CN107448243B - 具有冷却回路的翼型件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有冷却回路的翼型件(79)，该涡轮发动机(10)具有发动机部件(68)，该发动机部件(68)包括空气供应回路(106)，该空气供应回路(106)联接到发动机部件(68)的外壁(95)内的多个通道(144，150)，其中冷却空气(C)通过这些通道(144，150)从空气供应回路(106)运动到发动机部件(68)的外表面(130)。

Description

具有冷却回路的翼型件

技术领域

本发明涉及航空领域，尤其涉及一种具有冷却回路的翼型件。

背景技术

涡轮发动机，尤其是燃气或燃烧涡轮发动机，是旋转发动机，其从穿过发动机到达多个旋转涡轮叶片上的燃烧气体流提取能量。涡轮发动机已经用于陆地和海上移动以及发电，但是最常用的是用于航空应用，例如用于飞行器，包括直升机。在飞行器中，涡轮发动机用于飞行器的推进。在陆地应用中，涡轮发动机通常用于发电。

用于飞行器的涡轮发动机被设计成在高温下操作以使得发动机效率最大化，因此某些发动机部件(例如高压涡轮和低压涡轮)的冷却可能是有利的。通常，通过将较冷的空气从高压和/或低压压缩机引导到需要冷却的发动机部件来实现冷却。高压涡轮中的温度为大约1000℃至2000℃，来自压缩机的冷却空气的温度为大约500℃至700℃。虽然压缩机空气是高温的，但是其相对于涡轮空气是较冷的，可以用来冷却涡轮。

当前的涡轮叶片总体上包括一个或多个内部冷却回路，以用于将冷却空气引导通过叶片以冷却叶片的不同部分，并且可以包括专用冷却回路以冷却叶片的不同部分，例如叶片的前边缘、后边缘和末端。

发明内容

本发明一方面提供了一种用于涡轮发动机的翼型件，所述翼型件包括：外壁，所述外壁具有界定了内部空间的外表面和内表面，所述外壁限定了压力侧和抽吸侧，所述压力侧和抽吸侧在前边缘和后边缘之间沿轴向延伸并且在根部和末端之间沿径向延伸；至少一个涂层，所述至少一个涂层施加到所述外表面；多个冷却回路，每个冷却回路至少包括壁子回路和外皮子回路，所述壁子回路具有设置在所述外壁的内部中的壁冷却通道，所述外皮子回路具有形成在所述外表面中的至少一个沟槽和穿过所述涂层通向所述沟槽的至少一个孔，所述沟槽流体地联接到冷却通道；空气均衡腔体，所述空气均衡腔体从所述根部或末端中的至少一个流体地联接到所述多个冷却回路中的至少一个冷却回路；以及至少一个均衡腔体，所述至少一个均衡腔体位于所述内部中，并且流体地联接所述多个冷却回路。

进一步地，所述多个冷却回路由所述空气供应回路以串行方式或并行方式之一流体地供应。

进一步地，所述多个冷却回路在所述根部和所述末端之间延伸。

进一步地，所述至少一个均衡腔体在所述根部和所述末端之间延伸。

进一步地，在所述至少一个均衡腔体和所述多个冷却回路之间具有多个流体连接。

进一步地，所述多个流体连接将所述至少一个均衡腔体联接到至少一个壁冷却通道。

进一步地，所述至少一个沟槽包括连接到所述至少一个壁冷却通道的多个沟槽。

进一步地，所述至少一个孔包括穿过所述涂层通向所述多个沟槽的多个孔。

进一步地，所述至少一个壁冷却通道包括多个壁冷却通道。

进一步地，所述壁子回路中的至少一些串行地流体联接，其中所述壁子回路中的至少一个壁子回路流体地联接到所述均衡腔体。

进一步地，所述壁子回路中的仅仅一个壁子回路流体地联接到所述均衡腔体。

进一步地，所述壁子回路中的仅仅一个壁子回路流体地联接到所述空气供应回路。

进一步地，所述壁子回路的第一群组和第二群组在所述根部和所述末端之间延伸，其中仅仅所述第一群组流体地联接到所述空气供应回路，所述第二群组通过所述均衡腔体流体地联接到所述第一群组。

进一步地，所述均衡腔体流体地联接到所述空气供应回路。

进一步地，串行地连接的壁子回路的第一群组和第二群组在所述根部和所述末端之间延伸，其中所述第一群组和第二群组中的每一个都流体地联接到所述空气供应回路，并且所述第一群组和第二群组流体地联接到所述均衡腔体。

