CN108798901A - 包括冲击结构的增材制造部件 - Google Patents

Abstract

提供了用于部件的增材制造的冲击结构。控制结构包括外壁、内壁和位于外壁和内壁之间的冲击壁。流体分配通路限定在内壁和冲击壁之间，冲击间隙限定在冲击壁和外壁之间。多个冲击孔限定在冲击壁中以提供流体分配通路和冲击间隙之间的流体连通。冷却或加热流体流可以被供应到流体分配通路，所述流体分配通路分配该流体流并且将该流体流穿过冲击孔冲击到外壁上以相应地冷却或加热外壁。

Description

包括冲击结构的增材制造部件

技术领域

本公开总体上涉及冲击结构，并且更具体地涉及用于燃气涡轮发动机的增材制造部件，其包括用于控制部件的温度的冲击结构。

背景技术

燃气涡轮发动机的核心大体上包括串流布置的压缩机部段、燃烧部段、涡轮部段和排气部段。在操作中，空气被提供到压缩机部段的入口，在所述压缩机部段，一个或多个轴向压缩机渐进地压缩空气，直到空气到达燃烧部段。燃料与压缩空气混合并在燃烧部段内燃烧以提供燃烧气体。燃烧气体从燃烧部段被传送到涡轮部段。通过涡轮部段的燃烧气体流驱动涡轮部段，且接着被导引通过排气部段，例如到大气环境。

在燃气涡轮发动机的操作期间，各种部件可能经历极端的温度梯度，如果不加以控制，其可能导致操作问题。例如，在高海拔或寒冷环境操作期间，入口的中心主体可能暴露于非常冷的空气中，导致积冰。类似地，由于热膨胀，暴露于非常高的温度下的涡轮壳体可能相对于涡轮转子叶片而尺寸增大，导致涡轮效率损失或其他操作问题。各种传统的系统和方法被用于控制这些部件的温度，例如通过引导热空气以加热中心体并防止结冰，并且通过将冷空气引导到涡轮壳体以防止过度的热膨胀。然而，这种控制这些部件的温度的方法通常需要复杂的管道和多部件组件，这既低效又增加泄漏或其他部件故障的可能性。

因此，包括用于输送加热或冷却空气以选择部件的部分的特征结构的部件将是有用的。更具体地，包括用于控制局部部件温度的冲击结构的燃气涡轮发动机的增材制造部件将是特别有益的。

发明内容

本发明的各方面和优势将部分地在以下描述中阐述，或可从所述描述显而易见，或可通过本发明的实践而得知。

在本公开的一个示例性实施例中，提供了包括外壁和与所述外壁间隔开的内壁的部件。冲击壁位于所述外壁和所述内壁之间，在所述内壁和所述冲击壁之间限定出流体分配通路，并且在所述冲击壁和所述外壁之间限定出冲击间隙。多个冲击孔限定在所述冲击壁中，所述冲击孔提供所述流体分配通路与所述冲击间隙之间的流体连通。所述外壁、所述冲击壁和所述内壁一体地形成为单个整体式部件。

可选地，所述部件还包括：入口管道，所述入口管道限定了入口通路，所述入口通路与所述流体分配通路流体连通。排出壳体，所述排出壳体限定了排出室和多个排出口，所述排出室与所述冲击间隙流体连通。其中所述外壁、所述内壁和所述冲击壁限定了冲击结构，所述冲击结构基本上沿着径向方向从所述入口管道延伸，并且所述排出壳体基本上沿着所述径向方向从所述冲击结构延伸。

可选地，所述部件还包括：多个分隔壁，所述多个分隔壁基本上垂直于所述内壁和所述外壁之间的所述冲击壁延伸。

可选地，所述部件还包括：位于所述冲击间隙内并且在所述外壁与所述冲击壁之间延伸的一个或多个支撑支柱；以及位于所述流体分配通路内并在所述冲击壁和所述内壁之间延伸的一个或多个支撑支柱。其中所述支撑支柱形成限定顶点的圆顶结构，所述多个冲击孔中的一个位于所述顶点处。

