具有交替式復(fù)合角的噴嘴氣膜冷卻的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明大體涉及燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，更具體而言，針對(duì)一種包括帶有交替式復(fù)合角的氣膜冷卻孔的噴嘴段。
【背景技術(shù)】
[0002]燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)包括壓縮機(jī)、燃燒器以及渦輪部分。渦輪部分承受高溫。尤其是，渦輪部分的第一級(jí)承受如此高的溫度，以致于第一級(jí)通常由從壓縮機(jī)引導(dǎo)的空氣進(jìn)行冷卻，并且所述空氣被引導(dǎo)到，除其它之外，所述噴嘴段和渦輪葉片中。
[0003]導(dǎo)入所述噴嘴段的空氣的部分可以被引導(dǎo)經(jīng)過噴嘴段翼片的壁且沿著所述壁的壓側(cè)表面以對(duì)所述壁進(jìn)行氣膜冷卻。授予D.Flodman的美國專利N0.7，377，743公開了一種渦輪噴嘴，其包括在位于外部帶和內(nèi)部帶中的一對(duì)端葉片之間安裝的中間葉片。該中間葉片包括第一模式的氣膜冷卻孔，所述第一模式的氣膜冷卻孔配置成比各自具有第二模式的氣膜冷卻孔的所述兩個(gè)端葉片的每一個(gè)排放更多的冷卻空氣。
[0004]本發(fā)明旨在克服本發(fā)明人所發(fā)現(xiàn)的或現(xiàn)有技術(shù)中已知的一個(gè)或多個(gè)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明公開了一種用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的噴嘴環(huán)的噴嘴段。所述噴嘴段包括第一端壁、第二端壁，以及在所述第一端壁和所述第二端壁之間延伸的翼片。所述翼片包括導(dǎo)緣、尾緣、壓側(cè)壁，以及吸側(cè)壁。所述導(dǎo)緣從所述第一端壁徑向延伸至所述第二端壁。所述尾緣從所述第一端壁徑向延伸至所述第二端壁、軸向遠(yuǎn)離于所述導(dǎo)緣。所述壓側(cè)壁從所述導(dǎo)緣延伸至所述尾緣。所述吸側(cè)壁也從所述導(dǎo)緣延伸至所述尾緣。所述翼片還包括多個(gè)蓮蓬頭式冷卻孔、多個(gè)前冷卻孔，以及多個(gè)中間冷卻孔。所述多個(gè)蓮蓬頭式冷卻孔沿著所述導(dǎo)緣橫跨。所述多個(gè)前冷卻孔成組在一起、接近于所述多個(gè)蓮蓬頭式冷卻孔。所述多個(gè)中間冷卻孔在所述壓側(cè)壁中成組在一起、在所述尾緣和所述多個(gè)前冷卻孔之間。所述多個(gè)蓮蓬頭式冷卻孔、所述多個(gè)前冷卻孔，以及所述多個(gè)中間冷卻孔在方向上交替，使得所述多個(gè)蓮蓬頭式冷卻孔朝向所述第一端壁形成角度，所述多個(gè)前冷卻孔朝向所述第二端壁形成角度，且多個(gè)中間冷卻孔朝向所述第一端壁形成角度。
【附圖說明】
[0006]圖1是示例性燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的示意圖。
[0007]圖2是用于圖1的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的噴嘴段的透視圖。
[0008]圖3是圖2的噴嘴段的一部分的橫截面圖，其示出蓮蓬頭式冷卻孔。
[0009]圖4是圖2的前冷卻孔的詳細(xì)視圖。
[0010]圖5是圖2的中間冷卻孔的詳細(xì)視圖。
[0011]圖6是圖2的后冷卻孔的詳細(xì)視圖。
[0012]圖7是圖2的翼片的橫截面。
【具體實(shí)施方式】
[0013]本文所公開的系統(tǒng)和方法包括用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的噴嘴環(huán)的噴嘴段。在實(shí)施例中，所示噴嘴段包括上端壁、內(nèi)端壁，以及位于兩者之間的一個(gè)或多個(gè)翼片。各翼片包括穿過該翼片的壓側(cè)壁的隔開的成組的冷卻孔。一組朝向所述下端壁形成角度，并且下一組對(duì)于后續(xù)組的冷卻孔以交替模式朝向所述上端壁形成角度。所述成組的冷卻孔朝向所述下端壁和所述上端壁的方向交替，可以降低所述下端壁和所述上端壁的溫度，并且可以減少有效冷卻所述噴嘴段所需冷卻空氣量。
