專利名稱：使用和改造用于渦輪翼面的膜冷卻增強(qiáng)裝置的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文所公開(kāi)的主題大體而言涉及燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，且更特定而言，涉及使用和改 造其中的膜冷卻增強(qiáng)裝置的方法。
背景技術(shù)：
燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)大體上包括壓縮機(jī)，其對(duì)空氣進(jìn)行加壓，空氣然后與燃料在燃燒 器中混合以生成熱燃燒氣體。在多個(gè)渦輪級(jí)中從這些燃燒氣體提取能量以向壓縮機(jī)提供動(dòng) 力并產(chǎn)生有用功，通常通過(guò)向飛機(jī)渦輪風(fēng)扇應(yīng)用中的風(fēng)扇提供動(dòng)力，或者通過(guò)向海洋、工業(yè) 和其它應(yīng)用的輸出軸桿提供動(dòng)力。燃燒氣體沿著渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的各個(gè)構(gòu)件流動(dòng)并向渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的各個(gè)構(gòu)件傳熱。這些 熱構(gòu)件部分地由冷卻系統(tǒng)冷卻，冷卻系統(tǒng)在冷卻回路中使用由壓縮機(jī)生成的加壓空氣的一 部分來(lái)提供其向熱燃燒氣體暴露或由此加熱的表面的膜冷卻，冷卻回路延伸到這些構(gòu)件的 表面。膜冷卻的渦輪構(gòu)件包括燃燒器、噴嘴、轉(zhuǎn)子盤(pán)、槳葉(blade)、葉片(vane)、護(hù)罩、襯套 和其它構(gòu)件。熱燃燒氣體最初從燃燒器排放到固定高壓渦輪入口，其包括第一級(jí)渦輪噴嘴，第 一級(jí)渦輪噴嘴包括周向間隔開(kāi)的徑向延伸的定子噴嘴葉片陣列，定子噴嘴葉片包括在內(nèi)帶 與外帶(inner and outer bands)之間延伸的葉片翼面。葉片翼面是部分中空的且形成冷 卻回路的一部分且包括延伸穿過(guò)其側(cè)壁的膜冷卻孔的各個(gè)行和其它圖案用于排放膜冷卻 空氣以在其外表面上形成邊界層，特別是在翼面的前邊緣和尾邊緣。渦輪的其它級(jí)還包括 類似的噴嘴和葉片陣列。渦輪的第一級(jí)還包括渦輪轉(zhuǎn)子，渦輪轉(zhuǎn)子包括周向間隔開(kāi)的徑向延伸的渦輪轉(zhuǎn)子 槳葉陣列，渦輪轉(zhuǎn)子槳葉附連到支承的轉(zhuǎn)子盤(pán)的外部。每個(gè)槳葉包括部分中空的燕尾榫頭 部分，其附連到部分中空的渦輪翼面(turbine airfoil)，其中，它們的中空部分形成冷卻 回路的一部分且包括穿過(guò)其側(cè)壁延伸的膜冷卻孔的各個(gè)行和其它圖案用于其外表面的膜 冷卻，特別是翼面的前邊緣和尾邊緣。渦輪的其它級(jí)還包括類似的轉(zhuǎn)子盤(pán)和葉片陣列。膜冷卻孔還存在于典型燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的其它構(gòu)件中且被布置成各種圖案，用于 促進(jìn)在直接地或間接地向熱燃燒氣體暴露的表面上的空氣的膜冷卻覆蓋層(blanket)。膜 冷卻孔通常布置成線性行，且這些行在橫向(laterally)間隔開(kāi)用于根據(jù)需要來(lái)分配膜冷 卻空氣，以調(diào)節(jié)自燃燒氣體的局部熱負(fù)荷并形成冷卻空氣覆蓋層。典型膜冷卻孔是管狀的或圓柱形的且由(例如)激光鉆孔制成。另一形式的膜冷 卻孔是擴(kuò)散孔，其在本技術(shù)領(lǐng)域中具有各種構(gòu)造。在擴(kuò)散孔中，其出口部分的流動(dòng)面積從上 游入口在下游向后方向上發(fā)散或增加用于減小從中的排放速度。示范性擴(kuò)散孔具有梯形出 口和內(nèi)區(qū)(inner land)，梯形出口的側(cè)邊緣以合適的小擴(kuò)散角發(fā)散，內(nèi)區(qū)以比穿過(guò)孔的入 口部分的標(biāo)稱傾斜角更淺的傾斜角與構(gòu)件外側(cè)表面融合。以此方式，典型擴(kuò)散孔有效地用 于在橫向傳播所排放的冷卻空氣射流且局部地提高膜冷卻性能。對(duì)于預(yù)期熱負(fù)荷，具體地設(shè)計(jì)膜冷卻孔的構(gòu)造、數(shù)量和圖案，包括其截面形狀、長(zhǎng)度以及與待冷卻表面的角度，其在構(gòu)件之間且在個(gè)別構(gòu)件的外側(cè)表面上不同。一般而言，膜 冷卻孔的設(shè)計(jì)(包括大小、形狀、圖案、位置和其它方面)具有減少?gòu)膲嚎s機(jī)抽出的膜冷卻 空氣量的目的，這是由于用于膜冷卻的這些空氣的使用阻止其在燃燒過(guò)程中的使用且因此 降低了發(fā)動(dòng)機(jī)效率。膜冷卻孔的性能受到許多因素的影響，包括其幾何形狀，包括其表面積；以及在具 體構(gòu)件中的局部條件，包括在膜冷卻孔的外側(cè)與內(nèi)側(cè)之間的壓差或壓力比，以及在外側(cè)表 面上燃燒氣體的速度和壓力分布。雖然包括擴(kuò)散孔的膜冷卻孔有用于以上文所述的方式提供膜冷卻，但控制膜冷卻 孔的外側(cè)與內(nèi)側(cè)之間的壓差或壓力比和通過(guò)它們的空氣流動(dòng)以及鄰近該孔的翼面?zhèn)缺诘?對(duì)流冷卻量的能力大體上被限制為控制孔自身的特征，諸如其位置、間距、大小、形狀、方位 (即，孔入口相對(duì)于冷卻回路的方位以及與翼面表面的角度)、數(shù)目等，而這受到用于形成 它們的制造方法以及其它考慮(諸如翼面的總性能要求)的限制。 因此，希望提供從燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件中利用的膜冷卻孔來(lái)冷卻燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī) 構(gòu)件的改進(jìn)的方法。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一方面，公開(kāi)了一種使用用于渦輪翼面的膜冷卻插入件的方法。該 方法包括形成具有膜冷卻孔的翼面?zhèn)缺?，膜冷卻孔在翼面冷卻回路與翼面表面之間延伸。 該方法還包括形成膜冷卻插入件和將膜冷卻插入件設(shè)置于膜冷卻孔中。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，公開(kāi)了一種改造(reconstructing)用于渦輪翼面的膜 冷卻插入件的方法。該方法包括從渦輪翼面的膜冷卻孔移除剩余的膜冷卻插入件。該方法 還包括將第二膜冷卻插入件設(shè)置于膜冷卻孔中。結(jié)合附圖，通過(guò)下文的描述，本發(fā)明的這些和其它優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)將會(huì)變得更加明顯。


