本發(fā)明針對物品和用于形成物品的方法。更特別地，本發(fā)明針對整體地形成為單個連續(xù)物品的物品和用于采用增材制造技術(shù)形成物品的方法。

背景技術(shù)：

諸如噴嘴的燃氣渦輪翼型在熱氣體通路中經(jīng)受強烈的熱量和外部壓力。這些嚴酷的操作狀態(tài)通過技術(shù)中的進步(其可包括增加的操作溫度和更大的熱氣體通路壓力)加劇。因此，燃氣渦輪噴嘴有時通過使流體流動通過插入到噴嘴的核心中的歧管冷卻，流體通過沖擊孔離開歧管到后沖擊腔中，且流體然后通過噴嘴的外壁中的孔離開后沖擊腔，從而在噴嘴的外部上形成流體的薄膜層。

然而，使流體以足夠的量流動通過歧管以冷卻整個噴嘴由于在每個外部孔處維持足夠高的回流余量(相對于氣體通路壓力的后沖擊壓力)且克服后沖擊腔中的交叉流的需要而降低燃氣渦輪的效率。分隔后沖擊腔用于更好的流控制的嘗試已經(jīng)被在操作狀態(tài)下的子分隔部分之間的顯著的流體泄漏約束，且進一步，子分隔結(jié)構(gòu)可通過來自渦輪操作的機械應(yīng)力和不同熱膨脹而不利地影響。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

在示例性實施例中，一種物品包括歧管、物品壁、后沖擊腔和多個后沖擊間隔物。歧管包括沖擊壁，其限定壓室和多個沖擊孔。物品壁包括多個外部孔。后沖擊腔設(shè)置在歧管和物品壁之間，且布置成通過多個沖擊孔從壓室接收流體以及通過多個外部孔排出流體。多個后沖擊間隔物將后沖擊腔分隔成多個子腔，該多個后沖擊間隔物將多個子腔彼此密閉地分開。沖擊壁、物品壁和多個后沖擊間隔物整體地形成為單個連續(xù)的物品。

在另一示例性實施例中，一種翼型構(gòu)件包括歧管、翼型壁、后沖擊腔和多個后沖擊間隔物。歧管包括沖擊壁，其限定壓室和多個沖擊孔。翼型壁包括多個外部孔。后沖擊腔設(shè)置在歧管和翼型壁之間，且布置成通過多個沖擊孔從壓室接收流體以及通過多個外部孔排出流體。多個后沖擊間隔物將后沖擊腔分隔成多個子腔，該多個后沖擊間隔物將多個子腔彼此密閉地分開。沖擊壁、翼型壁和多個后沖擊間隔物整體地形成為單個連續(xù)的物品。

在另一示例性實施例中，一種用于形成物品的方法包括通過增材制造技術(shù)形成單個連續(xù)的物體，該單個連續(xù)的物體包括歧管、物品壁、后沖擊腔和多個后沖擊間隔物。歧管包括沖擊壁，其限定壓室和多個沖擊孔。物品壁包括多個外部孔。后沖擊腔設(shè)置在歧管和物品壁之間，且布置成通過多個沖擊孔從壓室接收流體以及通過多個外部孔排出流體。多個后沖擊間隔物將后沖擊腔分隔成多個子腔，該多個后沖擊間隔物將多個子腔彼此密閉地分開。

本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將從結(jié)合附圖的優(yōu)選實施例的下列更詳細描述中顯而易見，附圖以舉例的方式說明了本發(fā)明的原理。

