[发明专利]涡轮部件级、燃气涡轮发动机及相关方法

说明书

本发明提供一种燃气涡轮发动机，所述燃气涡轮发动机包括压缩机部分、燃烧部分和涡轮部分。所述涡轮部分包括涡轮部件级，所述涡轮部件级包括多个涡轮部件，所述多个涡轮部件共同包括沿所述燃气涡轮发动机的周向延伸的流动通道表面。所述流动通道表面部分限定所述燃气涡轮发动机的核心气流通道并且进一步限定沿所述周向的轮廓。所述轮廓的重复频率小于涡轮部件的个数，以适应流过所述涡轮部分的热气层。

技术领域

本发明大体上涉及燃气涡轮发动机中的热气通道的轮廓加工。

背景技术

燃气涡轮发动机通常包括以彼此流体连通的方式布置的风扇和核心。此外，所述燃气涡轮发动机的核心通常包括，以连续流的顺序排列的压缩机部分、燃烧部分、涡轮部分和排气部分。操作中，空气从风扇提供给压缩机部分的入口，在该部分中，一个或多个轴流式压缩机渐进地压缩空气，直到所述空气到达燃烧部分。燃料在燃烧部分中与压缩空气混合并且燃烧，以提供燃烧气体。所述燃烧气体从燃烧部分流向涡轮部分。流过涡轮部分的燃烧气体可驱动涡轮部分，然后经由排放部分排出，例如，排放到空气中。

所述燃烧部分通常包括多个独立的燃料喷嘴。所述多个独立的燃料喷嘴周向隔开，并且配置用于喷射燃料-空气混合物以在燃烧室内燃烧。尽管设计成沿周向构成大体同质的燃烧气体混合物，但是每个燃料喷嘴下游位置的温度通常高于其他周向位置(某些情况下称为“热气层”)。

因此，该流体流入涡轮部分中时，热气层的温度可能高于其他周向位置。为了确保涡轮部分内的部件能够承受热气层的温度，涡轮部分内的每个部件均设计并且制造成能够适应这些热气层。但是，本发明的发明人发现，这种方法可能导致涡轮部分内的某些部件过度设计。

因此，本发明的发明人发现，根据在工作期间，燃气涡轮发动机内部件相对于延伸穿过其中的热气层在涡轮部分内的预期或实际位置来设计这些部件是有利的。具体来说，本发明的发明人发现，根据在工作期间，指定涡轮部件级内的部件相对于延伸穿过涡轮部分的热气层的预期或实际位置来设计这些部件是有利的。

发明内容

本发明的各个方面和优点将在以下说明予以阐明，或者，可以从说明中显而易见地了解到，或可以通过实践本发明来了解。

在本发明的一个示例性实施例中，提供了一种用于燃气涡轮发动机的涡轮部件级。所述燃气涡轮发动机限定限定核心气流通道、轴向以及周向。所述涡轮部件级包括第一涡轮部件，所述第一涡轮部件包括第一壁，所述第一壁包括热侧并且部分限定所述核心气流通道。所述第一壁被制造成包括沿整个所述热侧的轮廓。所述涡轮部件级还包括第二涡轮部件，所述第二涡轮部件布置成沿所述周向与所述第一涡轮部件邻接。所述第二涡轮部件包括第二壁，所述第二壁包括热侧并且部分限定核心气流通道。所述第二壁还被制造成包括沿整个所述热侧的轮廓，沿所述第一壁的所述热侧的轮廓与沿所述第二壁的所述热侧的轮廓不同，以适应来自燃烧部分的热气层。

其中所述涡轮部件级是涡轮喷嘴级，其中所述第一涡轮部件是第一涡轮喷嘴部分，并且其中所述第二涡轮部件是第二涡轮喷嘴部分。

其中沿所述第一涡轮部件的所述壁的所述热侧整体的所述轮廓是沿所述周向并且沿所述轴向延伸的，并且其中沿所述第二涡轮部件的所述壁的所述热侧整体的所述轮廓是沿所述周向并且沿所述轴向延伸的。

在本发明的另一个示例性实施例中，提供了一种燃气涡轮发动机，所述燃气涡轮发动机限定轴向和周向。所述燃气涡轮发动机包括压缩机部分、燃烧部分以及涡轮部件，它们以连续流的顺序布置并且共同地至少部分限定核心气流通道。所述涡轮部分包括涡轮部件级，所述涡轮部件级包括多个涡轮部件，所述多个涡轮部件共同包括沿所述周向的流动通道表面。所述流动通道表面部分限定所述核心气流通道并且进一步限定沿周向的轮廓。所述轮廓的重复频率小于涡轮部件的个数。