專利名稱：燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)。更具體地，本發(fā)明涉及一種燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其包括用于將熱燃燒氣體引導(dǎo)到轉(zhuǎn)子葉片上的定子葉瓣，所述定子葉瓣包括平臺(tái)，該平臺(tái)被置于所述葉瓣相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)軸線徑向向內(nèi)/向外的側(cè)面處，所述平臺(tái)具有相對(duì)于經(jīng)過定子葉瓣的熱燃燒氣體的流動(dòng)處于下游的后緣部分。
背景技術(shù)：
圖1-3示出了一種這樣的公知發(fā)動(dòng)機(jī)的部分。這種公知發(fā)動(dòng)機(jī)公開于US-A-5 252 026。圖1是貫穿該部分的縱截面。圖2是沿圖1的線II-II截取的視圖。圖3是沿圖2 的線III-III截取的視圖。該部分包括具有徑向內(nèi)平臺(tái)和徑向外平臺(tái)3和5的定子葉瓣1、 轉(zhuǎn)子葉片7、轉(zhuǎn)子葉片7所附連的轉(zhuǎn)子盤9以及支撐和冷卻裝置11。經(jīng)由支撐和冷卻裝置11的相鄰部分15、17之間的通路被供應(yīng)到徑向內(nèi)平臺(tái)3的后緣13的空氣來冷卻該邊緣。這種供應(yīng)由圖1中的箭頭19所示。燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致被供應(yīng)的空氣在緊挨著后緣13的徑向內(nèi)側(cè)的區(qū)域21內(nèi)周向地行進(jìn)。這種周向行進(jìn)由圖2和圖3中的箭頭23所示。隨著空氣周向行進(jìn)，其冷卻后緣13。該空氣之后經(jīng)由周向延伸的間隙25流動(dòng)從而結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)的熱燃燒氣體。在邊緣13的面向徑向內(nèi)部的側(cè)面上包括矩形條27形式的紊流器，以便增加從邊緣的熱傳遞。公知發(fā)動(dòng)機(jī)中的所述冷卻具有某些缺點(diǎn)。冷卻空氣被供應(yīng)經(jīng)過發(fā)動(dòng)機(jī)的高溫旋轉(zhuǎn)部件，因?yàn)檫@些部件的溫度以及與這些部件摩擦而被加熱，并且因而當(dāng)其開始冷卻后緣13 時(shí)效率低下。區(qū)域21的形狀與通過其的流動(dòng)的性質(zhì)的結(jié)合傾向于促進(jìn)流動(dòng)相對(duì)停滯的區(qū)域內(nèi)的面積，從而減少冷卻。如果區(qū)域21和發(fā)動(dòng)機(jī)的熱燃燒氣體的路徑之間的壓差相對(duì)較大，則冷卻空氣將經(jīng)由周向延伸的間隙25相對(duì)快速地離開區(qū)域21而不會(huì)耗費(fèi)過多時(shí)間在區(qū)域21內(nèi)周向行進(jìn)以冷卻后緣13。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供一種燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其包括用于將熱燃燒氣體引導(dǎo)到轉(zhuǎn)子葉片上的定子葉瓣，所述定子葉瓣包括平臺(tái)，該平臺(tái)被置于所述葉瓣相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)軸線徑向向內(nèi)/向外的側(cè)面處，所述平臺(tái)具有相對(duì)于經(jīng)過定子葉瓣的熱燃燒氣體的流動(dòng)處于下游的后緣部分，所述發(fā)動(dòng)機(jī)還包括支撐和冷卻裝置以便將冷卻流體引導(dǎo)到平臺(tái)的后緣部分的面向徑向內(nèi)部/外部的側(cè)面的上游端，所述支撐和冷卻裝置還引導(dǎo)冷卻流體使其沿大致軸向方向流過所述側(cè)面到達(dá)所述側(cè)面的下游端，所述冷卻流體在其流過所述側(cè)面時(shí)冷卻所述后緣部分，其中在所述側(cè)面上包括紊流器以便增加冷卻流體流過側(cè)面時(shí)從后緣部分的熱傳遞。