进一步地，所述翼型件还包括壁冷却孔，所述壁冷却孔穿过所述涂层并且流体地联接到所述壁冷却通道。

本发明另一方面提供了一种用于涡轮发动机的发动机部件，所述涡轮发动机产生热空气流并提供冷却流体流，所述发动机部件包括：壁，所述壁将所述热空气流与所述冷却流体流分离，并且具有第一表面和面向所述冷却流体流的第二表面，热空气沿着所述第一表面在热流动路径中流动；至少一个涂层，所述至少一个涂层施加到所述第一表面；多个冷却回路，每个冷却回路至少包括壁子回路和外皮子回路，所述壁子回路具有设置在所述壁的内部中的壁冷却通道，所述外皮子回路具有形成在所述第一表面中的至少一个沟槽和穿过所述涂层通向所述沟槽的至少一个孔，所述沟槽流体地连接到所述壁冷却通道；以及至少一个均衡腔体，所述至少一个均衡腔体流体地联接所述多个冷却回路；其中所述多个冷却回路中的至少一个冷却回路流体地联接到所述冷却流体流。

进一步地，所述多个冷却回路以串行方式或并行方式之一流体地联接到所述冷却流体流。

进一步地，在所述至少一个均衡腔体和所述多个冷却回路之间具有多个流体连接。

进一步地，所述至少一个沟槽包括连接到所述冷却流体流的多个沟槽。

进一步地，所述至少一个孔包括穿过所述涂层通向所述多个沟槽的多个孔。

进一步地，所述至少一个壁冷却通道包括多个壁冷却通道。

进一步地，所述壁子回路中的至少一些串行地流体联接，其中所述壁子回路中的至少一个壁子回路流体地联接到所述均衡腔体。

进一步地，所述壁子回路中的仅仅一个壁子回路流体地联接到所述均衡腔体。

进一步地，所述壁子回路中的仅仅一个壁子回路流体地联接到所述冷却流体流。

进一步地，所述壁子回路布置成壁子回路的第一群组和第二群组。

进一步地，仅仅所述第一群组流体地联接到所述冷却流体流，所述第二群组通过所述均衡腔体流体地联接到所述第一群组。

进一步地，所述均衡腔体流体地联接到所述冷却流体流。

进一步地，所述第一群组和第二群组串行地连接，其中所述第一群组和第二群组中的每一个都流体地联接到所述空气供应回路，并且所述第一群组和第二群组流体地联接到所述均衡腔体。

进一步地，所述发动机部件还包括壁冷却孔，所述壁冷却孔穿过所述涂层并且流体地联接到所述壁冷却通道。

本发明又一方面提供了一种冷却发动机部件的方法，所述发动机部件包括多个冷却回路，所述多个冷却回路具有至少一个壁子回路和外皮子回路，所述方法包括：对于所述多个冷却回路中的每一个冷却回路，使冷却空气从所述壁子回路串行地传递到所述外皮子回路，同时均衡所述多个冷却回路之间的冷却空气流。

进一步地，所述方法包括：将冷却空气仅仅供应到所述多个冷却回路中的一个冷却回路，同时将冷却空气从所述多个冷却回路中的一个冷却回路串行地供应到所述多个冷却回路中的另一个冷却回路。

进一步地，所述方法包括：在多个位置处均衡多个回路之间的冷却空气。

进一步地，所述方法包括：将冷却空气从所述壁冷却回路供应到所述翼型件的外表面，而不使冷却空气穿过所述外皮冷却回路。

进一步地，所述多个冷却回路以并行方式流体地联接到所述冷却空气。

进一步地，所述多个冷却回路以串行方式流体地联接到所述冷却空气。

附图说明

在附图中：

图1为用于飞行器的涡轮发动机的示意性横截面图。

图2为图1的发动机的涡轮叶片形式的发动机部件的透视图，其具有冷却空气入口通道。

图3为图2的翼型件的示意性周边视图。

图4为图2的翼型件的横截面图，示出了多个内部通道。

图5为图4的翼型件的取出部分的示意图，示出了壁子回路、外皮子回路和空气均衡腔体。

图6A和6B为用于图5的壁子回路和外皮子回路的不同流动方向的示意图。

图7A、7B、7C为图4的翼型件的横截面示意图，其用于不同构造的壁子回路和外皮子回路。

具体实施方式

本发明所述的实施例涉及用于发动机的发动机部件，其具有冷却回路，该冷却回路包括外皮子回路(Skin Sub-circuit)、壁子回路(Wall Sub-circuit)和均衡腔体(Equalizing Cavity)，其中外皮子回路或壁子回路之一供应有冷却空气，以用于冷却例如翼型件的外表面。为了说明的目的，将针对用于飞行器燃气涡轮发动机的涡轮来描述本发明。然而，应当理解，本发明并不限于此并且能够一般性地应用于发动机，包括压缩机，以及应用于非飞行器应用，例如其它移动应用和非移动工业、商业和住宅应用。

