CN115217798A - 分体式壳体以及形成和冷却壳体的方法 - Google Patents

Abstract

提供了用于减小热梯度的结构，例如压缩机壳体。例如，压缩机壳体被分开使得其包括第一壳体段和第二壳体段。第一壳体段在压缩机壳体圆周的第一部分上延伸，并且包括一体地形成为整体部件的第一内结构、第一外结构和第一多孔结构。第一多孔结构限定在第一内结构和第一外结构之间。第二壳体段在压缩机壳体圆周的第二部分上延伸，并且包括一体地形成为整体部件的第二内结构、第二外结构和第二多孔结构。第二多孔结构限定在第二内结构和第二外结构之间。还提供了冷却诸如压缩机壳体的结构的方法。

Description

分体式壳体以及形成和冷却壳体的方法

技术领域

本主题大体上涉及用于燃气涡轮发动机的壳体。更具体地，本主题涉及分体式壳体和冷却燃气涡轮发动机的壳体的方法。

背景技术

典型的飞行器推进系统包括一个或多个燃气涡轮发动机。燃气涡轮发动机通常包括涡轮机，涡轮机以串行流动顺序包括压缩机区段、燃烧区段、涡轮区段和排气区段。在操作中，空气被提供到压缩机区段的入口，在压缩机区段中一个或多个轴向压缩机逐渐压缩空气直到它到达燃烧区段。燃料与压缩空气混合并在燃烧区段内燃烧以提供燃烧气体。燃烧气体从燃烧区段导向到涡轮区段。通过涡轮区段的燃烧气体流驱动涡轮区段，然后被导向通过排气区段，例如，进入大气。

传统上，压缩机区段包括多级转子和定子部件，其中一个或多个环形壳体或环状壳体围绕压缩机级。与典型的分体式壳体设计相比，这种环状壳体通常需要增加数量的零件和增加的组装时间，这对于压缩机壳体来说是不期望的，特别是在与压缩机入口级相比经历升高的温度的后面或下游压缩机级中。例如，传统的分体式壳体设计与环状壳体设计相比具有较差的间隙，并且在分体式接头处可能具有不期望的泄漏。因此，有助于克服这些问题的对壳体以及用于形成和组装燃气涡轮发动机壳体的方法、处理和设备的改进将是有用的。

发明内容

本发明的方面和优点将在以下描述中部分阐述，或者可以从描述中显而易见，或者可以通过本发明的实践来学习。

在本主题的一个示例性实施例中，提供了一种燃气涡轮发动机的压缩机组件。压缩机组件包括压缩机壳体，压缩机壳体包括第一壳体段和第二壳体段。第一壳体段在压缩机壳体的圆周的第一部分上沿周向方向延伸。第一壳体段包括第一内结构、第一外结构以及限定在第一内结构和第一外结构之间的第一多孔结构。第二壳体段在压缩机壳体的圆周的第二部分上沿周向方向延伸。第二壳体段包括第二内结构、第二外结构以及限定在第二内结构和第二外结构之间的第二多孔结构。第一内结构、第一外结构和第一多孔结构一体地形成为第一整体部件。第二内结构、第二外结构和第二多孔结构一体地形成为第二整体部件。

在本主题的另一个示例性实施例中，提供了一种冷却燃气涡轮发动机的压缩机壳体的方法。该方法包括沿第一轴向通道引导流体流；引导流体流通过前冷却腔；沿第二轴向通道引导流体流；以及引导流体流通过后冷却腔。第一轴向通道、前冷却腔、第二轴向通道和后冷却腔限定在通过增材制造形成的壳体段中。压缩机壳体被分开，使得壳体段限定压缩机壳体的圆周的一部分。

在本主题的进一步示例性实施例中，提供了一种用于减小热梯度的结构。该结构包括具有第一内表面和第一外表面的第一段。第一段限定第一凸起部分，第一凸起部分从第一外表面径向向外延伸并限定第一内部腔。第一段进一步限定第一内表面和第一外表面之间的第一多孔结构。该结构还包括具有第二内表面和第二外表面的第二段。第二段限定第二凸起部分，第二凸起部分从第二外表面径向向外延伸并限定第二内部腔。第二段进一步限定第二内表面和第二外表面之间的第二多孔结构。第一段和第二段中的每一个通过增材制造处理形成，使得第一凸起部分与第一多孔结构一体地形成，并且第二凸起部分与第二多孔结构一体地形成。

通过参考以下描述和所附权利要求，本发明的这些和其他特征、方面和优点将变得更好理解。结合到本说明书中并构成本说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且与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了针对本领域普通技术人员的本发明的完整且可行的公开，包括其最佳模式，其中：

图1提供了根据本主题的各种实施例的示例性燃气涡轮发动机的示意横截面视图。

图2A提供了根据本主题的示例性实施例的燃气涡轮发动机的压缩机壳体的第一壳体段的一部分的立体横截面视图。

图2B提供了根据本主题的示例性实施例的压缩机壳体的第二壳体段的一部分的立体横截面视图。

图3提供了根据本主题的各种实施例的可以限定在第一和第二壳体段中的各种示例性多孔结构的示意横截面视图。

图4提供了根据本主题的另一个示例性实施例的压缩机壳体的第一壳体段的立体横截面视图。

图5提供了根据本主题的示例性实施例的沿图4的线5-5截取的第一壳体段的局部横截面视图。

图6提供了根据本主题的示例性实施例的示出形成燃气涡轮发动机的压缩机壳体的方法的流程图。

图7提供了根据本主题的示例性实施例的示出冷却诸如燃气涡轮发动机的压缩机壳体的结构的方法的流程图。

具体实施方式

现在将详细参考本发明的当前实施例，其一个或多个示例在附图中示出。详细描述使用数字和字母标号来指代附图中的特征。附图和描述中的相似或类似的标号已用于指代本发明的相似或类似部分。

如本文所用，术语“第一”、“第二”和“第三”可以互换使用以将一个部件与另一个部件区分开，并且不旨在表示各个部件的位置或重要性。

术语“前”和“后”是指燃气涡轮发动机或运载器内的相对位置，并且是指燃气涡轮发动机或运载器的正常操作姿态。例如，对于燃气涡轮发动机，前是指更靠近发动机入口的位置，而后是指更靠近发动机喷嘴或排气口的位置。

术语“上游”和“下游”是指相对于流体通路中的流体流动的相对方向。例如，“上游”是指流体从其流动的方向，“下游”是指流体向其流动的方向。

除非本文另有说明，否则术语“联接”、“固定”、“附接到”等是指直接联接、固定或附接，以及通过一个或多个中间部件或特征的间接联接、固定或附接。

除非上下文另有明确规定，否则单数形式“一”、“一种”和“该”包括复数引用。

如在整个说明书和权利要求书中使用的，近似语言被应用于修饰可以允许变化而不会导致与其相关的基本功能发生改变的任何定量表示。因此，由诸如“约”、“大约”和“基本上”的术语修饰的值不限于指定的精确值。在至少一些情况下，近似语言可以对应于用于测量值的仪器的精度，或用于构造或制造部件和/或系统的方法或机器的精度。近似语言可以指在单个值、值范围和/或限定值范围的端点的+/-1％、2％、4％、10％、15％或20％的余量内。

在此以及在整个说明书和权利要求书中，范围限制被组合和互换，除非上下文或语言另有指示，否则此类范围被识别并包括其中包含的所有子范围。例如，本文公开的所有范围都包括端点，并且端点可以彼此独立地组合。

通常，本主题涉及用于降低热梯度的结构。更具体地，本主题涉及结合一个或多个热管理特征的结构，例如用于燃气涡轮发动机的压缩机壳体。在示例性实施例中，压缩机壳体具有分体式壳体设计，包括第一壳体段和第二壳体段，它们各自结合热管理特征，例如多孔热中断部、冷却通道和冷却腔。第一和第二壳体段可以各自包括用于将壳体段接合在一起的凸缘，以例如使用延伸通过每个凸缘的多个附接构件形成压缩机壳体。本主题还涉及冷却方法和形成用于减小热梯度的结构(例如结合热管理特征的压缩机壳体)的方法，其包括增材制造方法。

