本文中所公開的發(fā)明主題涉及燃氣渦輪發(fā)動機，且更具體地涉及用于燃氣渦輪發(fā)動機的渦輪護罩。

背景技術(shù)：

比如燃氣渦輪發(fā)動機之類的渦輪機械可以包括壓縮機、燃燒器以及渦輪。在壓縮機中，使氣體壓縮，與燃料結(jié)合，且然后供給至燃燒器，在燃燒器中，使氣體/燃料混合物燃燒。然后，將高溫且高能量的排出流體沿著熱氣路徑供給至渦輪，在渦輪中，將流體的能量轉(zhuǎn)化成機械能。沿著熱氣路徑的高溫能對渦輪構(gòu)件(例如，渦輪護罩)進行加熱，從而導致構(gòu)件的劣化。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

在下文中概述了在范圍上與初始要求保護的主題相當?shù)哪承嵤├?。這些實施例不旨在限制要求保護的主題的范圍，而是，這些實施例僅旨在提供對本主題的可能的形式的簡要概述。實際上，本主題可以包括可與在下文中闡明的實施例類似或不同的各種形式。

在第一實施例中，系統(tǒng)包括用于燃氣渦輪發(fā)動機的渦輪區(qū)段中使用的護罩段。該系統(tǒng)包括主體，該主體包括前緣、后緣、第一側(cè)緣(side edge)、第二側(cè)緣，以及位于前緣及后緣與第一及第二側(cè)緣之間的一對對置(opposed)的橫側(cè)面(lateral sides)。這一對對置的橫側(cè)面中的第一橫側(cè)面配置成與具有冷卻流體的腔交界(interface)。這一對對置的橫側(cè)面中的第二橫側(cè)面取向為朝向熱氣流路。該系統(tǒng)包括設(shè)置于主體內(nèi)的第一通道，其中第一通道包括第一端部和第二端部，并且第一端部設(shè)置成與第一側(cè)緣相鄰，并且第二端部設(shè)置成與第二側(cè)緣相鄰。該系統(tǒng)包括設(shè)置于主體內(nèi)的第二通道，其中第二通道包括第三端部和第四端部，第三端部設(shè)置成與第一側(cè)緣相鄰，并且第四端部設(shè)置成與第二側(cè)緣相鄰。第一及第二通道配置成從腔接收冷卻流體，以使主體冷卻。第二端部包括第一分段通道，第一分段通道具有第一出口特征，并且第三端部包括第二分段通道，第二分段通道包括第二出口特征。第一及第二出口特征配置成分別減少第一及第二通道內(nèi)的堵塞。

在第二實施例中，系統(tǒng)包括燃氣渦輪發(fā)動機，該燃氣渦輪發(fā)動機包括壓縮機、燃燒系統(tǒng)以及渦輪區(qū)段。該渦輪區(qū)段包括：殼體；與外殼體聯(lián)接的護罩段；以及腔，其配置成從壓縮機接收冷卻流體。護罩段包括主體，該主體包括前緣、后緣、第一側(cè)緣、第二側(cè)緣，以及位于前緣及后緣與第一及第二側(cè)緣之間的一對對置的橫側(cè)面。這一對對置的橫側(cè)面中的第一橫側(cè)面配置成與腔交界，并且，這一對對置的橫側(cè)面中的第二橫側(cè)面取向成朝向熱氣流路。多個通道設(shè)置于主體內(nèi)，并且從與第一側(cè)緣相鄰的位置延伸至與第二側(cè)緣相鄰的位置。該多個通道中的各通道包括第一端部和第二端部。該多個通道配置成從腔接收冷卻流體，以使主體冷卻。相應的第二端部各自具有分段通道，分段通道具有出口特征，并且，相應的出口特征配置成減少在多個通道中的相應通道內(nèi)的堵塞。還提供了用于完成一直通到斜面的通道的目標。