可选地，所述内壁、所述冲击壁和所述外壁是曲线形的。所述冲击孔基本上垂直于所述冲击壁延伸穿过所述冲击壁。

可选地，所述外壁在所述入口管道和所述排气室之间是连续的，并且所述内壁在所述入口管道和端壁之间是连续的，使得冲击空气流不会流过所述外壁或所述内壁。

可选地，所述冲击间隙限定沿着垂直于所述外壁的方向在所述冲击壁与所述外壁之间测量的恒定高度。

可选地，所述外壁是燃气涡轮发动机的鼻锥、增压器壳体、压缩机壳体、涡轮壳体、框架或中心体。

在本公开的另一个示例性方面中，提供了一种限定轴向方向的部件。所述部件包括一个或多个入口管道，所述一个或多个入口管道限定了一个或多个入口通路。环形分配环围绕所述轴向方向形成并且限定与所述入口通路流体连通的环形室。多个内部流体管道从所述环形分配环延伸并且至少部分地由冲击壁限定，每个内部流体管道限定与所述环形室流体连通的流体分配通路。多个外部流体管道从所述环形分配环延伸并且至少部分地由所述冲击壁和外壁限定，所述外部流体管道中的每一个限定冲击间隙。多个冲击孔限定在所述冲击壁中，所述冲击孔提供所述流体分配通路与所述冲击间隙之间的流体连通。

可选地，所述限定轴向方向的部件还包括排出壳体，所述排出壳体限定了排出室和多个排出口，所述排出室与所述冲击间隙流体连通。

可选地，所述限定轴向方向的部件还包括位于每个冲击间隙内的一个或多个支撑支柱以及位于每个流体分配通路内的一个或多个支撑支柱。其中所述支撑支柱形成限定顶点的圆顶结构，所述多个冲击孔中的一个位于所述顶点处。

可选地，所述入口管道、所述环形分配环、所述内部流体管道和所述外部流体管道一体地形成为单个整体式部件。

在本公开的又一示例性方面中，提供了一种制造部件的方法。所述方法包括在增材制造机的床上沉积增材材料层，并选择性地将来自能量源的能量引导到所述增材材料层上以熔合所述增材材料的一部分并形成所述部件。所述部件包括外壁和与所述外壁间隔开的内壁。冲击壁位于所述外壁和所述内壁之间，在所述内壁和所述冲击壁之间限定出流体分配通路，并且在所述冲击壁和所述外壁之间限定出冲击间隙。多个冲击孔限定在所述冲击壁中，所述冲击孔提供所述流体分配通路与所述冲击间隙之间的流体连通。

可选地，所述外壁、所述内壁和所述冲击壁一体地形成为单个整体式部件。

可选地，所述方法还包括形成排出壳体，所述排出壳体限定了排出室和多个排出口，所述排出室与所述冲击间隙流体连通。

参考以下描述和所附权利要求书，本发明的这些和其它特征、方面及优点将变得更好理解。并入于本说明书中且构成本说明书的一部分的附图说明本发明的实施例，且连同所述描述一起用于解释本发明的原理。

附图说明

在参考附图的说明书中阐述本发明的完全和充分的公开，包括其对于本领域普通技术人员而言的最佳模式。

图1是根据本公开的各种实施例的示例性燃气涡轮发动机的示意性横截面图。

图2提供根据本公开的示例性实施例的图1的示例性燃气涡轮发动机的中心体的透视图。

图3提供了沿图2中的线3-3截取的图2的示例性中心体的横截面图。

图4提供了沿图2中的线4-4截取的图2的示例性中心体的横截面图。

图5提供了根据本公开的示例性实施例的图2的示例性中心体的冲击结构的特写透视图。

图6提供了根据本公开的示例性实施例的图2的另一个示例性中心体的冲击结构的特写透视图。

图7提供了根据本公开的示例性实施例的图2的另一个示例性中心体的冲击结构的特写透视图。

图8提供了根据本公开的示例性实施例的图2的另一个示例性中心体的冲击结构的特写透视图。

图9是根据本公开的示例性实施例的用于形成冲击结构的方法。

在本说明书和附图中参考标号的重复使用意图表示本发明的相同或相似特征或元件。

具体实施方式

现将详细参考本发明的当前实施例，其中的一个或多个实例示于附图中。详细描述中使用数字和字母标示来指代图中的特征。图中和描述中使用相同或类似的标记来指代本发明的相同或类似部分。