现在参考附图，其中相同的数字在所有附图中指示相同的元件，图1是根据本公开的示例性实施例的燃气涡轮发动机的示意横截面视图。更具体地，对于图1的实施例，燃气涡轮发动机是高旁通涡轮风扇喷气发动机10，本文称为“涡轮风扇发动机10”。如图1所示，涡轮风扇发动机10限定轴向方向A(平行于提供用于参考的纵向中心线12延伸)、周向方向C(绕纵向中心线12和轴向方向A延伸)和径向方向R。通常，涡轮风扇发动机10包括风扇区段14和设置在风扇区段14下游的核心涡轮发动机16。

所示的示例性核心涡轮发动机16通常包括基本上管状的外壳18，其限定环形入口20。外壳18以串行流动关系包围：压缩机区段，其包括增压或低压(LP)压缩机22和高压(HP)压缩机24；燃烧区段26；涡轮区段，其包括高压(HP)涡轮28和低压(LP)涡轮30；以及喷射排气喷嘴区段32。高压(HP)轴或线轴34将HP涡轮28驱动地连接到HP压缩机24。低压(LP)轴或线轴36将LP涡轮30驱动地连接到LP压缩机22。

对于所描绘的实施例，风扇区段14包括风扇38，风扇38具有以间隔开的方式联接到盘或毂42的多个风扇叶片40。如图所示，风扇叶片40大体沿径向方向R从盘42向外延伸。风扇叶片40和盘42可通过LP轴36一起绕纵向中心线12旋转。在一些实施例中，可以包括具有多个齿轮的动力齿轮箱，用于将LP轴36的旋转速度降低到更有效的旋转风扇速度。

仍然参考图1的示例性实施例，盘42被可旋转前机舱48覆盖，可旋转前机舱48在空气动力学上成形为促进气流通过多个风扇叶片40。此外，示例性风扇区段14包括环形风扇壳体或外机舱50，其周向围绕风扇38和/或核心涡轮发动机16的至少一部分。应当理解，风扇壳体(机舱)50可以被构造成通过多个周向间隔的出口导向轮叶52相对于核心涡轮发动机16被支撑。此外，风扇壳体50的下游区段54可以在核心涡轮发动机16的外部分上延伸，以便在其间限定旁通气流通道56。

在涡轮风扇发动机10的操作期间，一定量空气58通过风扇壳体50和/或风扇区段14的相关联入口60进入涡轮风扇发动机10。当一定量空气58穿过风扇叶片40时，如箭头62所示的空气58的第一部分被引导或导向到旁通气流通道56中，而如箭头64所示的空气58的第二部分被引导或导向到LP压缩机22中。第一部分空气62和第二部分空气64之间的比通常称为旁通比。然后，当第二部分空气64被导向通过压缩机区段并进入燃烧区段26时，第二部分空气64的压力增加，在燃烧区段26中第二部分空气64与燃料混合并燃烧以提供燃烧气体66。更具体地，压缩机区段包括LP压缩机22和HP压缩机24，它们各自可以包括多个压缩机级80，其中每个级80包括静止压缩机轮叶82(也称为压缩机定子轮叶82)的环形阵列或周向排，以及紧邻压缩机轮叶82的下游定位的旋转压缩机叶片84(也称为压缩机转子叶片84)的环形阵列或周向排。LP压缩机22中的多个压缩机叶片84联接到LP轴或线轴36，并且HP压缩机24中的多个压缩机叶片联接到HP轴或线轴34。LP压缩机22中的多个压缩机轮叶82联接到压缩机壳体，并且HP压缩机24中的多个压缩机轮叶82联接到压缩机壳体；HP压缩机轮叶82的至少一部分联接到压缩机壳体90。在一些实施例中，压缩机壳体90可以延伸通过LP压缩机22和HP压缩机24两者，并且支撑所有压缩机轮叶82。在其他实施例中，压缩机壳体90仅支撑压缩机轮叶82的一部分，并且可以仅支撑HP压缩机24中的压缩机轮叶82的一部分。如前所述，当第二部分空气64通过压缩机轮叶82和叶片84的顺序级时，空气64的体积被加压，即，空气64的压力在与燃料一起在燃烧区段26中燃烧以形成燃烧气体66之前增加。

燃烧气体66被导向通过HP涡轮28，其中来自燃烧气体66的一部分热能和/或动能经由联接到外壳18的HP涡轮定子轮叶68和联接到HP轴或线轴34的HP涡轮转子叶片70的顺序级提取，因此使HP轴或线轴34旋转，从而支持HP压缩机24的操作。燃烧气体66然后被导向通过LP涡轮30，其中经由联接到外壳18的LP涡轮定子轮叶72和联接到LP轴或线轴36的LP涡轮转子叶片74的顺序级从燃烧气体66提取第二部分热能和动能，因此使LP轴或线轴36旋转，从而支持LP压缩机22的操作和/或风扇38的旋转。

燃烧气体66随后被导向通过核心涡轮发动机16的喷射排气喷嘴区段32，以提供推进推力。同时，随着第一部分空气62在从涡轮风扇发动机10的风扇喷嘴排气区段76排出之前被导向通过旁通气流通道56，第一部分空气62的压力显著增加，也提供推进推力。HP涡轮28、LP涡轮30和喷射排气喷嘴区段32至少部分地限定热气路径78，用于将燃烧气体66导向通过核心涡轮发动机16。

参考图2A和2B，提供了根据本主题的示例性实施例的环形压缩机壳体90(图1)的部分的立体横截面视图。更具体地，图2A示出了第一壳体段100的一部分，而图2B示出了第二壳体段200的一部分。第一壳体段100和第二壳体段200一起形成压缩机壳体90，其可以是用于HP压缩机24的压缩机叶片84和轮叶86的多个顺序级的至少一部分的外壳。即，沿轴向方向A纵向延伸的环形压缩机壳体90可被轴向分开(即，沿轴向方向A分开)，使得第一壳体段100限定压缩机壳体90的半个圆周，并且第二壳体段200限定压缩机壳体圆周的剩余一半。在一些实施例中，压缩机壳体90可以被分成多于两个壳体段。这样，通常，第一壳体段100在压缩机壳体90的圆周的第一部分上沿周向方向C延伸，并且第二壳体段200在压缩机壳体90的圆周的第二部分上沿周向方向C延伸。应当理解，在仅包括两个壳体段以形成压缩机壳体90的实施例中，这两个壳体段可以是彼此的镜像。

特别参考图2A，在所描绘的示例性实施例中，第一壳体段100包括第一内结构102、第一外结构104以及限定在第一内结构102和第一外结构104之间的第一多孔结构106。更具体地，第一内结构102、第一外结构104和第一多孔结构106一体地形成为单个整体部件，其可以被称为第一整体部件。第一内结构102限定多个第一安装区域108，用于将压缩机轮叶82附接到第一壳体段100。第一内段102还限定第一内表面110，其径向定位在设置在压缩机壳体90内的压缩机叶片84上方。径向间隙或间距间隙CL限定在压缩机叶片84的叶片尖端86和静止的第一壳体段100之间。为了便于解释，仅示出了一个压缩机轮叶82和一个压缩机叶片84，但应当理解，包括第一壳体段100的压缩机壳体90可以设置在压缩机轮叶82和叶片84的两个或更多个级80周围。此外，第一外结构104限定多个第一凸起部分112，其增加第一壳体段100的刚度。第一凸起部分112可以结合一个或多个冷却特征，如本文更详细描述的。此外，第一多孔结构106是包括其间限定有开口或空间的多个结构构件的架构，这减少了结构的重量(例如，因为它不是实心材料)，同时保持结构的结构完整性。

转向图2B，在所示示例性实施例中，第二壳体段200以与第一壳体段100相同的方式构造。更具体地，第二壳体段200包括第二内结构202、第二外结构204以及限定在第二内结构202和第二外结构104之间的第二多孔结构206。第二内结构202、第二外结构204和第二多孔结构206一体地形成为单个整体部件，其可以被称为第二整体部件。第二内结构202限定多个第二安装区域208，用于将压缩机轮叶82附接到第二壳体段200。第二内段202还限定第二内表面210，其径向定位在设置在压缩机壳体90内的压缩机叶片84上方。径向间隙或间距间隙CL限定在压缩机叶片84的叶片尖端86和静止的第二壳体段200之间。与图2A相似，仅示出了一个压缩机轮叶82和一个压缩机叶片84，但应当理解，包括第二壳体段200的压缩机壳体90可以设置在压缩机轮叶82和叶片84的两个或更多个级80周围。此外，第二外结构204限定多个第二凸起部分212，其增加第二壳体段200的刚度。如本文更详细描述的，第二凸起部分212可以结合一个或多个冷却特征。此外，第二多孔结构206是包括其间限定有开口或空间的多个结构构件的架构，这减少了结构的重量(例如，因为它不是实心材料)，同时保持结构的结构完整性。