在所附權(quán)利要求中特定地指出且明確地主張了被認(rèn)為是本發(fā)明的主題。結(jié)合附 圖，通過(guò)下文的具體實(shí)施方式
，本發(fā)明的前述和其它特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得明顯，在附圖中圖1是如本文所述的示范性渦輪翼面的透視圖；圖2是沿著截面2-2所截取的圖1的渦輪翼面的截面圖；圖3是圖1的區(qū)域3的頂視圖；圖4是沿著圖3的截面4-4所截取的截面圖；圖5是沿著圖3的截面5-5所截取的截面圖；圖6是如本文所述的膜冷卻插入件的示范性實(shí)施例的截面圖；圖7是如本文所述的膜冷卻插入件的第二示范性實(shí)施例的截面圖；圖8是圖1的截面8-8的截面圖，其示出了如本文所述的膜冷卻插入件的第三示 范性實(shí)施例；圖9是如本文所述的膜冷卻插入件的第四示范性實(shí)施例的截面圖；圖10是如本文所述的膜冷卻插入件的第五示范性實(shí)施例的截面圖；圖11是如本文所述的膜冷卻插入件的第六示范性實(shí)施例的截面圖12是如本文所述的膜冷卻插入件的第七示范性實(shí)施例；圖13是如本文所述的膜冷卻插入件的第八示范性實(shí)施例的透視圖；圖14是如本文所述的膜冷卻插入件的第九示范性實(shí)施例的透視圖；圖15是圖14的截面15-15的截面圖；圖16是示出使用如本文所述的用于渦輪翼面的膜冷卻插入件的方法的流程圖； 以及圖17是示出改造如本文所述的用于渦輪翼面的膜冷卻插入件的方法的流程圖。下文的具體實(shí)施方式
參看附圖以舉例說(shuō)明的方式解釋了本發(fā)明的實(shí)施例以及其 優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)。元件符號(hào)列表10 轉(zhuǎn)子槳葉12翼面14 平臺(tái)16 燕尾榫頭17凹入壓力側(cè)18 側(cè)壁19凸出吸力側(cè)20 前邊緣21翼面表面22 相對(duì)尾邊緣24內(nèi)部冷卻回路26 燃燒氣體28 冷卻流體30 膜冷卻孔31 入口32 邊緣冷卻孔33出口34 第一孔36 第二孔38內(nèi)側(cè)表面40 外側(cè)表面42 第一入口44 第一出口46 第二入口48 第二出口50中空葉片翼面52 外燃燒襯套54渦輪護(hù)罩56渦輪翼面表面[0064100膜冷卻插入件[0065102燒結(jié)粉末壓塊[0066110主體[0067112近端 [0068114遠(yuǎn)端[0069116通路[0070117錐形引入部[0071118殼體[0072119外表面[0073120壁[0074121內(nèi)表面[0075122通孔通路[0076124通路途徑[0077126肋片[0078128橫向突起[0079200使用膜冷卻插入件的方法[0080210形成翼面?zhèn)缺赱0081220形成膜冷卻插入件[0082230將膜冷卻插入件設(shè)置于膜冷卻孔中[0083300改造膜冷卻插入件的方法[0084310移除剩余膜冷卻插入件[0085320將第二膜冷卻插入件設(shè)置于膜冷卻
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具體實(shí)施例方式膜冷卻孔廣泛地用于現(xiàn)代燃?xì)鉁u輪中以冷卻在渦輪操作期間向熱燃燒氣體暴露 的渦輪翼面。膜冷卻孔以若干方式提供翼面冷卻。首先，它們提供翼面表面的膜冷卻。膜 冷卻是通過(guò)在流體的受影響區(qū)域上維持薄流體層進(jìn)行的主體或表面的冷卻，流體具有比操 作環(huán)境更低的溫度。流體膜使膜冷卻表面與外部操作環(huán)境隔熱，從而降低了從外部操作環(huán) 境到翼面內(nèi)的對(duì)流傳熱。另外，冷卻流體膜也從翼面表面移除熱。其次，在冷卻空氣沿著孔 的長(zhǎng)度通過(guò)膜冷卻孔傳遞流動(dòng)時(shí)，膜冷卻還提供從膜冷卻孔周?chē)囊砻鎮(zhèn)缺诘膶?duì)流傳熱和 膜冷卻孔周?chē)囊砻鎮(zhèn)缺诘睦鋮s。第三，膜冷卻孔通過(guò)向冷卻空氣提供排放路徑來(lái)移除熱， 在冷卻空氣通過(guò)翼面冷卻回路而冷卻翼面時(shí)，冷卻空氣被加熱。參看圖1至圖15，公開(kāi)了用于渦輪翼面的膜冷卻插入件100的若干示范性實(shí)施 例。膜冷卻插入件100是有利的，因?yàn)樗鼈兛捎糜谔峁┮韵聝?yōu)點(diǎn)中的一或多個(gè)優(yōu)點(diǎn)越過(guò) 膜冷卻孔(即，沿著其長(zhǎng)度)的壓降增加，與膜冷卻孔相關(guān)聯(lián)或可歸因于膜冷卻孔的傳熱系 數(shù)的增加，發(fā)生傳熱的孔的表面積增加，膜圖案和與膜冷卻孔相關(guān)聯(lián)的膜冷卻的改進(jìn)，膜孔 被灰燼和翼面所暴露的熱燃燒氣體環(huán)境中存在的其它微粒成分堵塞傾向性的減小，或者在 與插入件相關(guān)聯(lián)的冷卻通道變堵塞情況下自修復(fù)的膜冷卻方案的提供。膜冷卻孔可被鉆成 略微大于容納插入件100的正常大小。插入件100形成流經(jīng)膜冷卻孔的空氣的更曲折的路徑，從而提供上文所述的優(yōu)點(diǎn)。插入件100還可在孔出口處包括防止孔從熱氣流攝取微粒 的特點(diǎn)。插入件還可在孔的出口處具有用于抵靠翼面表面引導(dǎo)膜或另外控制離開(kāi)膜冷卻孔 的冷卻膜的形狀的特點(diǎn)。插入件或用于附連插入件的材料可具有低于翼面?zhèn)缺诘娜刍瘻囟?的熔化溫度使得如果插入件內(nèi)的膜冷卻通路(passageway)變堵塞，那么由于缺少通過(guò)通 道的冷卻造成的溫度升高將使得插入件或附連材料熔化，使得冷卻劑的壓力將使插入件從 膜冷卻孔彈出，從而消除了阻塞且恢復(fù)通過(guò)膜冷卻孔的膜冷卻。這種自動(dòng)凈化特點(diǎn)將提供 額外的膜冷卻用于減輕上文所述的局部加熱。插入件可由熔化溫度使得其在膜冷卻孔中為 固體但在離開(kāi)膜冷卻孔并向熱燃燒氣體暴露時(shí)為液體的材料制成。插入件還可用于維修部 件，或者通過(guò)選擇性地合并如本文所述的膜冷卻插入件來(lái)修改現(xiàn)有翼面設(shè)計(jì)的膜冷卻特征 (包括具有限定大小、形狀、方位、圖案等的現(xiàn)有膜冷卻孔)。在圖1中示出以渦輪轉(zhuǎn)子槳葉10的形式的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的示范性構(gòu)件，其具有 采用膜冷卻的翼面。轉(zhuǎn)子槳葉包括翼面12，翼面12在其根部一體地接合到平臺(tái)14，而平臺(tái) 14接合到支承的軸向引入式燕尾榫頭16，用于將槳葉以常規(guī)方式安裝到渦輪轉(zhuǎn)子盤(pán)(未圖 示)的周邊。