在第三實施例中，用于制造在燃氣渦輪發(fā)動機的渦輪區(qū)段中使用的內(nèi)護罩段的方法包括，提供內(nèi)護罩段的主體，其中，該主體包括前緣、后緣、第一側(cè)緣、第二側(cè)緣，以及位于前緣及后緣與第一及第二側(cè)緣之間的一對對置的橫側(cè)面。該一對對置的橫側(cè)面中的第一橫側(cè)面配置成與腔交界，該腔由與外護罩段聯(lián)接的內(nèi)護罩段限定。該一對對置的橫側(cè)面中的第二橫側(cè)面取向為朝向熱氣流路。該方法包括，通過電火花加工或比如銑削（milling）之類的其他合適方法，在主體內(nèi)形成多個通道，這些通道從與第一側(cè)緣相鄰的位置延伸至與第二側(cè)緣相鄰的位置。該多個通道中的各通道包括第一端部和第二端部，并且，相應的端部各自具有分段通道。該方法包括，通過電火花加工或比如銑削之類的其他合適方法，沿著與該多個通道的第二端部對準的第一及第二側(cè)緣形成目標特征。該方法包括，在形成目標特征之后，將預燒結(jié)的預成形層釬焊至第二橫側(cè)面上，其中，預燒結(jié)的預成形層包括配置成與熱氣流路交界的第一表面和與主體一起限定多個通道的第二表面。該方法包括，在將預燒結(jié)的預成形層釬焊至第二橫側(cè)面上之后，借助于利用電極的爆孔操作通過電火花加工，而在該多個通道的各第二端部內(nèi)，形成多個出口特征中的相應出口特征。

根據(jù)本發(fā)明，還提供了以下實施方案。

實施方案1．一種用于在燃氣渦輪發(fā)動機的渦輪區(qū)段中使用的護罩段，包括：

主體，包括前緣、后緣、第一側(cè)緣、第二側(cè)緣，以及位于所述前緣和后緣與所述第一及第二側(cè)緣之間的一對對置的橫側(cè)面，其中，所述一對對置的橫側(cè)面中的第一橫側(cè)面配置成與具有冷卻流體的腔交界，并且，所述一對對置的橫側(cè)面中的第二橫側(cè)面取向為朝向熱氣流路；

第一通道，設(shè)置于所述主體內(nèi)，其中，所述第一通道包括第一端部和第二端部，所述第一端部設(shè)置成與所述第一側(cè)緣相鄰，并且所述第二端部設(shè)置成與所述第二側(cè)緣相鄰；以及

第二通道，設(shè)置于所述主體內(nèi)，其中，所述第二通道包括第三端部和第四端部，所述第三端部設(shè)置成與所述第一側(cè)緣相鄰，并且，所述第四端部設(shè)置成與所述第二側(cè)緣相鄰；以及

其中，所述第一及第二通道配置成從所述腔接收冷卻流體，以使所述主體冷卻，并且，其中，所述第二端部包括第一分段通道，該第一分段通道具有第一出口特征，并且，所述第三端部包括第二分段通道，該第二分段通道包括第二出口特征，并且，所述第一及第二出口特征配置成分別減少所述第一及第二通道內(nèi)的堵塞。

實施方案2．根據(jù)實施方案1所述的護罩段，其中，所述第二端部包括第一部分和第二部分，所述第一部分設(shè)置成與所述第一出口特征相鄰并且位于所述第一出口特征的上游，所述第二部分設(shè)置成與所述第二出口特征相鄰并且位于所述第二出口特征的下游，并且，第三端部包括第三部分和第四部分，所述第三部分設(shè)置成與所述第二出口特征相鄰并且位于所述第二出口特征的上游，所述第四部分設(shè)置成與所述第二出口特征相鄰并且位于所述第二出口特征的下游，并且，其中，所述第一和第三部分具有從所述第一側(cè)緣至所述第二側(cè)緣的第一方向上的第一寬度，所述第二和第四部分具有所述第一方向上的第二寬度，并且，所述第二寬度大于所述第一寬度。

實施方案3．根據(jù)實施方案2所述的護罩段，其中，所述第一出口特征包括沿所述第一方向延伸跨過所述第一通道的所述第二端部的第一主體部分，并且，所述第二出口特征包括沿所述第一方向延伸跨過所述第二通道的所述第三端部的第二主體部分。

實施方案4．根據(jù)實施方案3所述的護罩段，其中，所述第一主體部分和所述第二主體部分朝向所述第二橫側(cè)面沿徑向方向延伸。

實施方案5．根據(jù)實施方案4所述的護罩段，其中，所述第二端部和所述第一主體部分限定了位于所述第二端部的所述第一和第二部分之間的第一通路，所述第三端部和所述第二主體部分限定了位于所述第三端部的第二和第四部分之間的第二通路，并且，所述第一及第二通路具有比第一及第二寬度兩者都要更小的在第三方向上的第三寬度。