如图2A和2B所示，每个壳体段100、200结合有冷却特征，冷却特征例如有助于减小压缩机壳体90的热梯度和/或降低压缩机壳体90的冷却需求，同时保持压缩机壳体90和压缩机叶片84之间的间距间隙CL。例如，多孔结构106、206限定热中断部，其中断和/或延长从较高温度区域到较低温度区域的热传导路径，从而减小跨压缩机壳体90的热梯度。多孔结构106、206或热中断部可以是晶格或单元格结构。例如，第一多孔结构106和第二多孔结构206中的每一个可以是包括布置成一种或多种形状的节点和梁的网络的架构。在示例性实施例中，第一多孔结构106和第二多孔结构206中的每一个是包括多个单元格114、214的单元格结构，即，第一多孔结构106包括多个第一单元格114，第二多孔结构206包括多个第二单元格214。

参考图3，示出了第一多孔结构106和第二多孔结构206的各种形状或架构。例如，多孔结构106、206可以具有蜂窝、多边形或其他形状或架构。更具体地，如图3所示，多孔结构106、206可以包括多个单元格114、214，其具有梯形、三角形、半圆形、双弯形(doubleogee)等横截面形状或两种或更多种横截面形状的组合。

返回到图2A和2B，作为另一个冷却特征，第一壳体段100还包括沿周向方向C延伸的至少一个第一空气绝缘腔116，类似地，第二壳体段200包括沿周向方向C延伸的至少一个第二空气绝缘腔216。前空气绝缘腔116和后空气绝缘腔216在图2A和2B中示出。相应空气绝缘腔116、216被限定在相应内结构102、202中，即第一空气绝缘腔116被限定在第一内结构102中，并且第二空气绝缘腔216被限定在第二内结构202中。每个空气绝缘腔116、216有助于中断跨压缩机壳体90(例如，径向和轴向跨压缩机壳体90)的热传导路径。

当彼此相邻定位时，例如，当第一和第二壳体段100、200接合在一起时，前空气绝缘腔116、216沿径向方向R、轴向方向A和周向方向C对准，并且后空气绝缘腔116、216沿径向方向R、轴向方向A和周向方向C对准。在一些实施例中，对准的空气绝缘腔116、216形成单个连续的环形空气绝缘腔。在其他实施例中，对准的空气绝缘腔116、216中的一个或两个可以沿周向方向C不连续，使得对准的空气绝缘腔116、216形成周向不连续的空气绝缘腔。在其他实施例中，对准的空气绝缘腔116、216中的一个或两个可以在第一和第二壳体段100、200之间的接头处限定壁等，使得对准的空气绝缘腔116、216形成周向不连续的空气绝缘腔。

与图2A和2B保持一致，在所描绘的示例性实施例中，每个壳体段100、200还包括用于接收冷却流体F流的冷却腔。更具体地，第一壳体段100包括沿周向方向C延伸并构造成用于接收冷却流体F流的第一前冷却腔118。第二壳体段200包括沿周向方向C延伸并构造成用于接收冷却流体F流的第二前冷却腔218。进一步地，第一壳体段100包括沿周向方向C延伸的第一后冷却腔120，并且第二壳体段200包括沿周向方向C延伸的第二后冷却腔220。如图2A和2B所示，前冷却腔118、218各自与后冷却腔120、220轴向间隔开，其中前冷却腔118、218限定在后冷却腔120、220的轴向前方或轴向限定在相对于后冷却腔120、220的上游位置处。

如图2A和2B进一步所示，在示例性实施例中，第一通路122流体连接第一前冷却腔118和第一后冷却腔120。此外，第二通路222流体连接第二前冷却腔218和第二后冷却腔220。这样，冷却流体F可以从前冷却腔118、218流到后冷却腔120、220。即，在通路122、222从相应冷却腔118、218延伸的情况下，第一后冷却腔120和第二后冷却腔220中的每一个被构造用于接收冷却流体F流。在一些实施例中，多个第一通路122从第一前冷却腔118延伸到第一后冷却腔120，并且多个第二通路222从第二前冷却腔218延伸到第二后冷却腔220。如图2A和2B所示，每个第一通路122和每个第二通路222可以是轴向通道，用于沿轴向方向A将冷却流体F流从一个腔引导到另一个腔。

与空气绝缘腔116、216一样，当彼此相邻定位时，例如，当第一和第二壳体段100、200接合在一起时，第一和第二前腔118、218沿径向方向R、轴向方向A和周向方向C对准，并且第一和第二后腔120、220沿径向方向R、轴向方向A和周向方向C对准。在一些实施例中，对准的前腔118、218形成单个连续的环形前腔，并且对准的后腔120、220形成单个连续的环形后腔。在其他实施例中，前腔118、218中的一个或两个可以沿周向方向C不连续，使得对准的前腔118、218形成周向不连续的前腔。类似地，一个或两个后腔120、220可以沿周向方向C不连续，使得对准的后腔120、220形成周向不连续的后腔。在其他实施例中，一个或两个前腔118、218和/或一个或两个后腔120、220可以在第一和第二壳体段100、200之间的接头处限定壁等，使得对准的前腔118、218形成周向不连续的前腔，和/或对准的后腔120、220形成周向不连续的后腔。在进一步的实施例中，前腔118、218可以各自是单个连续的环形前腔的两半，并且后腔120、220可以各自是单个连续的环形后腔的两半，其中第一通路122和第二通道222连接单个前腔和单个后腔。这样，前腔118、218和后腔120、220都可以被连接，使得冷却流体F流过所有的腔118、218、120、220。

在所示实施例中，第一壳体段100还包括从第一室126延伸到第一前冷却腔118的第一入口通路124，从而流体连接第一室126和第一前冷却腔118。也就是说，每个第一入口通路124具有限定在第一室126中的入口和限定在第一前冷却腔118中的出口。更具体地，多个第一入口通路124从设置在第一入口通路124的轴向前方的第一室126延伸到第一前冷却腔118。与第一通路122一样，每个第一入口通路124可以是轴向通道，用于沿轴向方向A将冷却流体F流从一个腔或室引导到另一个腔或室。

此外，多个第一入口孔口128沿第一壳体段100的第一前缘130限定，并且沿周向方向C彼此间隔开。第一入口孔口128通向沿周向方向C延伸的第一室126，即，第一入口孔口128从外部位置延伸到第一室126。因此，冷却流体F可以通过流过第一入口孔口128进入第一室126、从第一室126流入第一入口通路124、并且从第一入口通路124流入第一前冷却腔118来通过第一入口孔口128进入第一壳体段100。如前所述，冷却流体F可以从第一前冷却腔118流过第一通路122进入第一后冷却腔120。

同样，第二壳体段200还包括从第二室226延伸到第二前冷却腔218的第二入口通路224，从而流体连接第二室226和第二前冷却腔218。也就是说，每个第二入口通路224具有限定在第二室226中的入口和限定在第二前冷却腔218中的出口。更具体地，多个第二入口通路224从设置在第二入口通路224的轴向前方的第二室226延伸到第二前冷却腔218。与第二通路222一样，每个第二入口通路224可以是轴向通道，用于沿轴向方向A将冷却流体F流从一个腔或室引导到另一个腔或室。

此外，多个第二入口孔口228沿第二壳体段200的第二前缘230限定，并且沿周向方向C彼此间隔开。第二入口孔口228通向沿周向方向C延伸的第二室226，即，第二入口孔口228从外部位置延伸到第二室226。因此，冷却流体F可以通过流过第二入口孔口228进入第二室226、从第二室226流入第二入口通路224、并且从第二入口通路224流入第二前冷却腔218来通过第二入口孔口228进入第二壳体段200。如前所述，冷却流体F可以从第二前冷却腔218流过第二通路222进入第二后冷却腔220。

如图2A和2B所示，第一空气绝缘腔116、第一前冷却腔118和第一后冷却腔120沿轴向方向A彼此间隔开，并且第二空气绝缘腔216，第二前冷却腔218和第二后冷却腔220沿轴向方向A彼此间隔开。在其他实施例中，空气绝缘腔116、216可以限定在其他轴向位置处。例如，第一前空气绝缘腔116可以沿轴向方向A限定在前冷却腔118和后冷却腔120之间，或者第一后空气绝缘腔116可以紧邻后冷却腔120的下游限定(而不是如图2A所示在第一壳体段100的最后端)。