如在圖2中額外地示出，翼面是中空的且由薄側(cè)壁18界定，薄側(cè)壁18限定翼面的 大體上凹入的壓力側(cè)17和翼面12的相對(duì)的大體上凸出的吸力側(cè)19，它們?cè)谇斑吘?0與相 對(duì)的尾邊緣22之間的軸向下游方向上弦式(chordally)延伸。翼面包括內(nèi)部冷卻回路24，其可具有任何常規(guī)構(gòu)造且通常包括由徑向分隔件分開(kāi) 的徑向延伸的通道，徑向分隔件在一或多個(gè)專用回路中橋接翼面兩側(cè)，通常包括如常規(guī)已 知的多通蜿蜒回路。在操作期間，燃燒氣體26在燃燒器(未圖示)中生成且在翼面12的外表面上向 下游流動(dòng)。加壓冷卻空氣28從壓縮機(jī)(未圖示)放出且合適地引導(dǎo)穿過(guò)入口孔口以進(jìn)給 內(nèi)部冷卻回路24，入口孔口在徑向延伸穿過(guò)槳葉燕尾榫頭16。用于圖1所示的槳葉的內(nèi)部冷卻回路可根據(jù)需要被構(gòu)造成冷卻前邊緣與尾邊緣 之間的翼面的不同部分，且通常包括延伸穿過(guò)其壓力側(cè)和吸力側(cè)的常規(guī)膜冷卻孔30的各 個(gè)徑向行用于從內(nèi)部冷卻回路24排放冷卻空氣28。翼面的薄尾邊緣22也通常由以任何常 規(guī)構(gòu)造的一行壓力側(cè)尾邊緣冷卻孔32冷卻。在圖1和圖2所示的示范性實(shí)施例中，膜冷卻孔30以常規(guī)已知的淋浴頭和腮孔構(gòu) 造布置成在翼面的前邊緣區(qū)域周?chē)母鱾€(gè)行。以此方式，具體構(gòu)造的膜冷卻孔提供在其壓 力側(cè)和吸力側(cè)上前邊緣的不同部分的局部冷卻，以調(diào)節(jié)自燃燒氣體的不同熱負(fù)荷，燃燒氣 體以不同的壓力和速度分布在翼面的壓力側(cè)和吸力側(cè)上流動(dòng)。示范性膜冷卻孔30通常為大體上圓柱形或管狀孔，其相對(duì)于前邊緣周?chē)囊砻?的變化的輪廓以各種傾斜角傾斜穿過(guò)翼面?zhèn)缺趤?lái)實(shí)現(xiàn)其膜冷卻。用語(yǔ)“大體上圓柱形”包 括各種扁平的圓柱形形狀，以及具有橢圓形或半橢圓形截面的各種管道。一般而言，孔30 被定向成在與燃燒氣體在翼面表面上流動(dòng)的方向相同的方向上向后朝向尾邊緣排放冷卻 劑(諸如冷卻空氣)；但便于在前邊緣方向上提供逆流排放的方位也是已知的且在本公開(kāi) 內(nèi)容的范圍內(nèi)。圖1和圖2還示出膜冷卻孔，膜冷卻孔在沿著翼面壓力側(cè)的示范性位置具有示范 性孔圖案的交替形式，但這些孔可以任何合適圖案或位置位于翼面?zhèn)缺谥?，或者具有需要膜冷卻的翼面表面的其它渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件中。更具體而言，翼面的側(cè)壁18或只是側(cè)壁相對(duì) 較薄且界定內(nèi)部冷卻回路24。側(cè)壁18還可包括在橫向交替的多種形式的膜冷卻孔34、36 的共同的一或多行，這些膜冷卻孔34、36向外延伸穿過(guò)側(cè)壁與內(nèi)部冷卻回路24流動(dòng)連通用 于接收加壓冷卻空氣28來(lái)首先用于在內(nèi)側(cè)冷卻翼面。一般而言，孔34、36也被定向成在與 燃燒氣體在翼面表面上流動(dòng)的方向相同的方向上向后朝向尾邊緣排放冷卻劑(諸如冷卻 空氣)；但便于在前邊緣的方向上提供逆流排放的方位也是可能的且在本公開(kāi)內(nèi)容的范圍 內(nèi)。膜冷卻第一孔34以大體上垂直于燃燒氣體下游方向的行沿著翼面徑向跨距共線 排列。而且，膜冷卻第二孔36也在與第一孔34共同的行中沿著翼面跨距共線排列且在橫 向與其相應(yīng)的孔交替。圖3更詳細(xì)地示出延伸穿過(guò)翼面的多種形式孔34、36的共同行或徑向列。多種形 式的孔34、36具體地被構(gòu)造成彼此不同用于在沿著翼面跨距延伸的單個(gè)或共同縱向行中 補(bǔ)充其冷卻性能。第一孔34大體上為管狀的或圓柱形的且直直地延伸穿過(guò)側(cè)壁18。第二 孔36具有與第一孔不同的形式且在一實(shí)施例中為發(fā)散擴(kuò)散膜冷卻孔的形式，其可具有任 何常規(guī)構(gòu)造。圖4和圖5示出了不同形式的第一孔34和第二孔36的截面圖，第一孔34和第二 孔36延伸穿過(guò)其內(nèi)表面或內(nèi)側(cè)表面38與其外表面或外側(cè)表面40之間的共同側(cè)壁18。圖 4所示的管狀第一孔34在一實(shí)施例中以大約30° (例如)的淺傾斜角A傾斜穿過(guò)側(cè)壁18。 擴(kuò)散的第二孔36的形式不同于圓柱形第一孔34，且也以相對(duì)應(yīng)的傾斜角B傾斜穿過(guò)側(cè)壁 18。圖4所示的第一孔34中的每一個(gè)包括在側(cè)壁的內(nèi)側(cè)表面38中以孔口形式的相對(duì) 應(yīng)的第一入口 42和在翼面的外側(cè)表面40中以孔口形式的縱向相對(duì)的第一出口 44。圖5所示的第二孔36中的每一個(gè)包括在內(nèi)側(cè)表面38中以孔口形式的相對(duì)應(yīng)的第 二入口 46和在外側(cè)表面40中以孔口形式的較大第二出口 48。圖3至圖5所示的第一孔34和第二孔35可各具有任何常規(guī)構(gòu)造，且還可在其混 合的行中提供增強(qiáng)的性能。舉例而言，圓柱形第一孔34傾斜穿過(guò)側(cè)壁18且由于其傾斜角 在相對(duì)的內(nèi)側(cè)表面和外側(cè)表面上形成卵形或橢圓形第一入口 42和出口 44。第二孔36可具有圓柱形第二入口 46，圓柱形第二入口 46在前部延伸穿過(guò)側(cè)壁，且 孔36在后部穿過(guò)側(cè)壁發(fā)散成在外側(cè)表面上的大體上梯形的第二出口 48。兩組孔34、36的圓柱形部分可具有基本上相同的直徑或流動(dòng)面積，且若需要，第 一入口 42和第二入口 46和第一出口 44具有基本上相同的形式和流動(dòng)面積?；蛘?，它們可 以任何組合在這些方面不同。如圖4和圖5所示，第一孔34和第二孔36可以相對(duì)應(yīng)的縱向傾斜角A、B類似地 傾斜穿過(guò)側(cè)壁18，縱向傾斜角A、B可(例如)彼此相等且大約為30度?；蛘撸鼈兛梢匀?何組合在這些方面不同。在圖4和圖5所示的實(shí)施例中，第二孔36從其圓柱形入口向后在 外側(cè)表面40中在相對(duì)應(yīng)的第二出口 48處或其附近以更淺的傾斜角C在縱向發(fā)散。孔出口的傾斜角C可為大約15度，例如，其允許諸如冷卻空氣這樣的冷卻流體28 在向后方向上擴(kuò)散，且通過(guò)自其下游的暴露的外側(cè)表面40而平穩(wěn)融合。如圖3所示，示范 性梯形出口 48是對(duì)稱的且具有發(fā)散側(cè)，每個(gè)發(fā)散側(cè)具有(例如)大約7. 