如在此所用的，术语“前”或“上游”指的是沿着朝向发动机入口的方向运动，或者沿着朝向与另一个部件相比相对更靠近发动机入口的部件的方向运动。与“前”或“上游”结合使用的术语“后”或“下游”指的是朝向发动机的后部或出口的方向，或者朝向与另一个部件相比相对更靠近发动机出口的方向。

另外，如在此所用的，术语“径向”或“径向地”指的是在发动机的中心纵向轴线和发动机外周边之间延伸的维度。

所有方向性参考(例如径向、轴向、近侧、远侧、上、下、向上、向下、左、右、侧向、前、后、顶部、底部、上部、下部、竖直、水平、顺时针、逆时针、上游、下游、向前、向后等)仅仅用于识别的目的，以帮助读者理解本发明，而并非是限制性的，尤其是并非对定位、取向或本发明的用途进行限制。连接参考(例如附接、联接、连接和联结)应当宽泛地解释，可以包括元件的连接之间的中间构件以及元件之间的相对运动，除非另外指明。因此，连接参考不必推断出两个元件直接连接和彼此为固定关系。示例性附图仅仅是示意性的，附图中反映的维度、位置、顺序和相对尺寸可以是不同的。

图1为用于飞行器的涡轮发动机10的示意性横截面图。发动机10具有大致纵向延伸的轴线或中心线12，其从前14至后16延伸。沿着下游串联流动关系，发动机10包括：具有风扇20的风扇部段18；具有增压器或低压(LP)压缩机24和高压(HP)压缩机26的压缩机部段22；具有燃烧器30的燃烧部段28；具有HP涡轮34和LP涡轮36的涡轮部段32；以及排气部段38。

风扇部段18包括围绕风扇20的风扇壳体40。风扇20包括围绕中心线12沿径向设置的多个风扇叶片42。HP压缩机26、燃烧器30和HP涡轮34形成发动机10的芯部44，该芯部产生热空气流。芯部44被芯部壳体46围绕，该芯部壳体可以与风扇壳体40联接。

围绕发动机10的中心线12同轴地设置的HP轴或线轴48将HP涡轮34驱动地连接到HP压缩机26。处于较大直径的环形HP线轴48内的、围绕发动机10的中心线12同轴地设置的LP轴或线轴50将LP涡轮36驱动地连接到LP压缩机24和风扇20。线轴48、50能够围绕发动机中心线旋转，并且联接到多个可旋转元件，这些可旋转元件可以共同限定转子51。

LP压缩机24和HP压缩机26分别包括多个压缩机级52、54，其中一组压缩机叶片56、58相对于对应的一组静态压缩机轮叶60、62(也称为喷嘴)旋转，以压缩或加压穿过该级的流体流。在单个压缩机级52、54中，多个压缩机叶片56、58可以设置成环，并且可以相对于中心线12从叶片平台沿径向向外延伸到叶片末端，同时对应的静态压缩机轮叶60、62定位在旋转叶片56、58的上游并与旋转叶片相邻。要注意的是，图1所示的叶片、轮叶和压缩机级的数量的选择仅仅只是示意性的，其它的数量也是可能的。

用于压缩机级的叶片56、58可以安装到盘(disk)61上，该盘安装到HP和LP线轴48、50中对应的线轴上，每个级具有其自身的盘61。用于压缩机级的轮叶60、62可以以周边布置形式安装到芯部壳体46。

HP涡轮34和LP涡轮36分别包括多个涡轮级64、66，其中一组涡轮叶片68、70相对于对应的一组静态涡轮轮叶72、74(也称为喷嘴)旋转，以从穿过该级的流体流提取能量。在单个涡轮级64、66中，多个涡轮叶片68、70可以设置成环，并且可以相对于中心线12从叶片平台沿径向向外延伸到叶片末端，同时对应的静态涡轮轮叶72、74定位在旋转叶片68、70的上游并与旋转叶片相邻。要注意的是，图1所示的叶片、轮叶和涡轮级的数量的选择仅仅只是示意性的，其它的数量也是可能的。

