CN106468186A - 用于涡轮构件的热调节的制品和歧管 - Google Patents

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Abstract

一种制品（100）公开为包括歧管（102）、具有至少一个外部孔洞（114）的制品壁（104），以及设置在歧管和制品壁之间的后冲击腔（106）。歧管包括冲击板（108），其限定具有仓室表面（116）的仓室（110）以及至少一个冲击孔洞（112）。该至少一个冲击孔洞在进口孔洞（300）处与仓室（110）交接并且具有流动修正结构（302），该流动修正结构与该至少一个冲击孔洞一起限定排出孔洞（304）。歧管（102）排出来自仓室（110）的流体（118）到进口孔洞（300）中，穿过该至少一个冲击孔洞（112），离开排出孔洞（304），进入后冲击腔（106）中，然后穿过该至少一个外部孔洞（114）。

Description

用于涡轮构件的热调节的制品和歧管
技术领域
本发明涉及用于涡轮构件的热调节的制品和歧管。更具体地，本发明涉及用于热调节包括冲击流动修正结构的涡轮构件的制品和歧管。
背景技术
燃气涡轮翼型件例如喷嘴经受热气路径中的强热和外部压力。这些严酷的操作条件由于技术上的发展而加剧，这可包括提高的操作温度和更大的热气路径压力。结果，燃气涡轮喷嘴有时通过使流体流动穿过插入在喷嘴芯（core）中的歧管来冷却，该流体经由冲击孔离开歧管进入后冲击腔中，并且该流体然后经由喷嘴外壁中的孔洞离开后冲击腔，从而在喷嘴的外部上形成流体的膜层。
然而，在后冲击腔和非优化流动路径中的交叉流动抑制了流体在后冲击腔中的冷却。严酷的操作条件、材料和制造技术保持或甚至加剧了在后冲击腔和非优化流动路径中的交叉流动。
发明内容
在示例性实施例中，一种制品包括歧管、制品壁和后冲击腔。歧管包括冲击板，以及冲击板限定了仓室（plenum）和至少一个冲击孔洞。仓室包括仓室表面，以及该至少一个冲击孔洞在进口孔洞处与仓室交接。制品壁包括至少一个外部孔洞。后冲击腔设置在歧管和制品壁之间，以及后冲击腔布置成经由该至少一个冲击孔洞接收来自仓室的流体并且经由该至少一个外部孔洞传送该流体。该至少一个冲击孔洞包括流动修正结构，以及该至少一个冲击孔洞和流动修正结构限定排出孔洞。
在另一示例性实施例中，歧管包括冲击板。冲击板限定仓室和至少一个冲击孔洞。仓室包括仓室表面，以及该至少一个冲击孔洞在进口孔洞处与仓室交接。该至少一个冲击孔洞包括流动修正结构，以及该至少一个冲击孔洞和流动修正结构限定排出孔洞。歧管布置成排出来自仓室的流体到进口孔洞中、穿过该至少一个冲击孔洞，然后离开排出孔洞。
在另一示例性实施例中，一种用于热调节涡轮构件的方法包括提供具有冲击板的歧管，该冲击板限定仓室和至少一个冲击孔洞。该至少一个冲击孔洞包括流动修正结构。该方法还包括经由该至少一个冲击孔洞分散来自仓室的流体的流动，并且通过与流动修正结构相互作用来改变流体的流动。由流动修正结构改变的流体的流动相比于未受流动修正结构阻碍的其它方面相同的流动增加了流体和涡轮构件部分之间的热接触。
技术方案1. 一种制品，包括：
歧管，其包括冲击板，所述冲击板限定仓室和至少一个冲击孔洞，所述仓室具有仓室表面以及所述至少一个冲击孔洞在进口孔洞处与所述仓室交接；
制品壁，其包括至少一个外部孔洞；以及
后冲击腔，其设置在所述歧管和所述制品壁之间，所述后冲击腔布置成经由所述至少一个冲击孔洞接收来自所述仓室的流体以及经由所述至少一个外部孔洞传送所述流体，
其中，所述至少一个冲击孔洞包括流动修正结构，所述至少一个冲击孔洞和所述流动修正结构限定排出孔洞。
技术方案2. 根据技术方案1所述的制品，其特征在于，所述进口孔洞包括进口区域，所述排出孔洞包括至少一个排出区域，以及所述至少一个排出区域处在所述进口区域的大约10%至大约500%之间。