本公开总体上涉及用于部件的增材制造(additively manufactured)的冲击结构(impingement structure)。控制结构包括外壁、内壁和位于外壁和内壁之间的冲击壁。流体分配通路限定在内壁和冲击壁之间，冲击间隙限定在冲击壁和外壁之间。多个冲击孔限定在冲击壁中以提供流体分配通路和冲击间隙之间的流体连通。冷却或加热流体流可以被供应到流体分配通路，所述流体分配通路分配该流体流并且将该流体流穿过冲击孔冲击到外壁上以相应地冷却或加热外壁。

现在参考附图，图1是根据本公开的示例性实施例的燃气涡轮发送机的示意性横截面图。更具体地，对于图1的实施例来说，燃气涡轮发动机是被构造成用于产生轴动力的燃烧发动机，本文称作“涡轮轴发动机10”。如图1所示，涡轮轴发动机10限定轴向方向A(平行于涡轮轴发动机10的纵向中心线延伸)和径向方向R。一般来说，涡轮轴10包括用于使驱动轴16旋转的核心涡轮发动机14。

所描绘的示例性核心涡轮发动机14大体包括实质上管状的外部壳体18，所述外部壳体18限定环形入口20。外部壳体18以串联流关系包围：压缩机部段，所述压缩机部段包括增压器或低压(LP)压缩机22和高压(HP)压缩机24；燃烧器或燃烧部段26；和涡轮部段，所述涡轮部段包括高压(HP)涡轮28和低压(LP)涡轮30。高压(HP)轴或转轴34将HP涡轮28传动地连接到HP压缩机24。低压(LP)轴或转轴36将LP涡轮30传动地连接到LP压缩机22。对于所描绘的实施例，驱动轴16一起可通过穿过动力齿轮箱46的LP轴36围绕轴向方向旋转。动力齿轮箱46包括多个齿轮，用于将LP轴36的旋转速度逐步降低到更有效的旋转驱动轴16的速度，并且通过一个或多个联接系统附接到核心框架。

在涡轮轴发动机10的操作期间，一定体积的空气通过入口20进入涡轮轴10。空气流被引导或导引到LP压缩机22中，在LP压缩机22中压力随着其被引导通过高压(HP)压缩机24而增加。在燃烧部段26中，压缩空气与燃料混合并加以燃烧以提供燃烧气体。燃烧气体被导引通过HP涡轮28，在HP涡轮处经由联接到外部壳体18的HP涡轮定子轮叶和联接到HP轴或转轴34的HP涡轮转子叶片的顺序级提取来自燃烧气体的热能和/或动能的一部分，因此导致HP轴或转轴34旋转，从而支持HP压缩机24的操作。燃烧气体接着被导引通过LP涡轮30，在LP涡轮处经由联接到外部壳体18的LP涡轮定子轮叶和联接到LP轴或转轴36的LP涡轮转子叶片的顺序级提取来自燃烧气体的热能和动能的第二部分，由此导致LP轴或转轴36旋转，从而支持LP压缩机22的操作和/或驱动轴16的旋转。

然而，应当了解，图1中示出的示例性涡轮轴10仅仅是示例性的，并且在其它示例性实施例中，涡轮轴10可以具有任何其它合适的构造。例如，应当理解，在其它示例性实施例中，涡轮轴10可改为配置成任何其它合适的涡轮发动机，例如涡轮风扇发动机、涡轮螺旋桨发动机、涡轮喷气发动机、内燃发动机等。

如上面简要解释的，涡轮轴10可以包括一个或多个需要加热或冷却以改善性能的部件。例如，根据所示实施例，涡轮轴10包括位于核心涡轮发动机14的入口20内的中心体100。特别是当在高海拔或寒冷环境中操作时，进入入口20的空气可能导致冰形成在中心体100上，造成操作问题。因此，如下所述，中心体100可具有用于加热中心体100的冷却表面以防止形成冰的各种特征结构。虽然中心体100被示出为具有用于加热处于有形成冰的风险的表面的这种特征结构，但应该理解的是，本文描述的系统和方法可以用于控制整个涡轮轴发动机10中的部件的温度。此外，本公开的各方面可应用于加热或冷却其他燃气涡轮发动机应用中的表面或任何其他工业中的表面。

通常，本文所述的中心体100的示例性实施例可以使用任何合适的工艺来制造或形成。然而，根据本公开的若干方面，中心体100可以使用诸如3D印刷工艺的增材制造工艺来形成。这种工艺的使用可以允许中心体100一体地形成，作为单个整体式部件，或者作为任何合适数量的子部件。具体地，制造过程可以允许中心体100一体地形成并且包括使用现有制造方法时不可能的各种特征结构。例如，本文所述的增材制造方法能够制造具有使用现有制造方法不可能的各种特征结构、构造、厚度、材料、密度和流体通道的中心体100。本文描述了这些新颖特征中的一些。