用于涡轮级的叶片68、70可以安装到盘71，该盘安装到HP和LP线轴48、50中对应的线轴，每个级具有专用的盘71。用于压缩机级的轮叶72、74可以以周边布置形式安装到芯部壳体46。

与转子部分互补的是，发动机10的固定部分，例如压缩机和涡轮部段22、32之间的静态轮叶60、62、72、74，也被单独地或共同地称为定子63。因此，定子63可以指的是整个发动机10中的非旋转元件的组合。

在操作中，离开风扇部段18的空气流被分流，使得空气流的一部分被引导到LP压缩机24中，然后该LP压缩机将加压空气76供应到HP压缩机26，该HP压缩机进一步加压空气。来自HP压缩机26的加压空气76在燃烧器30中与燃料混合并点火燃烧，由此产生燃烧气体。通过HP涡轮34从这些气体中提取一些功，该HP涡轮驱动HP压缩机26。燃烧气体排放到LP涡轮36中，该LP涡轮提取额外的功以驱动LP压缩机24，废气最终经由排气部段38从发动机10排出。LP涡轮36的推进驱动LP线轴50，以转动风扇20和LP压缩机24。

可以从压缩机部段22吸取加压空气流76的一部分，作为排出空气77。可以从加压空气流76吸取排出空气77，并且将排出空气提供到需要冷却的发动机部件。进入燃烧器30的加压空气流76的温度显著增大。因此，排出空气77提供的冷却对于这样的发动机部件在高温环境中的操作而言是必要的。

空气流78的其余部分绕过LP压缩机24和发动机芯部44，并且在风扇排气侧84处通过固定轮叶的行离开发动机10，更具体地，通过包括多个翼型件引导轮叶82的出口引导轮叶组件80离开该发动机。更具体地，使用与风扇部段18相邻的周边的一行径向延伸的翼型件引导轮叶82，以对空气流78施加一定的方向控制。

由风扇20供应的一些空气可以绕过发动机芯部44并且用于发动机10的各部分的冷却，尤其是热部分的冷却，和/或用来冷却飞行器的其它方面或为这些方面提供动力。在涡轮发动机的情况下，发动机的热部分通常处于燃烧器30的下游，尤其是涡轮部段32的下游，其中HP涡轮34是最热的部分，原因是其处于燃烧部段28的直接下游。其它冷却流体源可以是但不限于从LP压缩机24或HP压缩机26排出的流体。

图2为图1的发动机10的涡轮叶片68之一形式的发动机部件的透视图。涡轮叶片68包括榫型件75和翼型件79。翼型件79在根部83和末端81之间沿径向延伸。榫型件75还包括在根部83处与翼型件79成一体的平台85，该平台有助于沿径向容纳涡轮空气流。榫型件75可以被构造成安装到发动机10上的涡轮转子盘。榫型件75包括至少一个入口通道，示例性地示出为第一入口通道88、第二入口通道90和第三入口通道92，每个入口通道延伸穿过榫型件75以在通道出口94处提供与翼型件79的内部流体连通。通道出口94流体地联接到多个冷却回路(图4)，这些冷却回路可以如图所示处于根部83处，或者处于末端81处以限定空气供应回路106，或者处于任何其它期望的位置处。应当理解，榫型件75以横截面示出，使得入口通道88、90、92容纳在榫型件75的本体内。

转到图3，以横截面示出的翼型件79包括外壁95，该外壁界定了内部空间96，该内部空间具有凹形压力侧98和凸形抽吸侧100，该凹形压力侧和凸形抽吸侧连接在一起，以限定在前边缘102和后边缘104之间沿轴向延伸的翼型件横截面。叶片68沿一个方向旋转，使得压力侧98跟随抽吸侧100。因此，如图3所示，翼型件79朝向页面的顶部向上转动。

参考图4，内部空间96可以分为多个内部均衡腔体122、124、126，这些内部均衡腔体可以以任何形式布置在内部空间96中，并且可以从根部83延伸到末端81。均衡腔体122、124、126专门用来均衡设置在翼型件79内的多个回路128之间的压差。在一些实施例中，均衡腔体122、124、126可以流体地联接到至少一个入口通道88、90、92，在入口通道处通过通道出口94提供与至少一个均衡腔体122、124、126的内部流体连通。