5度的合適的小擴(kuò)散角，其以常規(guī)方式與淺傾斜角C合作。在圖4和圖5所示的兩種形式的膜冷卻孔34、36中，其管狀入口部分計(jì)量自翼面 的內(nèi)部冷卻回路的加壓冷卻空氣28的排放。第二孔36的發(fā)散擴(kuò)散出口 48降低了從那里 的排放速度且如圖3示意性地示出的那樣，在跨距方向上在橫向傳播膜冷卻空氣。以此方式，冷卻空氣的相對(duì)高速射流可在與燃燒氣體的相同流動(dòng)方向上從圓柱形 第一孔34排放且在自相鄰第二孔36排放的相對(duì)應(yīng)的相對(duì)較低速度的膜冷卻空氣的射流之 間。兩種膜冷卻孔的不同形式，其不同性能，以及自其排放的冷卻空氣射流的不同分 布可用于補(bǔ)充它們之間的性能以影響從其共同橫向行在下游排放的冷卻空氣的集合膜。如上文所示，膜冷卻孔排放具有膜冷卻效應(yīng)的冷卻空氣射流，其從那里向下游延 伸且在徑向跨距方向具有較窄的橫向分布。兩種形式的膜冷卻孔可被組合成具有其相對(duì)應(yīng) 的集合密度和其相對(duì)應(yīng)出口的相對(duì)應(yīng)的覆蓋面積和占據(jù)面積，用于提高冷卻空氣的集合膜 的下游或后部效能以及自沿著其共同行的縱向幅度的孔之間的膜冷卻空氣的橫向效能。而且，不同形式的第一出口 44和第二出口 48允許兩種孔之間的互補(bǔ)覆蓋，且兩種 孔可常規(guī)地制成，對(duì)于圓柱形孔34，使用較為便宜的激光鉆孔，且對(duì)于成形擴(kuò)散孔36，使用 較為昂貴的放電加工(EDM)機(jī)械加工。因此，作為僅使用整行擴(kuò)散孔36和其伴隨的高成本 的替代，擴(kuò)散孔可與較為便宜的激光鉆孔34交替用于降低翼面成本，以及提高從共同行的 多種形式孔排放的加壓冷卻空氣的性能。如上文所示，個(gè)別膜冷卻孔34和36可具有其任何合適的常規(guī)構(gòu)造，前者無(wú)擴(kuò)散且 后者有擴(kuò)散，且在橫向在共同行中并排排列用于補(bǔ)充其構(gòu)造和性能。舉例而言，圖3示出第 一出口 44沿著側(cè)壁的徑向或縱向跨距與第二出口 48共線地對(duì)準(zhǔn)，且兩個(gè)不同出口的上游 端大體上彼此對(duì)準(zhǔn)。由于兩個(gè)出口具有不同的形式，其下游端可或可不類似地對(duì)準(zhǔn)。圖1至圖5的實(shí)施例只是說(shuō)明渦輪槳葉翼面中膜冷卻的一個(gè)實(shí)施例。已存在許多 其它渦輪槳葉翼面構(gòu)造，其結(jié)合有具有很多種膜冷卻孔圖案、大小、形狀和方位的膜冷卻， 且具有膜冷卻的許多新的渦輪槳葉翼面構(gòu)造是可能的，具有相對(duì)應(yīng)的很多種可能的膜冷卻 孔圖案、大小、形狀和方位。由于槳葉翼面與葉片翼面的基本形狀的相似性，圖1至圖5還示意性地示出了包 括多種形式孔34、36的膜冷卻孔也可用于渦輪定子噴嘴的中空葉片翼面50中，其中其相對(duì) 的壓力側(cè)和吸力側(cè)在弦式相對(duì)的前邊緣與尾邊緣之間和在徑向外帶與內(nèi)帶(未圖示)之間 延伸。噴嘴葉片，特別是第一級(jí)噴嘴葉片也通常為部分中空的且具備內(nèi)部冷卻回路，內(nèi)部冷 卻回路通過(guò)穿過(guò)其側(cè)壁(壓力或吸力)的膜冷卻孔的各個(gè)行或其它構(gòu)造或圖案排放用過(guò)的 冷卻空氣。膜冷卻孔可在其外表面周?chē)娜魏魏线m位置便利地弓I入于噴嘴葉片中，類似于 轉(zhuǎn)子槳葉10的膜冷卻孔。同樣，圖1還示意性地示出包括多種形式孔34、36的膜冷卻孔也 可根據(jù)需要用于在需要膜冷卻的襯套翼面表面的任何區(qū)域中典型環(huán)形內(nèi)燃燒襯套或外燃 燒襯套52的翼面表面提供穿過(guò)側(cè)壁的膜冷卻。而且如上文所示且在圖1中示意性地示出 的那樣，渦輪護(hù)罩54包圍渦輪槳葉的徑向外頂端且通常還包括對(duì)護(hù)罩翼面表面的穿過(guò)側(cè) 壁的膜冷卻。因此，多種形式的孔34、36也可根據(jù)需要代替膜冷卻孔的常規(guī)圖案引入于渦 輪護(hù)罩54中。因此，認(rèn)為本文所描述的膜冷卻改進(jìn)適用于這些和任何其它燃?xì)鉁u輪翼面表 面56，包括燃燒器、噴嘴和盤(pán)，其向熱燃燒氣體暴露從而需要膜冷卻，包括(但不限于)對(duì)壓縮機(jī)內(nèi)的翼面表面和與渦輪相關(guān)聯(lián)的其它翼面表面的應(yīng)用。參看圖1至圖5，且特別地參看圖2，渦輪翼面12包括在前邊緣和在吸力側(cè)壁和壓 力側(cè)壁中的多個(gè)典型圓柱形膜冷卻孔30以及多個(gè)尾邊緣冷卻孔32和多個(gè)多種形式的冷卻 孔34、36，如本文所述的那樣。這些膜冷卻孔具有設(shè)置于膜冷卻孔中的相對(duì)應(yīng)的多個(gè)膜冷卻 孔插入件100。插入件100包括主體110，主體110被構(gòu)造成設(shè)置于膜冷卻孔中。插入件主 體110具有近端112和相對(duì)的遠(yuǎn)端114，近端112被構(gòu)造成靠近翼面表面21設(shè)置。插入件 100可位于其所設(shè)置的膜冷卻孔內(nèi)的任何位置。將插入件100描述為其近端112靠近翼面 表面21和出口 33，這只是表示這個(gè)端部位于最靠近翼面表面21處。同樣，將插入件100描 述為其遠(yuǎn)端114靠近翼面12內(nèi)的冷卻回路或入口 31，這只是表示這個(gè)端部位于最靠近冷卻 回路24和入口 31處。使用“靠近”不應(yīng)被解釋為需要插入件100的近端112位于翼面表 面21或出口 33處或緊鄰翼面表面21或出口 33，或者遠(yuǎn)端114位于冷卻回路24或入口 31 處或緊鄰冷卻回路24或入口。相反，插入件100可被放置成遠(yuǎn)端114位于膜冷卻孔內(nèi)的任 何位置(圖4)，包括在一或多個(gè)插入件100的遠(yuǎn)端114位于膜冷卻孔的入口 31處或鄰近膜 冷卻孔的入口 31(圖5)的位置。同樣，插入件100可被放置成近端112在膜冷卻孔內(nèi)的任 何位置，包括一或多個(gè)插入件100的近端112被放置成近端112在膜冷卻孔的出口 33處鄰 近膜冷卻孔的出口 33(圖3至圖5)的位置。而且，一或多個(gè)插入件100可延伸和位于入口 31和出口 33處或者鄰近入口 31和出口 33，如圖5所示。另外，一或多個(gè)插入件100可突 出超過(guò)入口 31或出口 33使得它們中的某些或全部分別向內(nèi)突出到翼面12的內(nèi)部冷卻回 路24內(nèi)或向翼面表面21外部。插入件100還包括一或多個(gè)通路116，通路116被構(gòu)造成接收冷卻流體28 (諸如冷 卻空氣)，其代替原本由于膜冷卻孔存在而存在的通路。由于這種通道的變更形成通路(或 多個(gè)通路)116，可實(shí)現(xiàn)如上文關(guān)于使用插入件100來(lái)更改膜冷卻孔內(nèi)的特征性空氣流動(dòng)和 冷卻特征所述的優(yōu)點(diǎn)。