[发明专利]涡轮发动机中的薄膜冷却部件壁

说明书

技术领域

本发明涉及涡轮发动机，更具体地，涉及设置于诸如用于燃气涡轮发动机中的翼面的侧壁之类的部件侧壁中的薄膜冷却通道。

背景技术

在诸如燃气涡轮发动机之类的涡轮机中，空气在压缩机中加压后与燃料混合并且在燃烧室中燃烧，以产生高温燃烧气体。所述高温燃烧气体在发动机的涡轮机中膨胀，其中能量被提取，以驱动压缩机并且提供用于发电的输出动力。所述高温燃烧气体穿过一系列的涡轮机级。涡轮机级可包括成排的固定翼面(也就是导向叶片)，接着是成排的旋转翼面(也就是涡轮叶片)，其中涡轮叶片从高温燃烧气体中提取能量来驱动压缩机并且提供输出动力。

由于当高温燃烧气体经过涡轮机时翼面(也就是导向叶片和涡轮叶片)直接暴露于高温燃烧气体，因此所述翼面通常设有引导诸如压缩机泄放空气之类的冷却剂的内部冷却回路，所述回路穿过所述翼面并且穿过所述翼面表面周围的薄膜冷却孔。例如，薄膜冷却孔一般设置于所述翼面的壁中来引导冷却空气穿过所述壁，以将所述空气排放到所述翼面之外，从而形成薄膜冷却空气层来保护所述翼面免受高温燃烧气体损坏。

薄膜冷却效果与正在被冷却的表面处的薄膜冷却流体的集中度有关。通常，冷却效果越强，所述表面的冷却效率越高。冷却效果的降低会导致使用更大量的冷却空气来维持一定的冷却能力，这会导致发动机效率降低。

发明内容

根据本发明的第一方面，涡轮发动机中设置了部件壁。所述部件壁包括基板、槽以及多个冷却通道。所述基板具有第一表面和与该第一表面相对的第二表面。所述槽位于第二表面中并且由第一和第二表面之间的底表面、第一侧壁以及与第一侧壁间隔的第二侧壁来确定。第一侧壁从所述槽的底表面径向向外连续地延伸至第二表面。第一侧壁包括多个朝第二侧壁延伸的第一突出部分。所述冷却通道从第一表面延伸穿过所述基板至所述槽的底表面。所述冷却通道的出口布置于所述槽中，使得通过所述出口从所述冷却通道排出的冷却空气导向第一侧壁的相应第一突出部分。

根据本发明的第二方面，涡轮发动机中设置了部件壁。所述部件壁包括基板、槽以及多个冷却通道。所述基板具有第一表面和与该第一表面相对的第二表面。所述槽位于第二表面中并且由第一和第二表面之间的底表面、第一侧壁以及与第一侧壁间隔的第二侧壁来确定。第一侧壁包括多个朝第二侧壁延伸的第一突出部分，并且第二侧壁包括多个朝第一侧壁延伸的并且位于相邻的第一突出部分之间的第二突出部分。所述冷却通道从第一表面延伸穿过所述基板至所述槽的底表面。所述冷却通道的出口布置于所述槽中，使得自所述出口从所述冷却通道排出的冷却空气导向第一侧壁的相应第一突出部分。

根据本发明的第三方面，提供了用于在涡轮发动机的部件壁中形成槽的方法。所述部件壁的内层的外表面覆盖有可去除材料，以确定将要形成于所述部件壁中的槽的形状。所述可去除材料堵住至少一个延伸穿过所述部件壁内层的冷却通道的出口。所述可去除材料构造成使得将要形成的槽的至少一个突出部分将与相应冷却通道出口对齐。安置材料于所述内层的外表面上，以在所述内层上方形成所述部件壁的外层。从所述部件壁上移除可去除材料，使得槽形成于所述部件壁中的可去除材料之前所处的区域。所述槽由底表面、第一侧面和第二侧面确定。所述底表面对应于所述部件壁内层的外表面中的可去除材料之前所处的表面区域。第一侧壁由形成所述部件壁的外层的材料确定。第二侧壁与第一侧壁间隔，并且由形成所述部件壁的外层的材料确定。第一侧壁包括至少一个与相应冷却通道出口对齐的突出部分，该至少一个突出部分朝第二侧壁延伸。移除可去除材料打开了所述至少一个冷却通道的出口，使得冷却空气能够经过所述冷却通道并且从所述冷却通道的出口朝第一侧壁的相应突出部分排出。

附图说明

尽管权利要求书概括总结了说明书，特别指出并且清楚地声明了本发明所要求的权利，但是从下面结合附图的描述中本发明将得以更好地理解，其中相似的附图标记表示相似的元件，其中：

图1是根据本发明实施例的薄膜冷却部件壁一部分的透视图；

图2是图1中所示的薄膜冷却部件壁的横截面视图；

图3是图1中所示的薄膜冷却部件壁的平视横截面视图；

图4示出了用于在根据本发明实施例的部件壁中形成槽的方法；

图4A示出了用于图1中所示的薄膜冷却部件壁的形成的可去除材料；并且

图5至8是根据本发明另外的实施例的薄膜冷却部件壁的正视图。

具体实施方式