如本文所用，术语“增量制造”或“增材制造技术或工艺”通常指的是制造过程，其中连续的材料层设置在彼此上以逐层“构建”三维部件。连续的层通常熔合在一起以形成可具有各种一体子部件的整体式部件。尽管在本文中将增材制造技术描述为通过逐点、逐层(通常在垂直方向上)构建物体来实现复杂物体的制造，但是其他制造方法也是可能的并且在本公开的范围内。例如，尽管本文的讨论涉及增材材料以形成连续层，但本领域技术人员将会理解，本文公开的方法和结构可以用任何增材制造技术或制造技术来实施。例如，本发明的实施例可以使用层加法工艺、层减法工艺或混合工艺。

根据本公开的合适的增材制造技术包括例如熔合沉积建模(FDM)、选择性激光烧结(SLS)、诸如通过喷墨和激光喷射的3D打印、光刻(SLA)、直接选择性激光烧结(DSLS)、电子束烧结(EBS)、电子束熔化(EBM)、激光工程网整形(LENS)、激光净形状制造(LNSM)、直接金属沉积(DMD)、数字光处理(DLP)、直接选择性激光熔化(DSLM)、选择性激光熔化(SLM)、直接金属激光熔化(DMLM)以及其他已知的工艺。

本文所述的增材制造工艺可以用于使用任何合适的材料形成部件。例如，材料可以是塑料、金属、混凝土、陶瓷、聚合物、环氧树脂、光聚合物树脂或可以是固体、液体、粉末、片材、线材或任何其它合适形式的任何其他合适的材料。更具体地，根据本公开的示例性实施例，本文所述的增材制造部件可以部分地、整体地或以某种材料组合形成，所述材料包括但不限于纯金属、镍合金、铬合金、钛、钛合金、镁、镁合金、铝、铝合金以及镍或钴基超级合金(例如可以从特种金属公司(Special Metals Corporation)以名称获得的那些)。这些材料是适用于本文所述的增材制造工艺的材料的实例，并且可以统称为“增材材料”。

另外，本领域技术人员将会理解，可以使用各种用于粘合这些材料的材料和方法，并且将其视为在本公开的范围内。如本文所用，对“熔合”的参考可以指用于产生任何上述材料的粘合层的任何合适的工艺。例如，如果物体由聚合物制成，则熔合可以指在聚合物材料之间产生热固性粘结。如果物体是环氧树脂，则可以通过交联过程形成粘合。如果材料是陶瓷的，则可以通过烧结工艺形成粘合。如果材料是粉末金属，则可以通过熔化或烧结工艺形成粘合。本领域技术人员将会理解，通过增材制造来熔合材料以制造部件的其他方法是可能的，并且可以用这些方法实施本公开。

此外，本文公开的增材制造工艺允许单个部件由多种材料形成。因此，本文所述的部件可以由上述材料的任何合适的混合物形成。例如，部件可以包括使用不同的材料、工艺和/或在不同的增材制造机上形成的多个层、区段或部分。以此方式，可以构造具有不同材料和材料特性的部件以满足任何特定应用的需求。此外，尽管本文所述的部件完全由增材制造工艺构成，但应理解，在替代实施例中，这些部件的全部或一部分可通过铸造、机械加工和/或任何其他合适的制造工艺形成。实际上，可以使用材料和制造方法的任何合适的组合来形成这些部件。

现在将描述示例性增材制造工艺。增材制造工艺使用部件的三维(3D)信息(例如三维计算机模型)来制造部件。相应地，部件的三维设计模型可以在制造之前限定。在这方面，可以扫描部件的模型或原型以确定部件的三维信息。作为另一个例子，可以使用合适的计算机辅助设计(CAD)程序来构建部件的模型以限定部件的三维设计模型。

设计模型可能包含部件的整个构造的3D数值坐标，包括部件的外部和内部表面。例如，设计模型可以限定本体、表面和/或内部通路，例如开口、支撑结构等。在一个示例性实施例中，三维设计模型例如沿着部件的中心(例如，竖直)轴线或任何其他合适的轴线被转换成多个片段或区段。对于片段的预定高度，每个片段可以限定部件的薄横截面。多个连续的横截面片段一起形成3D部件。然后，该部件逐片或逐层地“构建”，直到完成。