通路(或多個(gè)通路)116以連續(xù)方式在插入件100的近端112與遠(yuǎn) 端114之間延伸使得其向冷卻流體28提供流體耦合和流體流動(dòng)通路以從膜冷卻孔的入口 31流到出口 33?？墒褂弥黧w110來(lái)分開(kāi)膜冷卻孔的體積并限定一或多個(gè)通路116，或者替代地，主 體110本身可包括可插入到膜冷卻孔內(nèi)的一或多個(gè)通路116。如所指出的那樣，通路116可包括穿過(guò)主體110的單個(gè)通路或多個(gè)通路116。在圖 1至圖5的示范性實(shí)施例中，示出了單個(gè)通路116和多個(gè)通路116。參看圖2至圖5，插入 件100中的某些包括燒結(jié)粉末壓塊102的主體110，其具有多孔結(jié)構(gòu)，該多孔結(jié)構(gòu)包括互連 粒子的網(wǎng)絡(luò)和互連的粒子間的間隙空間(interconnected，inter-particle, interstitial space)的相對(duì)應(yīng)的互補(bǔ)網(wǎng)絡(luò)，類似于各種類型的燒結(jié)粉末壓塊過(guò)濾介質(zhì)，如在圖2至圖5中 通過(guò)點(diǎn)畫(huà)示意性地示出的那樣?；ミB的間隙空間提供多個(gè)通路116，因?yàn)樗鼈兲峁┐┻^(guò)主 體的多個(gè)流體流動(dòng)路徑和用于冷卻流體的曲折的路徑，從而促進(jìn)增強(qiáng)到它的傳熱。燒結(jié)粉 末壓塊可為任何合適的燒結(jié)粉末壓塊。特別地，燒結(jié)粉末壓塊可包括燒結(jié)金屬粉末壓塊，其 中金屬壓塊具有在燒結(jié)金屬粒子或團(tuán)聚的粒子團(tuán)之間互連的間隙空間的連續(xù)網(wǎng)絡(luò)。對(duì)于燒 結(jié)的金屬壓塊，可使用任何合適的一或多種金屬粉末。合適的金屬包括以任何組合的Cu、 Al、Ag或Ni或各種Cu基合金、A1基合金、Ag基合金或Ni基合金等。這種網(wǎng)絡(luò)提供從近端 112到遠(yuǎn)端114穿過(guò)插入件100的多個(gè)通路116?？墒褂眠@種通路116的網(wǎng)絡(luò)來(lái)通過(guò)插入件100傳導(dǎo)冷卻空氣。由于這種結(jié)構(gòu)超過(guò)其所設(shè)置的膜冷卻孔表面積的增加的表面積，傳 熱系數(shù)也將大于相同直徑的膜冷卻孔的傳熱系數(shù)。除了增強(qiáng)的傳熱系數(shù)之外，插入件100 也增加了越過(guò)膜冷卻孔的從入口 31到出口 33的壓降。包括燒結(jié)粉末壓塊的插入件100還 提供更多的表面積用于傳熱，其也有助于與膜冷卻孔相關(guān)聯(lián)的增加的傳熱系數(shù)。也可選擇 燒結(jié)粉末壓塊具有低于諸如翼面12的翼面熔點(diǎn)的熔點(diǎn)。因此，如果發(fā)生了某些通路或所有 通路的堵塞，導(dǎo)致翼面12內(nèi)在靠近阻塞的膜冷卻孔的位置的局部過(guò)熱條件，燒結(jié)粉末壓塊 將至少部分地熔化，從而允許插入件由冷卻回路內(nèi)的空氣壓力而彈出并清潔其所設(shè)置的膜 冷卻孔，從而恢復(fù)該位置的翼面12中膜冷卻孔內(nèi)的冷卻。燒結(jié)粉末壓塊插入件可形成于翼 面12內(nèi)的適當(dāng)位置，諸如通過(guò)向膜冷卻孔內(nèi)插入綠色的粉末預(yù)成型件(未圖示)和將翼面 12加熱以燒結(jié)預(yù)成型件，產(chǎn)生燒結(jié)粉末壓塊插入件100。在此情況下，預(yù)成型件的粉末將具 有與翼面12兼容的燒結(jié)溫度，使得該燒結(jié)并不使翼面12性質(zhì)降級(jí)。或者，燒結(jié)粉末壓塊可 單獨(dú)地?zé)Y(jié)，且然后插入到膜冷卻孔內(nèi)所希望的深度和方位，之后附連到膜冷卻孔的壁120 上，諸如通過(guò)釬焊或本文所述的其它附連方法。參看圖3至圖5，主體110可插入到任何形狀的孔內(nèi)，包括圓柱形孔或具有各種非 圓柱形狀的多種形式的孔34、36，或在孔的入口 31或出口 33處包括各種錐形或其它特點(diǎn)。 在正交于膜冷卻孔的縱向軸線所截取的截面圖中示出燒結(jié)粉末壓塊在膜冷卻孔內(nèi)。如在其 中可看出的那樣，燒結(jié)粉末壓塊可被構(gòu)造成完全填充膜冷卻孔，使得穿過(guò)插入件100和主 體110的僅有的通路穿過(guò)多個(gè)通路116，通路116包括在燒結(jié)的粉末粒子之間的互聯(lián)的間 隙空間。在此布置中，膜冷卻孔可具有直徑(DD (圖6)。在現(xiàn)有翼面設(shè)計(jì)情況下，這個(gè)直徑 可為膜冷卻孔的現(xiàn)有設(shè)計(jì)直徑或者在結(jié)合有本文所公開(kāi)的插入件的新翼面設(shè)計(jì)的情況下， 該直徑可被設(shè)計(jì)成具有使用的燒結(jié)粉末和插入件100的特定空氣流動(dòng)特征。因此，可鑒于 空氣流動(dòng)，且特別是壓降、傳熱和與粉末金屬壓塊插入件100相關(guān)聯(lián)的其它特征來(lái)選擇直 徑①)。這個(gè)原理也可用于本文所公開(kāi)的所有類型的插入件100。參看圖7，對(duì)于特定希望 的直徑(DD，在也包括殼體118的實(shí)施例中也可調(diào)整膜冷卻孔直徑，膜冷卻孔可被制成直徑 (D2)略微過(guò)大以容納殼體118的外徑，而殼體118的內(nèi)徑的大小可適于實(shí)現(xiàn)通路116的所 希望的直徑①)。殼體118可由任何合適材料制成，包括各種純金屬和金屬合金。合適的 純金屬和金屬合金包括Cu和Cu基合金、A1和A1基合金、Ni和M基合金、kg和kg基合 金等，以及其組合。除了上文所述的多個(gè)通路116之外，燒結(jié)粉末壓塊也可包括額外的通路 116，包括除了上文所述形成于燒結(jié)粉末壓塊內(nèi)的多個(gè)通路之外的通孔或其它貫通通路。在 通孔通路122的情況下，通路直徑的大小可適于實(shí)現(xiàn)冷卻空氣通過(guò)其所用于的膜冷卻孔的 流動(dòng)的設(shè)計(jì)目的，諸如實(shí)現(xiàn)越過(guò)膜冷卻孔的特定壓降，或者在插入件100的出口 33處的特 定膜冷卻圖案，或者與膜冷卻孔相關(guān)的類似設(shè)計(jì)目的，諸如傳熱系數(shù)(包括插入件100的貢 獻(xiàn))或通過(guò)膜冷卻孔所產(chǎn)生的膜冷卻圖案等。殼體118具有外表面119和內(nèi)表面121。在 所示實(shí)施例中，燒結(jié)粉末壓塊102設(shè)置于內(nèi)表面121內(nèi)且附連到內(nèi)表面121上。外表面119 設(shè)置于膜冷卻孔的壁120內(nèi)并附連到膜冷卻孔的壁120上。