CN108979737A - 具有插入件的发动机部件及其内分离灰尘的方法 - Google Patents

具有插入件的发动机部件及其内分离灰尘的方法 Download PDF

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Abstract

本公开提供一种用于在涡轮发动机的翼型件组件内分离脏空气流中的灰尘的设备和方法。所述翼型件组件包括一对轮叶，所述一对轮叶限定空气流可以移动通过的喷嘴。至少一个所述轮叶可以包括插入件，所述插入件位于所述轮叶的内部之内并且具有一组孔。

Description

具有插入件的发动机部件及其内分离灰尘的方法
技术领域
本申请涉及发动机部件，更具体地涉及具有插入件的发动机部件。
背景技术
涡轮发动机，确切而言燃气或燃烧式涡轮发动机是旋转式发动机，所述旋转式发动机从穿过发动机流动到许多涡轮叶片上的气体流中提取能量。燃气涡轮发动机已用于陆地和航海机动行进和发电，但是最常用于航空应用中，例如用于飞行器，包括直升机中。在飞行器中，涡轮发动机用于推进飞行器。
飞行器的涡轮发动机设计成在高温下操作以将发动机推力提高到最大，因此可能有必要对某些发动机部件例如高压涡轮和低压涡轮进行冷却。通常，通过将来自高压压缩机和/或低压压缩机的冷却器空气沿导管输送到需要冷却的发动机部件来完成冷却。当对涡轮进行冷却时，可以通过涡轮轮叶的内部输送冷却空气。
一种冷却方法是引导压缩机空气通过涡轮轮叶的内部，其中所述冷却空气可以通过插入件以冷却所述轮叶的多个部分并且通过所述轮叶的内部以冷却转子的多个部分，例如其上安装了叶片的旋转圆盘。当引导冷却空气通过轮叶内部时，冷却空气内可能携带灰尘并且随冷却空气一起移动。
发明内容
在一个方面中，本公开涉及一种用于涡轮发动机的翼型件组件，所述翼型件组件包括：外壁，所述外壁界定内部的边界并且限定压力侧和吸入侧，所述压力侧和吸入侧在前缘与后缘之间延伸以限定翼弦方向，并且在根部与尖端之间延伸以限定翼展方向；尖端开口，所述尖端开口位于所述尖端处并且流体连通到空气源；位于所述后缘处的至少一个后缘孔。插入件位于所述内部内，以在所述内部之内形成与所述空气源流体连通的压力侧室以及吸入侧室并且限定分配室，所述分配室具有流体连通到所述压力侧室的一组成角度孔以及流体连通到所述吸入侧室的一组冲击开口。
在另一个方面中，本公开涉及一种用于涡轮发动机的发动机部件，所述发动机部件包括：外壁，所述外壁界定内部的边界并且限定压力侧和吸入侧，所述压力侧和吸入侧在前缘与后缘之间延伸以限定翼弦方向，并且在根部与尖端之间延伸以限定翼展方向；尖端开口，所述尖端开口位于所述尖端处并且流体连通到空气源；位于所述后缘处的至少一个后缘孔。插入件位于所述内部内，以在所述内部之内形成与所述空气源流体连通的压力侧室以及吸入侧室并且限定分配室，所述分配室具有流体连通到所述压力侧室的一组成角度孔以及流体连通到所述吸入侧室的一组冲击开口。
在又一方面中，本公开涉及一种利用翼型件内的插入件分离冷却空气流中的灰尘的方法，所述方法包括：引导脏空气流通过位于所述翼型件尖端处的尖端开口，然后进入位于所述翼型件内的第一室中；通过所述插入件内的一组成角度孔将所述脏空气流中的灰尘分离到第二室中以限定清洁空气流；使清洁空气通过冲击开口，以使所述清洁空气流冲击所述翼型件的吸入侧；以及将所述清洁空气流通过所述翼型件的至少一个后缘孔排出。
具体地，本申请技术方案1涉及一种用于涡轮发动机的翼型件组件，所述翼型件组件包括：
外壁，所述外壁界定内部的边界并且限定压力侧和吸入侧，所述压力侧和吸入侧在前缘与后缘之间延伸以限定翼弦方向并且在根部与尖端之间延伸以限定翼展方向；