此外，空气绝缘腔116、216不与冷却腔118、218、120、220流体连通。也就是说，空气绝缘腔116、216与前冷却腔118、218和后冷却腔120、220分开，使得冷却流体F不流过空气绝缘腔116、216。因此，例如，由于在腔116、216内的不同位置中包含在腔116、216内的流体的温度差异，空气绝缘腔116、216内的任何流体流都是诱导流(induced flow)。

如图2A和2B进一步所示，第一和第二壳体段100、200还可以包括从相应后冷却腔延伸到压缩机壳体90外部的位置的一个或多个出口通道。更具体地，在所描绘的示例性实施例中，第一壳体段100包括多个第一出口通路134，每个第一出口通路134从第一后冷却腔120延伸到由第一外结构104限定的第一壳体段100的外表面136。也就是说，每个第一出口通路134具有限定在第一后冷却腔120中的入口和限定在第一壳体段外表面136中的出口。类似地，在所示示例性实施例中，第二壳体段200包括多个第二出口通路234，每个第二出口通路234从第二后冷却腔220延伸到由第二外结构204限定的第二壳体段200的外表面236，即，每个第二出口通路234具有限定在第二后冷却腔220中的入口和限定在第二壳体段外表面236中的出口。在其他实施例中，第一出口通路134和/或第二出口通路234可以排放到另一位置，例如发动机排气等。在任何情况下，可以通过入口孔口128、228进入并流过到如上所述的后冷却腔120、220的冷却流体F可以通过出口通路134、234离开压缩机壳体90。

应当理解，冷却流体F(设置在压缩机壳体90的内部和压缩机壳体90的外部之间，压缩机壳体90可以处于不同的温度)可以帮助减小跨压缩机壳体90的热梯度。例如，冷却流体F流可以帮助减小可沿压缩机壳体90轴向和/或径向出现的大的或剧烈的温差。更具体地，使冷却流体F流过压缩机壳体90可以增加到流体F的热传递，从而消散来自压缩机壳体90的热量。此外，冷却流体F可以例如通过延长热传导路径来提供热中断，这减少了从较热的压缩机壳体内部到较冷的压缩机壳体外部的热传导。此外，通过如本文所述对压缩机壳体90进行内部冷却，可以维持每个壳体段100、200的内表面110、210与压缩机叶片84之间的间距间隙CL。

尽管仅示出了一个压缩机轮叶82和一个压缩机叶片84，但从图2A和图2B将理解，由第一壳体段100和第二壳体段200形成的压缩机壳体90周向围绕多个压缩机级80中的两个或更多个级。也就是说，第一壳体段100和第二壳体段200中的每一个都具有足以使压缩机壳体90周向围绕至少两个压缩机级80的轴向长度。此外，如图2A和2B所示，在示例性实施例中，前冷却腔118、218和后冷却腔120、220各自定位在相应排压缩机叶片84的径向外侧，并且轴向限定在相应排压缩机轮叶82之间。通路(即第一和第二通路122、222以及第一和第二入口通路124、224)中的每一个沿轴向方向A和相应排压缩机轮叶82的径向外侧的位置延伸。因此，每个通路122、124、222、224可以被描述为从相应排压缩机轮叶82径向向外限定的轴向通道或通路。

此外，设置在相应内结构102、202和外结构104、204之间的多孔结构106、206被限定在相应排压缩机轮叶82的径向外侧。如虚线框132、232所示，可以在第一壳体段100和/或第二壳体段200的其他区域处限定附加的多孔结构，例如本文所述的晶格或单元格结构。即，由虚线形成的每个框132指示其中可以限定第一多孔结构106的第一壳体段100的区域，并且由虚线形成的每个框232指示其中可以限定第二多孔结构206的第二壳体段200的区域。多孔结构106、206也可以限定在其他区域中。

现在参考图4和图5，第一壳体段100和第二壳体段200可以接合在一起以形成压缩机壳体90。如图4所示，第一壳体段100包括沿轴向方向A延伸的第一凸缘138。第一凸缘138限定多个第一孔口140。如图5所示，第二壳体段200(其在本文描述的示例性实施例中是第一壳体段100的镜像)包括沿轴向方向A延伸的第二凸缘238。第二凸缘238限定多个第二孔口240。如图5进一步所示，第一凸缘138定位成邻近第二凸缘238，以将第一和第二壳体段100、200接合在一起。

应当理解，虽然对于第一壳体段100和第二壳体段200中的每一个仅描绘了一个凸缘，但是每个壳体段100、200可以包括两个凸缘。即，压缩机壳体90可以沿轴向延伸平面分开，使得第一和第二壳体段100、200沿相对于压缩机壳体90沿轴向方向A纵向延伸的两个分开的长度相遇。这样，第一壳体段100和第二壳体段200中的每一个可以包括相应凸缘138、238中的两个，其中两个凸缘中的一个沿壳体段100、200相遇的第一长度限定，而两个凸缘中的另一个沿壳体段100、200相遇的第二长度限定。

如图5中进一步所示，多个附接构件92将第一壳体段100固定到第二壳体段200。多个附接构件92中的每个附接构件92延伸通过多个第一孔口140中的第一孔口140和多个第二孔口240中的第二孔口240。附接构件92可以是适于将第一壳体段100附接到第二壳体段200的螺栓、螺柱等。在所描绘的示例性实施例中，每个附接构件92包括轴94，轴94沿正交于轴向方向A和发动机10的中心线轴线或轴向中心线12的方向纵向延伸。也就是说，每个凸缘138、238沿轴向方向A延伸，使得通过第一和第二孔口140、240定位的附接构件92垂直于凸缘138、238。

每个壳体段100、200还可以包括沿相应外表面136、236的凸缘状或假凸缘形状，其可以减小第一和第二凸缘138、238处的部件刚度。更具体地，如图2A、2B、4和5所示，第一壳体段100和第二壳体段200中的每一个包括由相应外结构104、204限定的一个或多个凸起部分112、212。也就是说，一个或多个凸起部分112从第一壳体段100的第一外表面136径向向外延伸，并且一个或多个凸起部分212从第二壳体段200的第二外表面236径向向外延伸。

每个凸起部分112、212可以限定一个或多个内部腔和/或通路，一个或多个内部腔和/或通路接收流体(诸如空气)并且在壳体段100、200的不同部分之间形成热中断。即，限定在凸起部分112、212内的腔和/或通路中断了压缩机壳体90的内表面110、210与压缩机壳体90的外表面136、236之间的热传导路径。凸起部分112、212可以被描述为具有假凸缘形状并且可以减小压缩机壳体90中的分开处(即在凸缘138、238处)的相应壳体段100、200的刚度。

在图5的示例性实施例中，图5示出了沿图4中的线5-5截取的第一壳体段100的中间凸起部分112i的横截面，中间凸起部分112i包括内部腔142和第一出口通路134，第一出口通路134从第一前冷却腔118而不是从如图2A所示的第一后冷却腔120延伸。内部腔142可以沿周向方向C延伸并且可以沿周向方向具有不同的横截面形状，如图4和5中的内部腔142的比较所示。

此外，如通过图2A和图4的比较所示，凸起部分112、212在压缩机壳体90的不同示例性实施例中可以具有不同的形状或构造。例如，在图2A和图2B中，第一和第二壳体段100、200的凸起部分112、212具有大致为T形的横截面，具有大致为U形的内部腔142。在图4和图5中，凸起部分112、212和内部腔142各自的截面形状沿周向方向C不同，并且各自的截面形状从一个凸起部分112、212到另一个凸起部分112、212不同。例如，如图4所示，在给定的周向位置处，前凸起部分112f具有与中间凸起部分112i不同的横截面形状，并且前凸起部分112f和中间凸起部分112i各自具有与后凸起部分112a不同的横截面形状。此外，限定在前凸起部分112f、中间凸起部分112i和后凸起部分112a中的每一个内的内部腔142具有彼此不同的横截面形状。

在一些实施例中，压缩机壳体90是HP压缩机24的后压缩机壳体90，其周向围绕两个或更多个最后压缩机级80，并且HP压缩机24还包括前压缩机壳体90，其周向围绕后压缩机壳体90上游或前方的两个或更多个压缩机级80。即，HP压缩机24包括例如沿轴向方向A彼此相邻设置的两个分体式压缩机壳体90，使得前压缩机壳体90设置在后压缩机壳体90的轴向前方。此外，多个压缩机级80(每个级80包括压缩机轮叶82的环形阵列和压缩机叶片84的环形阵列)设置在每个压缩机壳体90内。