这样，可以使用增材工艺来制造本文所述的部件，或者更具体地，例如通过使用激光能量或热量熔合或聚合塑料或通过烧结或熔化金属粉末来连续形成各层。例如，特定类型的增材制造工艺可以使用能量束，例如电子束或例如激光束的电磁辐射，以烧结或熔化粉末材料。可以使用任何合适的激光和激光参数，包括关于功率、激光束斑尺寸和扫描速度的考虑。构建材料可以通过选择用于特别是在高温下提高强度、耐久性和使用寿命的任何合适的粉末或材料形成。

每个连续的层可以例如在约10μm和200μm之间，但是可以基于任何数量的参数来选择厚度，并且根据替代实施例该宽度可以是任何合适的尺寸。因此，利用上述的增材形成方法，本文所述的部件可以具有与增材形成过程期间使用的相关粉末层的一个厚度(例如10μm)一样薄的横截面。

另外，利用增材工艺，部件的表面光洁度和特征可根据应用的需要而变化。例如，通过在增材过程中，特别是在与部分表面相对应的横截面层外围选择适当的激光扫描参数(例如，激光功率、扫描速度、激光焦斑尺寸等)，可以调整表面光洁度(例如，更平滑或更粗糙)。例如，可以通过增大激光扫描速度或减小形成的熔池的尺寸来实现更粗糙的光洁度，并且可以通过减小激光扫描速度或增大所形成的熔池的尺寸来实现更平滑的光洁度。扫描图案和/或激光功率也可以改变，以改变选定区域的表面光洁度。

值得注意的是，在示例性实施例中，由于制造约束，此处描述的部件的几个特征以前是不可能的。然而，本发明人已经总体上根据本公开有利地利用了增材制造技术中的当前进展来开发这种部件的示例性实施例。虽然本公开不限于通常使用增材制造来形成这些部件，但增材制造确实提供了各种制造优点，包括制造的容易性、降低的成本、更高的准确性等。

就这一点而言，利用增材制造方法，甚至多部分部件可以形成为单件式连续金属，并且因此与现有设计相比可以包括更少的子部件和/或接头。这些通过增材制造的多部分部件的一体形成可以有利地改进整个组装过程。例如，一体结构减少了必须组装的独立部件的数量，从而减少了相关时间和总组装成本。另外，可以有利地减少例如泄漏、单独部件之间的接头质量以及总体性能等现有问题。

而且，上述的增材制造方法使得在此描述的部件能够具有更复杂和繁复的形状和轮廓。例如，这样的部件可以包括具有独特尺寸、形状和取向的薄增材制造层和流体通路。另外，增材制造工艺使得能够制造具有不同材料的单个部件，使得部件的不同部分可以表现出不同的性能特征。制造过程的连续性、附加性使得能够构建这些新颖的特征。结果，这里描述的部件可以表现出改进的操作效率和可靠性。

现在整体参考图2至图8，将根据本公开的示例性实施例描述中心体100。应该理解，这里描述的中心体100的示例性实施例仅用于描述本公开的各个方面。就此而言，例如，在保持在本公开的范围内的同时，中心体100及其内部通路的形状、尺寸、位置和取向可以改变或被修改。另外，中心体100可用于任何合适的燃气涡轮发动机中，或者中心体100的各方面可用于加热或冷却任何合适的机器或系统中的其他部件。

如上所述，本公开的各方面涉及加热或冷却部件的表面或部分以改善操作和性能的方法。通常通过将热交换流体供应到温度将被控制的位置来实现这种加热和冷却。例如，根据所示的实施例，相对温暖的空气从高压涡轮28或低压涡轮30排出并冲击在中心体100上，以增加其在期望位置的温度。再次简要参考图1，涡轮轴发动机10包括流体供应管102，用于从高压涡轮28排出相对热的空气并将其引导至中心体100(如箭头104所示)。