作為燒結(jié)粉末壓塊的替代，插入件100也可包括金屬泡沫，其中金屬泡沫也被構(gòu) 造成具有多孔結(jié)構(gòu)，多孔結(jié)構(gòu)包括在基體金屬之間的互連的間隙孔隙或空間的開(kāi)孔泡沫網(wǎng) 絡(luò)，基體金屬?gòu)闹黧w110的近端112延伸到遠(yuǎn)端114，其中互連間隙孔隙和開(kāi)孔泡沫網(wǎng)絡(luò)形 成多個(gè)通路116，膜冷卻流體可通過(guò)通路116流動(dòng)。包括金屬泡沫的插入件100可由任何合適方法設(shè)置于膜冷卻孔中，包括在單獨(dú)金屬泡沫中形成插入件100，形成操作，之后插入到 膜冷卻孔內(nèi)且通過(guò)本文所述的釬焊或其它附連方法附連。而且，包括金屬泡沫的主體110 也可設(shè)置于合適殼體118內(nèi)，諸如管狀殼體，如圖7所示。包括設(shè)置于殼體118內(nèi)的金屬泡 沫的主體110可設(shè)置于膜冷卻孔(30，32，34或36)內(nèi)且通過(guò)釬焊或本文所述的附連方法中 的另一方法附連到其壁120上。參看圖1和圖8至圖15，除了使用如上文所述的燒結(jié)粉末壓塊或金屬泡沫之外，插 入件100可由任何材料制成，該材料適于在本文所述使用插入件100的區(qū)域中的渦輪翼面 12的應(yīng)用溫度使用。這些材料包括各種純金屬和金屬合金，如本文所述。結(jié)合圖8至圖15 的示意圖，這些被示意為金屬的截面，但如上文所示，任何合適材料可用于插入件100。參看圖8，用于尾邊緣膜冷卻孔32的插入件100可具有通路116，通路116包括曲 折路徑通路116，諸如所圖示的階梯或Z字形圖案。這種圖案使得流經(jīng)通路116的冷卻流 體28的一部分在通路116中的彎折或拐角處被迫到側(cè)壁內(nèi)，從而產(chǎn)生沿著通路116的長(zhǎng)度 的局部湍流且促進(jìn)與冷卻流體28通過(guò)具有這種構(gòu)造的通路116的傳遞相關(guān)聯(lián)的傳熱。而 且，與所描述的曲折的路徑相關(guān)聯(lián)的表面積大于直直地延伸穿過(guò)插入件100的相同直徑的 通路116中側(cè)壁的表面積。圖8的通路116具有通路途徑(passageway access) 124，其具 有如圖8所示的階梯構(gòu)造?；蛘撸衫镁哂袕澢喞菆D8所示的尖銳階梯的通路116 來(lái)實(shí)現(xiàn)類似益處。舉例而言，在圖8的尖銳階梯處具有與之相關(guān)聯(lián)的曲率半徑。參看圖9，插入件100還可包括縱向延伸的肋片126。肋片126可沿著膜冷卻孔的 整個(gè)長(zhǎng)度延伸，或者僅部分地沿著其長(zhǎng)度延伸，如本文所述的那樣。肋片126可由任何合 適材料制成，包括各種純金屬和金屬合金，如本文所述。肋片126將膜冷卻孔分成兩個(gè)通 路116。肋片126可具有如圖所示的平坦板狀構(gòu)造，或者其中可替代地具有一系列的扭曲， 諸如螺旋扭曲，以在冷卻流體28在通路116內(nèi)流動(dòng)時(shí)促進(jìn)冷卻流體28重定向。另外，肋片 126可包括延伸到通路116內(nèi)的一或多個(gè)橫向突起128，且其充當(dāng)湍流器。橫向突起128可 具有任何合適的形狀且可以任何合適數(shù)目提供。在示范性實(shí)施例中，它們可通過(guò)以下步驟 形成沿著其長(zhǎng)度刺穿肋片，之后使刺穿部分在肋片的縱向軸線的橫向向外彎曲，且類似于 關(guān)于圖13內(nèi)所圖示的橫向突起示出的那樣。其中橫向突起通過(guò)刺穿形成，刺穿和彎曲操作 也形成在通路116之間穿過(guò)肋片的開(kāi)口，在冷卻流體通過(guò)通路116時(shí)，進(jìn)一步促進(jìn)冷卻流體 的湍流和混合。或者，橫向突起可形成為簡(jiǎn)單地從連續(xù)金屬肋片(未圖示)延伸，且可(例 如)由鑄造、拉伸或類似金屬成形過(guò)程而制成。參看圖10，插入件100可包括主體110，主體110包括多個(gè)肋片126。這些肋片126 可用于在膜冷卻孔內(nèi)限定多個(gè)通路116。肋片可以上文關(guān)于單個(gè)肋片所述的方式設(shè)置于膜 冷卻孔中，且可由與上文關(guān)于單個(gè)肋片126所述的相同材料制成，或者如本文另外描述的 方法制成。同樣，肋片126也可包括一或多個(gè)橫向突起128，其充當(dāng)湍流器，促進(jìn)通路116內(nèi) 的冷卻流體的湍流流動(dòng)，且以本文所述的方式提高與其所位于的膜冷卻孔相關(guān)聯(lián)的傳熱系 數(shù)。橫向突出部128可以與本文關(guān)于圖9所示的單個(gè)肋片相同的方式形成。參看圖11和圖12，插入件100可包括穿過(guò)主體110形成的多個(gè)通孔，其中這些通 孔從其近端112延伸到遠(yuǎn)端114且形成多個(gè)通路116。在插入件100的這個(gè)示范性實(shí)施例 中，通孔的數(shù)目和其直徑、形狀、長(zhǎng)度和其它特征可被選擇成在其所設(shè)置的膜冷卻孔中實(shí)現(xiàn) 與主體110相關(guān)聯(lián)的傳熱系數(shù)所希望的增加，以及增加可在其上發(fā)生這種傳熱的表面積。參看圖12，形成通路116 (或多個(gè)通路)的通孔可具有縱向延伸槽(或多個(gè)槽)的形狀。此 外，取決于所希望的通孔的形狀，可希望從主體110的結(jié)構(gòu)完整性的觀點(diǎn)來(lái)合并殼體118， 如圖12所示。參看圖13，插入件100和主體110可包括如本文所述的殼體118。殼體118可包 括金屬或金屬合金，如本文所述的那樣。在圖13的實(shí)施例中，通路116由殼體118的內(nèi)徑 形成。一或多個(gè)橫向突起128可通過(guò)刺穿殼體118和將刺穿部分向內(nèi)彎曲到通路116內(nèi)而 形成。橫向突起128充當(dāng)湍流器，其促進(jìn)流經(jīng)通路116的冷卻流體中的湍流。橫向突起128 可在殼體118的圓周的周?chē)已刂鴼んw118的長(zhǎng)度以任何圖案和位置分布形成?？蛇x擇橫 向突起的數(shù)目和圖案以提供關(guān)于膜冷卻孔所希望的傳熱系數(shù)，壓降和其它設(shè)計(jì)目的，如本 文所述的那樣。橫向突起128也可形成為從殼體118向外延伸(未圖示)，且通路116也可 沿著殼體118的外徑和外表面119形成。舉例而言，在橫向突起128從殼體118向外延伸 的實(shí)施例中，突起可被設(shè)計(jì)成用于在膜冷卻孔內(nèi)附連插入件100和主體110。橫向突起128 可附連到膜冷卻孔的側(cè)壁120上。另外，橫向突起128可形成為從殼體118的外表面119和 內(nèi)表面121突出，使得通路116沿著殼體118 (未圖示)的外表面119和內(nèi)表面121形成。