应当理解，翼型件79内每个单独的均衡腔体122、124、126的相应几何结构如图所示是示例性的，并不是将翼型件79限制为如图所示的均衡腔体的数量、几何结构、尺寸或位置。另外，均衡腔体122、124、126可以彼此流体地联接，以在相邻的均衡腔体之间提供额外的内部流体连通。另外，虽然示出了三个均衡腔体，但是可以具有任何数量的均衡腔体，例如从零个到一个到多个。

外壁95包括外表面130和内表面132，其限定了大致实心的内部134。至少一个涂层136施加到外表面130，其中涂层136可以包括具有金属、陶瓷或任何其它合适材料的一个或多个层。外表面130和至少一个涂层136限定了用于翼型件的“外皮”。包括外皮的外壁95将翼型件的第一表面129上的热空气流H与沿着第二表面131供应到供应回路122、124、126的冷却流体流C分开。涂层136可以由各种已知的方法形成，例如喷雾、汽相沉积等等，并且也可以通过增量制造而形成。

多个膜孔138、139可以流体地联接到多个回路128，以将冷却空气提供到翼型件79的外部上。应当理解，膜孔可以是为任何几何结构的膜冷却出口，例如但不限于孔、成型孔和狭槽。

多个回路128每个都包括至少一个壁子回路140和一个外皮子回路142，并且设置有翼型件79。应当理解，虽然示出了相邻的均衡腔体124，但是多个回路128可以设置在翼型件79的外壁95的内部134中任何位置处。

参考图5，将针对图4的翼型件的一部分的该示意图来描述壁子回路140和外皮子回路142的细节。外皮子回路142包括设置在外表面130中的至少一个沟槽146以及穿过涂层136通向沟槽146的至少一个膜孔138。外皮子回路142可以形成在外表面130中，或者形成在涂层136中，或者形成在这两者的组合中，如图所示。在一些实施例中，所示的涂层136的一部分可以是同一基体的一部分，该基体形成沟槽146，然后顶部上可以增加涂层，利用非涂层材料，例如利用钎焊或附接到外表面上的金属板，来封闭外皮冷却回路142。应当理解，所示的多个沟槽和通道是示例性的，并不用来限制例如形状、取向或尺寸。

至少一个沟槽146可以是多个沟槽146，这些沟槽彼此流体地联接或者彼此流体地分离。多个沟槽146可以成组地布置，这些组可以用来形成外皮子回路142中的子回路。多个沟槽146的宽度和长度可以是变化的。还可以想到，多个膜孔138可以穿过涂层通向多个沟槽146中的仅仅一个沟槽或者通向多个沟槽146中的若干或全部沟槽。应当理解，所示的多个沟槽和通道是示例性的，并不用来限制例如形状、取向或尺寸。

壁子回路140包括设置在壁95的内部134中且由内表面和外表面130、132界定的一个或多个壁冷却通道144、以及穿过涂层136和内部134而通向壁冷却通道144的至少一个壁冷却孔139。还能够想到，多个壁冷却孔139可以穿过涂层通向壁冷却通道144。

可以形成为孔口或狭槽的内部孔148可以从多个沟槽146中的至少一个沟槽到壁冷却通道144穿过内部134，以提供壁子回路140和外皮子回路142之间的流体连接。可以想到，沟槽146可以具有与壁冷却通道144相同或者比壁冷却通道小的尺寸，在另外的实施例中为壁冷却通道144的50％或更小。

现在转到图6A和6B，包括冷却空气的冷却流体流C通过通道出口94供应到壁子回路140，该通道出口例如联接到第一、第二或第三入口通道88、90、92之一。在图6A中，冷却空气在壁冷却通道140内的第一位置A处供应，其中空气可以从壁冷却孔139流出，如虚线箭头所示，或者作为另外一种选择，空气可以流过内部孔148并沿着一个沟槽146流入到外皮子回路142中，如实线箭头所示。冷却空气可以在两个子回路的每一个子回路中沿大致相同的方向彼此并行地流动。

在图6B中，冷却空气在壁冷却通道内的第二位置B处供应，其中当与图6A相比时，虚线箭头所示的从膜孔138流出的空气具有相对较短的行进距离。如实线箭头所示沿着一个沟槽146穿过内部孔148并进入外皮子回路142所取得的路径比图6A所示的路径长，并且产生沿相反方向的并行冷却空气流。

