具有改進(jìn)的冷卻的翼型件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于燃?xì)鉁u輪的翼型件，其包括形成在翼型件的內(nèi)冷卻通道中的改進(jìn)的湍流器布置。
【背景技術(shù)】
[0002]如公知的，燃?xì)鉁u輪或大體上構(gòu)造成借助于精心制作熱氣流來獲得有用功的機(jī)器包括配置成用于此類功能的構(gòu)件如翼型件。在機(jī)器操作期間，翼型件需要冷卻，以便將它們的零件的溫度保持在可接受極限內(nèi)。出于該原因，翼型件大體上包括沿縱向延伸的內(nèi)部通道或?qū)Ч?，其?gòu)造成接收冷卻空氣。通常，翼型件包括以蛇線型構(gòu)造連接于彼此的多個內(nèi)通道。具體而言，冷卻空氣進(jìn)入在第一通道中的冷卻回路中，其位于前緣附近，該前緣為具有高外部熱負(fù)載的翼型件的部分，并且通過冷卻通道離開回路，該冷卻通道繼而位于后緣附近。
[0003]在通道內(nèi)，湍流促進(jìn)器或湍流器為如下器件，該器件通常配置成以便在冷卻通道的內(nèi)壁附近生成湍流，因此加強(qiáng)了冷卻流與翼型件之間的熱交換，并且因此改進(jìn)了冷卻性會K。
[0004]湍流器大體上以設(shè)置在冷卻通道的內(nèi)壁上的肋條形元件的形式提供。
[0005]影響翼型件與冷卻流體之間的熱交換的參數(shù)中的一個為形成在沿著翼型件的縱軸線的冷卻空氣流的方向與湍流器之間的角。對于具有直縱軸線的翼型件，肋條保持沿垂直軸線恒定傾斜，并且此類角在整個冷卻通道上是恒定的。
[0006]然而，為了改進(jìn)渦輪效率，翼型件可為三維形的，意思是其縱軸線可彎曲并且偏離垂直軸線，該垂直軸線為構(gòu)件設(shè)計軸線，并且其大體上涉及燃?xì)鉁u輪的放置。此類曲率通常主要在翼型件的前緣部分附近最顯著。
[0007]因此，以相對于垂直軸線的固定傾斜來沿冷卻通道的內(nèi)壁布置肋條導(dǎo)致了較弱的冷卻性能，因為其中縱軸線彎曲的區(qū)域特征在于由肋條和冷卻空氣流的方向形成的角的減小。如上文指出的，此類角為用于冷卻系統(tǒng)的效率的驅(qū)動參數(shù)。
[0008]此外，仍根據(jù)已知翼型件，為用于熱傳遞的另一個驅(qū)動參數(shù)的隨后的肋條之間的距離或肋條與肋條的節(jié)距沿垂直軸線保持恒定。類似地，對于具有3D彎曲形狀的翼型件的此類已知幾何形狀導(dǎo)致了通常稱為P的肋條與肋條節(jié)距的變化。具體而言，這導(dǎo)致了甚至更高的節(jié)距，并且關(guān)于有效肋條角，進(jìn)一步減小了那些被影響的區(qū)中的熱傳遞。
[0009]因此，標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計途徑提供了特別用于具有彎曲輪廓的翼型件的不足冷卻。此外，標(biāo)準(zhǔn)途徑導(dǎo)致沿彎曲導(dǎo)管的不均一的冷卻，因為在具有最彎曲形狀的區(qū)域中，熱傳遞相比于直部分較低。
[0010]用于標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計的可能的對策將為增加冷卻空氣消耗。然而，配置在冷卻導(dǎo)管內(nèi)的湍流器的幾何形狀將仍相同，并且因此這將導(dǎo)致相比于直部分的3D形狀區(qū)域中的較低冷卻性能，并且沿導(dǎo)管的不均一的冷卻將仍存在。此外，增加冷卻空氣流，這將翼型件的彎曲部分中的金屬溫度保持在預(yù)定值內(nèi)，將不可避免地降低渦輪效率和功率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的目的在于通過提供如獨立權(quán)利要求1中大致限定的創(chuàng)新翼型件來解決前述技術(shù)問題。
