增材制造的表面终饰的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及燃气涡轮发动机，并且更具体地涉及用于燃气涡轮发动机的表面终饰(surface finish)的增材制造控制。
【背景技术】
[0002]燃气涡轮发动机(例如给现代商用和军用飞行器提供动力的那些燃气涡轮发动机)通常包括压缩空气流的压缩机段、在存在压缩空气时燃烧碳氢化合物燃料的燃烧器段、以及从所生成的燃烧气体提取能量的涡轮机段。
[0003]燃烧器长时间承受高的热负载。过去，燃烧器已经实施了各种冷却布置以冷却燃烧器内衬组件。这些冷却布置包括一种双壁组件方案，其中，直接邻近燃烧气体的内衬面板通过背侧上的冲击冷却和气体侧上的膜冷却而被冷却，以将温度维持在材料极限内。
[0004]给定严苛的热和操作环境，内衬面板以熔模铸造或精细板材制造的形式由高温合金(例如镍、钴)制成。燃烧器内的温度通常可超过基础金属的温度，所以内衬面板具有冷却孔以提供膜冷却。燃烧器外壳也可包括将冷却空气射流引到内衬面板的后表面上的冲击冷却孔。
[0005]为了继续进一步提高冷却效果，也可以提供极小特征(例如销、圆柱体、棱锥和/或矩形几何体)的形式的后表面上的表面增强物。这些特征提供用于传热的有效面积增加。诸如这些的特征的优化目前受到常规制造方法/刀具加工的可靠性、精准性和成本的限制。
【发明内容】
[0006]根据本公开的一个公开的非限制实施例，一种增材制造部件包括传热增强特征，所述传热增强特征具有大约在125-900微英寸之间的表面终饰。
[0007]本公开的进一步实施例包括其中传热增强特征是销。
[0008]本公开前述实施例的任何一个的进一步实施例包括其中传热增强特征是翅片。
[0009]本公开前述实施例的任何一个的进一步实施例包括其中表面终饰包括被限定的轮廓。
[0010]本公开前述实施例的任何一个的进一步实施例包括其中表面终饰包括波浪饰。
[0011]本公开前述实施例的任何一个的进一步实施例包括其中表面终饰包括隆起。
[0012]本公开前述实施例的任何一个的进一步实施例包括其中表面终饰包括中空部。
[0013]本公开前述实施例的任何一个的进一步实施例包括其中表面终饰包括凹窝。
[0014]本公开前述实施例的任何一个的进一步实施例包括其中传热增强特征包括通道。
[0015]本公开前述实施例的任何一个的进一步实施例包括其中表面终饰关于空气流被布置。
[0016]本公开前述实施例的任何一个的进一步实施例包括增材制造的表面终饰，该表面终饰包括被限定的轮廓。
[0017]本公开前述实施例的任何一个的进一步实施例包括其中表面终饰大约在125-900微英寸之间。
[0018]本公开前述实施例的任何一个的进一步实施例包括其中表面终饰在增材制造部件的传热增强特征上。
[0019]本公开前述实施例的任何一个的进一步实施例包括其中表面终饰在增材制造部件的传热增强特征上。
[0020]根据本公开的另一个公开的非限制实施例的一种制造部件的方法包括增材制造具有表面终饰的部件，所述表面终饰具有被限定的轮廓。
[0021]本公开前述实施例的任何一个的进一步实施例包括将表面终饰应用于增材制造部件的传热增强特征。
[0022]本公开前述实施例的任何一个的进一步实施例包括将表面终饰应用于增材制造部件的翅片。
[0023]本公开前述实施例的任何一个的进一步实施例包括关于空气流控制表面终饰。
[0024]本公开前述实施例的任何一个的进一步实施例包括将表面终饰应用在通道内。
[0025]本公开前述实施例的任何一个的进一步实施例包括将表面终饰控制在大约125-900微英寸内。
[0026]前述特征和元件可以以不具有排除性的各种组合形式被结合，除非另有明示。本发明的这些特征和元件以及操作根据下面的描述和附图将变得更加清楚。然而应当明白，下面的描述和附图意图本质是示例性的且非限制的。
【附图说明】
[0027]本领域技术人员通过所公开的非限制实施例的以下详细描述将会清楚各种特征。详细描述的附图可以大概描述如下:
[0028]图1是燃气涡轮发动机的示意剖视图；
[0029]图2是根据一个非限制实施例的可以用于图1所示燃气涡轮发动机的燃烧器段的纵向放大示意剖视图；
[0030]图3是内衬面板阵列从冷侧看的放大透视图；
[0031]图4是燃烧器的壁组件的分解图；
[0032]图5是示例性的表面终饰的放大透视图；
[0033]图6-11是用于增材制造部件的示例性的表面终饰轮廓的示意图；
[0034]图12是带有局部增材制造的表面终饰的通道的示意图；并且
[0035]图13是带有增材制造的表面终饰的传热增强特征的示意图。
【具体实施方式】