附圖說明

圖1是根據(jù)本公開的實施例的物品的截面圖。

圖2是根據(jù)本公開的實施例的圖1的物品的透視圖。

圖3是根據(jù)本公開的另一實施例的圖1的物品的剖開透視圖。

圖4是根據(jù)本公開的另一實施例的圖3的剖開透視圖的展開圖。

圖5是根據(jù)本公開的另一實施例的物品的截面圖。

圖6是根據(jù)本公開的實施例的圖5的物品的透視圖。

圖7是根據(jù)本公開的另一實施例的圖5的物品的剖開透視圖。

圖8是根據(jù)本公開的還有另一實施例的物品的剖開透視圖。

只要可能，將貫穿附圖使用相同參考標號來表示相同部分。

具體實施方式

提供了示例性物品、翼型構(gòu)件以及形成物品和翼型構(gòu)件的方法。與不利用本文中公開的一個或多個特征的物品和方法相比，本公開的實施例更好地適應(yīng)不同的熱膨脹、增加氣動負載的容忍度、改善冷卻、改善耐久性、增加效率、改善沖擊壁和物品壁之間的密封、改善局部回流余量、改善薄膜效果和改善復(fù)雜結(jié)構(gòu)的可制造性。

參考圖1，在一個實施例中，物品100包括歧管102、物品壁104和后沖擊腔106，后沖擊腔106設(shè)置在歧管102和物品壁104之間。歧管102包括沖擊壁108，其限定壓室110和多個沖擊孔112。物品壁104包括多個外部孔114。后沖擊腔106布置成通過多個沖擊孔112從壓室110接收流體116，且通過多個外部孔114排出流體116。多個后沖擊間隔物118將后沖擊腔106分成多個子腔120，該多個后沖擊間隔物118將多個子腔120彼此密閉地分開。沖擊壁108、物品壁104和多個后沖擊間隔物118整體地形成為單個連續(xù)的物品。

如本文中所用，“密閉地分開”表示多個子腔120彼此隔離，使得流體116不能從多個子腔120中的一個直接地流動到多個子腔中的另一個。“密閉地分開”多個子腔120不以任何方式預(yù)先排除多個子腔120中的多于一個子腔可通過多個沖擊孔112與相同壓室110或者通過多個外部孔114與熱氣體通路流體連通。

密閉地分開多個子腔120可減少或消除后沖擊腔106中的流體116的交叉流。如本文中所用，“交叉流”指流體116，其與物品壁104帶有被抑制的熱接觸流動，或者其由于后沖擊腔的流體動態(tài)被抑制通過特定外部孔114排出。在一個實施例中，在流體116傳遞通過多個沖擊孔112中的一個后，流體116沖擊在物品壁104上且沿著多個子腔120中的一個流動，直到其到達多個外部孔114中的一個且通過其排出為止。將子腔120與環(huán)繞的多個子腔120密閉地分開的多個后沖擊間隔物防止流體116干擾來自傳送通過多個沖擊孔112中的其他孔的流體116的上游射流的交叉流或者被該交叉流干擾，從而維持上游流體116和流體116的下游射流兩者的冷卻效果。多個后沖擊間隔物118可設(shè)置和布置成以便沿著多個子腔120中的物品壁104引導(dǎo)流體116的流動，使得與缺少該多個后沖擊間隔物118的類似物品相比，在物品100對升高的溫度敏感的區(qū)域中關(guān)于傳熱效率減少交叉流干擾。

在一個實施例中，物品100可為任何合適的渦輪構(gòu)件，包括但不限于翼型122(示出)、動葉(葉片)、噴嘴(導(dǎo)葉)、護罩或其組合。

在一個實施例中，用于形成物品100的方法包括采用增材制造技術(shù)以將沖擊壁108、物品壁104和多個后沖擊間隔物118整體地形成為單個連續(xù)的物體。增材制造技術(shù)可包括任何合適的技術(shù)，包括但不限于直接金屬激光熔化、直接金屬激光燒結(jié)、選擇性激光熔化、選擇性激光燒結(jié)、電子束熔化、激光金屬沉積或者其組合。