尖端开口，所述尖端开口位于所述尖端处并且流体连通到空气源；
位于所述后缘处的至少一个后缘孔；以及
插入件，所述插入件位于所述内部内，以在所述内部之内形成与所述空气源流体连通的压力侧室以及吸入侧室，并且限定分配室，所述分配室具有流体连通到所述压力侧室的一组成角度孔以及流体连通到所述吸入侧室的一组冲击开口。
本申请技术方案2涉及根据技术方案1所述的翼型件组件，其中所述一组成角度孔位于所述尖端附近处，并且是朝后台阶。
本申请技术方案3涉及根据技术方案1所述的翼型件组件，其中所述压力侧进一步包括一组冷却孔，所述一组冷却孔与所述压力侧室流体连通。
本申请技术方案4涉及根据技术方案3所述的翼型件组件，其中所述压力侧室进一步包括一组湍流器，所述一组湍流器沿所述压力侧设置并靠近所述一组成角度孔。
本申请技术方案5涉及根据技术方案1所述的翼型件组件，其中所述分配室被底座和封盖围封。
本申请技术方案6涉及根据技术方案5所述的翼型件组件，其中所述封盖进一步包括唇缘，并且所述唇缘限定所述尖端处的尖端接头。
本申请技术方案7涉及根据技术方案5所述的翼型件组件，其中所述底座在所述根部处接合到内表面，以限定根部接头。
本申请技术方案8涉及根据技术方案1所述的翼型件组件，其中所述插入件在所述根部处接合到内表面并且在所述尖端处接合到所述外壁，以限定所述吸入侧室。
本申请技术方案9涉及根据技术方案1所述的翼型件组件，其中所述插入件进一步包括径向凸片，所述径向凸片接合到所述翼型件的内表面以形成密封件。
本申请技术方案10涉及根据技术方案9所述的翼型件组件，其中所述密封件是部分密封件，并且所述压力侧室內的静态压力大于所述吸入侧室内的静态压力。
本申请技术方案11涉及根据技术方案1所述的翼型件组件，其中所述压力侧室进一步包括在所述尖端开口处限定窄流动通路的窄通道。
本申请技术方案12涉及根据技术方案1所述的翼型件组件，其中所述吸入侧室在所述翼型件的所述根部处流体连通到根部开口。
本申请技术方案13涉及一种用于涡轮发动机的发动机部件，所述发动机部件包括：
外壁，所述外壁界定内部的边界并且限定压力侧和吸入侧，所述压力侧和吸入侧在前缘与后缘之间延伸以限定翼弦方向并且在根部与尖端之间延伸以限定翼展方向；
尖端开口，所述尖端开口位于所述尖端处并且流体连通到空气源；
位于所述后缘处的至少一个后缘孔；以及
插入件，所述插入件位于所述内部内，以在所述内部之内形成与所述空气源流体连通的压力侧室以及吸入侧室，并且限定分配室，所述分配室具有流体连通到所述压力侧室的一组成角度孔以及流体连通到所述吸入侧室的一组冲击开口。
本申请技术方案14涉及根据技术方案13所述的发动机部件，其中所述一组成角度孔位于所述尖端附近处，并且是朝后台阶。
本申请技术方案15涉及根据技术方案13所述的发动机部件，其中所述压力侧进一步包括一组冷却膜孔，所述一组冷却膜孔与所述压力侧室流体连通。
本申请技术方案16涉及根据技术方案15所述的发动机部件，其中所述压力侧室进一步包括一组湍流器，所述一组湍流器沿所述压力侧设置并靠近所述冷却膜孔。
本申请技术方案17涉及根据技术方案13所述的发动机部件，其中所述分配室被底座和封盖围封。
本申请技术方案18涉及根据技术方案17所述的发动机部件，其中所述封盖进一步包括唇缘，并且所述唇缘接合到所述外壁以限定尖端接头。
本申请技术方案19涉及根据技术方案17所述的发动机部件，其中所述底座在所述根部处接合到内表面，以限定根部接头。
本申请技术方案20涉及根据技术方案13所述的发动机部件，其中所述插入件在所述根部处接合到内表面并且在所述尖端处接合到所述外壁，以限定所述吸入侧室。