尽管所示实施例描述了中心体100的加热，但应该理解，本公开的各方面可以用于加热或冷却任何其他合适的部件。例如，如果期望冷却涡轮轴发动机10的涡轮壳体，则可以以与下面描述的方式相同的方式将相对冷的空气从低压压缩机22或高压压缩机24排出并冲击在涡轮壳体上。根据另一个实施例，可能期望以与本文描述的方式类似的方式将相对温暖的空气冲击到涡轮风扇发动机的鼻锥上，例如以防止冰积聚。在保持在本公开的范围内的同时，可以在任何其他合适的应用中使用本公开的其他修改和变型形式。例如，本公开的各方面可以用于加热或冷却燃气涡轮发动机的增压器壳体、压缩机壳体、涡轮壳体、框架或中心体。

现在参考图2和图3，中心体100通常限定沿着轴向方向A分开的前表面110和后表面112。如图1所示，中心体100定位在涡轮轴发动机10内，使得前表面110、后表面112和外部壳体18一起限定空气从入口20进入核心涡轮发动机14的路径。在操作期间，前表面110可能暴露于非常低的温度，增加了结冰的可能性。结果，中心体100限定了各种流体通路，以用于减少或消除前表面110上的冰的形成，如下面详细描述的。

如图3所示，中心体100限定一个或多个入口管道120，每个入口管道限定入口通路122。入口管道120基本上沿着轴向方向A从中心体100的后表面112朝向前表面110延伸。应当理解，如本文所用，诸如“约”、“大致”或“大约”的近似术语是指在百分之十的误差范围内。另外，入口管道120将入口通路122放置成与流体供应管102流体连通，以接收来自高压涡轮28的温暖排出空气104。根据所示的实施例，中心体100包括沿周向方向C间隔开的五个入口管道120。然而，应该理解，根据替代实施例，可以使用入口管道120的任何合适的数量、尺寸和取向。

仍然参考图3，中心体100限定环形分配环124，该环形分配环围绕轴向方向A形成并限定环形室126。根据所示实施例，环形室126与每个入口通路122流体连通，以用于将排出空气104流均匀地分布在中心体100的整个环形室126中。在温暖排出空气104分布在整个环形室126中之后，如以下根据示例性实施例所描述的，其用于使用冲击结构130来加热中心体的部分。

现在大致参考图3至图6，将根据示例性实施例描述冲击结构130。通常，冲击结构130包括多个内部流体管道132和多个外部流体管道134。根据所示实施例，内部流体管道132和外部流体管道134都基本上沿着径向方向R彼此相邻地延伸。另外，内部流体管道132通常沿着轴向方向A定位在外部流体管道134的后方。

更具体地，参考图5，冲击结构130限定外壁140和沿着轴向方向A与外壁140间隔开的内壁142。此外，冲击壁144定位在外壁140和内壁142之间。这样，内部流体管道132通常至少部分地由内壁142和冲击壁144限定，以限定流体分配通路150。另外，外部流体管道134大致至少部分地由外壁140和冲击壁144限定，以限定冲击间隙152。使用本文所述的增材制造方法，外壁140、内壁142、冲击壁144和流体管道132、134可以具有任何合适的尺寸和形状。例如，根据所示实施例，壁140-142和流体管道132、134是曲线形的，但根据替代实施例可以是直的、蛇形的或任何其它合适的形状。

值得注意的是，冲击壁144由内部流体管道132和外部流体管道134共用。如图6所示，冲击壁144进一步限定多个冲击孔154，冲击孔提供流体分配通路150和冲击间隙152之间的流体连通。根据所示实施例，冲击孔154沿着径向方向R均匀地间隔开并且沿着垂直于冲击壁144的方向延伸，以提供均匀冷却，如下所述。

如图5所示，流体分配通路150与环形室126流体连通以接收温暖排出空气104流。更具体地，内部流体管道132均流体地联接到环形分配环124并且沿着径向方向R向外延伸到端壁160。相反，冲击间隙152不与环形室126直接流体连通。相反，排出空气104流分布在整个流体分配通路150中并且通过冲击孔154被引导到冲击间隙152中。这样，温暖排出空气104流冲击在外壁140上以加热外壁140(并因此加热前表面110)，从而减少积冰的可能性。

根据本公开的示例性实施例，内部流体管道132和外部流体管道134包括围绕周向方向C间隔开的多个管道。这样，例如，多个分隔壁162可以基本上垂直于内壁142和外壁144之间的冲击壁144延伸。分隔壁162可围绕周向方向C间隔开，以将排出空气104流从环形室126分到每个流体分配通路150中。然而，应该理解的是，根据替代实施例，分隔壁162可以被移除，并且另一个支撑结构可以被用于形成用于分配排出空气104流的一个大的径向延伸室。