實施方案6．根據(jù)實施方案5所述的護罩段，包括釬焊到所述第二橫側(cè)面上的預燒結(jié)的預成形層，其中，所述預燒結(jié)的預成形層包括配置成與所述熱氣流路交界的第一表面，和同所述主體一起限定所述第一及第二通道的第二表面。

實施方案7．根據(jù)實施方案6所述的護罩段，其中，在將所述預燒結(jié)的預成形層釬焊至第二橫側(cè)面上之前，將所述第二端部的所述第一及第二部分和所述第三端部的所述第三及第四部分電火花加工至所述主體中。

實施方案8．根據(jù)實施方案7所述的護罩段，其中，在將所述預燒結(jié)的預成形層釬焊至所述第二橫側(cè)面上之后，借助于爆孔操作而將所述第一及第二通路電火花加工至所述主體中。

實施方案9．根據(jù)實施方案1所述的護罩段，其中，所述第一端部和所述第四端部各自包括具有自由端的鉤狀部分。

實施方案10．根據(jù)實施方案9所述的護罩段，包括相應的入口通路，所述相應的入口通路聯(lián)接至各自由端，并且沿徑向方向從所述自由端延伸至所述第一橫側(cè)面，其中，每一個相應的入口通路配置成將所述冷卻流體從所述腔提供至各自的通道。

實施方案11．一種燃氣渦輪發(fā)動機，包括：

壓縮機；

燃燒系統(tǒng)；和

渦輪區(qū)段，包括：

殼體；

護罩段，與所述外殼體聯(lián)接；

腔，其配置成從所述壓縮機接收冷卻流體，其中，所述護罩段包括：

主體，其包括前緣、后緣、第一側(cè)緣、第二側(cè)緣，以及位于所述前緣及后緣與所述第一及第二側(cè)緣之間的一對對置的橫側(cè)面，其中，所述一對對置的橫側(cè)面中的第一橫側(cè)面配置成與腔交界，并且所述一對對置的橫側(cè)面中的第二橫側(cè)面取向為朝向熱氣流路；

多個通道，其設(shè)置于所述主體內(nèi)，并且從所述第一側(cè)緣相鄰的位置延伸至與所述第二側(cè)緣相鄰的位置，其中所述多個通道中的各通道包括第一端部和第二端部；并且，

其中，所述多個通道配置成從所述腔接收所述冷卻流體，以使所述主體冷卻，并且，其中，相應的第二端部各自具有分段通道，所述分段通道具有出口特征，并且，相應的出口特征配置成減少所述多個通道中的相應的通道內(nèi)的堵塞。

實施方案12．根據(jù)實施方案11所述的燃氣渦輪發(fā)動機，其中，所述第二端部包括第一部分，其設(shè)置成與第一出口特征相鄰并且位于第一出口特征的上游；和第二部分，其設(shè)置成與第二出口特征相鄰并且位于第二出口特征的下游。

實施方案13．根據(jù)實施方案12所述的燃氣渦輪發(fā)動機，其中，所述第一出口特征包括沿所述第一方向延伸跨過第一通道的所述第二端部的第一主體部分。

實施方案14．根據(jù)實施方案13所述的燃氣渦輪發(fā)動機，其中，所述第一主體部分朝向所述第二橫側(cè)面沿徑向方向延伸。

實施方案15．根據(jù)實施方案11所述的燃氣渦輪發(fā)動機，包括被釬焊至所述第二橫側(cè)面上的預燒結(jié)的預成形層，其中，所述預燒結(jié)的預成形層包括配置成與所述熱氣流路交界的第一表面，和同所述主體一起限定所述多個通道的第二表面。

實施方案16．根據(jù)實施方案11所述的燃氣渦輪發(fā)動機，其中，在將所述預燒結(jié)的預成形層釬焊至所述第二橫側(cè)面之后，借助于爆孔操作而將所述多個通道加工于所述主體中。

實施方案17．一種用于制造在燃氣渦輪發(fā)動機的渦輪區(qū)段中使用的內(nèi)護罩段的方法，包括：

提供所述內(nèi)護罩段的主體，其中，所述主體包括前緣、后緣、第一側(cè)緣、第二側(cè)緣，以及位于所述前緣及后緣與第一及第二側(cè)緣之間的一對對置的橫側(cè)面，其中，所述一對對置的橫側(cè)面中的第一橫側(cè)面配置成與腔交界，所述腔包括冷卻流體、并且由與外護罩段聯(lián)接的所述內(nèi)護罩段限定，并且所述一對對置的橫側(cè)面中的第二橫側(cè)面取向為朝向熱氣流路；