本申请技术方案21涉及根据技术方案13所述的发动机部件，其中所述插入件进一步包括径向凸片，所述径向凸片接合到所述翼型件的内表面以形成密封件。
本申请技术方案22涉及根据技术方案21所述的发动机部件，其中所述密封件是部分密封件，并且所述压力侧室內的静态压力大于所述吸入侧室内的静态压力。
本申请技术方案23涉及根据技术方案13所述的发动机部件，其中所述压力侧室进一步包括所述尖端开口处的窄通道，所述窄通道限定窄流动通路。
本申请技术方案24涉及根据技术方案13所述的发动机部件，其中所述吸入侧室在所述发动机部件的所述根部处流体连通到根部开口。
本申请技术方案25涉及一种在翼型件内分离冷却空气流中的灰尘的方法，所述方法包括：
引导脏空气流通过位于所述翼型件尖端处的尖端开口进入位于所述翼型件内的第一室中；
通过插入件内的一组成角度孔将所述脏空气流中的灰尘分离以限定清洁空气流，其中所述插入件限定第二室；
使清洁空气通过冲击开口，以使所述清洁空气流冲击所述翼型件的吸入侧；以及
将所述清洁空气流通过所述翼型件的至少一个后缘孔排出。
本申请技术方案26涉及根据技术方案25所述的用于分离冷却空气流中的灰尘的方法，其中所述引导脏空气流进一步包括使所述脏空气流通过位于所述翼型件的压力侧上的成角度孔。
本申请技术方案27涉及根据技术方案26所述的用于分离冷却空气流中的灰尘的方法，其中所述引导脏空气流进一步包括通过位于所述第一室中的窄通道来箍缩所述脏空气流。
本申请技术方案28涉及根据技术方案27所述的用于分离冷却空气流中的灰尘的方法，其中所述箍缩所述脏空气流包括提高所述脏空气流的相对速度。
本申请技术方案29涉及根据技术方案25所述的用于分离冷却空气流中的灰尘的方法，其中所述排出所述清洁空气流也通过所述翼型件的根部在根部开口处发生。
附图说明
在附图中：
图1是用于飞行器的涡轮发动机的截面示意图。
图2是用于图1所示涡轮发动机的翼型件组件，所述翼型件组件包括插入件。
图3是沿翼型件的线III-III截取的图2所示翼型件组件的截面图。
图4是沿翼型件的线IV-IV截取的图3所示翼型件的截面图。
具体实施方式
本说明书中所述的本公开方面涉及通过利用具有成角度孔的插入件来清洁引入轮叶内部的脏空气流。出于说明目的，本公开将相对于用于飞行器燃气涡轮发动机的涡轮来进行描述。但应理解，本说明书中所述的本公开方面并不限于此并且可以普遍适用于发动机内，包括压缩机在内，以及非飞行器应用中，例如其他移动应用和非移动性工业、商业和住宅应用中。
本说明书中所用的术语“前部”或“上游”是指沿朝向发动机入口的方向移动，或者某一部件与另一部件相比而言相对更靠近发动机入口。与“前部”或“上游”结合使用的术语“后部”或“下游”是指某一方向朝向发动机的后部或出口，或者与另一部件相比而言相对更靠近所述发动机出口。此外，本说明书中所用术语“径向”或“径向地”是指延伸在发动机纵向中心轴线与发动机外周之间的尺寸。此外，本说明书中所用的术语“一组”元件或元件“集合”可以是任何数量的元件，包括仅一个。
所有方向性词语(例如，径向、轴向、近端、远端、上、下、向上、向下、左、右、横向、前、后、顶部、底部、上方、下方、垂直、水平、顺时针、逆时针、上游、下游、前部、后部等)仅用于标识目的以便于读者理解本公开，并不构成限制，特别是对本说明书中所述的本公开方面的位置、定向或使用的限制。连接性词语(例如，附接、联接、连接和接合)应从广义上解释，并且除非另作说明，否则可包括一组元件之间的中间构件以及这些元件之间的相对移动。因此，连接性词语并不一定可推断出两个元件直接相连并且彼此成固定关系。示例性附图仅用于说明，并且本公开附图中所反映的尺寸、位置、顺序和相对尺寸可以更改。