參看圖14和圖15，插入件100和主體110可具有任何合適形狀或大小，且可被選 擇成需要非常規(guī)的膜冷卻孔構(gòu)造。舉例而言，插入件100的矩形輪廓將需要相對(duì)應(yīng)的矩形 膜冷卻孔，其可被稱作膜冷卻槽。這種布置可(例如)沿著翼面12的尾邊緣利用。主體 110可由本文所述的材料中的任何材料制成，包括各種純金屬和金屬合金，如本文所述的那 樣。另外，主體110可以本文關(guān)于主體110的其它實(shí)施例所述的方式設(shè)置于膜冷卻孔或槽 內(nèi)。主體110包括多個(gè)通路116，其具有從近端112到遠(yuǎn)端114的曲折的路徑，但在其它方 面類似于圖8的示范性實(shí)施例。同樣，通路116可具有如關(guān)于圖8的實(shí)施例所述的階梯或 彎曲輪廓。通路116也可包括錐形引入部(lead-in) 117以促進(jìn)冷卻流體28到通路116內(nèi) 的流動(dòng)。錐形引入部可用于本文所示的插入件100的示范性實(shí)施例中的任一實(shí)施例，包括 圖8的實(shí)施例。引入部可為錐形或具有適合于促進(jìn)冷卻流體28到通路116內(nèi)流動(dòng)的任何 其它形狀。雖然本文所描述的插入件100的實(shí)施例中的某些實(shí)施例被描述為能形成于膜冷 卻孔內(nèi)的適當(dāng)位置，但本文所述的實(shí)施例中的任何實(shí)施例可被制造成離散構(gòu)件且插入和通 過(guò)合適的附連機(jī)構(gòu)附連到膜冷卻孔上，包括各種釬焊、各種形式的冶金結(jié)合、粘合劑、膠結(jié) 劑等。如本文所示，插入件100可被選擇成使得其具有低于翼面周?chē)鷤?cè)壁熔化溫度以及小 于附連機(jī)構(gòu)(諸如釬焊、各種形式的冶金結(jié)合或粘合劑)的熔化溫度或工作溫度的熔化溫 度。在這種構(gòu)造中，在膜冷卻孔被阻塞的情況下，插入件100是最低熔點(diǎn)的構(gòu)件使得其可由 冷卻流體28的壓力清除且從膜冷卻孔彈出，以確?；謴?fù)膜冷卻且將避免翼面內(nèi)過(guò)高溫度 的條件?；蛘撸迦爰?00可被選擇具有高于附連機(jī)構(gòu)(包括上文所述的那些)的熔化溫 度的熔化溫度。在這種構(gòu)造中，在插入件100或膜冷卻孔變得堵塞的情況下，諸如釬焊合金 的附連機(jī)構(gòu)將首先熔化。在這種構(gòu)造中，一旦釬焊合金熔化，插入件100將由于冷卻流體28 的壓力而彈出，從而恢復(fù)相關(guān)膜冷卻孔內(nèi)的膜冷卻。同樣，在粘合劑、膠結(jié)劑或其它附連機(jī) 構(gòu)的情況下，可選擇附連機(jī)構(gòu)以上文所述的方式釋放插入件100。參看圖16，且也如本文進(jìn)一步描述，公開(kāi)了一種使用用于渦輪翼面12的膜冷卻插 入件100的方法200。該方法包括形成210具有膜冷卻孔30的翼面?zhèn)缺?8，膜冷卻孔30在翼面冷卻回路24與翼面表面21之間延伸?？墒褂萌魏魏线m的方法來(lái)制造渦輪翼面12 和翼面?zhèn)缺?8。合適方法包括使用各種形式的鑄造或鍛造來(lái)形成渦輪翼面12和翼面?zhèn)缺?18。也可采用額外的機(jī)械加工、鉆孔、金屬表面精整和其它過(guò)程來(lái)形成渦輪翼面12?？赏ㄟ^(guò) 任何合適方法形成膜冷卻孔30或多個(gè)孔30，包括與翼面?zhèn)缺?8 —體地形成孔，諸如通過(guò)將 膜冷卻孔30鑄造到翼面?zhèn)缺?8內(nèi)且成為翼面?zhèn)缺?8的一部分。也可通過(guò)各種形式的機(jī) 械加工、鉆孔等形成膜冷卻孔30。方法200還包括形成220膜冷卻插入件100。膜冷卻插 入件100可以本文所述的方式形成。形成220膜冷卻插入件100還可包括各種金屬表面精 整和表面處理方法以制備用于插入到膜冷卻孔30內(nèi)并附連到膜冷卻孔30上的插入件100 以及渦輪翼面12的操作，諸如各種材料的表面沉積，包括電鍍、物理和化學(xué)氣相沉積等。方 法200還包括將膜冷卻插入件100設(shè)置230于膜冷卻孔30中。將膜冷卻插入件100設(shè)置 230于膜冷卻孔30中可以本文所述方式執(zhí)行。設(shè)置230包括將膜冷卻插入件100放置于膜 冷卻孔30中和將膜冷卻插入件100附連于膜冷卻孔30中，諸如通過(guò)在膜冷卻插入件100 的外表面與膜冷卻孔30的外表面之間形成各種接合，包括本文所述的那些接合。參看圖17，且也如本文中進(jìn)一步描述，公開(kāi)了一種改造用于渦輪翼面12的膜冷卻 插入件100的方法300。該方法300包括從渦輪翼面12的膜冷卻孔30移除剩余膜冷卻插 入件100。該方法還包括將第二膜冷卻插入件100設(shè)置于膜冷卻孔30中。在翼面12的操作期間，膜冷卻插入件100可變堵塞或損壞使得與膜冷卻插入件 100相關(guān)聯(lián)的翼面12的膜冷卻受到不利影響。這可能包括通過(guò)在膜冷卻插入件100內(nèi)部分 關(guān)閉通路或者完全關(guān)閉該或該等通路而對(duì)通過(guò)膜冷卻插入件100的空氣流動(dòng)的減少。如本 文所述，這些條件可導(dǎo)致渦輪翼面12內(nèi)和膜冷卻插入件30周?chē)鷧^(qū)域內(nèi)的過(guò)高溫度的條件。 如所指出的那樣，膜冷卻插入件100可被設(shè)計(jì)成響應(yīng)于過(guò)高溫度條件而提供膜冷卻插入件 100的完全或部分彈出。同樣，膜冷卻插入件100也可能會(huì)在渦輪翼面12的操作期間的使 用中或者在儲(chǔ)存期間或用于生產(chǎn)渦輪翼面12的制造過(guò)程中受損。在這些情況下，可希望改 造或用第二膜冷卻插入件100替換第一膜冷卻插入件100。在這些情形下，將通常需要從渦輪翼面12的膜冷卻孔30移除剩余膜冷卻插入件 100。剩余膜冷卻插入件100可包括整個(gè)膜冷卻插入件100或其任何部分，包括用于在膜冷 卻孔30內(nèi)固定膜冷卻插入件100的材料部分，諸如，釬焊材料、焊件的部分，燒結(jié)到膜冷卻 孔30表面的插入件100的部分或者與膜冷卻插入件100相關(guān)聯(lián)的其它材料或者形成于膜 冷卻插入件100與膜冷卻孔30之間的接合。這還可包括與移除膜冷卻插入件100相關(guān)聯(lián) 的對(duì)膜冷卻孔30的內(nèi)表面的損壞。因此，可希望在將第二膜冷卻插入件100設(shè)置于膜冷卻 孔30內(nèi)之前對(duì)膜冷卻孔30重整表面。重整表面可包括從膜冷卻孔30移除額外材料，包括 在膜冷卻孔30內(nèi)形成沉孔，如本文所述的那樣。在這樣的情形下，參考原始膜冷卻孔30大 小或形狀，重新改變膜冷卻孔30的大小或形狀，包括使之變得更大。在移除310之后，方法300還包括將第二膜冷卻插入件100設(shè)置320于膜冷卻孔 30中。