RU2261995C2 - Микроконтур для протекания потока охлаждающего газа через деталь и способ изготовления детали с каналами охлаждения - Google Patents

Микроконтур для протекания потока охлаждающего газа через деталь и способ изготовления детали с каналами охлаждения Download PDF

Info

Publication number
RU2261995C2
RU2261995C2 RU2003118266/06A RU2003118266A RU2261995C2 RU 2261995 C2 RU2261995 C2 RU 2261995C2 RU 2003118266/06 A RU2003118266/06 A RU 2003118266/06A RU 2003118266 A RU2003118266 A RU 2003118266A RU 2261995 C2 RU2261995 C2 RU 2261995C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cooling gas
channel
circuit
cooling
microcontour
Prior art date
Application number
RU2003118266/06A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2003118266A (ru
Inventor
Сэмюель Дэвид ДРАПЕР (US)
Сэмюель Дэвид ДРАПЕР
Original Assignee
Юнайтид Текнолоджиз Копэрейшн
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Юнайтид Текнолоджиз Копэрейшн filed Critical Юнайтид Текнолоджиз Копэрейшн
Publication of RU2003118266A publication Critical patent/RU2003118266A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2261995C2 publication Critical patent/RU2261995C2/ru

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/02—Tubular elements of cross-section which is non-circular
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D9/00—Stators
    • F01D9/06—Fluid supply conduits to nozzles or the like
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/08—Cooling; Heating; Heat-insulation
    • F01D25/12—Cooling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/14—Form or construction
    • F01D5/18—Hollow blades, i.e. blades with cooling or heating channels or cavities; Heating, heat-insulating or cooling means on blades
    • F01D5/185—Liquid cooling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/14—Form or construction
    • F01D5/18—Hollow blades, i.e. blades with cooling or heating channels or cavities; Heating, heat-insulating or cooling means on blades
    • F01D5/187—Convection cooling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23M—CASINGS, LININGS, WALLS OR DOORS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION CHAMBERS, e.g. FIREBRIDGES; DEVICES FOR DEFLECTING AIR, FLAMES OR COMBUSTION PRODUCTS IN COMBUSTION CHAMBERS; SAFETY ARRANGEMENTS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION APPARATUS; DETAILS OF COMBUSTION CHAMBERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F23M5/00—Casings; Linings; Walls
    • F23M5/08—Cooling thereof; Tube walls
    • F23M5/085—Cooling thereof; Tube walls using air or other gas as the cooling medium
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/002—Wall structures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/08—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being otherwise bent, e.g. in a serpentine or zig-zag
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/08—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being otherwise bent, e.g. in a serpentine or zig-zag
    • F28D7/082—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being otherwise bent, e.g. in a serpentine or zig-zag with serpentine or zig-zag configuration
    • F28D7/085—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being otherwise bent, e.g. in a serpentine or zig-zag with serpentine or zig-zag configuration in the form of parallel conduits coupled by bent portions
    • F28D7/087—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being otherwise bent, e.g. in a serpentine or zig-zag with serpentine or zig-zag configuration in the form of parallel conduits coupled by bent portions assembled in arrays, each array being arranged in the same plane
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/60—Fluid transfer
    • F05D2260/607—Preventing clogging or obstruction of flow paths by dirt, dust, or foreign particles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/0028—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for cooling heat generating elements, e.g. for cooling electronic components or electric devices
    • F28D2021/0029—Heat sinks
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2250/00—Arrangements for modifying the flow of the heat exchange media, e.g. flow guiding means; Particular flow patterns
    • F28F2250/04—Communication passages between channels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2260/00—Heat exchangers or heat exchange elements having special size, e.g. microstructures
    • F28F2260/02—Heat exchangers or heat exchange elements having special size, e.g. microstructures having microchannels
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Inert Electrodes (AREA)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
  • Slot Machines And Peripheral Devices (AREA)
  • Macromonomer-Based Addition Polymer (AREA)
  • Joining Of Building Structures In Genera (AREA)
  • Pens And Brushes (AREA)
  • Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)
  • Thermotherapy And Cooling Therapy Devices (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
  • Compression-Type Refrigeration Machines With Reversible Cycles (AREA)

Abstract

Изобретение относится к микроконтуру, предназначенному для отвода тепла и пленочной защиты в движущихся деталях. Микроконтур для протекания потока охлаждающего газа через деталь содержит, по крайней мере, одно впускное отверстие для ввода охлаждающего газа, канал контура, расположенный отходящим от упомянутого впускного отверстия с возможностью протекания через него упомянутого охлаждающего газа, и, по крайней мере, одно выпускное отверстие на концевой части упомянутого канала контура, расположенное с возможностью выхода через него упомянутого охлаждающего газа из упомянутого канала контура. Канал контура образован взаимным наложением и соединением группы чередующихся змеевидных контуров. Изобретение повышает эффективность охлаждения, снижает вероятность засорения микроконтура и повышает технологичность изготовления. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 9 ил.