参照图1，发动机10具有从前部14延伸到后部16的大体纵向延伸的轴线或者中心线12。发动机10以下游串行流关系包括：风扇部分18，所述风扇部分包括风扇20；压缩机部分22，所述压缩机部分包括升压机或低压(LP)压缩机24和高压(HP)压缩机26；燃烧部分28，所述燃烧部分包括燃烧器30；涡轮部分32，所述涡轮部分包括HP涡轮34以及LP涡轮36；以及排气部分38。
风扇部分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的核心44，所述核心产生燃烧气体。核心44由核心壳体46围绕，所述核心壳体可以与风扇壳体40连接。
围绕发动机10的中心线12同轴设置的HP轴或转轴48驱动地将HP涡轮34连接到HP压缩机26。LP轴或转轴50围绕发动机10的中心线12同轴设置在较大直径环状HP转轴48内，所述LP轴或转轴50驱动地将LP涡轮36连接到LP压缩机24和风扇20。转轴48、50可以围绕发动机中心线旋转并且连接到多个可旋转元件，所述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相对于对应一组静态压缩机轮叶60、62(也称为喷嘴)旋转，以对穿过此级的流体流进行压缩或加压。在单个压缩机级52、54中，多个压缩机叶片56、58可以设置成环状并且可以相对于中心线12从叶片平台径向向外延伸到叶片尖端，而对应的静态压缩机轮叶60、62设置在旋转叶片56、58的上游并且与其邻接。应注意，图1中所示叶片、轮叶和压缩机级的数量仅用于进行说明而如此选择，并且可以采用其他数量。
压缩机级的叶片56、58安装到圆盘61，所述圆盘安装到HP转轴48和LP转轴50中的对应一者，其中每个级具有其本身的圆盘61。压缩机级的轮叶60、62以周向布置安装到核心壳体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相对于对应一组静态涡轮轮叶72、74(也称为喷嘴)旋转，以从穿过此级的流体流中提取能量。在单个涡轮级64、66中，多个涡轮叶片68、70可以设置成环状并且可以相对于中心线12从叶片平台径向向外延伸到叶片尖端，而对应的静态涡轮轮叶72、74设置在旋转叶片68、70的上游并且与其邻接。应注意，图1中所示的叶片、轮叶和涡轮级的数量仅用于进行说明，可以采用其他数量。
涡轮级的叶片68、70可以安装到圆盘71，所述圆盘安装到HP转轴48和LP转轴50中的对应一者，其中每个级具有专用圆盘71。压缩机级的轮叶72、74可以以周向布置安装到核心壳体46。
发动机10中与转子部分互补的静止部分，例如压缩机部分22和涡轮部分32之中的静态轮叶60、62、72、74也单独或共同称为定子63。因此，定子63可以称为整个发动机10中的非旋转元件组合。
在操作中，从风扇部分18排出的空气流将分流，使所述空气流中的一部分沿通道进入LP压缩机24中，所述压缩机随后将加压空气流76提供给HP压缩机26，所述HP压缩机对此空气进行进一步加压。来自HP压缩机26的加压空气流76与燃烧器30中的燃料混合，并且所述燃料在其中燃烧从而产生燃烧气体。HP涡轮34从这些气体中提取一些功以用于驱动HP压缩机26。HP涡轮34将所述燃烧气体排放到LP涡轮36中，所述LP涡轮从中提取额外的功来驱动LP压缩机24，并且排气最终经由排气部分38从发动机10排出。对LP涡轮36的驱动将驱动LP转轴50以使风扇20和LP压缩机24旋转。