应当理解，前压缩机壳体90可以构造成类似于后压缩机壳体90。即，在示例性实施例中，前压缩机壳体90是环形压缩机壳体，其沿轴向方向A纵向延伸并且轴向分开(即，沿轴向方向A分开)，使得前压缩机壳体90包括如本文所述构造的第一壳体段100和第二壳体段200。更具体地，在前压缩机壳体90仅包括两个壳体段的情况下，这两个前壳体段可以是彼此的镜像。如本文所述，前压缩机壳体90的第一壳体段100可以包括第一内结构102、第一外结构104和限定在第一内结构102和第一外结构104之间的第一多孔结构106。第一前壳体段100的第一内结构102、第一外结构104和第一多孔结构106可以一体地形成为单个整体部件(例如，第一前整体部件)。前压缩机壳体90的第一壳体段100可具有其他特征，例如，如本文所述的凸起部分112，腔116、118、120、126、142，通路122、124、134和凸缘138。类似地，前压缩机壳体90的第二壳体段200可以如本文所述构造。例如，前压缩机壳体90的第二壳体段200可以包括第二内结构202、第二外结构204和限定在第二内结构202和第二外结构204之间的第二多孔结构206。第二前壳体段200的第二内结构202、第二外结构204和第二多孔结构206可以一体地形成为单个整体部件(例如，第二前整体部件)。此外，前压缩机壳体90的第二壳体段200可以具有其他特征，例如，如本文所述的凸起部分212，腔216、218、220、226、242，通路222、224、234和凸缘238。

在其他实施例中，HP压缩机24可以包括一个压缩机壳体90，其周向围绕HP压缩机24的所有压缩机级80。在这样的实施例中，壳体段100、200的热管理或冷却特征可以基于压缩机壳体90的经历最高热梯度的部分来确定或设计尺寸，或者壳体段100、200的热管理或冷却特征可以沿压缩机壳体90(即，沿轴向方向A)纵向调整。更具体地，不同的热管理或冷却特征可以沿压缩机壳体90从前向后使用。例如，与压缩机壳体90的前区段相比，压缩机壳体90的后区段可能需要更多的冷却，因为例如压缩机壳体90内的温度通常沿轴向方向A增加，并且后面的或下游压缩机级80中的温度比上游压缩机级80中的温度更高(其中上游和下游是相对于第二部分空气64的流动)。因此，与前腔116、118、126、142、216、218、226、242和通路122、124、222、224相比，可以使用附加的和/或更大的后腔116、120、142、216、220、242和通路122、134、222、234。作为另一个示例，与压缩机壳体90的后区段中的凸起部分112、212相比，凸起部分112、212在压缩机壳体90的前区段中的形状可以不同。不同形状的凸起部分112、212可以适应前区段和后区段之间的冷却腔和/或通路的尺寸和/或数量的差异，和/或由于凸起部分112、212的不同形状，可以通过提供不同的热传导路径来使得与前区段相比在后区段中允许更多的热传导。当然，压缩机壳体90的前区段和后区段之间的其他差异也可以被结合，以基于在壳体90的不同区段中经历的热梯度来优化壳体90的冷却。

应当理解，在包括分离的相邻压缩机壳体90而不是单个压缩机壳体90的构造中，热管理或冷却特征可以从前向后调整。也就是说，前压缩机壳体90中的冷却特征可以不同于后压缩机壳体90中的冷却特征。例如，后压缩机壳体90可以比前压缩机壳体90被更多地冷却(例如，使用更多和/或更大的冷却特征)，因为后压缩机壳体90可能经历比前压缩机壳体90更高的温度。如上所述，两个压缩机壳体90之间的差异可以包括与前压缩机壳体90相比，后压缩机壳体90中的附加的和/或更大的腔116、118、120、126、142、216、218、220、226、242和通路122、124、134、222、224、234，和/或与前压缩机壳体90相比，后压缩机壳体90中的形状不同的凸起部分112、212。还可以结合前压缩机壳体90和后压缩机壳体90之间的其他差异，以基于每个壳体90经历的热梯度来优化壳体90的冷却。

在又一实施例中，HP压缩机24可以包括周向围绕HP压缩机24的两个或更多个最后级的一个压缩机壳体90，以及具有不同构造的一个或多个压缩机壳体(例如环状壳体等)，其周向围绕HP压缩机24的上游或前级80。当然，本文所述的压缩机壳体90也可以用于LP压缩机22，并且本文所述的分体式壳体构造还可以用于涡轮风扇发动机10的其他区段，例如HP涡轮28和/或LP涡轮30。

如本文所述，本主题提供一种结构，例如压缩机壳体90，用于减小热梯度。更具体地，该结构包括诸如凸起部分或假凸缘的特征，其中内部腔和流体通路、以及其他通道、腔和通路限定在该结构中，以降低跨该结构(例如，径向跨、轴向跨和/或周向围绕结构)的热传导率。例如，该结构可以沿轴向方向A纵向延伸，并且可以包括第一轴向通道、前冷却腔、第二轴向通道和后冷却腔。冷却流体F流可以被引导通过第一轴向通道、前冷却腔、第二轴向通道和后冷却腔，以帮助管理结构所经历的热梯度。用于容纳流体(例如冷却流体F)而不促进通道或腔之间的流体流动的一个或多个腔也可以被包括为热管理特征，例如在结构的较热和较冷区域之间提供热中断。其他特征(例如多孔晶格或单元格结构)也可以限定在结构中，以提供热中断或阻止较热和较冷区域之间的热传导。

在示例性实施例中，该结构可以被构造为分解热质量，使得在相对于该结构的某个位置处经历更大比例的热质量。例如，HP压缩机24的温度(即，HP压缩机24内的温度)可以相对一致，但外部温度可以在极端高低之间波动。具有如本文所述的带有多个冷却特征的分体式壳体构造的压缩机壳体90可以分解热质量，使得更大比例的热质量位于压缩机壳体90的径向内侧。

通常，本文所述的压缩机壳体90的示例性实施例可以使用任何合适的处理来制造或形成。然而，根据本主题的几个方面，压缩机壳体90可以使用增材制造处理(诸如3D打印处理)来形成。这种处理的使用可以允许压缩机壳体90的每个壳体段100、200一体地形成为单个整体部件，或者形成为任何合适数量的子部件。特别地，制造处理可以允许第一壳体段100和第二壳体段200中的每一个一体地形成，并且包括在使用现有制造方法时不可能有的各种特征。例如，本文所述的增材制造方法能够制造具有任何合适尺寸和形状的压缩机壳体，其具有内部冷却室或腔、内部冷却通路和外部凸起部分，以及使用现有制造方法不可能实现的其他特征的一种或多种构造。本文描述了这些新颖特征中的一些。

如本文所用，术语“增材制造”或“增材制造技术或处理”一般是指制造处理，其中连续的材料层被提供在彼此上以逐层“构建”三维部件。连续层通常熔融在一起以形成可具有多种一体子部件的整体部件。尽管增材制造技术在本文中被描述为能够通过通常在竖直方向上逐点、逐层构建物体来制作复杂物体，但其他制作方法是可能的并且在本主题的范围内。例如，虽然本文的讨论涉及添加材料以形成连续层，但本领域技术人员将理解，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践。例如，本发明的实施例可以使用层加处理、层减处理或混合处理。

根据本公开的合适增材制造技术包括，例如，熔融沉积建模(FDM)、选择性激光烧结(SLS)、3D打印(例如通过喷墨和激光喷射)、立体光刻(SLA)、直接选择性激光烧结(DSLS)、电子束烧结(EBS)、电子束熔化(EBM)、激光工程净成型(LENS)、激光净成型制造(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)和其他已知处理。

除了使用其中能量源用于选择性地烧结或熔化粉末层的部分的直接金属激光烧结(DMLS)或直接金属激光熔化(DMLM)处理之外，应当理解根据替代实施例，增材制造处理可以是“粘合剂喷射”处理。在这方面，粘合剂喷射涉及以与上述类似的方式连续沉积增材粉末层。然而，粘合剂喷射不是使用能量源产生能量束以选择性地熔化或熔融增材粉末，而是将液体粘合剂选择性地沉积到每一个粉末层上。液体粘合剂可以是例如光固化聚合物或另一种液体结合剂。其他合适的增材制造方法和变型旨在落入本主题的范围内。