Description

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к звеньевому микроконтуру, предназначенному для отвода тепла и пленочной защиты в движущихся деталях. В частности, настоящее изобретение относится к звеньевому микроконтуру, конструкция которого обеспечивает устойчивость засорению, а также простоту и высокое качество изготовления.
Уровень техники
В движущихся деталях, например турбинах, движение с высокой скоростью сквозь газ используется различным образом для отвода внутреннего тепла, а также для создания защитной охлаждающей пленки на поверхности детали. В одном из таких способов используется введение внутрь детали каналов охлаждения, через которые может протекать охлаждающий газ, поглощая энергию тепла и выходя наружу таким образом, чтобы образовывать защитную пленку.
На Фиг.1 и 2 показаны известные в уровне техники каналы охлаждения. Охлаждающий газ 27 циркулирует внутри детали и выходит из отверстия 22 как выходящий газ 28, проходя сквозь поверхность 12 детали. Поток 24 газа тянется вдоль поверхности 12 детали и на приведенном чертеже показан перемещающимся слева направо вдоль поверхности 12 детали. Поток 24 газа обычно образуется в результате движения детали сквозь газ, часто этим движением является вращение. Выходящий газ 28 выходит через отверстие 22 в направлении, приблизительно перпендикулярном поверхности 12 детали. Выходя из отверстия 22, выходящий газ взаимодействует с потоком 24 газа и продолжает двигаться в целом в направлении, соответствующем направлению, в котором двигается поток 24 газа. В результате выходящий газ 28 направляется вдоль поверхности 12 детали и стремится плотно к ней прижаться, образуя пленку 26.
Поэтому целесообразно расположить отверстия 22 по поверхности 12 детали таким образом, чтобы образующаяся пленка 26, состоящая из холодного воздуха, образовывала защитную оболочку вокруг детали. Одна из известных в уровне техники конфигураций изображена на Фиг.3. Вдоль оси 20 расположено несколько отверстий 22, причем ось 20 проходит приблизительно перпендикулярно направлению потока 24 газа. Каждое отверстие имеет ширину, равную выходной части 16 (разрыв в поверхности). Шаг 18 определяется как расстояние вдоль оси 20 между соседними отверстиями 22. Таким образом, линейное перекрытие, обеспечиваемое при такой схеме расположения отверстий, равно отношению размера выходной части 16 к шагу 18. В соответствии с этим определением перекрытие возрастает, если отверстия располагаются ближе друг к другу (уменьшается шаг) или, при постоянном шаге, ширина отверстий 22 увеличивается (увеличивается выходная часть 16). Поэтому в предпочтительном варианте выполнения схема расположения отверстий 22 такова, чтобы обеспечивалось максимальное перекрытие. При таком расположении отверстий обеспечивается наибольшее перекрытие пленкой 26 поверхности 12 детали.
Помимо создания посредством простых отверстий каналов охлаждения, образованные в детали микроконтуры могут использоваться для повышения способности охлаждающего газа поглощать внутреннее тепло детали.
Использование микроконтуров позволяет обеспечить охлаждение с высокой конвективной эффективностью, при различных конфигурациях деталей и технологической простоте. Для современных схем охлаждения, помимо высокой конвективной эффективности, требуется и высокая эффективность пленки. На Фиг.4 и 5 показан микроконтур 5. Микроконтуры 5 могут быть выполнены в детали механической обработкой либо отформованы иным способом.
В тех случаях, когда для перекрытия поверхности детали используется совокупность микроконтуров, путем изменения геометрии каналов контуров можно добиться улучшения характеристик охлаждения. На Фиг.7 показано несколько змеевидных микроконтуров 6. Один из вариантов подобных и описанных выше конструкций для охлаждения турбинных лопаток раскрыт в публикации ЕР 1063388, представляющей ближайший аналог настоящего изобретения. В настоящем описании термин "змеевидный микроконтур" обычно относится к микроконтуру, прохождение которого в каком-либо направлении происходит за счет поперечных смещений с небольшими отклонениями, причем это поперечное смещение с чередующимися изгибами, сначала вправо, потом влево, в целом перпендикулярно общему направлению прохождения. Для увеличения перекрытия было бы желательно уменьшить шаг 18 в данной схеме расположения. В наиболее предпочтительном варианте выполнения шаг уменьшается до такой степени, чтобы соседние змеевидные микроконтуры 6 соприкасались. Однако при таком уменьшении шага 18 проявляется нежелательный эффект, состоящий в том, что охлаждающий газ из одного змеевидного микроконтура 6 будет смешиваться с охлаждающим газом другого змеевидного микроконтура 6, двигающегося с другой скоростью и имеющего другие плотность и температуру. Подобное несоответствие охлаждающих газов является результатом того, что смешиваются потоки газа, прошедшие пути разной длины и геометрии.