加压空气流76的一部分可以作为放气77从压缩机部分22抽出。放气77可以从加压空气流76抽出并且提供给需要冷却的发动机部件。进入燃烧器30的加压空气流76的温度显著升高。因此，由放气77提供的冷却对于在高温环境中操作所述发动机部件而言是必要的。
空气流78的其余部分绕过LP压缩机24和发动机核心44并且通过位于风扇排气侧84处的静态轮叶排，更确切地说，通过出口导向轮叶组件80从发动机10排出，其中所述出口导向轮叶组件包括多个翼型件导向轮叶82。更确切地说，成周向排的径向延伸翼型件导向轮叶82设置在邻近风扇部分18处，以对空气流78施加一定的定向控制。
风扇20所供应空气的一部分可以绕过发动机核心44并且用于冷却发动机10的多个部分尤其是高温部分，并且/或者用于冷却或驱动飞行器的其他方面。在涡轮发动机的背景下，发动机的高温部分通常在燃烧器30确切而言涡轮部分32的下游，其中HP涡轮34是温度最高的部分，因为此部分处于燃烧部分28的紧接下游。其他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是翼型件组件，更确切地说，是包括喷嘴段96和至少一个插入件98的喷嘴组件94，其中所述至少一个插入件图示成一对插入件98。喷嘴组件94可以位于HP涡轮机34内，并且进一步设想，喷嘴组件94可以位于发动机中的任何位置处，包括但不限于压缩机部分22或LP涡轮36处。喷嘴段96包括一对轮叶72，所述一对轮叶共同限定位于它们之间的间隙101，称为喷嘴102。多个喷嘴段96可以沿周向布置以形成涡轮喷嘴组件。轮叶72包括具有前缘106和后缘108的翼型件104。轮叶72从根部110径向延展到尖端112并且可以包括多个冷却孔113。根部110安装到内带114并且尖端112安装到外带116。内带114可以包括平台段118，其中轮叶72的根部110安装到所述平台段。外带116从前轨道120轴向延展到后轨道122。通到轮叶72的内部126的开口124在外带116内位于前轨道120与后轨道122之间。
插入件98从底座130延伸到封盖(cap)132并且被插入件壁128围封以限定分配室134。作为非限制性示例，插入件98可以包括位于封盖132附近的多个成角度孔135，所述多个成角度孔处于自封盖132起不超过高度(H)的四分之三的区域(A)中，其中(H)是从底座130到封盖132测得的径向长度。插入件98进一步包括沿插入件壁128从封盖132延伸到底座130的至少一个径向凸片(tab)136，其中所述至少一个径向凸片在图示示例中为两个径向凸片136。此外，底座凸片138从插入件98的底座130径向延伸。
图3中示出沿处于轮叶72的内部126之内的插入件98的线III-III截取的轮叶72的截面图。翼型件104进一步由具有内表面139和外表面141的外壁140限定。外壁140将轮叶72的外部142与轮叶72的内部126隔离并且限定压力侧144和吸入侧146。至少一个后缘孔148设置在轮叶72内并且从入口150延伸到出口152，所述出口在后缘108处将翼型件104的内部126流体连通到翼型件104的外部142。所述至少一个后缘孔148可以位于后缘108的任何部分附近，包括但不限于沿后缘附近的压力侧144或吸入侧146处。在一个非限制性示例中，可以设想，至少一个后缘孔148是沿轮叶72的后缘108从根部110延伸到尖端112的多个后缘孔148。