[0014]圖1是示例性燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)100的示意圖。為了清楚并便于說明，一些表面被省略或夸大(本圖或其他圖中)。此外，本發(fā)明可以參照向前或向后方向。大體上，對(duì)“前”或“后”的所有參照關(guān)聯(lián)于主要空氣(即，燃燒過程中所用的空氣)的流動(dòng)方向，除非另有說明。例如，“前”是相對(duì)于主要空氣流的“上游”，而“后”是相對(duì)于主要空氣流的“下游”。
[0015]另外，本發(fā)明可大體參照燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)中心軸線95，該軸線大體由它的軸120 (其通過多個(gè)軸承組件150支撐)的縱向軸線限定。中心軸線95可以與各種其他發(fā)動(dòng)機(jī)同心部件共用或共享。對(duì)軸向、徑向、圓周方向的所有參照和測量是參照中心軸線95，除非另有說明；并且諸如“內(nèi)”和“外”等術(shù)語大體表示較小或較大的徑向距離，其中徑向96可以是從中心軸線95向外輻射的且垂直的任何方向。
[0016]燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)100包括入口 110、軸120、壓縮機(jī)200、燃燒器300、渦輪400、排氣管500，以及功率輸出耦合器600。燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)100可以具有單軸或雙軸配置。
[0017]壓縮機(jī)200包括壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子組件210、壓縮機(jī)固定葉片(定子)250、和入口導(dǎo)向葉片255。壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子組件210機(jī)械地耦合到軸120。如圖所示，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子組件210是軸流轉(zhuǎn)子組件。壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子組件210包括一個(gè)或多個(gè)壓縮機(jī)盤組件220。每一壓縮機(jī)盤組件220包括周向地組裝有壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子刀片的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子盤。定子250軸向地跟隨每一壓縮機(jī)盤組件220。每一壓縮機(jī)盤組件220，其與跟隨該壓縮機(jī)盤組件220的鄰近定子250成對(duì)，被視為壓縮機(jī)級(jí)。壓縮機(jī)200包括多個(gè)壓縮機(jī)級(jí)。入口導(dǎo)向葉片255軸向地位于壓縮機(jī)級(jí)之前。
[0018]燃燒器300包括一個(gè)或多個(gè)燃料噴射器310，并且包括一個(gè)或多個(gè)燃燒室390。
[0019]渦輪機(jī)400包括渦輪轉(zhuǎn)子組件410和渦輪噴嘴450。渦輪轉(zhuǎn)子組件410機(jī)械地耦合到軸120。如圖所示，渦輪轉(zhuǎn)子組件410是軸流轉(zhuǎn)子組件。渦輪轉(zhuǎn)子組件410包括一個(gè)或多個(gè)渦輪盤組件420。每一渦輪盤組件420包括周向地組裝有渦輪刀片的渦輪盤。渦輪噴嘴450或噴嘴環(huán)軸向地位于每一渦輪盤組件420之前。每一渦輪噴嘴450包括成組在一起形成環(huán)的多個(gè)噴嘴段451。每一渦輪盤組件420，其與位于渦輪盤組件420之前的鄰近渦輪噴嘴450成對(duì)，被視為渦輪級(jí)。渦輪機(jī)400包括多個(gè)渦輪級(jí)。