Например, охлаждающий газ, входящий в точке А, распространяется справа налево по змеевидному микроконтуру 6 по изгибу влево через точку В, затем по прямой и далее, поворачивая направо, к точке D. Если шаг змеевидных микроконтуров уменьшить настолько, что они будут соприкасаться, точка D' на самом верхнем микроконтуре 6 коснется точки В смежного змеевидного микроконтура 6. Как было упомянуто, охлаждающий газ, проходящий мимо точки D, а значит и точки D', пройдет больше поворотов и большее расстояние, чем охлаждающий газ, проходящий точку В. В результате свойства газов, проходящих точки В и D', различаются.
Таким образом, требуется разработка способа формирования микроконтура, составленного из группы соприкасающихся или взаимно налагающихся змеевидных микроконтуров, благодаря чему обеспечивается максимальное перекрытие с одновременным уменьшением несоответствия свойств охлаждающего газа, находящегося на стыках змеевидных микроконтуров, входящих в составной микроконтур.
Сущность изобретения
Таким образом, задачей настоящего изобретения является создание усовершенствованной конструкции микроконтура для охлаждения деталей, в частности летательного аппарата.
Согласно настоящему изобретению, микроконтур для обеспечения протекания потока охлаждающего газа через деталь содержит, по крайней мере, одно впускное отверстие для ввода охлаждающего газа, канал контура, расположенный отходящим от впускного отверстия с возможностью протекания через него охлаждающего газа и образованный взаимным наложением и соединением группы чередующихся змеевидных контуров, и, по крайней мере, одно выпускное отверстие на концевой части канала контура, расположенное с возможностью выхода через него охлаждающего газа из канала контура.
Упомянутая деталь может быть изготовлена из металла, выбранного из группы, состоящей из сплавов на основе никеля и сплавов на основе кобальта, и, представлять собой тип детали из следующей группы: внутренняя облицовка камеры сгорания, рабочие и сопловые лопатки турбины, внешнее воздухонепроницаемое уплотнение лопаток турбины, стенки торцевых частей сопловых лопаток и кромки аэродинамических поверхностей.
Предпочтительно, если выпускное отверстие представляет собой щелевое отверстие образования пленки.
В соответствии с настоящим изобретением предлагается способ изготовления детали с улучшенным с охлаждением потоком охлаждающего газа, в котором изготавливают группу микроконтуров под поверхностью детали, которые содержат, по крайней мере, одно впускное отверстие для ввода охлаждающего газа, канал контура, отходящий от впускного отверстия с возможностью протекания через него охлаждающего газа и образованный наложением группы чередующихся змеевидных контуров, и, по крайней мере, одно выпускное отверстие на концевой части канала контура, расположенное с возможностью выхода через него охлаждающего газа из канала контура, и при этом обеспечивают возможность пропускания охлаждающего газа через впускное отверстие, через канал контура и из выпускного отверстия.
Предпочтительно, если при изготовлении группы микроконтуров сначала формуют тугоплавкий металл по форме микроконтуров, затем вводят упомянутый тугоплавкий металл в литьевую форму и отливают упомянутую деталь, а после отливки извлекают тугоплавкий металл из детали.
Перечень фигур чертежей и иных материалов
Фиг.1. Вид поперечного сечения отверстия для охлаждения, известного в уровне техники.
Фиг.2. Аксонометрическое изображение отверстия для охлаждения, известного в уровне техники.
Фиг.3. Аксонометрическое изображение группы отверстий для охлаждения, известных в уровне техники.
Фиг.4. Вид поперечного сечения микроконтура для охлаждения, известного в уровне техники.
Фиг.5. Аксонометрическое изображение микроконтура для охлаждения, известного в уровне техники.
Фиг.6. Аксонометрическое изображение змеевидного микроконтура, в котором имеется щелевое отверстие образования пленки.
Фиг.7. Вид группы змеевидных микроконтуров, известных в уровне техники.
Фиг.8. Вид группы чередующихся змеевидных контуров.
Фиг.9. Вид звеньевого микроконтура в соответствии с настоящим изобретением.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
Микроконтуры могут быть отформованы из тугоплавких металлов и заключены в пресс-форму детали перед ее отливкой. Ряд тугоплавких металлов, включая молибден (Мо) и вольфрам (W), имеют температуру плавления, превосходящую обычные температуры литья суперсплавов на основе никеля. Эти тугоплавкие металлы могут выпускаться в виде допускающих пластическую деформацию тонких листов или форм с размерами, требуемыми для создания каналов охлаждения, характерных для конструкций, используемых для охлаждения турбин и камер сгорания. В частности, подобные микроконтуры могут быть сделаны внутри деталей, к которым относятся внутренняя облицовка камеры сгорания, рабочих и сопловых лопаток турбины, внешнего воздухонепроницаемого уплотнения лопаток турбины, стенок торцевых частей сопловых лопаток и кромок аэродинамических поверхностей, а также и иных деталей. В предпочтительном варианте выполнения подобные детали выполняются частично или целиком из сплавов на основе никеля или сплавов на основе кобальта. Тонкие листы и фольга из тугоплавкого металла достаточно пластичны для того, чтобы их можно было изгибать и придавать им сложные формы. Пластичность обеспечивает прочность конструкции, которая в состоянии выдержать цикл вощения/отслаивания.
