[发明专利]具有分离流的腔插入件的翼型件

说明书

根据各种实施例，翼型件(100)包括限定围绕至少一个腔(106)的翼型件主体的外壁(102)；和可移除插入件(118)，可移除插入件(118)包括至少一个配合特征(120)，用于在至少一个腔(106)内的第一位置和至少一个腔(106)内的第二位置之间使可移除插入件(118)与翼型件主体联接。可移除插入件(118)没有开口，并且使穿过至少一个腔(106)的第一气流路径(128)与第二气流路径(130)分离。还公开了包括翼型件(100)的轮叶和燃气涡轮发动机(10)。

联邦资助的研究声明

本发明是在美国政府的支持下完成的。政府对本发明享有一定的权利。

技术领域

本公开涉及涡轮翼型件，并且更具体地，涉及具有使通过涡轮翼型件的前后流分离的插入件的涡轮翼型件。

背景技术

许多当前的复合翼型件包括在翼型件腔内的集成肋，其将腔分成两个腔，从而能够形成两个单独的空气路径。集成肋还可以用作接收冷却空气的冲击表面，并将冲击射流阵列中的冷却剂导向外壁，以将能量从壁传递到流体，从而冷却壁。

然而，包括集成肋会带来挑战。例如，因为涡轮翼型件通常包括用于冷却的冷却孔，所以需要与集成肋具有一定量的间隙以使得能够在涡轮翼型件内形成冷却孔，从而对腔和冷却孔图案施加几何约束。集成肋的形成也可以增加翼型件的形成的复杂性。

因此，需要能够简化制造和设计灵活性的替代翼型件设计。

发明内容

本文公开的各种实施例通过提供包括将翼型件的腔分离成第一气流路径和第二气流路径的可移除插入件的翼型件来满足这些需求。因为第一气流路径和第二气流路径之间的分离是由可移除插入件而不是由形成在腔内的集成肋所产生，所以可以减少对腔的几何约束，从而实现更大的设计灵活性。例如，腔可以朝向翼型件的前缘移动并且围绕腔的外壁可以被加厚以提供增加的机械强度。另外，可以通过使得能够形成单个腔而不需要形成集成肋来简化翼型件的制造。下面将更详细地描述附加特征和优点。

根据本文公开的第一方面，翼型件包括：外壁，所述外壁限定围绕至少一个腔的翼型件主体；和可移除插入件，所述可移除插入件包括至少一个配合特征，用于在至少一个腔内的第一位置和所述至少一个腔内的第二位置之间使所述可移除插入件与所述翼型件主体联接，其中所述可移除插入件没有开口，并且使穿过所述至少一个腔的第一气流路径与第二气流路径分离。

根据本文公开的第二方面，翼型件包括前述方面的翼型件，其中可移除插入件由金属材料制成。

根据本文公开的第三方面，翼型件包括根据任一前述方面的翼型件，其中金属材料是耐高温合金。

根据本文公开的第四方面，翼型件包括根据任一前述方面的翼型件，其中所述翼型件是复合翼型件。

根据本文公开的第五方面，翼型件包括根据任一前述方面的翼型件，其中所述翼型件包括在所述翼型件的所述腔内的至少一个配合特征，所述腔内的至少一个配合特征与所述可移除插入件的所述至少一个配合特征相反。

根据本文公开的第六方面，翼型件包括根据任一前述方面的翼型件，其中所述腔内的所述至少一个配合特征是凹配合特征，并且所述可移除插入件的所述至少一个配合特征是凸配合特征。

根据本文公开的第七方面，翼型件包括根据任一前述方面的翼型件，其中可移除插入件是非结构性的。

根据本文公开的第八方面，翼型件包括根据任一前述方面的翼型件，所述翼型件主体包括从所述翼型件主体的前缘延伸到后缘的吸力侧和压力侧，其中所述可移除插入件在所述腔内从所述吸力侧延伸到所述压力侧。

根据本文公开的第九方面，翼型件包括根据任一前述方面的翼型件，其中在穿过所述腔的所述第一气流路径和所述第二气流路径之间没有内部流体连通。