參考圖2，在一個實施例中，沖擊壁108包括用以分布流體116多個沖擊孔112的布置和構(gòu)造，以在暴露于較高溫度的子腔120中相比于暴露于較低溫度的子腔120產(chǎn)生較高的傳熱系數(shù)。沖擊孔112的構(gòu)造可包括較大的截面面積200、較小的截面面積202、非圓形的構(gòu)造204或者其組合，以優(yōu)化流體116的分布。在進一步的實施例中，相對于物品100的其他區(qū)域經(jīng)受增加的溫度的物品100的區(qū)域包括較大集中度的沖擊孔112、具有較大截面面積200的沖擊孔112或者兩者，以增加沖擊壓力，且因此優(yōu)化越過物品100的流體的溫度緩和效果。

在另一實施例中，沖擊壁108和物品壁104包括用以分布流體116的多個沖擊孔112和多個外部孔114的布置和構(gòu)造，以越過每個外部孔114產(chǎn)生正回流余量。在還有另一實施例中，熱氣體通路壓力沿著物品100的外表面變化，包括但不限于，物品100為翼型122的地方，且多個子腔120中的每一個的壓力相應(yīng)地變化，以便大于每個外部孔114處的熱氣體通路壓力。通過外部孔114(其中熱氣體通路壓力減小)排出流體116的子腔120可優(yōu)化，以在子腔120中具有較低的壓力，同時仍然保持壓力超過外部孔114處的熱氣體通路壓力，從而具有越過對應(yīng)沖擊孔112的增加的壓降且具有增加的局部冷卻效果。

參考圖3，在一個實施例中，多個后沖擊間隔物118具有任何合適的定向，包括但不限于垂直間隔物300、水平間隔物302、和斜間隔物304。如本文中所用，“垂直”、“水平”和“斜”參考后沖擊間隔物118關(guān)于物品100的大體定向，且不強迫或意指用于后沖擊間隔物118的線性構(gòu)造。垂直間隔物300、水平間隔物302、斜間隔物304或其組合的包含便于通過后沖擊腔106和通過多個外部孔114的流體116的流動基于在操作狀態(tài)期間越過物品100的變化區(qū)域的溫度和熱氣體通路壓力的預(yù)測范圍的優(yōu)化。

參考圖4，在一個實施例中，多個子腔120包括用于改變流體的后沖擊流動通路400的特征。此特征包括但不限于紊流器(包括但不限于，銷組或柱腳)402、具有流限制孔406的分隔件404、形成蛇形后沖擊流動通路400的順序局部分隔件408，以及其組合。這些特征還可減少或消除后沖擊腔106中的交叉流。

參考圖5–圖7，在一個實施例中，多個后沖擊間隔物118包括非線性構(gòu)造500。非線性構(gòu)造500包括但不限于s形502、c形504、Ω形506、波狀508、彎曲的700、部分彎曲的702、正弦形704、高斯曲線706、不對稱彎曲的708、偏折710、鋸齒形712，以及其組合。后沖擊間隔物118的非線性構(gòu)造500可關(guān)于水平平面714、垂直平面716或兩者為非線性的。

在進一步的實施例中，多個后沖擊間隔物118的非線性構(gòu)造500提供歧管102到物品壁104的柔性附連。歧管102到物品壁104的柔性附連可適應(yīng)不同的熱膨脹、吸收機械應(yīng)力，或者兩者。

參考圖8，在一個實施例中，沖擊壁108包括非線性壁構(gòu)造800。非線性壁構(gòu)造800可適應(yīng)不同的膨脹、吸收機械應(yīng)力，或者兩者。

雖然已經(jīng)參考優(yōu)選實施例描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可做出各種改變，且等同物可替換其元件。此外，可做出許多修改以使特定情形或材料適應(yīng)本發(fā)明的教導(dǎo)而不脫離其基本范圍。因此，意在使本發(fā)明不限于作為用于執(zhí)行本發(fā)明構(gòu)想的最佳模式公開的特定實施例，而是本發(fā)明將包括落入所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)的全部實施例。