專利名稱：渦輪螺旋槳平臺冷卻回路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，更具體地說，本發(fā)明涉及渦輪螺旋槳平臺的冷卻回路。
背景技術(shù)：
燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪槳葉從渦輪槳葉平臺向外延伸。在運(yùn)行中，渦輪槳葉在常規(guī)下正好暴露在高于其材料極限的溫度。在現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)中，來自渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮機(jī)部分的空氣，被用來冷卻槳葉材料。該冷卻空氣經(jīng)位于槳葉平臺下的系列轉(zhuǎn)子腔室供應(yīng)給槳葉。然后，把該冷卻空氣經(jīng)密封區(qū)域中的開口注射入熱干流的流動(dòng)中。
如果對平臺沒有足夠的冷卻，平臺壁部就會蠕變變形。在平臺中的高溫梯度會導(dǎo)致熱機(jī)械疲勞。此外，高溫會致使平臺氧化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種用于渦輪螺旋槳平臺的冷卻回路。該冷卻回路比目前的螺旋槳組件設(shè)計(jì)允許更高的入口溫度。
在本發(fā)明公開的實(shí)施例中，冷卻回路冷卻平臺的壓力側(cè)，而另一個(gè)冷卻回路冷卻平臺的吸入側(cè)。通常情況下，每個(gè)冷卻回路的入口接受來自位于平臺下方的轉(zhuǎn)子腔室的冷卻空氣。該冷卻空氣流過每個(gè)回路，再冷卻平臺的壁部。
可選的是，至少冷卻回路的吸入側(cè)包括多個(gè)在冷卻回路的頂壁、底壁之間延伸的基架。該基架定位于回路內(nèi)側(cè)，為平臺提供結(jié)構(gòu)的完整性和剛性。該基架還通過增加內(nèi)部熱傳遞系數(shù)來紊亂流動(dòng)而增強(qiáng)冷卻。該基架也提供增大的冷卻面積，在冷卻回路外壁、內(nèi)壁之間提供傳導(dǎo)路徑。
每個(gè)冷卻回路的出口驅(qū)動(dòng)冷卻空氣，使得在平臺上提供膜式覆蓋。該冷卻空氣的膜層還保護(hù)平臺壁部免受熱氣體恢復(fù)溫度。


參照下面的詳細(xì)描述，并考慮附圖，可以理解本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)附圖1是燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的示意圖，其結(jié)合了本發(fā)明螺旋槳組件的一個(gè)實(shí)施例；附圖2示出附圖1的渦輪槳葉；附圖3是附圖2的渦輪槳葉的平面圖；附圖4是附圖3吸入側(cè)冷卻回路的透視圖；以及附圖5是附圖3壓力側(cè)冷卻回路的透視圖。
具體實(shí)施例方式
附圖1示出一種燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10，比如用于發(fā)電或推動(dòng)的燃?xì)鉁u輪，它周向地繞著發(fā)動(dòng)機(jī)中心線或軸向中心軸線12放置。發(fā)動(dòng)機(jī)10包括風(fēng)扇14、壓縮機(jī)16、燃燒段18和渦輪11。正如所公知的，在壓縮機(jī)16中被壓縮的空氣，與在燃燒段18中燃燒的燃料混合，再在渦輪11中膨脹。渦輪11包括轉(zhuǎn)子13、15，響應(yīng)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)16和風(fēng)扇14的膨脹而轉(zhuǎn)動(dòng)。渦輪11壓縮交替成排的渦輪槳葉20和葉片19。圖1是僅用于對本發(fā)明示意說明而不是對本發(fā)明的限制，可以用在發(fā)電燃?xì)鉁u輪、飛行器等上。此外，還有各種燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，可從本發(fā)明獲益，而不局限于所示的設(shè)計(jì)。
圖2所示的渦輪槳葉20具有一個(gè)平臺32和一個(gè)從該平臺32向外遠(yuǎn)離延伸的螺旋槳34。盡管可以相對在渦輪槳葉20中的應(yīng)用來描述本發(fā)明，可是本發(fā)明也可以應(yīng)用在靜止結(jié)構(gòu)中，比如葉片19(圖1)。渦輪槳葉20包括螺旋槳34的壓力側(cè)36。壓力側(cè)冷卻回路出口38形成在螺旋槳34的壓力側(cè)36上的平臺32中。轉(zhuǎn)子腔室39限定在平臺32下方。