在所述主體內(nèi)經(jīng)由電火花加工而形成多個通道，所述多個通道從與第一側(cè)緣相鄰的位置延伸至與第二側(cè)緣相鄰的位置，其中，所述多個分段通道中的各通道包括第一端部和第二端部，并且，其中所述相應的端部各自具有分段通道，并且，其中，所述相應的端部各自具有分段通道；

經(jīng)由電火花加工，沿著與所述多個通道的第二端部對準的第一及第二側(cè)緣，而形成目標特征；

在形成所述目標特征之后，將預燒結(jié)的預成形層釬焊至所述第二橫側(cè)面，其中，所述預燒結(jié)的預成形層包括配置成與所述熱氣流路交界的第一表面，和同所述主體一起限定所述多個通道的第二表面；以及

在將所述預燒結(jié)的預成形層釬焊至所述第二橫側(cè)面之后，借助于利用電極的爆孔操作，經(jīng)由電火花加工，而在所述多個通道的各個第二端部中形成多個出口特征中的相應出口特征。

實施方案18．根據(jù)實施方案17所述的方法，包括對所述多個通道的第二端部和所述出口特征內(nèi)的冷卻流體的流量計量。

實施方案19．根據(jù)實施方案18所述的方法，包括將所述多個出口特征形成為，具有位于所述出口特征的上游的第一部分和位于所述出口特征的下游的第二部分，其中，所述第一部分具有所述第一方向上的第一寬度，并且，所述第二部分具有所述第一方向上的第二寬度，并且，所述第二寬度大于所述第一寬度。

實施方案20．根據(jù)實施方案17所述的護罩段，形成沿所述第一方向延伸跨過所述第二端部的第一主體部分，從而朝向所述第二橫側(cè)面沿徑向方向延伸。

附圖說明

在參考附圖來閱讀以下的詳細描述時，將更清楚地理解本發(fā)明主題的這些及其他特征、方面以及優(yōu)點，其中，在整個附圖中，相同的字符表示相同的零件，其中：

圖1是具有帶有冷卻通道的渦輪護罩的渦輪系統(tǒng)的一實施例的框圖；

圖2是與外渦輪護罩段聯(lián)接的內(nèi)渦輪護罩段的一實施例的透視圖；

圖3是內(nèi)渦輪護罩段的一實施例的仰視圖(例如，取向為朝向熱氣流路的橫側(cè)面的視圖)；

圖4是內(nèi)渦輪護罩段的一實施例的頂視圖(例如，與腔交界的橫側(cè)面的視圖)；

圖5是圖4的內(nèi)渦輪護罩段的一部分的一實施例的沿著線5-5截取的透視橫截面圖(其中入口通路和通道以虛線示出)；

圖6是內(nèi)渦輪護罩段的一部分的一實施例的透視圖；

圖7描繪了一實施例，該實施例描繪了分段冷卻通道的端部；

圖8描繪了一實施例，該實施例描繪了分段冷卻通道的端部的尺寸；

圖9描繪了用于形成冷卻通道內(nèi)的出口特征的電極；并且，

圖10是用于制造內(nèi)渦輪護罩段的方法的一實施例的流程圖。

具體實施方式

將在下文中描述本主題的一個或更多個具體的實施例。為了提供對這些實施例的簡明的描述，可能未在說明書中描述實際的實現(xiàn)方案的所有的特征。應當意識到，在任何這樣的實際的實現(xiàn)方案的開發(fā)中，如在任何工程或設(shè)計項目中，必須作出許多實現(xiàn)方案所特有的決策，以實現(xiàn)開發(fā)者的特定目標，比如遵循可能因?qū)崿F(xiàn)方案而異的與系統(tǒng)相關(guān)的約束和與商業(yè)相關(guān)的約束。此外，應當意識到，這樣的開發(fā)努力可能復雜而費時，但對于得益于本公開的普通技術(shù)人員而言，將不過是設(shè)計、制備和制造的常規(guī)事業(yè)。