在根據(jù)前述段落的發(fā)動(dòng)機(jī)中，優(yōu)選的是平臺(tái)被置于所述葉瓣相對(duì)于所述發(fā)動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸線徑向向內(nèi)的側(cè)面處，并且所述支撐和冷卻裝置將冷卻流體引導(dǎo)到所述平臺(tái)的后緣部分的面向徑向內(nèi)部的側(cè)面的上游端。在根據(jù)前述段落的發(fā)動(dòng)機(jī)中，優(yōu)選的是所述支撐和冷卻裝置包括承載環(huán)，并且所述承載環(huán)的周邊的一部分相鄰于所述面向徑向內(nèi)部的側(cè)面，所述冷卻流體通過行進(jìn)經(jīng)過所述側(cè)面和所述承載環(huán)之間的第一交界部而沿大致軸向方向流過所述側(cè)面。在根據(jù)前述段落的發(fā)動(dòng)機(jī)中，優(yōu)選的是平臺(tái)包括在后緣部分的上游端處的徑向向內(nèi)延伸的凸緣，并且承載環(huán)的周邊的所述一部分也相鄰于凸緣的面向下游的側(cè)面，冷卻流體通過大致徑向向外行進(jìn)經(jīng)過凸緣的面向下游的側(cè)面和承載環(huán)之間的第二交界部而行進(jìn)到面向徑向內(nèi)部的側(cè)面的上游端。在根據(jù)前述段落的發(fā)動(dòng)機(jī)中，優(yōu)選的是用于供應(yīng)冷卻流體的腔體被限定在平臺(tái)與所述支撐和冷卻裝置之間，并且所述承載環(huán)的周邊的所述一部分也相鄰于凸緣的面向徑向內(nèi)部的端部，冷卻流體通過經(jīng)由凸緣的面向徑向內(nèi)部的端部和承載環(huán)之間的第三交界部沿大致下游方向離開腔體從而被腔體供應(yīng)到第二交界部。在根據(jù)前述段落的發(fā)動(dòng)機(jī)中，優(yōu)選的是腔體還向定子葉瓣的內(nèi)部供應(yīng)冷卻流體。在根據(jù)前述五個(gè)段落中任一段落的發(fā)動(dòng)機(jī)中，優(yōu)選的是存在冷卻后緣部分的冷卻流體的另一流動(dòng)，并且該另一流動(dòng)行進(jìn)經(jīng)過轉(zhuǎn)子葉片所附連的發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子盤。在根據(jù)前述六個(gè)段落中任一段落的發(fā)動(dòng)機(jī)中，優(yōu)選的是面向徑向內(nèi)部的側(cè)面包括多個(gè)軸向延伸的壁隔板，所述壁隔板將側(cè)面劃分為多個(gè)離散的軸向延伸的冷卻通道，側(cè)面上包括的紊流器被置于所述冷卻通道內(nèi)。在根據(jù)前述段落的發(fā)動(dòng)機(jī)中，優(yōu)選的是紊流器大致延伸跨過冷卻通道。在根據(jù)前述段落的發(fā)動(dòng)機(jī)中，優(yōu)選的是紊流器是V型紊流器。在根據(jù)前述三個(gè)段落中任一段落的發(fā)動(dòng)機(jī)中，優(yōu)選的是向某些冷卻通道供應(yīng)比其他冷卻通道更多的冷卻流體。


現(xiàn)在將參考附圖通過示例方式描述本發(fā)明，附圖中
已經(jīng)被提及的圖1是貫穿公知燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的一部分的縱截面； 已經(jīng)被提及的圖2是沿圖1的線II-II截取的視圖； 已經(jīng)被提及的圖3是沿圖2的線III-III截取的視圖； 圖4是貫穿根據(jù)本發(fā)明的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的一部分的縱截面； 圖5更具體地示出了圖4所示的冷卻流體流動(dòng)路徑；以及圖6示出了圖4所示平臺(tái)的后緣上包括的某些冷卻特征。
具體實(shí)施例方式圖4所示的部分包括具有徑向內(nèi)平臺(tái)33和徑向外平臺(tái)35的定子葉瓣31、轉(zhuǎn)子葉片37、轉(zhuǎn)子葉片37所附連的轉(zhuǎn)子盤39、以及支撐和冷卻裝置41。徑向內(nèi)平臺(tái)33具有后緣 43以及在這個(gè)邊緣43的上游端徑向向內(nèi)延伸的凸緣45。支撐和冷卻裝置41在其自身和徑向內(nèi)平臺(tái)33之間限定了腔體47，冷卻流體從該腔體47被供應(yīng)以便冷卻定子葉瓣31。裝置41包括承載環(huán)49，所述承載環(huán)的周邊的一部分相鄰于(i)凸緣45的面向徑向內(nèi)部的端部51，(ii)凸緣45的面向下游的側(cè)面53，以及(iii)后緣43的面向徑向內(nèi)部的側(cè)面55。