[0020]渦輪機(jī)400還可以包括渦輪殼體430和渦輪隔板440。渦輪殼體430可以從渦輪轉(zhuǎn)子組件410和渦輪噴嘴450徑向向外地設(shè)置。渦輪殼體430可以包括一個(gè)或多個(gè)圓柱形狀。每一噴嘴段451可以構(gòu)造為附接、耦合至、或者懸掛自渦輪殼體430。每一渦輪隔板440可以軸向地位于每一渦輪盤組件420之前，并且可以鄰近渦輪盤。每一渦輪隔板440還可以從渦輪噴嘴450徑向向內(nèi)地設(shè)置。每一噴嘴段451還可以構(gòu)造為附接或耦合到渦輪隔板440。
[0021]排氣口 500包括排氣擴(kuò)散器520和排氣收集器550。動(dòng)力輸出耦合600可以設(shè)置在軸120的一端。
[0022]圖2是用于圖1的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)100的噴嘴段451的透視圖。噴嘴段451包括上罩殼452、下罩殼456、翼片460和第二翼片470。在其他實(shí)施例中，噴嘴段451可以包括更多或更少的翼片。當(dāng)噴嘴段451安裝在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)100中時(shí)，上罩殼452可以鄰近且從渦輪殼體430徑向向內(nèi)地設(shè)置。上罩殼452包括上端壁453。上端壁453可以是環(huán)形形狀的一部分或一區(qū)段，比如環(huán)形的一區(qū)段或者空心圓筒的一區(qū)段。該環(huán)形形狀可以由具有包括凸起形狀的內(nèi)邊緣的橫截面來限定。多個(gè)上端壁453布置成形成環(huán)形形狀并且限定通過渦輪噴嘴450的流動(dòng)路徑的徑向外表面。當(dāng)安裝在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)100中時(shí)，上端壁453可以與中心軸線95同軸。
[0023]上罩殼452還可以包括前上軌道454和后上軌道455。前上軌道454從上端壁453徑向向外地延伸。在圖2所示的實(shí)施例中，前上軌道454從上端壁453在上端壁453的軸向端處延伸。在其他實(shí)施例中，前上軌道454從上端壁453在接近或鄰近上端壁453的軸向端處延伸。前上軌道454可以包括唇部、突出部或其它特征，其可以用于將噴嘴段451固定到渦輪殼體430。
[0024]后上軌道455也可以從上端壁453徑向向外地延伸。在圖2所示的實(shí)施例中，后上軌道455是“L”形的，具有:從上端壁453之與前上軌道454的位置相對(duì)的軸向端徑向向外延伸的第一部分，和在軸向延伸超過上端壁453的前上軌道454的位置相對(duì)的方向上延伸的第二部分。在其他實(shí)施例中，后上軌道455包括其他形狀，并且可以位于接近或鄰近上端壁453之與前上軌道454的位置相對(duì)的軸向端。后上軌道455還可以包括其它特征，其可以用于將噴嘴段451固定到渦輪殼體430。
[0025]下罩殼456從上罩殼452徑向向內(nèi)地設(shè)置。當(dāng)噴嘴段451安裝在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)100中時(shí)，下罩殼456還可以鄰近且從禍輪隔板440徑向向外地設(shè)置。下罩殼456包括下端壁457。下端壁457可以是環(huán)形形狀(比如環(huán)形或者空心圓筒)的一部分或一區(qū)段。該環(huán)形形狀可以由具有包括凸起形狀的外邊緣的橫截面來限定。多個(gè)下端壁457布置成形成環(huán)形形狀并且限定經(jīng)過渦輪噴嘴450的流動(dòng)路徑的徑向內(nèi)表面。當(dāng)安裝在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)100中時(shí)，下端壁457可以與上端壁453和中心軸線95同軸。
[0026]下罩殼456還可以包括前下軌道458和后下軌道459。