[发明专利]具有被冷却壁的具体为燃气涡轮发动机组件的涡轮机组件和制造方法

说明书

本发明致力于一种涡轮机组件(10)，具体为一种燃气涡轮发动机组件，包括内置在来自弯曲或平面面板(11)，具体为金属薄片的部分中的至少一部分(2)，部分(2)包括多个冷却通道(3)，冷却流体(5)具体为空气，能够经由所述多个冷却通道(3)引导，其中多个冷却通道(3)中的至少一个具有连续锥形段(8)。多个冷却通道(3)中的至少一个具有来自面板(11)的第一表面(15)的单个入口(1)和用于使冷却流体(5)到另一个表面(16)，所述另一个表面(16)具体为与第一表面(15)相反的表面，或到第一表面(15)的单个出口(7)。进一步地，面板(11)经由激光烧结或激光熔融或直接激光沉积来建造。此外，本发明致力于装配有这种组件的燃气涡轮发动机和制造方法。

技术领域

本发明涉及一种涡轮机(或旋转机器)组件，具体涉及一种在燃气涡轮发动机的热区域中的燃气涡轮发动机组件，在该燃气涡轮发动机组件中存在冷却热表面的冷却通道。

背景技术

燃气涡轮发动机和其他旋转机器一样包括引导冷流体的段和引导热流体通过发动机的其他区域。在燃气涡轮发动机中，通常作为相当冷的流体的环境空气可以由压气机段压缩且提供给燃烧室，在该燃烧室中，大量冷流体(至少比燃烧室内的工作状况冷)将连同燃料一起燃烧，以为随后的涡轮段提供驱动力，在涡轮段中，来自燃烧室的热流体将驱动涡轮的转子叶片以再次驱动轴。

在燃烧室或在经过燃烧室的下游段中，高温可能出现在引导热流体穿过燃气涡轮发动机的组件上。该温度可能高达1500℃。然而，通常用于燃气涡轮发动机中的材料不能耐受800℃以上的温度。因此，可能需要冷却这些组件，或者需要特定涂层来保护组件。冷却可以以提取来自压气机的空气或流体的一部分(即，来自压气机的空气或流体从主流体路径分叉)且将其引导到需要被冷却的组件的方式来实现。冷却然后可以由不同措施(例如，冲击冷却、薄膜冷却、泻流冷却、发汗冷却和/或对流冷却)在待冷却部分处执行。

另一方面，冷却功能的提供降低燃气涡轮发动机的效率。因此，目标是尽可能多地限制冷却，使得效率不降低且最大化。另一方面，组件的寿命很大程度上取决于组件将不经历超过设计温度水平的温度。

组件所经历的温度水平可能在组件的不同位置处变化。例如，燃烧室衬套壁的上游区域可能经历比同一燃烧室衬套的下游区域更热的温度。因此，下游区域可能不需要与上游区域相同的冷却量。另一方面，因为冷却空气在冷却通道的第一端处可能比冷却通道的下游端(在该下游端后，冷却空气已经从待冷却组件取得热量)处更凉，所以特定长度的冷却通道可能在冷却通道的第一端处更高效。

燃气涡轮发动机中要冷却的组件基本上为燃烧室、涡轮段以及过渡件(即位于燃烧室与涡轮段之间的过渡管道)中的零件。专利申请US2006/0130484A1显示了一种燃气涡轮发动机的过渡管道，在该过渡管道中，冷却通道存在于过渡管道壁内。此外，壁中还显示有冷却孔。除此之外，专利US6890148B2显示了燃气涡轮发动机的过渡管道内的更复杂的冷却通道，其中冷却通道跟随过渡管道壁内的一种蜿蜒路径。EP1001221A2显示了一种用于燃烧室壁的实施例，其中用于冷却空气的槽的横截面形状可以二维甚至三维地改变，使得宽度增大。

US2003/0106318A1显示了一种泻流冷却的过渡管道。泻流孔可以具有变化的直径。

US2005/0047907A1显示了一种被配置为减小热梯度的过渡管道冷却系统。

另一方面，EP2607624A1显示了具有冷却特征的涡轮叶片。

发明内容

本发明寻求提供一种冷却燃气涡轮发动机或其他涡轮机或旋转机器或甚至经历寿命限制温度的其他机器中的热组件的改进方式。

该目的由独立权利要求来实现。从属权利要求描述了本发明的有利发展和修改。