[发明专利]涡轮机流动路径表面的凸肋

说明书

技术领域

本发明大体涉及包括多个凸肋的涡轮机流动路径表面。

背景技术

燃气涡轮发动机通常包括设置为彼此流动连通的风扇和核心。此外，燃气涡轮发动机的核心通常包括(连续顺流顺序)：压缩机部分、燃烧部分、涡轮机部分和排气部分。在操作中，空气从风扇提供到压缩机部分的入口，其中，一个或多个轴流式压缩机逐渐压缩空气，直到其到达燃烧部分。燃料与压缩空气混合，并在燃烧部分内燃烧，以提供燃烧气体。燃烧气体从燃烧部分导引到涡轮机部分。通过涡轮机部分的燃烧气体流驱动涡轮机部分，然后通过排气部分，进入(例如)大气。

涡轮机部分通常包括多个按顺序排列的涡轮机喷嘴和涡轮机转子叶片的级。涡轮机喷嘴的各级内的每个涡轮机喷嘴和涡轮机转子叶片的各级内的每个涡轮机转子叶片包括一个或多个流动路径表面。例如，为了减小某些这种流动路径表面的热负载，可以将凸肋(即小肋或翅片)并入到流动路径表面中。鉴于将凸肋并入流动路径表面相关的复杂性，各连续的凸肋通常限定均匀的几何结构和间距。

但是，位于(例如)涡轮机部分内的不同流动路径表面处于不同的气流状况下。本发明的发明人已经发现，不同的气流状况对均匀的凸肋有不同的影响。例如，鉴于第一流动路径表面处的气流状况，凸肋可能有益，而鉴于第二流动路径表面处的气流状况，凸肋可能在实际上了提供有害效果。

因此，本发明的发明人已经发现，根据燃气涡轮发动机内流动路径表面所位于的特定位置定制多个凸肋可能会产生有益效果。更具体地，具有针对燃气涡轮发动机内的特定位置定制的多个凸肋的燃气涡轮发动机的流动路径表面将尤为有益。

发明内容

本发明的方面和优点将在以下说明中部分阐述，或者可以通过说明使人理解，或者可以通过实施本发明来了解。

在本发明的一项示例性实施例中，提供了一种涡轮机的部件级，其限定核心空气流动路径。所述部件级包括部件部分。所述部件部分包括流动路径表面，其至少部分曝露于所述核心空气流动路径，并进一步包括多个在所述流动路径表面上按顺序排列的凸肋。所述多个按顺序排列的凸肋限定非均匀几何结构或非均匀间隔中的一者或两者。

其中，所述多个凸肋中的每个限定相对于所述流动路径表面的高度和宽度，并且其中，所述多个凸肋中的每个的所述高度或宽度中的至少一个在所述第一方向上不均匀。

其中，所述多个凸肋限定相邻凸肋之间的间隔，并且其中，由所述多个凸肋限定的间隔在所述第一方向上不均匀。

其中，所述多个凸肋中的每个限定相对于所述流动路径表面的高度和宽度，其中，所述多个凸肋中的每个的所述高度或宽度中的至少一个在垂直于所述第一方向的方向上不均匀。

其中，所述多个凸肋限定相邻凸肋之间的间隔，并且其中，由所述多个凸肋限定的间隔在垂直于所述第一方向的方向上不均匀。

其中，所述部件部分包括端壁，并且其中，所述部件部分的所述流动路径表面包括所述端壁的表面。

其中，所述部件部分包括转子叶片，所述转子叶片限定前缘和尖端，其中，所述部件部分的流动路径表面包括所述转子叶片的表面，并且其中，所述多个凸肋从所述前缘沿非直线方向朝所述尖端延伸。

在本发明的另一示例性实施例中，提供了一种涡轮机。所述燃气涡轮发动机包括压缩机部分和涡轮机部分，其排列为连续顺流顺序，并至少部分限定核心空气流动路径。所述压缩机部分或所述涡轮机部分中的一个包括部件级。所述部件级包括部件部分。所述部件部分包括流动路径表面，其至少部分曝露于所述核心空气流动路径，并进一步包括多个在所述流动路径表面上顺序排列的凸肋。所述多个按顺序排列的凸肋限定非均匀几何结构或非均匀间隔中的一者或两者。

在本发明的一项示例性方面，提供了一种形成涡轮机的压缩机部分或涡轮机部分的部件级的部件部分的方法。所述涡轮机限定核心空气流动路径。所述方法包括形成所述部件部分的基部几何结构。所述基部几何结构包括流动路径表面，其至少部分曝露于核心空气流动路径。所述方法还包括使用增材制造工艺在所述部件部分的所述基部几何结构的所述流动路径表面上形成多个凸肋，所述多个凸肋顺序排列，并且限定非均匀几何结构或非均匀间隔中的一者或两者。

其中，形成所述部件部分的所述基部几何结构包括移除先前涂覆到所述基部几何结构的所述流动路径表面的一层或多层涂层。

其中，所述多个凸肋中的每个大致沿第一方向延伸，并且其中，所述多个凸肋沿所述第一方向限定非均匀几何结构或非均匀间隔中的一者或两者。