如图所示，内壁140和外壁142是没有孔的实心连续壁。更具体地，内壁142在入口管道120和端壁160之间是连续的，使得冲击空气不能够流过内壁142。类似地，外壁140在入口管道120和排出室172(如下所述)之间是连续的，使得冲击空气不能够流过外壁140。这样，所有的温暖排出空气104流在以下述方式离开中心体之前冲击通过冲击孔154。值得注意的是，通过本文所述的增材制造技术能够产生“隐藏的”冲击孔154，并且通过在期望的位置引导排出空气104的整个流来改善中心体100的选择性加热。另外，冲击间隙152限定冲击壁144与外壁140之间沿垂直于外壁140的方向测量的高度164。根据示例性实施例，高度164在整个冲击间隙152上是恒定的，以避免流动限制。然而，根据替代实施例，高度164可以根据需要改变。

仍然参考图5，中心体100进一步限定位于中心体100的远端处的排出壳体170和沿着径向方向R的流体管道132、134。排出壳体170大致限定与冲击间隙152流体连通的排出室172。另外，排出壳体170限定多个排出口174，以用于将排出空气104流从排出室172和中心体100排出。如图所示，排出壳体170将排出空气104排出回到涡轮轴发动机10中的进入空气流中，在这里其重新进入核心涡轮发动机14。

以上描述了冲击结构130用于加热中心体100的外壁140以避免积冰。然而，应该理解的是，这只是本公开的一个示例性实施例，并不意图限制本发明的范围。因此，根据替代实施例，冲击结构130可以以任何合适的方式修改，以用于在燃气轮机应用或另一合适的应用中加热或冷却任何其他合适的部件的表面或位置。

现在参考图7和图8，将描述根据本公开的替代实施例的冲击控制结构130。如图所示，中心体100包括定位在流体分配通路150和冲击间隙152内的一个或多个支撑结构，例如支撑支柱180。支撑支柱180在流体分配通路150中在冲击壁144和内壁142之间延伸，并且在冲击间隙152中在外壁140和冲击壁144之间延伸。支撑支柱180大致被成形为向冲击结构130提供结构支撑并且有利于简化的增材制造。例如，根据所示的示例性实施例，支撑支柱180形成限定顶点182的大教堂、圆顶形或多边形结构。另外，一个或多个冲击孔154在支撑支柱180的顶点182处限定在冲击壁144内。这样，可以改善结构支撑而不影响流体冲击的功效。根据替代实施例，支撑支柱180可以采取流体分配通路150或冲击间隙152内的加强材料矩阵、内部圆角或加强脊的形式。

应该理解，本文中仅为了解释本公开的各方面的目的而描述中心体100。例如，中心体100在本文中用来描述制造中心体100的示例性配置、构造和方法。应该理解，本文讨论的增材制造技术可以用于制造用于任何合适的装置、用于任何合适的目的以及用于任何合适的工业的其他部件。因此，本文描述的示例性部件和方法仅用于说明本公开的示例性方面，而不旨在以任何方式限制本公开的范围。

现在已经呈现了根据本公开的示例性实施例的中心体100的构造和配置，提供了根据本公开的示例性实施例的用于形成部件的示例性方法200。方法200可以由制造商用来形成中心体100或任何其它合适的部件。应该理解，本文仅讨论示例性方法200以描述本公开的示例性方面，而不是限制性的。

现在参考图9，方法200包括，在步骤210处，在增材制造机的床上沉积增材材料层。步骤220包括将来自能量源的能量选择性地引导到增材材料层上，以熔合一部分增材材料并形成中心体。例如，根据一个实施例，中心体可以包括外壁、内壁和位于外壁和内壁之间的冲击壁。流体分配通路限定在内壁和冲击壁之间，冲击间隙限定在冲击壁和外壁之间。多个冲击孔限定在冲击壁中，以用于在流体分配通路和冲击间隙之间提供流体连通。

出于说明和论述目的，图9描绘以特定次序进行的步骤。所属领域的技术人员使用本文中所提供的公开内容应理解，本文中所公开的方法中的任一个的各种步骤可以各种方式修改、调适、扩展、省略和/或改动，而不会偏离本发明的范围。此外，尽管使用中心体100作为例子来解释方法200的各方面，但应该理解，这些方法可以应用于制造任何合适的部件。