外皮子回路中的相邻的沟槽可以彼此流体地连接(未示出)，或者例如利用多个内部孔148流体地连接到壁通道。作为另外一种选择，每个沟槽可以是螺线型外皮子回路的一部分，其中壁通道取向和沟槽取向彼此成一定角度或者彼此垂直。可以想到另外的构造，原因是附图仅仅是示例性的而非限制性的。

转到图7A、7B和7C，将讨论用于将冷却空气C供应到多个冷却回路的三种构造。这些构造彼此类似，因此，相同的部分用相同的数字加上100来表示，应当理解，每个构造的相同部分的描述应用于另外的构造，除非另有说明。应当理解，图示的构造仅仅是示例性的而非限制性的，也可以想到其它的构造。

示出了多个壁冷却通道144中的至少一个壁冷却通道与多个均衡腔体122、124、126中的一个均衡腔体的联接。沟槽146、壁冷却通道144和均衡腔体122、124、126可以从根部83到末端81跨越部分或整个翼型件79。

图7A为一批多个冷却回路128，其中冷却空气C供应到空气供应回路106，穿过通道出口94，到达例如位于压力侧98上的壁子回路140的第一群组150。第一群组150中的壁子回路140包括壁冷却通道144，这些壁冷却通道利用例如内部孔154彼此串联地联接。例如位于壁子回路140的抽吸侧100上的第二群组152包括也串联地联接的壁冷却通道144。经由均衡腔体124形成第一群组150和第二群组152之间的流体连接。

虽然靠近通道出口94的至少一个壁子回路141保持与均衡腔体124分离，但是第一和第二群组150、152两者中其余的壁子回路140中的至少一个可以利用均衡通道156进一步联接到均衡腔体124，以在均衡腔体124和多个冷却回路128之间形成并行多重流体连接。

图7B为一批多个冷却回路228，其中冷却空气C供应到空气供应回路206，穿过通道出口194，到达壁子回路240的第一群组250。均衡腔体224通过通道出口195另外供应有冷却空气C。壁子回路240的第二群组252通过均衡腔体224流体地联接到壁子回路240的第一群组250。

在这种构造中，仅仅最远离通道出口194和195的壁子回路240联接到均衡腔体224，以使得第二群组252的多个冷却回路228以串行方式流体地联接到第一群组250。

图7C与图7B类似，仅仅在该图示中，壁子回路340的第一群组350和壁子回路340的第二群组352两者流体地联接到空气供应回路306。

均衡通道156、256、356应当理解为具有任何尺寸和数量。这些可以具有非常小的尺寸，使得它们减小少量冷却剂流动时的压差载荷，或者可以具有较大的尺寸，使得它们减小较多冷却剂流动时的压差载荷。

利用多个冷却回路128冷却翼型件79的方法包括：对于多个冷却回路128中的每一个冷却回路，使冷却空气C从壁冷却回路140串行地传递到外皮冷却回路142，同时利用均衡腔体124均衡多个冷却回路128之间的冷却空气流C。

如图7A和7B所示，该方法包括将冷却空气C仅仅供应到多个冷却回路128的包括壁子回路141、241的冷却回路，然后通过流体连接146、148将冷却空气C串行地供应到其余的多个冷却回路128。

该方法还包括在沿着均衡腔体124设置的多个位置148处均衡多个冷却回路128之间的冷却空气C。

如图6A和图6B所示，该方法还包括将冷却空气C从壁冷却通道144供应到翼型件79的外表面130，而不使冷却空气穿过沟槽146，例如穿过壁冷却孔139。

可以想到，具有多个壁通道和外皮子回路的整个发动机部件可以铸造成单个部件，之后可以模制和再成形发动机部件的各部分，然后施加涂层。也可以想到增量制造，其中例如均衡腔体的主要部件是铸造的，并且增加包括壁通道、流体连接孔和外皮子回路的额外部件。

本发明的公开包括冷却的部件，其采用壁子回路和外皮子回路两者，冷却空气并行地且串行地流过这两者，其中壁子回路在翼型件的根部或末端处从空气供应回路接纳冷却空气。

外皮子回路单独地可以允许高达30％的冷却流减少。采用与外皮子回路并行的壁子回路的优点包括增加了基体结构的热均匀性。在外皮子回路失效风险增大的情况下，并行的壁子回路仍然可以提供与发动机部件的热和结构一体化。

