物品、翼型构件和用于形成物品的方法与流程

本发明针对物品和用于形成物品的方法。更特别地，本发明针对整体地形成为单个连续物品的物品和用于采用增材制造技术形成物品的方法。

背景技术：

诸如喷嘴的燃气涡轮翼型在热气体通路中经受强烈的热量和外部压力。这些严酷的操作状态通过技术中的进步(其可包括增加的操作温度和更大的热气体通路压力)加剧。因此，燃气涡轮喷嘴有时通过使流体流动通过插入到喷嘴的核心中的歧管冷却，流体通过冲击孔离开歧管到后冲击腔中，且流体然后通过喷嘴的外壁中的孔离开后冲击腔，从而在喷嘴的外部上形成流体的薄膜层。

然而，使流体以足够的量流动通过歧管以冷却整个喷嘴由于在每个外部孔处维持足够高的回流余量(相对于气体通路压力的后冲击压力)且克服后冲击腔中的交叉流的需要而降低燃气涡轮的效率。分隔后冲击腔用于更好的流控制的尝试已经被在操作状态下的子分隔部分之间的显著的流体泄漏约束，且进一步，子分隔结构可通过来自涡轮操作的机械应力和不同热膨胀而不利地影响。

技术实现要素：

在示例性实施例中，一种物品包括歧管、物品壁、后冲击腔和多个后冲击间隔物。歧管包括冲击壁，其限定压室和多个冲击孔。物品壁包括多个外部孔。后冲击腔设置在歧管和物品壁之间，且布置成通过多个冲击孔从压室接收流体以及通过多个外部孔排出流体。多个后冲击间隔物将后冲击腔分隔成多个子腔，该多个后冲击间隔物将多个子腔彼此密闭地分开。冲击壁、物品壁和多个后冲击间隔物整体地形成为单个连续的物品。

在另一示例性实施例中，一种翼型构件包括歧管、翼型壁、后冲击腔和多个后冲击间隔物。歧管包括冲击壁，其限定压室和多个冲击孔。翼型壁包括多个外部孔。后冲击腔设置在歧管和翼型壁之间，且布置成通过多个冲击孔从压室接收流体以及通过多个外部孔排出流体。多个后冲击间隔物将后冲击腔分隔成多个子腔，该多个后冲击间隔物将多个子腔彼此密闭地分开。冲击壁、翼型壁和多个后冲击间隔物整体地形成为单个连续的物品。

在另一示例性实施例中，一种用于形成物品的方法包括通过增材制造技术形成单个连续的物体，该单个连续的物体包括歧管、物品壁、后冲击腔和多个后冲击间隔物。歧管包括冲击壁，其限定压室和多个冲击孔。物品壁包括多个外部孔。后冲击腔设置在歧管和物品壁之间，且布置成通过多个冲击孔从压室接收流体以及通过多个外部孔排出流体。多个后冲击间隔物将后冲击腔分隔成多个子腔，该多个后冲击间隔物将多个子腔彼此密闭地分开。

本发明的其他特征和优点将从结合附图的优选实施例的下列更详细描述中显而易见，附图以举例的方式说明了本发明的原理。

附图说明

图1是根据本公开的实施例的物品的截面图。

图2是根据本公开的实施例的图1的物品的透视图。

图3是根据本公开的另一实施例的图1的物品的剖开透视图。

图4是根据本公开的另一实施例的图3的剖开透视图的展开图。

图5是根据本公开的另一实施例的物品的截面图。

图6是根据本公开的实施例的图5的物品的透视图。

图7是根据本公开的另一实施例的图5的物品的剖开透视图。

图8是根据本公开的还有另一实施例的物品的剖开透视图。

只要可能，将贯穿附图使用相同参考标号来表示相同部分。

具体实施方式

提供了示例性物品、翼型构件以及形成物品和翼型构件的方法。与不利用本文中公开的一个或多个特征的物品和方法相比，本公开的实施例更好地适应不同的热膨胀、增加气动负载的容忍度、改善冷却、改善耐久性、增加效率、改善冲击壁和物品壁之间的密封、改善局部回流余量、改善薄膜效果和改善复杂结构的可制造性。

参考图1，在一个实施例中，物品100包括歧管102、物品壁104和后冲击腔106，后冲击腔106设置在歧管102和物品壁104之间。歧管102包括冲击壁108，其限定压室110和多个冲击孔112。物品壁104包括多个外部孔114。后冲击腔106布置成通过多个冲击孔112从压室110接收流体116，且通过多个外部孔114排出流体116。多个后冲击间隔物118将后冲击腔106分成多个子腔120，该多个后冲击间隔物118将多个子腔120彼此密闭地分开。冲击壁108、物品壁104和多个后冲击间隔物118整体地形成为单个连续的物品。

如本文中所用，“密闭地分开”表示多个子腔120彼此隔离，使得流体116不能从多个子腔120中的一个直接地流动到多个子腔中的另一个。“密闭地分开”多个子腔120不以任何方式预先排除多个子腔120中的多于一个子腔可通过多个冲击孔112与相同压室110或者通过多个外部孔114与热气体通路流体连通。