[0012]優(yōu)選實施例在對應(yīng)的從屬權(quán)利要求中限定。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，其將僅出于示范而非限制的目的在以下詳細(xì)描述中描述，以便確保通道內(nèi)的冷卻流關(guān)于各個湍流器的恒定角，形成在湍流器與垂直軸線之間的角在彎曲區(qū)域中有利地針對每個湍流器改變。此外，相同原理可應(yīng)用于翼型件內(nèi)出現(xiàn)的所有冷卻通道。
[0014]此外，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，兩個隨后的湍流器之間的相對傾斜的最大變化將不超過3°，因為否則肋條的前緣與后緣處的節(jié)距之間的較高變化將導(dǎo)致較低冷卻性能。
[0015]最后，隨后的湍流器之間的距離或節(jié)距改變成使節(jié)距保持沿冷卻流動路徑恒定，同時沿垂直軸線變化。
【附圖說明】
[0016]本發(fā)明的前述目的和所附優(yōu)點中的許多個在其通過參照連同附圖進(jìn)行時的以下詳細(xì)描述而變得更好理解時變得更容易認(rèn)識到，在該附圖中:
圖1為根據(jù)本發(fā)明的用于燃?xì)鉁u輪的翼型件的透視圖；
圖2為圖1的翼型件的截面視圖；
圖3和4示意性地示出了具有根據(jù)本發(fā)明的湍流器布置(左側(cè))對根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的布置(右側(cè))的翼型件的截面視圖；
圖5示意性地強(qiáng)調(diào)了根據(jù)本發(fā)明的包括湍流器布置的翼型件的優(yōu)選實施例；以及圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的翼型件的側(cè)向截面視圖。
【具體實施方式】
[0017]參照圖1，其示出了用于燃?xì)鉁u輪的根據(jù)本發(fā)明的翼型件的外部視圖，該翼型件大體上以附圖標(biāo)記I表示。翼型件I包括內(nèi)部冷卻回路(圖1中不可見)，其具有用于在其結(jié)構(gòu)內(nèi)吹送冷卻流體(其通常是從發(fā)動機(jī)的壓縮機(jī)放出的空氣)的入口 11，以及作為冷卻回路的端部處的出口的壓力側(cè)放出部12。
[0018]接下來參照圖2，示出了翼型件I的橫截面。具體而言，圖2的橫截面展現(xiàn)出以蛇線型構(gòu)造連接于彼此的內(nèi)冷卻通道2，21和22的存在。內(nèi)通道2位于翼型件的前緣部分附近，而內(nèi)通道22位于翼型件I的后緣附近。內(nèi)通道21為定位在通道2與通道22之間的中間通道。將認(rèn)識到的是，翼型件還可包括不同類型的冷卻回路，其甚至可僅包括一個冷卻通道。
[0019]從現(xiàn)在起將參照前緣內(nèi)通道2，但將認(rèn)識到的是，相同描述將適用于冷卻回路的每個通道。如附圖中可見，冷卻通道2限定縱軸線a，并且包括第一下部(其可附接于未繪出的燃?xì)鉁u輪的轉(zhuǎn)子體)和上部。具體而言，下部為大致直的，并且沿所述部分的縱軸線a與垂直軸線z大致對準(zhǔn)，大體上關(guān)于與燃?xì)鉁u輪的設(shè)計軸線相關(guān)的垂直方向。不同地，上部在其三維發(fā)展中扭轉(zhuǎn)，并且所述部分中的縱軸線a顯著地偏離垂直軸線z，如在附圖中清楚地可見。為了在冷卻通道內(nèi)生成湍流并且促進(jìn)冷卻流與翼型件之間的熱交換，多個沿縱向間隔開的湍流器沿通道提供。作為非限制性實例，將參照隨后的湍流器51和52，如在附圖中指出。在該優(yōu)選實施例中，湍流器以肋條形狀元件的形式提供。然而，可考慮其它形狀。
[0020]現(xiàn)在參照圖3的左側(cè)，示意性地示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的沿冷卻通道的肋條形元件或肋條的典型布置。具體而言，肋條設(shè)置成相對于垂直軸線z恒定傾斜。然而，通道的上部扭轉(zhuǎn)，并且因此縱軸線a偏離其。由于通道內(nèi)放出的冷卻流沿著由導(dǎo)管的縱軸線a限定的方向，故此類布置導(dǎo)致具有流與通