作为非限制性示例，一个或多个肋条(rib)154可以将内部126分成前缘冷却通道156和中央冷却通道158。尽管图示成具有两个冷却通道，但应理解，轮叶72的内部126可以包括更多个或更少个冷却通道，并且所图示的冷却通道用于说明目的而不旨在构成限制。插入件98的插入件壁128限定分配室134，并且将中央冷却通道158分成吸入侧室160和压力侧室162，以限定三个不同的室。
插入件98的至少一个径向凸片136在位于后缘孔148的入口150附近的接头164处接合到内表面139，使得吸入侧室160在入口150处流体连通到后缘孔148。另一个径向凸片136沿肋条154在接头166处接合。接头164、166通过在吸入侧室160与压力侧室162之间形成密封件167而进一步限定吸入侧室160和压力侧室162。作为非限制性示例，接头164、166可以是钎焊接头。接头164、166可以在沿内表面139的任何位置处接合，并且不限于示出的示例性接头164、166。吸入侧室160和压力侧室162由径向凸片136隔开并且经由分配室134间接流体连通。可以进一步设想，密封件167是吸入侧室160与压力侧室162之间的部分密封件，其中所述级别的密封使压力侧室162中的静态压力大于吸入侧室160中的静态压力。
转到图4，沿图3中的线IV-IV截取的轮叶72的截面图包括根部接头168，其中底座凸片138在轮叶72的根部110处接合到内表面139。作为非限制性示例，根部接头168可以是钎焊接头。唇缘(lip)170从插入件98的封盖132延伸并且沿外带116在尖端112处接合到外壁140以限定尖端接头172。作为非限制性示例，尖端接头172可以是钎焊接头。吸入侧室160从底座凸片138沿径向延伸到唇缘170。可以进一步设想，根部开口174在根部110处设置在吸入侧室160内，从而在根部110处将外部142流体连通到内部126。
一组湍流器176沿压力侧144设置在位于压力侧室162内的内表面139上。湍流器176可以是任何适当的热传递增强器，用于增加内表面139在插入件壁128与外壁140的压力侧之间的流动湍流度和对流面积。在非限制性示例中，其他类似热传递增强器可以包括凸块、锯齿、突起或隆凸以及形成于外壁140的内表面139中的阴性特征，例如浅凹、凹槽、通道或凹陷。同样，外壁140的内表面139可以成形为限定的流动增强形状，而不需要使用阳性材料来限定热传递增强器。
尖端开口178或者入口在压力侧144与插入件98的封盖132之间定位在尖端112处。尖端开口178可以是能够将外部142流体连通到压力侧室162的内部126的任何尺寸。压力侧室162内靠近成角度孔135处的马赫数大于0.05。在实现大于0.05的马赫数的示例性方式中，尖端开口178可以提供通向窄通道180的通道，其中压力侧室162中位于窄通道180处的宽度(N)小于压力侧室162内位于另一位置处的宽度(W)。压力侧室162的窄通道180位于区域(A)内靠近尖端112处并且限定在相对于压力侧室162的凸弯(convex bend)182与外壁140的内表面139之间。尽管图示成具有沿插入件壁128的凸弯182，但是凸弯182是用于实现大于0.05的马赫数的一个示例性几何形状。相应地，可以进一步设想，不设置凸弯182并且压力侧室162没有窄通道180。
一组冲击开口184沿插入件壁128设置成靠近吸入侧146并且将分配室134流体连通到吸入侧室160。所述一组冲击开口184可以是沿插入件98的整个高度(H)设置的多个冲击开口。应理解，冲击开口184的数量可以多于或少于所述数量，并且所示出的冲击开口184的位置和数量仅用于示例性目的，并不旨在构成限制。
