[发明专利]用于调节部件的温度的方法和系统

说明书

技术领域

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。

背景技术

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。

发明内容

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。

根据本发明的方面，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。

根据本发明的方面，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。

根据本发明的方面，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引横过内表面的冷却流体的流速。

根据本发明的方面，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引横过内表面的冷却流体的方向。

根据本发明的方面，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。

根据本发明的方面，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。

根据本发明的方面，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。