)构造成调整第一流体流动特性；和 至少第二流动控制组件(121)，所述至少第二流动控制组件(121)构造成调整不同于所述第一流体流动特性的第二流体流动特性。2.根据权利要求1所述的冷却系统(36)，其特征在于，所述第一流动控制组件(121)包括传热组件(122)，所述传热组件构造成在被导引横过所述侧壁(78)的冷却流体内引起湍流，以便于在所述冷却流体与所述部件(34)之间增加的传热。3.根据权利要求2所述的冷却系统(36)，其特征在于，所述传热组件(122)包括多个突起(134)，并且其中，所述传热组件至少包括第一多个突起(184)，所述第一多个突起被布置为具有山形形状的整体。4.根据权利要求3所述的冷却系统(36)，其特征在于，所述传热组件(122)包括从所述侧壁延伸第一高度的第一突起(196)以及从所述侧壁延伸第二高度的至少第二突起(198)，所述第二高度不同于所述第一高度。5.根据权利要求2所述的冷却系统(36)，其特征在于，所述第二流动控制组件(121)包括流动调节器组件(124)，所述流动调节器组件构造成调整被导引横过所述侧壁(78)的冷却流体的流...

【专利技术属性】
技术研发人员：SF辛普森，D帕尔，JT克纳普，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：