插入件壁128内靠近压力侧144处的成角度孔135是朝后台阶(backward facingstep，BFS)。它们是其(BFS)的原因在于，压力侧室162中的成角度孔入口186位于分配室中的成角度孔出口188的径向内侧。当冷却空气流进入BFS中时，空气被迫沿与空气原始运动方向相反的方向移动。
尖端开口178可以从位于轮叶尖端处的空气源接收冷却流体。作为非限制性实例，所述空气源可以是用于限定冷却空气流(C)的放气77或空气流78(图1)。冷却空气流(C)可以是在操作期间夹带灰尘的脏空气流(D)。分离冷却空气流(C)中的灰尘的方法包括引导所述脏空气流(C)通过尖端开口178进入作为压力侧室162的第一室中。所述方法可以包括沿位于压力侧室162的窄通道180内的窄流动通路(NFP)箍缩(pinching)脏空气流(C)。使脏空气流(C)沿窄流动通路(NFP)流动将致使窄通道180内的脏空气流(D)的相对速度提高。此外，冷却空气(C)以相对较高速度沿压力侧室162行进并且在湍流器176的作用下增强。一些脏空气流(D)引导通过沿压力侧144设置的一组冷却膜孔113。冷却膜孔113将外部142流体连通到压力侧室162。湍流器176可以使冷却空气流(C)中产生湍流并且有助于将脏空气流(D)内的灰尘移出压力侧室162。
通过成角度孔135，确切地说，通过BFS分离出脏空气流(D)中的灰尘。转动至少90度时，冷却空气流(C)移入第二室中，如本说明书中所述，移入分配室134中，以限定清洁空气流CA。使清洁空气流(CA)通过冲击开口184将使得清洁空气流(CA)冲击位于吸入侧146处的内表面139。在使冷却空气流(C)冲击内表面139之前对所述冷却空气流(C)进行清洁可防止插入件98的冲击开口184堵塞并且减少积聚在吸入壁139上的灰尘结块。
最后，所述方法包括将清洁空气流(CA)通过轮叶72的至少一个后缘孔148(如图3所示)排出。排出所述清洁空气流(CA)也可以通过位于吸入侧室160内的根部开口174发生。可以设想，本说明书中所述的喷嘴组件94可以仅包括后缘孔148、仅根部冲击开口174，或者后缘孔148和根部冲击开口174的组合。可以进一步设想，通过其排出(CA)的孔不限于后缘孔148或根部冲击开口174，并且可以位于喷嘴组件94内的其他位置。
本说明书中所述插入件的优势在于，冷却空气中所存在的灰尘将在湍流器的作用下被引导到翼型件的压力侧，借此对压力侧上的外壁进行冷却。为避免轮叶上的冷却孔堵塞并且防止内表面上积聚灰尘进而降低任何冷却效力，需要去除所述冷却空气中的灰尘。所述湍流器有助于引导趋于积聚在压力侧室内的灰尘通过冷却膜孔排出。此外，翼型件的压力侧可以易于通过空气动力性能影响最小的多排膜进行冷却，并且因此与翼型件吸入侧区域相比对灰尘积聚负面影响的耐受度更高。
当冷却空气流通过(BFS)成角度孔进入所述插入件中时，动量变化将致使灰尘离开所述空气流并且维持在压力侧室中。使清洁空气流冲击吸入侧的内表面将减少灰尘沉积，从而将灰尘积聚减至最小并且提高轮叶的耐久性。
轮叶内部灰尘积聚的减少将减少喷嘴组件冷却通道内的内部灰尘结块，因此提高部件耐久性并且延长在翼时间(time on wing)。就环境能力而言，依据本说明书中所述安装有插入件的喷嘴组件对于含尘环境的耐受度较高。这也意味着发动机保持性能更高。
应了解，所公开设计的应用并不限于具有风扇和升压机部分的涡轮发动机，而是也能够适用于涡轮喷气发动机和涡轮发动机。
在未描述的范围内，各种实施例的不同特征和结构可根据需要彼此组合使用，或者替代彼此使用。一个特征未在所有实施例中说明并不旨在解释成无法做此说明，而是仅出于简要说明目的。因此，不同实施例的各种特征可以根据需要组合和匹配以形成新实施例，无论所述新实施例是否明确说明。本公开包括本说明书中所述特征的所有组合或排列。