以上描述了增材制造的中心体以及制造该中心体的方法。值得注意的是，如本文所述，中心体100大致可以包括内部流体通路和几何形状，该几何形状有利于改善对期望部件的温度控制，并且其实际实施通过增材制造工艺来促进。例如，使用本文所述的增材制造方法，中心体可以包括一体的流体通路、分配室、冲击壁、冲击孔以及改善热效率的独特构造。这些特征可以在中心体的设计期间引入，使得它们可以在构建过程期间很容易地集成到中心体中，而不需要或者几乎不需要额外的成本。此外，包括入口管道、环形分配环、外壁、内壁、冲击壁、排出壳体、支撑结构以及其他特征结构的整个中心体可以一体地形成为单个整体式部件。

此书面描述使用实例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使所属领域的技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何所并入的方法。本发明的可获专利的范围由权利要求书界定，且可包括所属领域的技术人员所想到的其它实例。如果此类其它实例包括并非不同于权利要求书的字面语言的结构要素，或如果它们包括与权利要求书的字面语言无实质差异的等效结构要素，那么它们既定在权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种部件，其包括：

外壁；

内壁，所述内壁与所述外壁间隔开；

位于所述外壁和所述内壁之间的冲击壁，限定在所述内壁和所述冲击壁之间的流体分配通路，以及限定在所述冲击壁和所述外壁之间的冲击间隙；以及

多个冲击孔，所述多个冲击孔限定在所述冲击壁中，所述冲击孔提供所述流体分配通路与所述冲击间隙之间的流体连通，

其中所述外壁、所述冲击壁和所述内壁一体地形成为单个整体式部件。

2.根据权利要求1所述的部件，其还包括：

入口管道，所述入口管道限定了入口通路，所述入口通路与所述流体分配通路流体连通。

3.根据权利要求2所述的部件，其还包括：

排出壳体，所述排出壳体限定了排出室和多个排出口，所述排出室与所述冲击间隙流体连通。

4.根据权利要求3所述的部件，其中所述外壁、所述内壁和所述冲击壁限定了冲击结构，所述冲击结构基本上沿着径向方向从所述入口管道延伸，并且所述排出壳体基本上沿着所述径向方向从所述冲击结构延伸。

5.根据权利要求1所述的部件，其还包括：

多个分隔壁，所述多个分隔壁基本上垂直于所述内壁和所述外壁之间的所述冲击壁延伸。

6.根据权利要求1所述的部件，其还包括：

位于所述冲击间隙内并且在所述外壁与所述冲击壁之间延伸的一个或多个支撑支柱；以及

位于所述流体分配通路内并在所述冲击壁和所述内壁之间延伸的一个或多个支撑支柱。

7.根据权利要求6所述的部件，其中所述支撑支柱形成限定顶点的圆顶结构，所述多个冲击孔中的一个位于所述顶点处。

8.根据权利要求1所述的部件，其中所述内壁、所述冲击壁和所述外壁是曲线形的。

9.一种限定轴向方向的部件，所述部件包括：

一个或多个入口管道，所述一个或多个入口管道限定了一个或多个入口通路；

环形分配环，所述环形分配环围绕所述轴向方向形成并且限定与所述入口通路流体连通的环形室；

多个内部流体管道，所述多个内部流体管道从所述环形分配环延伸并且至少部分地由冲击壁限定，每个内部流体管道限定与所述环形室流体连通的流体分配通路；

多个外部流体管道，所述多个外部流体管道从所述环形分配环延伸并且至少部分地由所述冲击壁和外壁限定，所述外部流体管道中的每一个限定冲击间隙；以及

多个冲击孔，所述多个冲击孔限定在所述冲击壁中，所述冲击孔提供所述流体分配通路与所述冲击间隙之间的流体连通。

10.一种制造部件的方法，所述方法包括：

在增材制造机的床上沉积增材材料层；以及

选择性地将来自能量源的能量引导到所述增材材料层上以熔合所述增材材料的一部分并形成：

外壁；

内壁，所述内壁与所述外壁间隔开；

冲击壁，所述冲击壁位于所述外壁和所述内壁之间，在所述内壁和所述冲击壁之间限定出流体分配通路，并且在所述冲击壁和所述外壁之间限定出冲击间隙；以及

多个冲击孔，所述多个冲击孔限定在所述冲击壁中，所述冲击孔提供所述流体分配通路与所述冲击间隙之间的流体连通。