技术方案3. 根据技术方案1所述的制品，其特征在于，所述至少一个冲击孔洞限定相对于所述仓室表面处在大约30°至90°之间的冲击角度。
技术方案4. 根据技术方案3所述的制品，其特征在于，所述排出孔洞从所述冲击角度偏转至多大约60°的偏转角度。
技术方案5. 根据技术方案1所述的制品，其特征在于，所述排出孔洞为环形的。
技术方案6. 根据技术方案1所述的制品，其特征在于，所述流动修正结构包括紊流器。
技术方案7. 根据技术方案6所述的制品，其特征在于，所述紊流器包括至少一个导叶。
技术方案8. 根据技术方案7所述的制品，其特征在于，所述至少一个导叶包括扭转形态。
技术方案9. 根据技术方案1所述的制品，其特征在于，所述流动修正结构包括多个流动分配孔洞。
技术方案10.根据技术方案1所述的制品，其特征在于，所述流动修正结构包括定向喷嘴。
技术方案11.根据技术方案1所述的制品，其特征在于，所述制品为选自由翼型件、轮叶、喷嘴、护罩、燃烧器以及它们的组合所构成的群组中的涡轮构件。
技术方案12.一种歧管，包括冲击板，所述冲击板限定仓室和至少一个冲击孔洞，其中：
所述仓室包括仓室表面；
所述至少一个冲击孔洞在进口孔洞处与所述仓室交接；
所述至少一个冲击孔洞包括流动修正结构；
所述至少一个冲击孔洞和所述流动修正结构限定排出孔洞；以及
所述歧管布置成排出来自所述仓室的流体到所述进口孔洞中、穿过所述至少一个冲击孔洞，然后离开所述排出孔洞。
技术方案13.根据技术方案12所述的歧管，其特征在于，所述进口孔洞包括进口区域，所述排出孔洞包括至少一个排出区域，以及所述至少一个排出区域处在所述进口区域的大约10%至大约500%之间。
技术方案14.根据技术方案12所述的歧管，其特征在于，所述至少一个冲击孔洞限定相对于所述仓室表面处在大约30°至90°之间的冲击角度。
技术方案15.根据技术方案14所述的歧管，其特征在于，所述排出孔洞从所述冲击角度偏转至多大约60°的偏转角度。
技术方案16.根据技术方案12所述的歧管，其特征在于，所述排出孔洞为环形的。
技术方案17.根据技术方案12所述的歧管，其特征在于，所述流动修正结构包括紊流器。
技术方案18.根据技术方案12所述的歧管，其特征在于，所述流动修正结构包括多个流动分配孔洞。
技术方案19.根据技术方案12所述的歧管，其特征在于，所述流动修正结构包括定向喷嘴。
技术方案20.根据技术方案12所述的歧管，其特征在于，所述歧管选自由涡轮翼型件歧管、涡轮轮叶歧管、涡轮喷嘴歧管、涡轮护罩歧管、涡轮燃烧器歧管以及它们的组合所构成的群组。
根据下文结合附图对优选实施例更为详细的描述，本发明的其它特征和优点将变得显而易见，该附图以举例的方式例示本发明的原理。
附图说明
图1为根据本公开内容的实施例的制品的截面视图。
图2为根据本公开内容的实施例的图1的制品的剖视透视图。
图3为根据本公开内容的实施例的沿图1的方向3-3观察的至少一个冲击孔洞的截面视图。
图4为根据本公开内容的实施例的图2的区域4的放大视图。
图5为根据本公开内容的实施例的图2的区域5的放大视图。
图6为根据本公开内容的实施例的图2的区域6的放大视图。
图7为根据本公开内容的实施例的图2的区域7的放大视图。
图8为根据本公开内容的实施例的图2的区域8的放大视图。
图9为根据本公开内容的实施例的图2的区域9的放大视图。
图10为根据本公开内容的实施例的图2的区域10的放大透视图。
图11为根据本公开内容的实施例的图2的区域11的放大透视图。
尽可能地，贯穿附图相同的参考标号将用于表示相同的部件。
具体实施方式
提供的是示例性的制品、翼型构件以及形成制品和翼型构件的方法。相比于未采用文中所公开的一个或更多特征的制品和方法，本公开内容的实施例更好地适应有差异的热膨胀，提高了空气动力负荷的容限，改善了冷却，增进了耐久性，提高了效率，改善了局部回流裕度以及改进了膜有效性。