本说明书使用示例来描述本说明书中所述的本公开方面，包括最佳模式，同时也让所属领域的任何技术人员能够实践本公开的方面，包括制造并使用任何装置或系统以及实施所涵盖的任何方法。本公开的方面的专利保护范围由权利要求书限定，并可包括所属领域的技术人员得出的其他示例。如果其他示例的结构构件与权利要求书的字面意义相同，或如果所述示例包括的等效结构构件与权利要求书的字面意义无实质差别，则所述示例也应在权利要求书的范围内。

Claims (10)

1.一种用于涡轮发动机的翼型件组件，所述翼型件组件包括：
外壁，所述外壁界定内部的边界并且限定压力侧和吸入侧，所述压力侧和吸入侧在前缘与后缘之间延伸以限定翼弦方向并且在根部与尖端之间延伸以限定翼展方向；
尖端开口，所述尖端开口位于所述尖端处并且流体连通到空气源；
位于所述后缘处的至少一个后缘孔；以及
插入件，所述插入件位于所述内部内，以在所述内部之内形成与所述空气源流体连通的压力侧室以及吸入侧室，并且限定分配室，所述分配室具有流体连通到所述压力侧室的一组成角度孔以及流体连通到所述吸入侧室的一组冲击开口。
2.根据权利要求1所述的翼型件组件，其中所述一组成角度孔位于所述尖端附近处，并且是朝后台阶。
3.根据权利要求1所述的翼型件组件，其中所述压力侧进一步包括一组冷却孔，所述一组冷却孔与所述压力侧室流体连通。
4.根据权利要求3所述的翼型件组件，其中所述压力侧室进一步包括一组湍流器，所述一组湍流器沿所述压力侧设置并靠近所述一组成角度孔。
5.根据权利要求1所述的翼型件组件，其中所述分配室被底座和封盖围封。
6.根据权利要求5所述的翼型件组件，其中所述封盖进一步包括唇缘，并且所述唇缘限定所述尖端处的尖端接头。
7.根据权利要求5所述的翼型件组件，其中所述底座在所述根部处接合到内表面，以限定根部接头。
8.根据权利要求1所述的翼型件组件，其中所述插入件在所述根部处接合到内表面并且在所述尖端处接合到所述外壁，以限定所述吸入侧室。
9.一种用于涡轮发动机的发动机部件，所述发动机部件包括：
外壁，所述外壁界定内部的边界并且限定压力侧和吸入侧，所述压力侧和吸入侧在前缘与后缘之间延伸以限定翼弦方向并且在根部与尖端之间延伸以限定翼展方向；
尖端开口，所述尖端开口位于所述尖端处并且流体连通到空气源；
位于所述后缘处的至少一个后缘孔；以及
插入件，所述插入件位于所述内部内，以在所述内部之内形成与所述空气源流体连通的压力侧室以及吸入侧室，并且限定分配室，所述分配室具有流体连通到所述压力侧室的一组成角度孔以及流体连通到所述吸入侧室的一组冲击开口。
10.一种在翼型件内分离冷却空气流中的灰尘的方法，所述方法包括：
引导脏空气流通过位于所述翼型件尖端处的尖端开口进入位于所述翼型件内的第一室中；
通过插入件内的一组成角度孔将所述脏空气流中的灰尘分离以限定清洁空气流，其中所述插入件限定第二室；
使清洁空气通过冲击开口，以使所述清洁空气流冲击所述翼型件的吸入侧；以及
将所述清洁空气流通过所述翼型件的至少一个后缘孔排出。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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GR01 Patent grant
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