[0036]图1示意性示出燃气涡轮发动机20。这里公开的燃气涡轮发动机20是双转子涡扇发动机，其一般包括风扇段22、压缩机段24、燃烧器段26以及涡轮机段28。风扇段22沿旁通流路和核心流路驱动空气。压缩机段24沿核心流路压缩空气以便传输到燃烧器段26中，然后经涡轮机段28膨胀。虽然在所公开的非限制实施例中以涡扇发动机被示出，但是应当明白本文所描述的概念不限于用于涡扇发动机，因为该教导可以被应用于其他类型的涡轮发动机，例如涡轮喷气发动机、涡轮轴发动机和三转子(加上风扇)涡扇发动机。
[0037]发动机20 —般包括低转子30和高转子32，其被安装成围绕发动机中心纵轴线A相对于发动机静止结构36旋转。低转子30 —般包括连接风扇42、低压压缩机(“LPC”)44和低压涡轮机(“LPT”)46的内轴40。内轴40直接驱动风扇42或通过齿轮结构48以低于低转子30的速度驱动风扇42。示例性的减速传动器是周转传动器，即行星或星齿轮系统。
[0038]高转子32包括连接高压压缩机(“HPC”)52和高压涡轮机(“HPT”)54的外轴50。燃烧器56被布置在HPC 52和HPT 54之间。内轴40和外轴50是同心的且绕发动机中心纵轴线A旋转。
[0039]核心空气流被LPC 44然后被HPC 52压缩，在燃烧器56内与燃料混合并燃烧，然后经HPT 54和LPT 46膨胀。LPT 46和HPT 54响应于膨胀而分别旋转地驱动低转子30和高转子32。
[0040]参见图2，燃烧器56 —般包括外燃烧器壁组件60、内燃烧器壁组件62和扩压器壳体模块64。外燃烧器壁组件60和内燃烧器壁组件62隔开，使得在它们之间限定燃烧室66。燃烧室66 —般是环形的。
[0041]外燃烧器壁组件60从扩压器壳体模块64的外扩压器壳54A径向向内隔开，从而限定外环形增压室(plenum) 76。内燃烧器壁组件62从扩压器壳体模块64的内扩压器壳54B径向向外隔开，从而限定内环形增压室78。应当明白，虽然示出了一种具体的燃烧器，但是具有各种燃烧器内衬布置的其他燃烧器类型也将由此受益。
[0042]燃烧器内衬组件60、62容纳燃烧产物，以便引导朝向涡轮机段28。每个燃烧器壁组件60、62 —般包括支撑一个或多个内衬面板72、74的各自支撑壳68、70，一个或多个内衬面板72、74安装到各自支撑壳68、70的热侧。每个内衬面板72、74可以是基本直线的，并且例如由镍基超合金、陶瓷或其他耐高温材料制造，且被布置以形成内衬阵列。在一个所公开的非限制实施例中，内衬阵列包括周向交错的多个前内衬面板72A和多个尾内衬面板72B，从而铺衬外壳68的热侧(也在图3中示出)。多个前内衬面板74A和多个尾内衬面板74B周向交错从而铺衬内壳70的热侧。
[0043]燃烧器56还包括紧接着压缩机段24下游的前组件80，从而接收从其排出的压缩空气流。前组件80 —般包括环形罩82、隔板(bulkhead)组件84、多个燃料喷嘴86 ( 一个被示出)以及多个燃料喷嘴导向器90(—个被示出)。每个燃料喷嘴导向器90在周向上与罩端口 94之一对准，从而穿过隔板组件84突出。每个隔板组件84包括被固定到燃烧器内衬组件60、62的隔板支撑壳96、以及多个周向分布的围绕中心开口 92被固定到隔板支撑壳96的隔板内衬面板98。
[0044]环形罩82在燃烧器内衬组件60、62的最前端之间径向延伸并被固定到最前端。环形罩82包括多个周向分布的罩端口 94，其分别容纳各自的燃料喷嘴86并将空气通过中心开口 92引入燃烧室66的前端。每个燃料喷嘴86可以被固定到扩压器壳体模块64并穿过罩端口 94之一且穿过各自燃料喷嘴导向器90内的中心开口 92突出。
[0045]前组件80将核心燃烧空气引入燃烧室66的前段，而其余的进入外环形增压室76和内环形增压室78。多个燃料喷嘴86和相邻的结构产生混杂的燃料空气混合物，其支持燃烧室66内的稳定燃烧。
[0046]与前组件80相对，外支撑壳和内支撑壳68、70被安装到HPT 54中的第一列喷嘴导叶(NGV)54A。NGV 54A是静止的发动机部件，其将核心空气流燃烧气体引导到涡轮机段28中的第一涡轮机转子的涡轮机叶片上，以促进压力能到动能的转换。核心空气流燃烧气体因为NGV 54A的会聚形状还会被它们加速，并且通常沿HPT转子旋转的方向产生“旋转”或“涡旋”。
[0047]参见图4，多个柱100从内衬面板72、74延伸，从而允许内衬面板72、74利用紧固件102(例如螺母)被安装到它们各自的支撑壳68、70。也就是说，柱100从内衬面板72、74刚性地突出并穿过各自的支撑壳68、70，从而在它的螺纹远端接收紧固件102。
[0048]多个冷却冲击孔104穿过支撑壳68、70，以允许空气从各自环形增压室76、78进入空腔106A、106B，所述空腔106A、106B形成在燃烧器