参看图1和图2，在一个实施例中，制品100包括歧管102、制品壁104，以及设置在歧管102和制品壁104之间的后冲击腔106。歧管102包括冲击板108。冲击板108限定仓室110和至少一个冲击孔洞112。制品壁104包括至少一个外部孔洞114。仓室110包括仓室表面116。后冲击腔106布置成经由该至少一个冲击孔洞112接收来自仓室110的流体118并且经由该至少一个外部孔洞114传送流体118。
在另一实施例中，制品100为涡轮构件120。涡轮构件120可为任何适合的构件，包括但不限于翼型件122、轮叶（未示出）、喷嘴124、护罩（未示出）、燃烧器（未示出），或者它们的组合。歧管102可为任何适合的涡轮歧管，包括但不限于涡轮翼型件122歧管、涡轮轮叶（未示出）歧管、涡轮喷嘴124歧管、涡轮护罩（未示出）歧管、涡轮燃烧器（未示出）歧管，或者它们的组合。
参看图3，在一个实施例中，该至少一个冲击孔洞112在进口孔洞300处与仓室110交接。该至少一个冲击孔洞112包括流动修正结构302。该至少一个冲击孔洞112和流动修正结构302限定排出孔洞304。排出孔洞304可包括任何适合形状。同样参看图1，歧管102布置成排出来自仓室110的流体118到进口孔洞300中，穿过该至少一个冲击孔洞112，然后离开排出孔洞304。
在一个实施例中，进口孔洞300包括位于仓室110处的进口区域306，以及排出孔洞304包括位于后冲击腔106处的至少一个排出区域312。该至少一个排出区域312为位于后冲击腔106处的至少一个冲击孔洞112的冲击区域308与位于后冲击腔106处的流动修正结构区域310之间的差额。在又一实施例中，该至少一个排出区域312处在进口区域306的大约10%至大约500%之间，备选地处在进口区域306的大约10%至大约100%之间，备选地处在进口区域306的大约50%至大约150%之间，备选地处在进口区域306的大约100%至大约200%之间，备选地处在进口区域306的大约150%至大约250%之间，备选地处在进口区域306的大约200%至大约300%之间，备选地处在进口区域306的大约250%至大约350%之间，备选地处在进口区域306的大约300%至大约400%之间，备选地处在进口区域306的大约350%至大约450%之间，备选地处在进口区域306的大约400%至大约500%之间。
在另一实施例中，该至少一个冲击孔洞112限定相对于仓室表面116的冲击角度314。冲击角度314可为任何适合角度，包括但不限于大约30°至90°，备选为大约30°至大约60°，备选为大约45°至大约75°，备选为大约60°至90°，备选为大约30°至大约45°，备选为大约45°至大约60°，备选为大约60°至大约75°，备选为大约70°至90°。排出孔洞304可从冲击角度偏转一偏转角度316，该偏转角度至多为大约60°，备选地至多为大约45°，备选地至多为大约30°，备选地至多为大约15°，备选地处在0°至大约30°之间，备选地处在大约15°至大约45°之间，备选地处在大约30°至大约60°之间。如文中所用，“偏转角度316”并不要求对于整个排出孔洞304都是恒定的，而是可关于排出孔洞304变化的参数。
参看图4，在一个实施例中，排出孔洞304为环形的。如文中所用，“环形”表示大体上环圈形状，其可包括但不限于规则环圈、不规则环圈、圆形环圈、椭圆形环圈、卵形环圈、对称环圈、不对称环圈，或者它们的组合。如文中所用，“不规则环圈”表示环圈的厚度或宽度或者两者关于环圈的圆周而变化。参看图5和图6，在又一实施例中，环形排出孔洞304包括在其中该至少一个冲击孔洞112和流动修正结构302中的至少之一具有多边形形态（conformation）。参看图7，在还有的另一实施例中，环形排出孔洞304包括在其中该至少一个冲击孔洞112和流动修正结构302中的至少之一具有不规则几何形状。
参看图8，在一个实施例中，流动修正结构302包括多个流动分配孔洞800。