在介紹本主題的各種實施例的元件時，冠詞“一”、“一個”、“該”以及“所述”旨在意指存在一個或更多個元件。術(shù)語“包括”、“包含”以及“具有”旨在為包含性的，并且意指可能存在除了所列出的元件之外的另外的元件。

如在下文中詳細地討論的，與燃氣發(fā)動機相關(guān)聯(lián)的渦輪護罩的某些實施例減少渦輪葉片的壓力側(cè)與吸力側(cè)之間的熱氣泄漏。渦輪護罩還將冷卻流(例如，空氣)提供給渦輪葉片，以減少葉片及相關(guān)聯(lián)的葉片構(gòu)件的過早失效。如本文中所描述的渦輪護罩利用了多個冷卻通道。冷卻通道包括至少第一及第二冷卻通道。第一冷卻通道包括第一端部和第二端部。第二冷卻通道包括第三端部和第四端部。第一端部和第三端部設(shè)置成與護罩主體的第一側(cè)緣相鄰。第二端部和第四端部設(shè)置成與護罩主體的第二側(cè)緣相鄰。

第一及第二通道配置成從腔中接收冷卻流體(例如，空氣)，其中，該腔由與外護罩段聯(lián)接的內(nèi)護罩段形成。第二端部包括具有第一出口特征的第一分段通道，并且，第三端部包括具有第二出口特征的第二分段通道。這些出口特征通過使通道免于暴露于斜面(側(cè)面)直到完成涂覆工藝之后為止，從而減少了(多次)涂覆操作期間的通道的堵塞。這些出口特征還可以充當對通道內(nèi)的冷卻流體的流量進行調(diào)節(jié)的計量特征?？梢酝ㄟ^比如放電加工之類的合適工藝來形成第一及第二冷卻通道和第一及第二出口特征。例如，能夠通過電火花加工而在護罩主體內(nèi)形成第一及第二冷卻通道，第一及第二冷卻通道從與護罩主體相鄰的第一側(cè)延伸至與護罩主體的第二側(cè)緣相鄰的第二側(cè)?？梢酝ㄟ^比如電火花加工之類的任何合適工藝來形成沿著第一及第二側(cè)緣的出口特征(例如，搭接部分)。經(jīng)由比如電火花加工之類的合適加工而在通道的端部(例如，第二端部)內(nèi)形成出口特征。然后，可以使用爆孔(hole popping)操作來形成出口特征及冷卻通路，以便使冷卻流體流過出口特征及冷卻通路，從而改進渦輪護罩的冷卻。