本文所述的增材制造处理可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、光敏聚合物树脂，或者可以是固体、液体、粉末、片材、线材或任何其他合适形式的任何其他合适材料。更具体地，根据本主题的示例性实施例，本文所述的增材制造部件可以部分地、整体地或以材料的一些组合来形成，该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、铁、铁合金、不锈钢和镍或钴基超合金(例如，可以从Special Metals Corporation获得的名称为

的那些)。这些材料是适用于本文所述的增材制造处理的材料的示例，并且通常可称为“增材制造”。

此外，本领域技术人员将理解，多种材料和用于结合这些材料的方法可以被使用，并且被设想在本公开的范围内。如本文所用，提及“熔融”可以指代用于产生任何上述材料的结合层的任何合适处理。例如，如果物体是由聚合物制成的，那么熔融可以指在聚合物材料之间产生热固性结合。如果物体是环氧树脂，则可以通过交联处理形成结合。如果材料是陶瓷，则可以通过烧结处理形成结合。如果材料是粉末金属，则可以通过熔化或烧结处理形成结合。本领域技术人员将理解，通过增材制造熔融材料以制作部件的其他方法是可能的，并且当前公开的主题可以用这些方法来实践。

此外，本文公开的增材制造处理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材料、处理和/或在不同增材制造机器上形成的多个层、段或零件。以这种方式，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，虽然详细描述了用于形成本文所述部件的增材制造处理，但应理解在替代实施例中，这些部件的全部或一部分可经由铸造、机械加工和/或任何其他合适的制造处理形成。实际上，材料和制造方法的任何合适组合都可以用来形成这些部件。

现在将描述示例性增材制造处理。增材制造处理使用部件的三维(3D)信息(例如，三维计算机模型)来制作部件。因此，可以在制造之前限定部件的三维设计模型。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。作为另一个示例，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。

设计模型可以包括部件的整个构造(包括部件的外表面和内表面)的3D数字坐标。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部件的中心(例如，竖直)轴线或任何其他合适轴线被转换为多个切片或段。每个切片可以针对切片的预定高度限定部件的薄横截面。多个连续的横截面切片一起形成3D部件。然后该部件被逐切片或逐层“构建”，直到完成。

以这种方式，本文所述的部件可以使用增材处理制作，或者更具体地，每个层是连续形成的，例如，通过使用激光能量或热使塑料熔融或聚合，或者通过烧结或熔化金属粉末。例如，特定类型的增材制造处理可以使用能量束，例如电子束或电磁辐射(诸如激光束)，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、激光束光斑尺寸和扫描速度的考虑。构建材料可以由为特别是在高温下提高强度、耐用性和使用寿命而选择的任何合适的粉末或材料形成。

每个连续层可以例如在约10μm和200μm之间，但是可以基于任何数量的参数来选择厚度，并且厚度根据替代实施例可以是任何合适的尺寸。因此，利用上述增材形成方法，本文所述的部件可以具有与在增材形成处理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。

此外，利用增材处理，部件的表面光洁度和特征可以取决于应用根据需要而变化。例如，表面光洁度可以通过在增材处理期间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)进行调整(例如，使其更光滑或更粗糙)，尤其是在对应于零件表面的横截面层的周边。例如，可以通过增加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，并且可以通过降低激光扫描速度或增加形成的熔池的尺寸来实现更光滑的光洁度。扫描图案和/或激光功率也可以变化，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，本文描述的部件的若干特征由于制造限制在以前是不可能有的。然而，本发明人有利地利用了增材制造技术的当前进步来开发大体根据本公开的此类部件的示例性实施例。虽然本公开一般不限于使用增材制造来形成这些部件，但增材制造确实提供了多种制造优势，包括制造容易、成本降低、精度更高等。

在这方面，利用增材制造方法，甚至多零件部件也可以形成为单件连续金属，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。通过增材制造一体形成这些多零件部件可以有利地改进整个组装处理。例如，一体形成减少了必须组装的单独零件的数量，从而减少了相关联的时间和总组装成本。另外，可以有利地减少与例如泄漏、分离零件之间的接合质量以及整体性能有关的现有问题。

此外，上述增材制造方法使得本文所述的部件的形状和轮廓更加复杂和错综。例如，这样的部件可以包括薄的增材制造层、独特的假凸缘几何形状、定制的冷却腔尺寸和形状、和/或定制的冷却流体通路数量、形状和路径。作为具体示例，使用诸如本文所述的那些增材制造方法，压缩机壳体的一个或多个壳体段可以形成有独特形状的外表面凸起部分，该外表面凸起部分在其中限定一个或多个腔和/或一个或多个通路。此外，每个腔和通路在凸起部分内的横截面形状、数量和/或相对位置可以在壳体段的凸起部分之间变化。此外，尽管增材制造能够从单一材料制造如本文所述的单个整体部件，但增材制造处理还能够制造具有不同材料的单一部件，使得部件的不同部分可以表现出不同的性能特性。制造处理的连续、附加性质使这些新颖特征的构建成为可能。结果，本文描述的部件可以表现出改进的性能和可靠性。

应当理解，本文描述的由两个壳体段(第一壳体段100和第二壳体段200)形成的压缩机壳体90仅用于解释本主题的方面的目的。例如，压缩机壳体90在本文中用于描述示例性构造、结构和制造压缩机壳体90的方法。应当理解，本文讨论的增材制造技术可用于制造其他壳体或类似部件以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行业。因此，本文描述的示例性部件和方法仅用于说明本主题的示例性方面，并且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主题的示例性实施例的压缩机壳体90的结构和构造，提供了用于形成根据本主题的示例性实施例的压缩机壳体段的示例性方法600。制造商可以使用方法600来形成两个或更多个壳体段100、200，并因此形成压缩机壳体90或任何其他合适的壳体。应当理解，示例性方法600在本文中仅被讨论以描述本主题的示例性方面，并且不旨在进行限制。

现在参考图6，方法600包括在框602处，将增材材料层沉积在增材制造机器的床上。方法600还包括在框604处，选择性地将来自能量源的能量引导到增材材料层上，以熔融一部分增材材料并形成壳体段。例如，使用上面的示例，壳体段可以是为涡轮风扇喷气发动机10的核心涡轮发动机16的LP压缩机22或HP压缩机24形成的压缩机壳体90的第一壳体段100或第二壳体段200。

增材制造的第一壳体段100可以沿周向方向C延伸，并且限定压缩机壳体90的圆周的第一部分。第一壳体段100可以包括第一内结构102、第一外结构104和限定在第一内结构102和第一外结构104之间的第一多孔结构106。类似地，增材制造的第二壳体段200可以沿周向方向C延伸，并且限定压缩机壳体90的圆周的第二部分。此外，第二壳体段200可以包括第二内结构202、第二外结构204和限定在第二内结构202和第二外结构204之间的第二多孔结构206。值得注意的是，第一内结构102、第一外结构104和第一多孔结构106在增材制造处理期间一体地形成，使得第一内结构102、第一外结构104和第一多孔结构106是单个整体部件，即，第一壳体段100是单个整体部件。同样，第二内结构202、第二外结构204和第二多孔结构206在增材制造处理期间一体地形成，使得第二内结构202、第二外结构204和第二多孔结构206是单个整体部件，即，第二壳体段200是单个整体部件。当如本文所述彼此附接时，两个整体壳体段100、200形成压缩机壳体90。

为了说明和讨论的目的，图6描绘了以特定顺序执行的步骤。使用本文提供的公开内容的本领域普通技术人员将理解，在不脱离本公开的范围的情况下，本文讨论的任何方法的步骤可以以各种方式调整、重新布置、扩展、省略或修改。此外，虽然使用压缩机壳体90的第一和第二壳体段100、200作为示例来解释方法600的方面，但是应当理解，这些方法可以应用于制造任何合适的壳体。此外，虽然本文仅详细描述了增材制造方法，但应当理解的是，具有一体内结构102、外结构104和多孔结构106的第一壳体段100，以及具有一体内结构202、外结构204和多孔结构206的第二壳体段200可以通过其他合适的方法(例如在合适的模具中铸造等)形成。