参看图9，在一个实施例中，流动修正结构302包括紊流器900。在又一实施例中，紊流器900包括至少一个导叶902。参看图10，在还一实施例中，该至少一个导叶可包括扭转形态。
参看图11，在一个实施例中，流动修正结构302包括定向喷嘴1100。定向喷嘴1100可引导流体118的流动沿任何适合方向进入后冲击腔106中。
在一个实施例中，一种用于热调节制品100（包括但不限于涡轮构件120）的方法包括提供具有冲击板108的歧管102，该冲击板108限定仓室110和至少一个冲击孔洞112，该至少一个冲击孔洞112包括流动修正结构302。流体118从仓室110经由该至少一个冲击孔洞112散开。流体118在该至少一个冲击孔洞112中的流动通过与流动修正结构302相互作用来改变。改变由流动修正结构所改变的流体的流动相比于未受流动修正结构302阻碍的其它方面相同的流动增加了流体118和制品100的一部分之间的热接触。
流动修正结构302可由任何适合方法来形成，这些方法包括但不限于增材制造技术、铸造，或者它们的组合。增材制造技术可包括任何适合技术，包括但不限于直接金属激光熔融、直接金属激光烧结、选择性激光熔融、选择性激光烧结、电子束熔融、激光金属沉积或者它们的组合。
尽管已参照优选实施例描述了本发明，但本领域技术人员将理解可作出各种变化并且在不脱离本发明的范围的情况下可由同等物取代其元件。此外，在不脱离本发明的基本范围的情况下可作出许多修正以使具体情势或材料适应本发明的教导内容。因此，意图的是本发明并不限于如构思成用于实施本发明的最佳方式所公开的具体实施例，而是本发明将包括落在所附权利要求范围内的所有实施例。

Claims (10)

1.一种制品(100)，包括：
歧管（102），其包括冲击板（108），所述冲击板（108）限定仓室（110）和至少一个冲击孔洞（112），所述仓室（110）具有仓室表面（116）以及所述至少一个冲击孔洞（112）在进口孔洞（300）处与所述仓室（110）交接；
制品壁（104），其包括至少一个外部孔洞（114）；以及
后冲击腔（106），其设置在所述歧管（102）和所述制品壁（104）之间，所述后冲击腔（106）布置成经由所述至少一个冲击孔洞（112）接收来自所述仓室（110）的流体（118）以及经由所述至少一个外部孔洞（114）传送所述流体（118），
其中，所述至少一个冲击孔洞(112)包括流动修正结构(302)，所述冲击孔洞(112)和所述流动修正结构(302)限定排出孔洞(304)。
2.根据权利要求1所述的制品(100)，其特征在于，所述进口孔洞(300)包括进口区域(306)，所述排出孔洞(304)包括至少一个排出区域(312)，以及所述至少一个排出区域(312)处在所述进口区域(306)的大约10%至大约500%之间。
3.根据权利要求1所述的制品(100)，其特征在于，所述至少一个冲击孔洞(112)限定相对于所述仓室表面(116)处在大约30°至90°之间的冲击角度(314)。
4.根据权利要求3所述的制品(100)，其特征在于，所述排出孔洞（304）从所述冲击角度（314）偏转至多大约60°的偏转角度（316）。
5.根据权利要求1所述的制品(100)，其特征在于，所述排出孔洞（304）为环形的。
6.根据权利要求1所述的制品(100)，其特征在于，所述流动修正结构（302）包括紊流器（900）。
7.根据权利要求6所述的制品(100)，其特征在于，所述紊流器（900）包括至少一个导叶（902）。
8.根据权利要求7所述的制品(100)，其特征在于，所述至少一个导叶(902)包括扭转形态。
9.根据权利要求1所述的制品(100)，其特征在于，所述流动修正结构(302)包括多个流动分配孔洞(800)。
10.根据权利要求1所述的制品(100)，其特征在于，所述流动修正结构（302）包括定向喷嘴（1100）。
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