4圖5更具體地示出了承載環(huán)49和徑向內(nèi)平臺(tái)33的凸緣45/后緣43之間的交界部。在后緣43的下游端和轉(zhuǎn)子葉片37的基座部分59之間存在周向延伸的間隙57。冷卻流體如下按箭頭61所示行進(jìn)。其經(jīng)由承載環(huán)49和凸緣45的面向徑向內(nèi)部的端部51之間的交界部沿大體下游方向離開腔體47。之后其經(jīng)由承載環(huán)49和凸緣45的面向下游的側(cè)面53之間的交界部大體徑向向外行進(jìn)。在此，冷卻流體到達(dá)后緣43的上游端。冷卻流體之后經(jīng)由承載環(huán)49和后緣43的面向徑向內(nèi)部的側(cè)面55之間的交界部大體向下游行進(jìn)，從而到達(dá)邊緣43的下游端。冷卻流體在其流過面向徑向內(nèi)部的側(cè)面55時(shí)冷卻后緣43。最后，冷卻流體流過周向延伸的間隙57從而結(jié)合燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的熱燃燒氣體。冷卻后緣43的冷卻流體的供應(yīng)并不經(jīng)過發(fā)動(dòng)機(jī)的高溫旋轉(zhuǎn)部件，而是來自于腔體47。因此，冷卻流體不因旋轉(zhuǎn)部件的溫度以及與旋轉(zhuǎn)部件的摩擦而被加熱，并且因而更有效地冷卻。承載環(huán)49和徑向內(nèi)平臺(tái)33之間的交界部精密地控制流過后緣43的面向徑向內(nèi)部的側(cè)面陽的冷卻流體流動(dòng)，使得流動(dòng)基本均一地分布于側(cè)面陽，并且當(dāng)其從側(cè)面55的上游端行進(jìn)到下游端時(shí)采用了基本平行于側(cè)面陽的路徑。因此，基本避免了在側(cè)面55上相對(duì)停滯的流動(dòng)的面積，從而增強(qiáng)了對(duì)后緣43的冷卻。通過承載環(huán)49和徑向內(nèi)平臺(tái)33之間的交界部對(duì)冷卻流體流動(dòng)進(jìn)行精密控制，確保了流動(dòng)將流過側(cè)面陽而與該交界部和燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的熱燃燒氣體的路徑之間的壓差無關(guān)。因此，存在這種相對(duì)大的壓差將不會(huì)顯著影響對(duì)后緣43的冷卻。在圖4所示的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的部分中，存在冷卻后緣43的另一冷卻流體流動(dòng)。 該流動(dòng)由箭頭63示出，并且對(duì)應(yīng)于在圖1中由箭頭19示出的現(xiàn)有技術(shù)中存在的空氣流動(dòng)。腔體47還將冷卻流體直接供應(yīng)到定子葉瓣31的內(nèi)部，如圖4中箭頭65所示。該冷卻流體經(jīng)由定子葉瓣31的主要部分的后緣離開該主要部分，參見箭頭67，從而結(jié)合燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的熱燃燒氣體。參考圖6，后緣43的面向徑向內(nèi)部的側(cè)面55包括多個(gè)軸向延伸的壁隔板69，這些壁隔板69將側(cè)面劃分為多個(gè)離散的軸向延伸的冷卻通道71。每個(gè)冷卻通道71均容納沿該通道的長(zhǎng)度軸向間隔開的一系列V型紊流器(chevron turbulator) 73。V型紊流器73顯著增強(qiáng)了對(duì)后緣43的冷卻。V型紊流器在離散冷卻通道中的設(shè)置將流動(dòng)集中在紊流器上從而增強(qiáng)其作用。在由圖4-6所示的后緣43和燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的另一同級(jí)定子葉瓣的對(duì)應(yīng)后緣形成的后緣周圍的某些周向位置處存在熱點(diǎn)。能夠通過向提供這些熱點(diǎn)的冷卻通道71供應(yīng)更多冷卻流體來向這些熱點(diǎn)供應(yīng)加強(qiáng)的冷卻?？