本主题还提供各种冷却方法，例如冷却结构(诸如压缩机壳体90)的方法。现在参考图7，示出了根据本主题的示例性实施例的示例性冷却方法700。如框702处所示，方法700包括沿第一轴向通道(例如入口通路124、224)引导流体流。如本文所述，流体流可以是冷却流体F流，例如空气等。方法700还包括，如框704处所示，引导流体流通过前冷却腔，例如前冷却腔118、218。此外，如框706和708处所示，方法700可以包括沿第二轴向通道(例如通路122、222)引导流体流，然后引导流体流通过后冷却腔，例如后冷却腔120、220。因此，示例性冷却方法700可以包括使冷却流体F沿通路流动，并通过本文关于一起形成示例性压缩机壳体90的示例性第一壳体段100和第二壳体段200描述的冷却腔。

冷却方法700也可以包括其他特征。例如，如框710处所示，示例性冷却方法700可以包括在绝缘腔(例如空气绝缘腔116、216和/或内部腔142、242)中捕获一部分冷却流体F。如本文所述，捕获的流体(即空气绝缘腔116、216和内部腔142、242中的流体)不会从一个腔流向另一个腔，而是保持在相应腔116、142、216、242中，以提供例如相应壳体段100、200的较热内表面110、210与较冷外表面136、236之间的热中断。此外，如本文所述，流过通路122、124、222、224和腔118、120、218、220的冷却流体F通过相应的壳体段100、200进入和离开其冷却流路。因此，方法700还可以包括将冷却流体F从入口孔口128、228引导通过通路122、124、134、222、224、234和腔118、120、126、218、220、226到由出口通路134、234限定的出口，如框712处所示。如本文所述，冷却流体F可以流出到旁通流、次级流等，即，流出到压缩机壳体90外部的位置。

因此，本主题涉及用于减小热梯度的结构，其可以包括壳体(诸如燃气涡轮发动机的压缩机壳体)、以及冷却方法以及形成和组装壳体的方法。通过允许分体式壳体设计而不需要用于热管理的各种材料，本主题至少部分地解决了由例如已知壳体设计带来的组装挑战和热管理挑战，这可以减少零件数量、降低成本、简化供应链，和/或改善比燃料消耗(SFC)。

如本文所述，将环形结构分成非环形部分，每个非环形部分结合一个或多个冷却特征，可以减少或减缓结构的热生长。例如，结合到环形结构的每个非环形部分中的多孔热中断部(例如晶格或单元格热中断部)可以减少通过该结构的热传导，这反过来可以允许较少的冷却流被供应到该结构以冷却该结构。此外，对于其中环形结构是压缩机壳体的实施例，本文所述的分体式壳体构造可以例如相对于设置在压缩机壳体内的压缩机叶片改进间隙控制，特别是与典型的环状壳体压缩机设计相比。因此，本主题涉及可以最佳地中断热传导路径的独特形状的结构。该独特形状的结构可以使用增材制造来实现，这使得热中断部和冷却腔和/或通路能够集成在单个整体部件内。利用更少的冷却流改进结构的冷却可以改善结合这种结构的燃气涡轮发动机的SFC，和/或例如与当前设计相比通过减少整个结构的材料变化(例如，从已知压缩机环状壳体设计中的两种或更多种不同材料到单一材料)，可以减少结构的整个生命周期内的制造成本和供应链。本主题的其他好处和优点也可以实现。

本发明的进一步方面由以下条项的主题提供：

1.一种燃气涡轮发动机的压缩机组件，包括压缩机壳体，所述压缩机壳体包括：第一壳体段，所述第一壳体段在所述压缩机壳体的圆周的第一部分上沿周向方向延伸，所述第一壳体段包括第一内结构、第一外结构以及限定在所述第一内结构和所述第一外结构之间的第一多孔结构，以及第二壳体段，所述第二壳体段在所述压缩机壳体的所述圆周的第二部分上沿所述周向方向延伸，所述第二壳体段包括第二内结构、第二外结构以及限定在所述第二内结构和所述第二外结构之间的第二多孔结构，其中，所述第一内结构、所述第一外结构和所述第一多孔结构一体地形成为第一整体部件，并且其中，所述第二内结构、所述第二外结构和所述第二多孔结构一体地形成为第二整体部件。

2.根据任何前述条项所述的压缩机组件，其中，所述第一壳体段进一步包括沿所述周向方向延伸的第一空气绝缘腔，并且其中，所述第二壳体段进一步包括沿所述周向方向延伸的第二空气绝缘腔。

3.根据任何前述条项所述的压缩机组件，其中，所述第一壳体段进一步包括沿所述周向方向延伸的第一冷却腔，其中所述第一冷却腔被构造成用于接收冷却流体流，其中所述第二壳体段进一步包括沿所述周向方向延伸的第二冷却腔，其中所述第二冷却腔被构造成用于接收所述冷却流体流。

4.根据任何前述条项所述的压缩机组件，其中，所述第一冷却腔是第一前冷却腔，并且所述第一壳体段进一步包括第一后冷却腔，其中第一通路流体连接所述第一前冷却腔和所述第一后冷却腔，其中所述第二冷却腔是第二前冷却腔，并且所述第二壳体段进一步包括第二后冷却腔，并且其中，第二通路流体连接所述第二前冷却腔和所述第二后冷却腔。

5.根据任何前述条项所述的压缩机组件，其中，所述第一壳体段进一步包括沿所述周向方向延伸的第一空气绝缘腔，其中所述第一空气绝缘腔、所述第一前冷却腔和所述第一后冷却腔沿轴向方向彼此间隔开，其中所述第二壳体段进一步包括沿所述周向方向延伸的第二空气绝缘腔，并且其中所述第二空气绝缘腔、所述第二前冷却腔和所述第二后冷却腔沿所述轴向方向彼此间隔开。

6.根据任何前述条项所述的压缩机组件，其中，所述第一壳体段进一步包括第一入口通路和第一室，所述第一室设置在所述第一入口通路的轴向前方，所述第一入口通路从所述第一室延伸到所述第一前冷却腔，并且其中所述第二壳体段进一步包括第二入口通路和第二室，所述第二室设置在所述第二入口通路的轴向前方，所述第二入口通路从所述第二室延伸到所述第二前冷却腔。

7.根据任何前述条项所述的压缩机组件，其中，所述第一壳体段包括从所述第一外结构的第一外表面径向向外延伸的第一凸起部分，所述第一凸起部分在其中限定第一内部腔，并且其中，所述第二壳体段包括从所述第二外结构的第二外表面径向向外延伸的第二凸起部分，所述第二凸起部分在其中限定第二内部腔。

8.根据任何前述条项所述的压缩机组件，进一步包括：多个压缩机叶片，所述多个压缩机叶片布置成周向排；多个压缩机轮叶，所述多个压缩机轮叶布置成周向排；以及多个压缩机级，每个级包括紧邻压缩机轮叶的周向排下游定位的压缩机叶片的周向排，并且其中，所述压缩机壳体周向围绕所述多个压缩机级中的两个或更多个压缩机级。

9.根据任何前述条项所述的压缩机组件，其中，所述第一壳体段限定从一排压缩机叶片径向向外定位的第一冷却腔，并且其中，所述第二壳体段限定从所述一排压缩机叶片径向向外定位的第二冷却腔。

10.根据任何前述条项所述的压缩机组件，其中，所述第一多孔结构从一排压缩机轮叶径向向外限定，并且其中，所述第二多孔结构从所述一排压缩机轮叶径向向外限定。

11.根据任何前述条项所述的压缩机组件，其中，所述压缩机壳体是前压缩机壳体，进一步包括后压缩机壳体，所述后压缩机壳体包括：第一后壳体段，所述第一后壳体段在所述后压缩机壳体的圆周的第一部分上延伸，所述第一后壳体段包括第一后内结构、第一后外结构以及限定在所述第一后内结构和所述第一后外结构之间的第一后多孔结构，所述第一后内结构、所述第一后外结构和所述第一后多孔结构一体地形成为第一后整体部件，以及第二后壳体段，所述第二后壳体段在所述后压缩机壳体的所述圆周的第二部分上延伸，所述第二后壳体段包括第二后内结构、第二后外结构以及限定在所述第二后内结构和所述第二后外结构之间的第二后多孔结构，所述第二后内结构、所述第二后外结构和所述第二后多孔结构一体地形成为第二后整体部件，其中，所述后压缩机壳体设置在所述前压缩机壳体的轴向后方，并且其中，所述后压缩机壳体周向围绕所述多个压缩机级中的两个或更多个压缩机级。