密闭地分开多个子腔120可减少或消除后冲击腔106中的流体116的交叉流。如本文中所用，“交叉流”指流体116，其与物品壁104带有被抑制的热接触流动，或者其由于后冲击腔的流体动态被抑制通过特定外部孔114排出。在一个实施例中，在流体116传递通过多个冲击孔112中的一个后，流体116冲击在物品壁104上且沿着多个子腔120中的一个流动，直到其到达多个外部孔114中的一个且通过其排出为止。将子腔120与环绕的多个子腔120密闭地分开的多个后冲击间隔物防止流体116干扰来自传送通过多个冲击孔112中的其他孔的流体116的上游射流的交叉流或者被该交叉流干扰，从而维持上游流体116和流体116的下游射流两者的冷却效果。多个后冲击间隔物118可设置和布置成以便沿着多个子腔120中的物品壁104引导流体116的流动，使得与缺少该多个后冲击间隔物118的类似物品相比，在物品100对升高的温度敏感的区域中关于传热效率减少交叉流干扰。

在一个实施例中，物品100可为任何合适的涡轮构件，包括但不限于翼型122(示出)、动叶(叶片)、喷嘴(导叶)、护罩或其组合。

在一个实施例中，用于形成物品100的方法包括采用增材制造技术以将冲击壁108、物品壁104和多个后冲击间隔物118整体地形成为单个连续的物体。增材制造技术可包括任何合适的技术，包括但不限于直接金属激光熔化、直接金属激光烧结、选择性激光熔化、选择性激光烧结、电子束熔化、激光金属沉积或者其组合。

参考图2，在一个实施例中，冲击壁108包括用以分布流体116多个冲击孔112的布置和构造，以在暴露于较高温度的子腔120中相比于暴露于较低温度的子腔120产生较高的传热系数。冲击孔112的构造可包括较大的截面面积200、较小的截面面积202、非圆形的构造204或者其组合，以优化流体116的分布。在进一步的实施例中，相对于物品100的其他区域经受增加的温度的物品100的区域包括较大集中度的冲击孔112、具有较大截面面积200的冲击孔112或者两者，以增加冲击压力，且因此优化越过物品100的流体的温度缓和效果。

在另一实施例中，冲击壁108和物品壁104包括用以分布流体116的多个冲击孔112和多个外部孔114的布置和构造，以越过每个外部孔114产生正回流余量。在还有另一实施例中，热气体通路压力沿着物品100的外表面变化，包括但不限于，物品100为翼型122的地方，且多个子腔120中的每一个的压力相应地变化，以便大于每个外部孔114处的热气体通路压力。通过外部孔114(其中热气体通路压力减小)排出流体116的子腔120可优化，以在子腔120中具有较低的压力，同时仍然保持压力超过外部孔114处的热气体通路压力，从而具有越过对应冲击孔112的增加的压降且具有增加的局部冷却效果。

参考图3，在一个实施例中，多个后冲击间隔物118具有任何合适的定向，包括但不限于垂直间隔物300、水平间隔物302、和斜间隔物304。如本文中所用，“垂直”、“水平”和“斜”参考后冲击间隔物118关于物品100的大体定向，且不强迫或意指用于后冲击间隔物118的线性构造。垂直间隔物300、水平间隔物302、斜间隔物304或其组合的包含便于通过后冲击腔106和通过多个外部孔114的流体116的流动基于在操作状态期间越过物品100的变化区域的温度和热气体通路压力的预测范围的优化。

参考图4，在一个实施例中，多个子腔120包括用于改变流体的后冲击流动通路400的特征。此特征包括但不限于紊流器(包括但不限于，销组或柱脚)402、具有流限制孔406的分隔件404、形成蛇形后冲击流动通路400的顺序局部分隔件408，以及其组合。这些特征还可减少或消除后冲击腔106中的交叉流。

参考图5–图7，在一个实施例中，多个后冲击间隔物118包括非线性构造500。非线性构造500包括但不限于s形502、c形504、Ω形506、波状508、弯曲的700、部分弯曲的702、正弦形704、高斯曲线706、不对称弯曲的708、偏折710、锯齿形712，以及其组合。后冲击间隔物118的非线性构造500可关于水平平面714、垂直平面716或两者为非线性的。

在进一步的实施例中，多个后冲击间隔物118的非线性构造500提供歧管102到物品壁104的柔性附连。歧管102到物品壁104的柔性附连可适应不同的热膨胀、吸收机械应力，或者两者。

参考图8，在一个实施例中，冲击壁108包括非线性壁构造800。非线性壁构造800可适应不同的膨胀、吸收机械应力，或者两者。

虽然已经参考优选实施例描述了本发明，但是本领域技术人员将理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可做出各种改变，且等同物可替换其元件。此外，可做出许多修改以使特定情形或材料适应本发明的教导而不脱离其基本范围。因此，意在使本发明不限于作为用于执行本发明构想的最佳模式公开的特定实施例，而是本发明将包括落入所附权利要求的范围内的全部实施例。