梢酝ㄟ^在承載環(huán)49和凸緣45的面向下游的側(cè)面53之間的交界部?jī)?nèi)形成徑向延伸的溝槽來實(shí)現(xiàn)該更多冷卻流體的供應(yīng)。溝槽可以被形成以便供應(yīng)提供熱點(diǎn)的那些冷卻通道71。替代溝槽，可以通過凸緣45形成從腔體47 到冷卻通道71的孔。相對(duì)于提供熱點(diǎn)的那些冷卻通道71來提供這些孔。因此，將面向徑向內(nèi)部的側(cè)面陽劃分為離散的冷卻通道71能夠調(diào)整由后緣43和燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的另一同級(jí)定子葉瓣的對(duì)應(yīng)后緣形成的后緣的冷卻。參考圖4-6的上文描述涉及被置于葉瓣的徑向向內(nèi)側(cè)面處的定子葉瓣的平臺(tái)。應(yīng)該意識(shí)到，本發(fā)明還可以被用于被置于葉瓣的徑向向外側(cè)面處的定子葉瓣的平臺(tái)。例如，位于徑向向外平臺(tái)的大體徑向外部的、類似于支撐和冷卻裝置41的支撐和冷卻裝置(i)將冷卻流體引導(dǎo)到平臺(tái)的后緣的面向徑向外部的側(cè)面的上游端，以及(ii)將冷卻流體引導(dǎo)成沿大體軸向方向流過這個(gè)側(cè)面到達(dá)該側(cè)面的下游端，并且在該側(cè)面上包括例如壁隔板69的壁隔板以及如V型紊流器73的V型紊流器。
權(quán)利要求
1.一種燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，包括用于將熱燃燒氣體引導(dǎo)到轉(zhuǎn)子葉片(37)上的定子葉瓣 (31)，所述定子葉瓣(31)包括平臺(tái)(33)，該平臺(tái)被置于所述葉瓣(31)相對(duì)于所述發(fā)動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸線徑向向內(nèi)/向外的側(cè)面處，所述平臺(tái)(33)具有相對(duì)于經(jīng)過所述定子葉瓣(31)的熱燃燒氣體的流動(dòng)處于下游的后緣部分(43)，所述發(fā)動(dòng)機(jī)還包括支撐和冷卻裝置(41)以便將冷卻流體引導(dǎo)到所述平臺(tái)(33)的所述后緣部分(43)的面向徑向內(nèi)部/外部的側(cè)面(55) 的上游端，所述支撐和冷卻裝置(41)還將所述冷卻流體引導(dǎo)成沿大體軸向方向流過所述側(cè)面(55)到達(dá)所述側(cè)面(55)的下游端，所述冷卻流體在其流過所述側(cè)面(55)時(shí)冷卻所述后緣部分(43)，其中紊流器(73)被包括在所述側(cè)面(55)上以便增加當(dāng)所述冷卻流體流過所述側(cè)面(55 )時(shí)從所述后緣部分(43 )的熱傳遞，所述紊流器(73 )延伸成橫穿所述軸向方向。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所述平臺(tái)(33)被置于所述葉瓣(31)相對(duì)于所述發(fā)動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸線徑向向內(nèi)的側(cè)面處，并且所述支撐和冷卻裝置(41)將所述冷卻流體引導(dǎo)到所述平臺(tái)(33)的所述后緣部分(43)的面向徑向內(nèi)部的側(cè)面(55)的上游端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所述支撐和冷卻裝置(41)包括承載環(huán)(49)，并且所述承載環(huán)(49)的周邊的一部分相鄰于所述面向徑向內(nèi)部的側(cè)面(55)，所述冷卻流體通過行進(jìn)經(jīng)過所述側(cè)面(55)和所述承載環(huán)(49)之間的第一交界部從而沿大致軸向方向流過所述側(cè)面(55)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所述平臺(tái)(33)包括在所述后緣部分(43)的上游端處的徑向向內(nèi)延伸的凸緣(45)，并且所述承載環(huán)(49)的周邊的所述一部分也相鄰于所述凸緣(45)的面向下游的側(cè)面(53)，所述冷卻流體通過大致徑向向外行進(jìn)經(jīng)過所述凸緣(45)的所述面向下游的側(cè)面(53)和所述承載環(huán)(49)之間的第二交界部而行進(jìn)到所述面向徑向內(nèi)部的側(cè)面(55)的上游端。