12.根据任何前述条项所述的压缩机组件，其中，所述第一壳体段进一步包括沿轴向方向延伸的第一凸缘，所述第一凸缘限定多个第一入口孔口，其中所述第二壳体段进一步包括沿所述轴向方向延伸的第二凸缘，所述第二凸缘限定多个第二入口孔口，并且其中所述第一凸缘邻近所述第二凸缘定位。

13.根据任何前述条项所述的压缩机组件，进一步包括多个附接构件，所述多个附接构件将所述第一壳体段固定到所述第二壳体段，其中，所述多个附接构件中的每一个附接构件延伸通过所述多个第一入口孔口中的第一入口孔口和所述多个第二入口孔口中的第二入口孔口。

14.根据任何前述条项所述的压缩机组件，其中，所述多个附接构件中的每一个附接构件包括沿正交于所述燃气涡轮发动机的中心线轴线的方向纵向延伸的轴。

15.根据任何前述条项所述的压缩机组件，其中，所述第一壳体段和所述第二壳体段中的每一个包括通过以下方式形成的多个层：将增材材料的层沉积在增材制造机器的床上；以及选择性地将来自能量源的能量引导到所述增材材料的层上，以熔融一部分所述增材材料。

16.一种冷却燃气涡轮发动机的压缩机壳体的方法，包括：沿第一轴向通道引导流体流；引导所述流体流通过前冷却腔；沿第二轴向通道引导所述流体流；以及引导所述流体流通过后冷却腔，其中，所述第一轴向通道、所述前冷却腔、所述第二轴向通道和所述后冷却腔限定在通过增材制造形成的壳体段中，并且其中，所述压缩机壳体被分开，使得所述壳体段限定所述压缩机壳体的所述圆周的一部分。

17.根据任何前述条项所述的方法，其中，所述壳体段包括通过增材制造一体地形成为单个整体部件的内结构、外结构和多孔结构。

18.根据任何前述条项所述的方法，进一步包括将所述流体流从所述后冷却腔引导到所述压缩机壳体外部的位置。

19.根据任何前述条项所述的方法，进一步包括在绝缘腔中捕获一部分所述冷却流体。

20.根据任何前述条项所述的方法，其中，所述壳体段是第一壳体段，并且所述压缩机壳体进一步包括第二壳体段，所述方法进一步包括沿限定在所述第二壳体段中的第一轴向通道引导流体流；引导所述流体流通过限定在所述第二壳体段中的前冷却腔；沿限定在所述第二壳体段中的第二轴向通道引导所述流体流；以及引导所述流体流通过限定在所述第二壳体段中的后冷却腔，其中所述第二壳体段通过增材制造形成，并且其中所述第二壳体段限定所述压缩机壳体的所述圆周的第二部分。

21.一种用于减小热梯度的结构，包括：第一段，所述第一段具有第一内表面和第一外表面，所述第一段限定：第一凸起部分，所述第一凸起部分从所述第一外表面径向向外延伸，所述第一凸起部分限定第一内部腔，以及第一多孔结构，所述第一多孔结构在所述第一内表面和所述第一外表面之间；以及第二段，所述第二段具有第二内表面和第二外表面，所述第二段限定：第二凸起部分，所述第二凸起部分从所述第二外表面径向向外延伸，所述第二凸起部分限定第二内部腔，以及第二多孔结构，所述第二多孔结构在所述第二内表面和所述第二外表面之间，其中，所述第一段和所述第二段中的每一个通过增材制造处理形成，使得所述第一凸起部分与所述第一多孔结构一体地形成，并且所述第二凸起部分与所述第二多孔结构一体地形成。

22.根据任何前述条项所述的结构，其中，所述第一段限定与所述第一内部腔流体连通的第一多个腔，以引导流体流通过所述第一段。

23.根据任何前述条项所述的结构，其中，所述第二段限定与所述第二内部腔流体连通的第二多个腔，以引导流体流通过所述第二段。

24.根据任何前述条项所述的结构，其中所述第一段和所述第二段中的每一个都限定凸缘，并且其中多个附接构件延伸通过所述第一段和所述第二段中的每一个的所述凸缘，以将所述第一段附接到所述第二段。

该书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使本领域的任何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想到的其他示例。如果这些其他示例包括与权利要求的字面语言没有区别的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的字面语言没有实质性差异的等效结构元件，则这些其他示例意图落入权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种燃气涡轮发动机的压缩机组件，其特征在于，包括：

压缩机壳体，所述压缩机壳体包括

第一壳体段，所述第一壳体段在所述压缩机壳体的圆周的第一部分上沿周向方向延伸，所述第一壳体段包括第一内结构、第一外结构以及限定在所述第一内结构和所述第一外结构之间的第一多孔结构，以及

第二壳体段，所述第二壳体段在所述压缩机壳体的所述圆周的第二部分上沿所述周向方向延伸，所述第二壳体段包括第二内结构、第二外结构以及限定在所述第二内结构和所述第二外结构之间的第二多孔结构，

其中，所述第一内结构、所述第一外结构和所述第一多孔结构一体地形成为第一整体部件，并且

其中，所述第二内结构、所述第二外结构和所述第二多孔结构一体地形成为第二整体部件。

2.根据权利要求1所述的压缩机组件，其特征在于，其中，所述第一壳体段进一步包括沿所述周向方向延伸的第一空气绝缘腔，并且其中，所述第二壳体段进一步包括沿所述周向方向延伸的第二空气绝缘腔。

3.根据权利要求1所述的压缩机组件，其特征在于，其中，所述第一壳体段进一步包括沿所述周向方向延伸的第一冷却腔，其中所述第一冷却腔被构造成用于接收冷却流体流，其中所述第二壳体段进一步包括沿所述周向方向延伸的第二冷却腔，其中所述第二冷却腔被构造成用于接收所述冷却流体流。

4.根据权利要求3所述的压缩机组件，其特征在于，其中，所述第一冷却腔是第一前冷却腔，并且所述第一壳体段进一步包括第一后冷却腔，其中第一通路流体连接所述第一前冷却腔和所述第一后冷却腔，其中所述第二冷却腔是第二前冷却腔，并且所述第二壳体段进一步包括第二后冷却腔，并且其中，第二通路流体连接所述第二前冷却腔和所述第二后冷却腔。

5.根据权利要求4所述的压缩机组件，其特征在于，其中，所述第一壳体段进一步包括沿所述周向方向延伸的第一空气绝缘腔，其中所述第一空气绝缘腔、所述第一前冷却腔和所述第一后冷却腔沿轴向方向彼此间隔开，其中所述第二壳体段进一步包括沿所述周向方向延伸的第二空气绝缘腔，并且其中所述第二空气绝缘腔、所述第二前冷却腔和所述第二后冷却腔沿所述轴向方向彼此间隔开。

6.根据权利要求4所述的压缩机组件，其特征在于，其中，所述第一壳体段进一步包括第一入口通路和第一室，所述第一室设置在所述第一入口通路的轴向前方，所述第一入口通路从所述第一室延伸到所述第一前冷却腔，并且其中所述第二壳体段进一步包括第二入口通路和第二室，所述第二室设置在所述第二入口通路的轴向前方，所述第二入口通路从所述第二室延伸到所述第二前冷却腔。

7.根据权利要求1所述的压缩机组件，其特征在于，其中，所述第一壳体段包括从所述第一外结构的第一外表面径向向外延伸的第一凸起部分，所述第一凸起部分在其中限定第一内部腔，并且其中，所述第二壳体段包括从所述第二外结构的第二外表面径向向外延伸的第二凸起部分，所述第二凸起部分在其中限定第二内部腔。

8.根据权利要求1所述的压缩机组件，其特征在于，进一步包括：

多个压缩机叶片，所述多个压缩机叶片布置成周向排；

多个压缩机轮叶，所述多个压缩机轮叶布置成周向排；以及

多个压缩机级，每个级包括紧邻压缩机轮叶的周向排下游定位的压缩机叶片的周向排，并且

其中，所述压缩机壳体周向围绕所述多个压缩机级中的两个或更多个压缩机级。

9.根据权利要求8所述的压缩机组件，其特征在于，其中，所述第一壳体段限定从一排压缩机叶片径向向外定位的第一冷却腔，并且其中，所述第二壳体段限定从所述一排压缩机叶片径向向外定位的第二冷却腔。

10.根据权利要求8所述的压缩机组件，其特征在于，其中，所述第一多孔结构从一排压缩机轮叶径向向外限定，并且其中，所述第二多孔结构从所述一排压缩机轮叶径向向外限定。

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