После отливки тугоплавкий металл может быть удален, например, химическим процессом, термическим отсосом или окислением, в результате чего остается полость, образующая микроконтур 5.
На Фиг.6 показан змеевидный микроконтур 6, содержащий щелевое отверстие 30 образования пленки. Щелевое отверстие 30 образования пленки образует щель в поверхности детали, внутри которой сделан змеевидный микроконтур 6, через которую может выходить охлаждающий газ. В предпочтительном варианте выполнения щелевое отверстие 30 образования пленки имеет, в основном, линейную протяженность и вытянуто вдоль части канала 29 контура. Поскольку площадь поверхности щелевого отверстия 30 образования пленки превышает площадь поперечного сечения канала 29 контура, скорость, с которой охлаждающий газ выходит сквозь щелевое отверстие 30 образования пленки, меньше скорости его движения по каналу 29 контура. В результате выходящий охлаждающий газ выходит с пониженной скоростью, что способствует предотвращению его сдувания. Кроме того, щелевое отверстие 30 образования пленки обладает большей выходной частью 16, чем отверстие с диаметром, приблизительно равным диаметру канала 29 контура.
На Фиг.8 представлен вариант выполнения группы чередующихся змеевидных (извилистых) микроконтуров 6, имеющих выпускные отверстия, представляющие собой щелевые отверстия 30 образования пленки. Чередующиеся змеевидные микроконтуры 6 расположены вдоль оси 20 таким образом, что каждый центральный змеевидный микроконтур 6 граничит с двумя змеевидными микроконтурами 6, каждый из которых представляет собой зеркальное отражение центрального змеевидного микроконтура 6. В результате, если шаг сократится настолько, что произойдет соприкосновение смежных змеевидных микроконтуров 6, сходные элементы окажутся наложенными друг на друга. Например, точка В совпала бы с точкой В'. Точка D совпала бы с точкой D'. Поскольку при такой схеме сходные точки на канале 29 контура совпадут, свойства охлаждающих газов, находящихся в любой из этих точек после прохождения по смежным каналам 29 контура, будут почти одинаковыми. В итоге, при смешивании газов не возникнет неприемлемых несоответствий в температуре или давлении газа.
На Фиг.9 изображен предпочтительный вариант выполнения звеньевого (из нескольких соединенных звеньев) микроконтура 7 в соответствии с настоящим изобретением. Звеньевой микроконтур 7 образован посредством взаимного наложения чередующихся змеевидных микроконтуров, причем шаг чередующихся змеевидных микроконтуров уменьшен настолько, что смежные чередующиеся змеевидные микроконтуры соприкасаются. Степень уменьшения шага для осуществления взаимного наложения чередующихся змеевидных контуров при создании звеньевого микроконтура 7 может меняться в зависимости от требуемых характеристик потока охлаждающего газа.
Звеньевые микроконтуры могут быть использованы для того, чтобы перекрыть поверхность движущейся детали, например турбины или аэродинамической поверхности, сетью мелких каналов. Параметры этих каналов могут быть согласованы с тепловой нагрузкой в данном месте и геометрией детали. Геометрия звеньевых микроконтуров обеспечивает получение ряда преимуществ по сравнению с разделенными микроконтурами.
Звеньевые микроконтуры снижают вероятность засорения. Повороты в каналах микроконтура в существующих микроконтурах образуют места скопления загрязнений, особенно в условиях вращения вращающихся лопаток. В звеньевых контурах эти повороты исключены, благодаря чему отпадает опасность такого скопления.
Преимущества звеньевых микроконтуров проявляются и в процессе изготовления. Поскольку посредством соединения объединены микроконтуры, то также оказываются объединенными и оправки, используемые для их формования. Благодаря этому объединению образуется более жесткая структура для процесса литья, что значительно снижает вероятность брака при литье.
Очевидно, что в соответствии с настоящим изобретением описаны звеньевой микроконтур, отличающийся высокой технологичностью и не подверженный засорению, и способ введения таких микроконтуров в детали, полностью отвечающие целям, средствам и преимуществам, изложенным выше. Хотя настоящее изобретение было описано на примере конкретных вариантов его выполнения, для специалиста, ознакомившегося с приведенным описанием, будут очевидны и другие варианты, модификации и изменения. Соответственно, данное изобретение охватывает все варианты, модификации и изменения, попадающие в широкую область притязаний приложенной формулы.

