具有冷却孔的涡轮发动机的部件.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111441829A(43)申请公布日2020.07.24(21)申请号202010041603.1(22)申请日2020.01.15(30)优先权数据16/249,2852019.01.16US(71)申请人通用电气公司地址美国纽约州(72)发明人安泉·王·梅森赖安·克里斯托弗·琼斯保罗·克里斯托弗·席林克雷格·艾伦·刚尤(74)专利代理机构上海华诚知识产权代理有限公司31300代理人徐颖聪(51)Int.Cl.F01D5/18(2006.01)权利要求书1页说明书10页附图9页(54)发明名称具有冷却孔的涡轮发动机的部件(57)摘要一种涉及涡轮发动机的部件的冷却孔的设备和方法。该部件可包括：壁，该壁将热气体流体流与冷却流体流隔开，并具有受热表面和冷却表面，热气体流体流沿着该受热表面流动，冷却表面面向该冷却流体流；以及至少一个冷却孔，该至少一个冷却孔包括在该冷却表面处的至少一个入口，在该受热表面处的至少一个出口，该出口具有修改的出口形状。CN111441829ACN111441829A权利要求书1/1页1.一种用于涡轮发动机的部件，所述部件产生热气体流体流，并且提供冷却流体流，其特征在于，包括：壁，所述壁将所述热气体流体流与所述冷却流体流分离并具有受热表面和冷却表面，所述热气体流体流沿着所述受热表面流动，所述冷却表面面向所述冷却流体流；至少一个冷却孔，所述至少一个冷却孔包括在所述冷却表面处的至少一个入口，在所述受热表面处的至少一个出口，其中所述出口限定修改的出口形状，所述修改的出口形状具有：扩展区段，所述扩展区段具有增加的宽度，和恒定区段，所述恒定区段在所述扩展区段下游并且具有恒定的宽度。2.根据权利要求1所述的部件，其特征在于，进一步包括在所述恒定区段下游并具有减小的宽度的收缩区段。3.根据权利要求2所述的部件，其特征在于，其中，所述收缩区段包括连续减小的宽度。4.根据权利要求1所述的部件，其特征在于，进一步包括至少一个连接通道，所述至少一个连接通道在所述至少一个入口和所述至少一个出口之间延伸，以限定通道中心线和从所述入口到所述出口的下游流动方向。5.根据权利要求4所述的部件，其特征在于，其中，所述连接通道包括：计量区段，所述计量区段流体地联接至所述入口；以及扩散区段，所述扩散区段在所述计量区段的下游，并且将所述计量区段流体地联接至所述出口。6.根据权利要求1-5中任一项所述的部件，其特征在于，其中，所述扩散区段终止于至少部分地由所述壁限定的罩。7.根据权利要求1-5中任一项所述的部件，其特征在于，其中，在所述扩散区段处的所述通道中心线与所述受热表面形成出射角，所述出射角小于由所述计量区段的所述通道中心线与所述受热表面形成的入射角。8.根据权利要求1-5中任一项所述的部件，其特征在于，其中，所述计量区段具有恒定的横截面面积。9.根据权利要求1-5中任一项所述的部件，其特征在于，其中，所述扩展区段包括连续增加的宽度。10.根据权利要求1-5中任一项所述的部件，其特征在于，其中，所述出口进一步包括位于所述恒定区段的上游的第二扩展区段。2CN111441829A说明书1/10页具有冷却孔的涡轮发动机的部件技术领域[0001]本公开涉及一种用于产生热气体流体流的涡轮发动机的部件的方法和设备，并且更具体地涉及一种部件的壁内的冷却孔。背景技术[0002]涡轮发动机，特别是燃气或燃烧涡轮发动机，是从穿过发动机的燃烧气体流中提取能量到多个旋转涡轮叶片上的旋转式发动机。[0003]发动机效率随着燃烧气体的温度而增加。然而，燃烧气体沿着其流动路径加热各种部件，这转而需要对其进行冷却以实现较长的发动机寿命。通常，通过从压缩机引出空气来冷却热气路径部件。该冷却过程降低了发动机效率，因为在燃烧过程中未使用该引出的空气。[0004]涡轮发动机冷却技术是成熟的，并且被应用于冷却回路的各个方面以及各种热气路径部件中的特征。例如，燃烧器包括径向外衬和内衬，其在操作期间需要冷却。涡轮喷嘴包括支撑在外带和内带之间的中空轮叶，这也需要冷却。涡轮转子叶片是中空的，并且通常在其中包括冷却回路，其中叶片被涡轮护罩围绕，这也需要冷却。热燃烧气体通过排气管排放，排气管也可是加衬的并适当地被冷却。[0005]在所有这些示例性涡轮发动机部件中，高强度超合金金属的薄金属壁通常被用于增强耐久性，同时最小化对其冷却的需求。在发动机的相应环境中为这些个体部件量身定制了各种冷却回路和特征。这些部件通常包括通用的成排的膜冷却孔。[0006]典型的膜冷却孔是圆筒形内孔，其用于沿着壁的外表面排放冷却空气膜，以在操作期间对来自热燃烧气体的流动提供隔热。可在冷却孔的部分上施加涂层，例如热障涂层，以防止损坏。涂层会导致不