在较新的涡轮冷却中，与现有的涡轮冷却相比，流动降低30至50％。将壁子回路与外皮子回路组合能够减少30％的冷却流，降低了成本，并且降低了比燃料消耗。

书写的说明书利用实例来公开本发明，包括最佳模式，并且使得本领域任何技术人员能够实施本发明，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何结合的方法。本发明的专利范围由权利要求限定，并且可以包括本领域技术人员能够想到的其它例子。如果这样的其它例子具有与权利要求的文字语言不是不同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的文字语言差别不太明显的等同结构元件，那么它们将处于权利要求的范围内。

Claims (30)

1.一种用于涡轮发动机的翼型件，所述翼型件包括：

外壁，所述外壁具有界定了内部空间的外表面和内表面，所述外壁限定了压力侧和抽吸侧，所述压力侧和抽吸侧在前边缘和后边缘之间沿轴向延伸并且在根部和末端之间沿径向延伸；

至少一个涂层，所述至少一个涂层施加到所述外表面；

多个冷却回路，每个冷却回路至少包括壁子回路和外皮子回路，其中所述壁子回路具有设置在所述外壁的内部中的壁冷却通道且至少一个壁冷却孔穿过所述涂层并且绕过所述外皮子回路直接到所述壁冷却通道，所述外皮子回路具有形成在所述外表面中的至少一个沟槽和穿过所述涂层通向所述沟槽的至少一个孔，其中所述沟槽流体地联接到所述壁冷却通道；

空气供应回路，所述空气供应回路包括在所述根部处流体地联接到所述多个冷却回路中的至少一个冷却回路的通道出口；以及

至少一个均衡腔体，所述至少一个均衡腔体位于所述内部中，并且流体地联接所述多个冷却回路；

其中所述壁子回路中的至少一些串行地流体联接，其中所述壁子回路中的至少一个壁子回路流体地联接到所述均衡腔体；

其中所述壁子回路的第一群组和第二群组在所述根部和所述末端之间延伸，其中仅仅所述第一群组在所述通道出口处直接流体地联接到所述空气供应回路，且所述第二群组通过所述均衡腔体流体地联接到所述第一群组。

2.根据权利要求1所述的翼型件，其特征在于，所述多个冷却回路由所述空气供应回路以串行方式或并行方式之一流体地供应。

3.根据权利要求2所述的翼型件，其特征在于，所述多个冷却回路在所述根部和所述末端之间延伸。

4.根据权利要求3所述的翼型件，其特征在于，所述至少一个均衡腔体在所述根部和所述末端之间延伸。

5.根据权利要求4所述的翼型件，其特征在于，在所述至少一个均衡腔体和所述多个冷却回路之间具有多个流体连接。

6.根据权利要求5所述的翼型件，其特征在于，所述多个流体连接将所述至少一个均衡腔体联接到至少一个壁冷却通道。

7.根据权利要求6所述的翼型件，其特征在于，所述至少一个沟槽包括连接到所述至少一个壁冷却通道的多个沟槽。

8.根据权利要求7所述的翼型件，其特征在于，所述至少一个孔包括穿过所述涂层通向所述多个沟槽的多个孔。

9.根据权利要求8所述的翼型件，其特征在于，所述至少一个壁冷却通道包括多个壁冷却通道。

10.根据权利要求1所述的翼型件，其特征在于，所述壁子回路中的仅仅一个壁子回路流体地联接到所述均衡腔体。

11.根据权利要求1所述的翼型件，其特征在于，所述壁子回路中的仅仅一个壁子回路流体地联接到所述空气供应回路。

12.根据权利要求1所述的翼型件，其特征在于，所述均衡腔体流体地联接到所述空气供应回路。

13.根据权利要求1所述的翼型件，其特征在于，串行地连接的壁子回路的第一群组和第二群组在所述根部和所述末端之间延伸，其中所述第一群组和第二群组中的每一个都流体地联接到所述空气供应回路，并且所述第一群组和第二群组流体地联接到所述均衡腔体。

14.根据权利要求1所述的翼型件，其特征在于，所述翼型件还包括壁冷却孔，所述壁冷却孔穿过所述涂层并且流体地联接到所述壁冷却通道。

15.一种用于涡轮发动机的发动机部件，所述涡轮发动机产生热空气流并提供冷却流体流，所述发动机部件包括：

壁，所述壁将所述热空气流与所述冷却流体流分离，并且具有与所述热空气流一起处于热流动路径中的第一表面和面向所述冷却流体流的第二表面；

至少一个涂层，所述至少一个涂层施加到所述第一表面；

多个冷却回路，每个冷却回路至少包括壁子回路和外皮子回路，其中所述壁子回路具有设置在所述壁的内部中的沿第一方向串行地流体联接的多个壁冷却通道且至少一个壁冷却孔穿过所述涂层绕过所述外皮子回路直接到至少一个壁冷却通道，所述外皮子回路具有形成在所述第一表面中的至少一个沟槽和穿过所述涂层通向所述沟槽的至少一个孔，其中所述沟槽沿垂直于所述第一方向的第二方向流体地连接到所述壁冷却通道中的至少一个壁冷却通道；