如圖3所示，渦輪槳葉20還包括螺旋槳34的與壓力側(cè)36相對的吸入側(cè)40。圖3是渦輪槳葉20的平面圖，示意地示出壓力側(cè)冷卻回路42和吸入側(cè)冷卻回路46，都被包含在平臺32內(nèi)，通向位于平臺32上表面的壓力側(cè)冷卻回路出口38和吸入側(cè)冷卻回路出口54。如圖3所示，壓力側(cè)冷卻回路42還包括壓力側(cè)冷卻回路入口44。吸入側(cè)冷卻回路46包括與出口54相對的入口50。吸入側(cè)冷卻回路46還包括多個(gè)基架56。
圖4、5分別是吸入側(cè)冷卻回路46和壓力側(cè)冷卻回路42的透視圖。在所示實(shí)施例中的冷卻回路46、42分開模制、鑄造和/或機(jī)加工成所示構(gòu)型的金屬芯體，隨后再插鑄入平臺32(圖2、3)。
具體參看圖4的吸入側(cè)冷卻回路46，該芯體包括一個(gè)在內(nèi)壁62之上與其隔開的外壁60。外壁60和內(nèi)壁62由側(cè)壁64連接。冷卻空氣路徑限定在外壁60、內(nèi)壁62和側(cè)壁64之間，從向下取向入口50至向上取向出口54。多個(gè)基架56連接外壁60和內(nèi)壁62?；?6增強(qiáng)了冷卻回路46的結(jié)構(gòu)整體性和剛性。基架56也通過增加內(nèi)部熱傳遞系數(shù)紊亂流動(dòng)來增強(qiáng)冷卻。基架56也提供用于冷卻的增加的表面積，提供在冷卻回路46的外壁60、內(nèi)壁62之間的傳導(dǎo)路徑。來自冷卻回路46的出口54以一個(gè)角度向上延伸，以在平臺32外表面上的提供膜覆蓋(附圖2)。該膜層會保護(hù)平臺32免受熱氣體恢復(fù)溫度。
具體參看附圖5的壓力側(cè)冷卻回路42，該芯體包括與內(nèi)壁70相對的外壁66，且通過相對側(cè)壁68連接，以沿著彎曲路徑形成從向下取向入口44至向上取向出口38的冷卻路徑。盡管未示出基架，壓力側(cè)冷卻回路42可選地包括與附圖4吸入側(cè)冷卻回路46中的基架類似的基架。而且，壓力側(cè)冷卻回路42上的出口38以一個(gè)角度向上取向且是細(xì)長的，以在平臺32的外表面上提供膜覆蓋(附圖2)。
參看附圖2-5，在運(yùn)行中，來自轉(zhuǎn)子腔室39的冷卻空氣進(jìn)入冷卻回路42、46的入口44、50。然后，冷卻空氣沿著通常平行于外壁60、66和內(nèi)壁70、62的方向穿過冷卻回路42、46來冷卻平臺32。然后，空氣經(jīng)出口38、54離開冷卻回路42、46，沿著槳葉平臺32的外表面形成膜層。
冷卻回路42、46提高了用于增加的熱拾取的熱對流效率。當(dāng)金屬溫度減小時(shí)，內(nèi)部熱傳遞系數(shù)增加?？蛇x微型回路56增加剛性和阻力以通過改善渦輪組件的剛度來剪切和紊亂冷卻空氣流。狹槽出口38、54提供平臺32的經(jīng)改善的膜覆蓋。平臺32具有對緩慢變形的增加的材料性能和阻力。
根據(jù)專利法和法理學(xué)的規(guī)定，認(rèn)為上述示例性構(gòu)型代表發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。但是，應(yīng)注意到，本發(fā)明還可以用上述所示和所述的情況實(shí)踐而不會超出其精神或范圍。
權(quán)利要求
1.一種螺旋槳組件，其包括一螺旋槳，其具有一基端、一外端、一壓力側(cè)和一吸入側(cè)；以及一平臺，其與所述螺旋槳的基端連接，該平臺包括一冷卻回路，該冷卻回路具有一在所述平臺上的入口和一在所述平臺上的出口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺旋槳組件，其中，所述冷卻回路是位于所述螺旋槳的壓力側(cè)上的壓力側(cè)冷卻回路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的螺旋槳組件，還包括一在所述螺旋槳的吸入側(cè)上的吸入側(cè)冷卻回路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺旋槳組件，其中，所述冷卻回路位于所述螺旋槳的吸入側(cè)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺旋槳組件，其中，所述冷卻回路包括多個(gè)基架。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺旋槳組件，其中，所述冷卻回路包括一與所述平臺鑄成一體的中空金屬芯體。