第二膜冷卻插入件100可具有本文所述的構(gòu)造中的任何構(gòu)造，且可具有不同于第一 膜冷卻插入件100的構(gòu)造。舉例而言，可用相同的第二膜冷卻插入件100來(lái)替換第一膜冷 卻插入件100。作為另一實(shí)例，可用不同的第二膜冷卻插入件100來(lái)替換第一膜冷卻插入件 100，其中第二膜冷卻插入件100可具有不同的大小或形狀來(lái)適應(yīng)用于對(duì)膜冷卻孔30內(nèi)表 面的重整表面330的過(guò)程或者以促進(jìn)或減少通過(guò)與插入件100相關(guān)聯(lián)的通路的空氣流動(dòng)，或者以促進(jìn)或減少插入件與鄰近膜冷卻插入件的翼面?zhèn)缺?8的區(qū)域之間的傳熱。第二膜冷卻插入件100可使用本文所述的附連插入件的機(jī)構(gòu)和方法中的任何機(jī)構(gòu)和方法來(lái)設(shè)置 于膜冷卻孔30內(nèi)。用于附連第二膜冷卻插入件100的機(jī)構(gòu)和方法可與用于附連第一膜冷 卻插入件100的機(jī)構(gòu)和方法相同或不同。 雖然僅結(jié)合有限的幾個(gè)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明展開(kāi)了描述，應(yīng)易于了解本發(fā)明并不限于 這些公開(kāi)的實(shí)施例。而是，本發(fā)明可被修改成合并之前未描述的任意數(shù)目的變型、更改、替 代或等效布置，但其仍符合本發(fā)明的精神和范圍。此外，雖然描述了本發(fā)明的各種實(shí)施例， 應(yīng)了解本發(fā)明的方面可包括所描述實(shí)施例中的某些實(shí)施例。因此，不應(yīng)認(rèn)為本發(fā)明受到前 文描述的限制，而是僅受所附權(quán)利要求的限制。
權(quán)利要求
一種使用用于渦輪翼面(12)的膜冷卻插入件的方法(200)，包括形成翼面?zhèn)缺?210)，所述翼面?zhèn)缺诰哂心だ鋮s孔(30)，所述膜冷卻孔(30)在翼面冷卻回路(24)與翼面表面(21)之間延伸；形成膜冷卻插入件(220)；以及將所述膜冷卻插入件設(shè)置于所述膜冷卻孔(30)中(230)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法(200)，其特征在于，形成所述翼面?zhèn)缺?210)包括形成 渦輪燃燒器、噴嘴、盤(pán)、槳葉、葉片、護(hù)罩或襯套，或其組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法(200)，其特征在于，形成所述翼面?zhèn)缺?210)包括形成 具有壓力側(cè)壁(17)和相對(duì)的吸力側(cè)壁(19)的渦輪槳葉或葉片，所述壓力側(cè)壁(17)和相對(duì) 的吸力側(cè)壁(19)在弦式相對(duì)的前邊緣(20)與尾邊緣(22)處接合在一起且以從第一端到 第二端的跨距在縱向延伸，所述冷卻回路(24)設(shè)置于所述壓力側(cè)壁(17)或吸力側(cè)壁(19) 內(nèi)，且所述膜冷卻孔(30)延伸穿過(guò)壓力側(cè)壁(17)、吸力側(cè)壁(19)、尾邊緣(22)或前邊緣 (20)之一到翼面表面(21)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法(200)，其特征在于，形成所述膜冷卻插入件(220)包括 形成主體(110)，所述主體(110)被構(gòu)造成設(shè)置于所述膜冷卻孔(30)中，所述主體(110)具 有近端(112)和遠(yuǎn)端(114)，所述近端(112)被構(gòu)造成靠近翼面表面(21)設(shè)置，所述主體 還被構(gòu)造成限定通路(116)，所述通路(116)在設(shè)置于所述膜冷卻孔(30)中時(shí)在所述遠(yuǎn)端 (114)與近端(112)之間延伸。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法(200)，其特征在于，形成所述主體(110)包括形成多個(gè) 通路(116)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法(200)，其特征在于，形成所述主體(110)包括形成具有 多孔結(jié)構(gòu)的燒結(jié)粉末壓塊(102)，所述多孔結(jié)構(gòu)包括互連粒子網(wǎng)絡(luò)和相對(duì)應(yīng)的互連間隙空 間的網(wǎng)絡(luò)，所述互連間隙空間包括所述多個(gè)通路(116)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法(200)，其特征在于，形成所述主體(110)包括形成縱向 延伸的肋片(126)，且所述通路(116)由所述肋片(126)限定。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法(200)，其特征在于，設(shè)置所述插入件包括在所述主體 (110)與所述膜冷卻孔(30)的內(nèi)表面(121)之間形成釬焊接合、焊接接合、干涉接合、螺紋 接合或燒結(jié)接合或其組合。
9.一種改造用于渦輪翼面(12)的膜冷卻插入件的方法(300)，包括從渦輪翼面(12)的膜冷卻孔(30)移除剩余膜冷卻插入件(310)；以及將第二膜冷卻插入件設(shè)置于所述膜冷卻孔(30)中(320)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法(300)，其特征在于還包括在將所述第二插入件設(shè)置于所述膜冷卻孔(30)中之前對(duì)所述膜冷卻孔(30)重整表面。
全文摘要
本申請(qǐng)涉及一種使用和改造用于渦輪翼面的膜冷卻增強(qiáng)裝置的方法。其中，公開(kāi)了一種使用用于渦輪翼面(12)的膜冷卻插入件的方法(200)。該方法(200)包括形成具有膜冷卻孔(30)的翼面?zhèn)缺?18)，膜冷卻孔(30)在翼面冷卻回路(24)與翼面表面(21)之間延伸。該方法(200)還包括形成膜冷卻插入件(220)和將膜冷卻插入件設(shè)置(230)于膜冷卻孔(30)中。還公開(kāi)了一種改造用于渦輪翼面(12)的膜冷卻插入件的方法(300)。該方法(300)包括從渦輪翼面(12)的膜冷卻孔(30)移除剩余的膜冷卻插入件(310)。該方法(300)還包括將第二膜冷卻插入件設(shè)置(320)于所述膜冷卻孔(30)中。
文檔編號(hào)F02C7/12GK101839150SQ20101015725
公開(kāi)日2010年9月22日 申請(qǐng)日期2010年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月18日
發(fā)明者S·D·德雷珀 申請(qǐng)人:通用電氣公司