至少一个均衡腔体，所述至少一个均衡腔体流体地联接所述多个冷却回路；以及

通道出口，以用于供应所述冷却流体流；

其中至少一个壁子回路流体地联接到所述通道出口；

其中所述壁子回路布置成壁子回路的第一群组和第二群组；

其中所述至少一个壁子回路是壁子回路的第一群组和第二群组，且所述通道出口直接联接到仅仅所述第一群组且所述第二群组通过所述均衡腔体流体地联接到所述第一群组。

16.根据权利要求15所述的发动机部件，其特征在于，所述多个冷却回路以串行方式或并行方式之一流体地联接到所述冷却流体流。

17.根据权利要求15所述的发动机部件，其特征在于，在所述至少一个均衡腔体和所述多个冷却回路之间具有多个流体连接。

18.根据权利要求15所述的发动机部件，其特征在于，所述至少一个沟槽包括连接到所述冷却流体流的多个沟槽。

19.根据权利要求18所述的发动机部件，其特征在于，所述至少一个孔包括穿过所述涂层通向所述多个沟槽的多个孔。

20.根据权利要求18所述的发动机部件，其特征在于，所述壁冷却通道包括多个壁冷却通道。

21.根据权利要求15所述的发动机部件，其特征在于，所述壁子回路中的至少一些串行地流体联接额外的内部孔，其中所述壁子回路中的至少一个壁子回路通过至少一个均衡通道流体地联接到所述均衡腔体。

22.根据权利要求21所述的发动机部件，其特征在于，所述至少一个均衡通道在所述壁子回路中的仅仅一个壁子回路和所述均衡腔体之间延伸。

23.根据权利要求21所述的发动机部件，其特征在于，所述通道出口直接联接到所述壁子回路中的仅仅一个壁子回路。

24.根据权利要求15所述的发动机部件，其特征在于，所述均衡腔体通过另一个通道出口流体地联接到所述冷却流体流。

25.根据权利要求15所述的发动机部件，其特征在于，所述第一群组和第二群组串行地连接，其中所述第一群组和第二群组中的每一个都流体地联接到空气供应回路，并且所述第一群组和第二群组流体地联接到所述均衡腔体。

26.根据权利要求15所述的发动机部件，其特征在于，所述发动机部件还包括壁冷却孔，所述壁冷却孔穿过所述涂层并且流体地联接到所述壁冷却通道。

27.一种冷却发动机部件的方法，所述发动机部件包括多个冷却回路，所述多个冷却回路具有至少一个壁子回路和外皮子回路，所述方法包括：将冷却流体沿第一方向从空气供应回路供应到所述至少一个壁子回路；使冷却空气沿垂直于所述第一方向的第二方向从所述壁子回路串行地传递到所述外皮子回路；同时使所述冷却空气从所述壁子回路直接传递到所述发动机部件的外表面而绕过所述外皮子回路；以及通过由均衡通道将所述壁子回路中的至少一个壁子回路流体地联接到至少一个均衡腔体来均衡所述多个冷却回路之间的压差；

将所述冷却空气直接供应到仅仅一个壁子回路，同时将所述冷却空气从所述多个冷却回路中的一个冷却回路串行地供应到所述多个冷却回路中的另一个冷却回路；

其中所述壁子回路布置成壁子回路的第一群组和第二群组；

其中所述至少一个壁子回路是壁子回路的第一群组和第二群组，且将所述冷却空气直接供应到仅仅所述第一群组且所述第二群组通过所述均衡腔体流体地联接到所述第一群组。

28.根据权利要求27所述的方法，其特征在于，所述方法包括：在多个位置处均衡多个回路之间的冷却空气。

29.根据权利要求27所述的方法，其特征在于，所述多个冷却回路以并行方式流体地联接到所述冷却空气。

30.根据权利要求27所述的方法，其特征在于，所述多个冷却回路以串行方式流体地联接到所述冷却空气。

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