Claims (6)

1. Микроконтур для протекания потока охлаждающего газа через деталь, содержащий по крайней мере одно впускное отверстие для ввода охлаждающего газа, канал контура, расположенный отходящим от упомянутого впускного отверстия с возможностью протекания через него упомянутого охлаждающего газа, и по крайней мере одно выпускное отверстие на концевой части упомянутого канала контура, расположенное с возможностью выхода через него упомянутого охлаждающего газа из упомянутого канала контура, отличающийся тем, что канал контура образован взаимным наложением и соединением группы чередующихся змеевидных контуров.
2. Микроконтур по п.1, отличающийся тем, что упомянутая деталь представляет собой тип детали из следующей группы: внутренняя облицовка камеры сгорания, рабочие и сопловые лопатки турбины, внешнее воздухонепроницаемое уплотнение лопаток турбины, стенки торцевых частей сопловых лопаток и кромки аэродинамических поверхностей.
3. Микроконтур по п.1, отличающийся тем, что упомянутая деталь изготовлена из металла, выбранного из группы, состоящей из сплавов на основе никеля и сплавов на основе кобальта.
4. Микроконтур по п.1, отличающийся тем, что упомянутое по крайней мере одно выпускное отверстие представляет собой щелевое отверстие образования пленки.
5. Способ изготовления детали с каналами охлаждения, в котором изготавливают группу микроконтуров под поверхностью детали, содержащих по крайней мере одно впускное отверстие для ввода охлаждающего газа, канал контура, отходящий от упомянутого впускного отверстия с возможностью протекания через него упомянутого охлаждающего газа, и по крайней мере одно выпускное отверстие на концевой части упомянутого канала контура, расположенное с возможностью выхода через него упомянутого охлаждающего газа из канала контура, отличающийся тем, что канал контура формируют посредством взаимного наложения группы чередующихся змеевидных контуров.
6. Способ по п.5, отличающийся тем, что при упомянутом изготовлении группы микроконтуров сначала формуют тугоплавкий металл по форме упомянутых микроконтуров, затем вводят упомянутый тугоплавкий металл в литьевую форму и отливают упомянутую деталь, а после отливки извлекают упомянутый тугоплавкий металл из упомянутой детали.
RU2003118266/06A 2002-06-19 2003-06-19 Микроконтур для протекания потока охлаждающего газа через деталь и способ изготовления детали с каналами охлаждения RU2261995C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/176,443 2002-06-19
US10/176,443 US6705831B2 (en) 2002-06-19 2002-06-19 Linked, manufacturable, non-plugging microcircuits

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2003118266A RU2003118266A (ru) 2004-12-10
RU2261995C2 true RU2261995C2 (ru) 2005-10-10

Family

ID=29717839

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003118266/06A RU2261995C2 (ru) 2002-06-19 2003-06-19 Микроконтур для протекания потока охлаждающего газа через деталь и способ изготовления детали с каналами охлаждения

Country Status (12)