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺旋槳組件，其中，所述平臺包括一外表面，所述出口穿過所述平臺的外表面形成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺旋槳組件，其中，所述冷卻回路包括多個(gè)出口，包括所述出口。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的螺旋槳組件，其中，所述冷卻回路位于所述螺旋槳的吸入側(cè)上。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的螺旋槳組件，其中，所述冷卻回路包括多個(gè)基架。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的螺旋槳組件，其中，所述冷卻回路包括一與所述平臺鑄成一體的中空金屬芯體。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺旋槳組件，其中，所述冷卻回路包括一平行于所述平臺上表面在所述入口、出口之間延伸的通道。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的螺旋槳組件，其中，冷卻部分包括多個(gè)基架。
14.一種用于螺旋槳平臺的冷卻回路，其包括一外壁；一內(nèi)壁，其與所述外壁隔開以在其間限定冷卻空氣流動(dòng)通道；一向下取向入口，其與所述冷卻空氣流動(dòng)通道連通；以及一向上取向出口，其與所述冷卻空氣流動(dòng)通道連通。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述組件，其中，所述冷卻回路包括多個(gè)在外壁、內(nèi)壁之間延伸的基架。
16.一種螺旋槳平臺組件，其包括權(quán)利要求13的冷卻回路，該組件還包括一平臺，具有帶壓力側(cè)和吸入側(cè)的上表面；所述冷卻回路至少局部位于該平臺內(nèi)，所述冷卻回路具有位于所述平臺上的入口和穿過所述平臺的上表面的出口。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述組件，其中，所述冷卻回路位于所述平臺上表面的壓力側(cè)上。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的組件，其中，所述冷卻回路位于所述平臺上表面的吸入側(cè)上。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的組件，其中，所述冷卻回路包括多個(gè)在外壁和內(nèi)壁之間延伸的基架。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的組件，其中，所述冷卻回路包括一與所述平臺鑄成一體的中空金屬芯體。
21.一種冷卻渦輪螺旋槳的方法，其包括下述步驟將冷卻流體注入渦輪螺旋槳組件平臺內(nèi)的入口；將該冷卻流體經(jīng)冷卻回路導(dǎo)引穿過所述平臺；以及將所述流體從所述平臺內(nèi)的出口排出。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述方法，其中，所述平臺包括一外表面，所述出口延伸穿過所述平臺的外表面。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述方法，還包括一從所述平臺的外表面向外延伸的渦輪槳葉，該方法還包括使冷卻流體經(jīng)所述出口，再沿著所述平臺的外表面穿出的步驟。
全文摘要
本發(fā)明提供一種螺旋槳組件，其包括延伸遠(yuǎn)離平臺的螺旋槳。一個(gè)或多個(gè)冷卻回路穿過平臺形成，以提供對平臺的冷卻。該冷卻回路還可包括一從平臺下方接受冷卻空氣的向下取向入口。然后，沿著與平臺外表面平行的方向?qū)б摾鋮s空氣，再通過經(jīng)穿過平臺外表面形成的出口。該冷卻回路還可選地包括多個(gè)基架，從冷卻回路的外壁延伸向其內(nèi)壁，以增加冷卻回路的剛度和冷卻功能。
文檔編號F01D5/18GK1869410SQ20061006824
公開日2006年11月29日 申請日期2006年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月23日
發(fā)明者F·J·昆哈, E·庫奇, K·A·桑特勒, S·W·蓋曼, E·A·哈森, C·佐伊, E·萊蒂齊亞 申請人:聯(lián)合工藝公司