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中用于供應(yīng)冷卻流體的腔體(47)被限定在所述平臺(tái)(33)與所述支撐和冷卻裝置(41)之間，并且所述承載環(huán)(49)的周邊的所述一部分也相鄰于所述凸緣(45)的面向徑向內(nèi)部的端部(51)，冷卻流體通過經(jīng)由所述凸緣(45)的所述面向徑向內(nèi)部的端部(51)和所述承載環(huán)(49)之間的第三交界部沿大致下游方向離開所述腔體(47)從而被所述腔體(47)供應(yīng)到所述第二交界部。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所述腔體(47)還將冷卻流體供應(yīng)到所述定子葉瓣(31)的內(nèi)部。
7.根據(jù)權(quán)利要求2-6中任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中存在冷卻所述后緣部分(43)的冷卻流體的另一流動(dòng)，該另一流動(dòng)流過所述發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子盤(39)，所述轉(zhuǎn)子葉片 (37)附連于該轉(zhuǎn)子盤(39)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2-7中任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所述面向徑向內(nèi)部的側(cè)面(55)包括將所述側(cè)面(55)劃分為多個(gè)離散的軸向延伸的冷卻通道(71)的多個(gè)軸向延伸的壁隔板(69)，被包括在所述側(cè)面(55)上的所述紊流器(73)位于所述冷卻通道(71)中。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所述紊流器(73)是V型紊流器(73)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或權(quán)利要求9所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中向某些冷卻通道(71)供應(yīng)比另一些冷卻通道更多的冷卻流體。
全文摘要
燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其包括用于將熱燃燒氣體引導(dǎo)到轉(zhuǎn)子葉片(37)上的定子葉瓣(31)，所述定子葉瓣(31)包括平臺(tái)(33)，該平臺(tái)被置于所述葉瓣(31)相對(duì)于所述發(fā)動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸線徑向向內(nèi)/向外的側(cè)面處，所述平臺(tái)(33)具有相對(duì)于經(jīng)過所述定子葉瓣(31)的熱燃燒氣體的流動(dòng)處于下游的后緣部分(43)，所述發(fā)動(dòng)機(jī)還包括支撐和冷卻裝置(41)以便將冷卻流體引導(dǎo)到所述平臺(tái)(33)的所述后緣部分(43)的面向徑向內(nèi)部/外部的側(cè)面(55)的上游端，所述支撐和冷卻裝置(41)還將所述冷卻流體引導(dǎo)成沿大體軸向方向流過所述側(cè)面(55)到達(dá)所述側(cè)面(55)的下游端，所述冷卻流體在其流過所述側(cè)面(55)時(shí)冷卻所述后緣部分(43)，其中紊流器(73)被包括在所述側(cè)面(55)上以便增加當(dāng)所述冷卻流體流過所述側(cè)面(55)時(shí)從所述后緣部分(43)的熱傳遞，所述紊流器(73)延伸成橫穿所述軸向方向。
文檔編號(hào)F01D11/04GK102405331SQ201080005248
公開日2012年4月4日 申請(qǐng)日期2010年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月23日
發(fā)明者穆格萊斯通 J. 申請(qǐng)人:西門子公司