Country Link
US (1) US6705831B2 (ru)
EP (1) EP1375824B1 (ru)
JP (1) JP3866226B2 (ru)
KR (2) KR20030097707A (ru)
AT (1) ATE325938T1 (ru)
AU (1) AU2003204539B2 (ru)
CA (1) CA2432492A1 (ru)
DE (1) DE60305100T2 (ru)
DK (1) DK1375824T3 (ru)
IL (1) IL156300A0 (ru)
RU (1) RU2261995C2 (ru)
SG (1) SG115541A1 (ru)

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014031516A1 (en) * 2012-08-21 2014-02-27 Uop Llc Methane conversion apparatus and process using a supersonic flow reactor
WO2014031518A1 (en) * 2012-08-21 2014-02-27 Uop Llc Methane conversion apparatus and process using a supersonic flow reactor
WO2014031290A1 (en) * 2012-08-21 2014-02-27 Uop Llc Steady state high temperature reactor
US8927769B2 (en) 2012-08-21 2015-01-06 Uop Llc Production of acrylic acid from a methane conversion process
US8933275B2 (en) 2012-08-21 2015-01-13 Uop Llc Production of oxygenates from a methane conversion process
US8937186B2 (en) 2012-08-21 2015-01-20 Uop Llc Acids removal and methane conversion process using a supersonic flow reactor
US9023255B2 (en) 2012-08-21 2015-05-05 Uop Llc Production of nitrogen compounds from a methane conversion process
US9205398B2 (en) 2012-08-21 2015-12-08 Uop Llc Production of butanediol from a methane conversion process
US9308513B2 (en) 2012-08-21 2016-04-12 Uop Llc Production of vinyl chloride from a methane conversion process
US9327265B2 (en) 2012-08-21 2016-05-03 Uop Llc Production of aromatics from a methane conversion process
US9370757B2 (en) 2012-08-21 2016-06-21 Uop Llc Pyrolytic reactor
US9434663B2 (en) 2012-08-21 2016-09-06 Uop Llc Glycols removal and methane conversion process using a supersonic flow reactor
US9656229B2 (en) 2012-08-21 2017-05-23 Uop Llc Methane conversion apparatus and process using a supersonic flow reactor
US9707530B2 (en) 2012-08-21 2017-07-18 Uop Llc Methane conversion apparatus and process using a supersonic flow reactor

Families Citing this family (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6951193B1 (en) 2002-03-01 2005-10-04 Draper Samuel D Film-cooled internal combustion engine
US6932571B2 (en) * 2003-02-05 2005-08-23 United Technologies Corporation Microcircuit cooling for a turbine blade tip
US7216689B2 (en) * 2004-06-14 2007-05-15 United Technologies Corporation Investment casting
US7172012B1 (en) 2004-07-14 2007-02-06 United Technologies Corporation Investment casting
US20070227706A1 (en) * 2005-09-19 2007-10-04 United Technologies Corporation Compact heat exchanger
US7621719B2 (en) * 2005-09-30 2009-11-24 United Technologies Corporation Multiple cooling schemes for turbine blade outer air seal
DE102005050118B4 (de) * 2005-10-18 2009-04-09 Werkzeugbau Siegfried Hofmann Gmbh Anordnung zur Temperierung eines metallischen Körpers sowie Verwendung derselben
US7744347B2 (en) 2005-11-08 2010-06-29 United Technologies Corporation Peripheral microcircuit serpentine cooling for turbine airfoils
US7364405B2 (en) * 2005-11-23 2008-04-29 United Technologies Corporation Microcircuit cooling for vanes
US8177506B2 (en) * 2006-01-25 2012-05-15 United Technologies Corporation Microcircuit cooling with an aspect ratio of unity
US7448850B2 (en) 2006-04-07 2008-11-11 General Electric Company Closed loop, steam cooled turbine shroud
US7699583B2 (en) * 2006-07-21 2010-04-20 United Technologies Corporation Serpentine microcircuit vortex turbulatons for blade cooling
US7553131B2 (en) * 2006-07-21 2009-06-30 United Technologies Corporation Integrated platform, tip, and main body microcircuits for turbine blades
US7581927B2 (en) * 2006-07-28 2009-09-01 United Technologies Corporation Serpentine microcircuit cooling with pressure side features
US7686582B2 (en) * 2006-07-28 2010-03-30 United Technologies Corporation Radial split serpentine microcircuits
US7527474B1 (en) 2006-08-11 2009-05-05 Florida Turbine Technologies, Inc. Turbine airfoil with mini-serpentine cooling passages
US7537431B1 (en) * 2006-08-21 2009-05-26 Florida Turbine Technologies, Inc. Turbine blade tip with mini-serpentine cooling circuit
US7717675B1 (en) 2007-05-24 2010-05-18 Florida Turbine Technologies, Inc. Turbine airfoil with a near wall mini serpentine cooling circuit
US7857589B1 (en) 2007-09-21 2010-12-28 Florida Turbine Technologies, Inc. Turbine airfoil with near-wall cooling
US8157527B2 (en) * 2008-07-03 2012-04-17 United Technologies Corporation Airfoil with tapered radial cooling passage
US8572844B2 (en) * 2008-08-29 2013-11-05 United Technologies Corporation Airfoil with leading edge cooling passage
US8303252B2 (en) * 2008-10-16 2012-11-06 United Technologies Corporation Airfoil with cooling passage providing variable heat transfer rate
US8109725B2 (en) * 2008-12-15 2012-02-07 United Technologies Corporation Airfoil with wrapped leading edge cooling passage
US8167558B2 (en) * 2009-01-19 2012-05-01 Siemens Energy, Inc. Modular serpentine cooling systems for turbine engine components
US8096772B2 (en) * 2009-03-20 2012-01-17 Siemens Energy, Inc. Turbine vane for a gas turbine engine having serpentine cooling channels within the inner endwall
US8011888B1 (en) * 2009-04-18 2011-09-06 Florida Turbine Technologies, Inc. Turbine blade with serpentine cooling
US8894363B2 (en) * 2011-02-09 2014-11-25 Siemens Energy, Inc. Cooling module design and method for cooling components of a gas turbine system
GB201016335D0 (en) * 2010-09-29 2010-11-10 Rolls Royce Plc Endwall component for a turbine stage of a gas turbine engine
US8449246B1 (en) * 2010-12-01 2013-05-28 Florida Turbine Technologies, Inc. BOAS with micro serpentine cooling
US9057523B2 (en) 2011-07-29 2015-06-16 United Technologies Corporation Microcircuit cooling for gas turbine engine combustor
US8978385B2 (en) 2011-07-29 2015-03-17 United Technologies Corporation Distributed cooling for gas turbine engine combustor
EP3047113B1 (en) * 2013-09-18 2024-01-10 RTX Corporation Tortuous cooling passageway for engine component
US9416667B2 (en) * 2013-11-22 2016-08-16 General Electric Company Modified turbine components with internally cooled supplemental elements and methods for making the same
US10329934B2 (en) 2014-12-15 2019-06-25 United Technologies Corporation Reversible flow blade outer air seal
US10533749B2 (en) 2015-10-27 2020-01-14 Pratt & Whitney Cananda Corp. Effusion cooling holes
US10871075B2 (en) 2015-10-27 2020-12-22 Pratt & Whitney Canada Corp. Cooling passages in a turbine component
US10378359B2 (en) * 2016-05-17 2019-08-13 United Technologies Corporation Heat exchanger with precision manufactured flow passages
US10544941B2 (en) * 2016-12-07 2020-01-28 General Electric Company Fuel nozzle assembly with micro-channel cooling
CN109579408A (zh) * 2018-12-29 2019-04-05 南京久鼎制冷空调设备有限公司 一种冷库用水冷式一体机
KR102510535B1 (ko) 2021-02-23 2023-03-15 두산에너빌리티 주식회사 링 세그먼트 및 이를 포함하는 터보머신

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1530594A (en) * 1974-12-13 1978-11-01 Rolls Royce Perforate laminated material
US4768700A (en) * 1987-08-17 1988-09-06 General Motors Corporation Diffusion bonding method
US5383766A (en) * 1990-07-09 1995-01-24 United Technologies Corporation Cooled vane
US5649806A (en) * 1993-11-22 1997-07-22 United Technologies Corporation Enhanced film cooling slot for turbine blade outer air seals
JPH11219548A (ja) * 1998-02-03 1999-08-10 Fujitsu Ltd 光ディスク用情報読み取り・書き込み装置
US6247896B1 (en) * 1999-06-23 2001-06-19 United Technologies Corporation Method and apparatus for cooling an airfoil
US6213714B1 (en) * 1999-06-29 2001-04-10 Allison Advanced Development Company Cooled airfoil
US6254334B1 (en) * 1999-10-05 2001-07-03 United Technologies Corporation Method and apparatus for cooling a wall within a gas turbine engine
US6402470B1 (en) * 1999-10-05 2002-06-11 United Technologies Corporation Method and apparatus for cooling a wall within a gas turbine engine
US6280140B1 (en) * 1999-11-18 2001-08-28 United Technologies Corporation Method and apparatus for cooling an airfoil

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014031516A1 (en) * 2012-08-21 2014-02-27 Uop Llc Methane conversion apparatus and process using a supersonic flow reactor
WO2014031518A1 (en) * 2012-08-21 2014-02-27 Uop Llc Methane conversion apparatus and process using a supersonic flow reactor
WO2014031290A1 (en) * 2012-08-21 2014-02-27 Uop Llc Steady state high temperature reactor
US8927769B2 (en) 2012-08-21 2015-01-06 Uop Llc Production of acrylic acid from a methane conversion process
US8933275B2 (en) 2012-08-21 2015-01-13 Uop Llc Production of oxygenates from a methane conversion process
US8937186B2 (en) 2012-08-21 2015-01-20 Uop Llc Acids removal and methane conversion process using a supersonic flow reactor
US9023255B2 (en) 2012-08-21 2015-05-05 Uop Llc Production of nitrogen compounds from a methane conversion process
US9205398B2 (en) 2012-08-21 2015-12-08 Uop Llc Production of butanediol from a methane conversion process
US9308513B2 (en) 2012-08-21 2016-04-12 Uop Llc Production of vinyl chloride from a methane conversion process
US9327265B2 (en) 2012-08-21 2016-05-03 Uop Llc Production of aromatics from a methane conversion process
US9370757B2 (en) 2012-08-21 2016-06-21 Uop Llc Pyrolytic reactor
US9434663B2 (en) 2012-08-21 2016-09-06 Uop Llc Glycols removal and methane conversion process using a supersonic flow reactor
US9656229B2 (en) 2012-08-21 2017-05-23 Uop Llc Methane conversion apparatus and process using a supersonic flow reactor
US9689615B2 (en) 2012-08-21 2017-06-27 Uop Llc Steady state high temperature reactor
US9707530B2 (en) 2012-08-21 2017-07-18 Uop Llc Methane conversion apparatus and process using a supersonic flow reactor
EA029049B1 (ru) * 2012-08-21 2018-02-28 Юоп Ллк Стабильно работающий высокотемпературный реактор

Also Published As

Publication number Publication date
DE60305100D1 (de) 2006-06-14
JP3866226B2 (ja) 2007-01-10
KR20060032606A (ko) 2006-04-17
AU2003204539B2 (en) 2004-12-16
CA2432492A1 (en) 2003-12-19
SG115541A1 (en) 2005-10-28
EP1375824B1 (en) 2006-05-10
KR100604031B1 (ko) 2006-07-24
KR20030097707A (ko) 2003-12-31
JP2004061105A (ja) 2004-02-26
US20030235494A1 (en) 2003-12-25
EP1375824A2 (en) 2004-01-02
EP1375824A3 (en) 2004-09-08
AU2003204539A1 (en) 2004-01-22
DE60305100T2 (de) 2006-12-14
IL156300A0 (en) 2004-01-04
ATE325938T1 (de) 2006-06-15
US6705831B2 (en) 2004-03-16
DK1375824T3 (da) 2006-06-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2261995C2 (ru) Микроконтур для протекания потока охлаждающего газа через деталь и способ изготовления детали с каналами охлаждения
US10808551B2 (en) Airfoil cooling circuits
KR100705116B1 (ko) 미세회로들을 위한 개선된 필름 냉각
US8414263B1 (en) Turbine stator vane with near wall integrated micro cooling channels
US6132169A (en) Turbine airfoil and methods for airfoil cooling
US5472316A (en) Enhanced cooling apparatus for gas turbine engine airfoils
EP1055800B1 (en) Turbine airfoil with internal cooling
US7862325B2 (en) Apparatus for forming turbine blade with angled internal ribs
US20100119377A1 (en) Cooling arrangement
JP2008080398A (ja) 鋳造コア、シュラウド、鋳造方法、およびシュラウドを設計する方法
WO2001031171A1 (en) Cast airfoil structure with openings which do not require plugging
RU2003118266A (ru) Звеньевой микроконтур для протекания потока охлаждающего газа через деталь и способ изготовления детали с каналами охлаждения
US11434768B2 (en) Multi-walled airfoil core
EP3090145B1 (en) Gas turbine engine component cooling passage turbulator
CN112343665B (zh) 具有冷却孔的发动机构件
EP3228818B1 (en) Core component having toroidal structures
JP6986834B2 (ja) 物品を冷却する物品および方法
RU2003118267A (ru) Встаиваемый микроконтур для создания охлаждающей пленки на поверхности детали и способ изготовления детали с каналами охлажления

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20080620