來看附圖，圖1是渦輪系統(tǒng)10的實施例的框圖。如在下文中詳細地描述的，所公開的渦輪系統(tǒng)10(例如，燃氣渦輪發(fā)動機)可以采用具有下文中所描述的冷卻通道的渦輪護罩或其他構(gòu)件，這些冷卻通道可以減少熱氣路徑構(gòu)件中的應力模式，并且改進渦輪系統(tǒng)10的效率。渦輪系統(tǒng)10可以使用液體或氣體燃料，比如天然氣和/或富氫合成氣，來驅(qū)動渦輪系統(tǒng)10。如所描繪的，燃料噴嘴12將燃料源14吸入，使燃料與比如空氣、氧氣、富氧空氣、氧氣減少的空氣或這些氣體的任何組合之類的氧化劑混合。雖然下文的討論將氧化劑當作空氣，但任何合適的氧化劑都可以與所公開的實施例一起使用。一旦使燃料和空氣混合，燃料噴嘴12就將燃料與空氣的混合物以合適的比分配至燃燒器16中，以便實現(xiàn)最佳的燃燒、排放、燃料消耗以及功率輸出。渦輪系統(tǒng)10可以包括一個或更多個燃料噴嘴12，燃料噴嘴12位于一個或更多個燃燒器16內(nèi)側(cè)。燃料與空氣的混合物在燃燒器16內(nèi)的室中燃燒，從而造成熱的加壓的廢氣。燃燒器16引導廢氣(例如，熱的加壓氣體)通過過渡件而到達渦輪噴嘴(或“第一級噴嘴”)及其他多級輪葉(或葉片)和噴嘴中，導致渦輪18在渦輪殼體19(例如，外殼體)內(nèi)的旋轉(zhuǎn)。廢氣流向排氣出口20。當廢氣經(jīng)過渦輪18時，氣體迫使渦輪輪葉(或葉片)使沿著渦輪系統(tǒng)10的軸線的軸22旋轉(zhuǎn)。如圖所示，軸22可以與渦輪系統(tǒng)10的包括壓縮機24的各種構(gòu)件連接。壓縮機24還包括與軸22聯(lián)接的葉片。當軸22旋轉(zhuǎn)時，壓縮機24內(nèi)的葉片也旋轉(zhuǎn)，從而使從空氣進氣口26通過壓縮機24而到達燃料噴嘴12和/或燃燒器16中的空氣被壓縮?？梢允箒碜詨嚎s機24的一部分的壓縮后的空氣(例如，所排放的空氣)轉(zhuǎn)向至渦輪18或其構(gòu)件，而不經(jīng)過燃燒器16?？梢岳盟欧诺目諝?例如，冷卻流體)，使比如定子上的護罩和噴嘴連同轉(zhuǎn)子上的輪葉、盤以及間隔件一起之類的渦輪構(gòu)件冷卻。軸22還可以與負荷28連接，例如，負荷28可以是汽車或比如發(fā)電廠中的發(fā)電機或飛機上的螺旋槳之類的固定式負荷。負荷28可以包括能夠通過渦輪系統(tǒng)10的旋轉(zhuǎn)輸出而提供動力的任何合適的裝置。渦輪系統(tǒng)10可以沿著軸向軸線或方向30、朝向或遠離軸線30的徑向方向32以及圍繞軸線30的周向方向34延伸。在實施例中，熱氣構(gòu)件(例如，渦輪護罩、噴嘴等)位于渦輪18中，其中，熱氣流經(jīng)構(gòu)件，導致渦輪構(gòu)件的蠕變、氧化、磨損以及熱疲勞。渦輪18可以包括具有冷卻通路(例如，近表面的微通道)的一個或更多個渦輪護罩段(例如，內(nèi)渦輪護罩段)，以使得能夠?qū)釟饴窂綐?gòu)件的溫度進行控制(例如，利用比用于護罩的典型的冷卻系統(tǒng)更少的冷卻空氣)，從而減少構(gòu)件中的受損模式(distress mode)，以延長構(gòu)件的服役壽命(當執(zhí)行其預期功能時)，減少與使渦輪系統(tǒng)10運行相關(guān)聯(lián)的成本，并且改進燃氣渦輪系統(tǒng)10的效率。

圖2是內(nèi)渦輪護罩段36的實施例的透視圖，內(nèi)渦輪護罩段36與外渦輪護罩段38聯(lián)接，以形成渦輪護罩段40。渦輪18包括多個渦輪護罩段40，多個渦輪護罩段40共同形成圍繞相應渦輪級的相應環(huán)。在某些實施例中，渦輪18可以包括多個內(nèi)渦輪護罩段36，內(nèi)渦輪護罩段36與各渦輪護罩段40的相應外渦輪護罩段38聯(lián)接，外渦輪護罩段38圍繞渦輪18(及渦輪級)的旋轉(zhuǎn)軸線沿周向方向34設(shè)置。在其他實施例中，渦輪18可以包括多個內(nèi)渦輪護罩段36，內(nèi)渦輪護罩段36與外渦輪護罩段38聯(lián)接，以形成渦輪護罩段40。

如所描繪的，內(nèi)渦輪護罩段40包括主體42，主體42具有上游緣或前緣44和下游緣或后緣46，上游緣或前緣44和下游緣或后緣46兩者都與熱氣流路47交界。主體42還包括第一側(cè)緣48(例如，第一斜面)和第二側(cè)緣50(例如，第二斜面)，第二側(cè)緣50設(shè)置成與第一側(cè)緣48相對，第一側(cè)緣48和第二側(cè)緣50兩者都在前緣44與后緣46之間延伸。主體42進一步包括一對對置的橫側(cè)面52、54，橫側(cè)面52、54在前緣和后緣44、46與第一及第二側(cè)緣48、50之間延伸。在某些實施例中，主體42(具體地，橫側(cè)面52、54)可以在第一及第二側(cè)緣48、50之間沿周向方向34且/或在前緣和后緣44、46之間沿軸向方向30呈弧形。橫側(cè)面52配置成與腔56交界，其中，腔56限定于內(nèi)渦輪護罩段36與外渦輪護罩段38之間。橫側(cè)面54配置成朝向渦輪18內(nèi)的熱氣流路47取向。

如在下文中更詳細地描述的，主體42可以包括多個通道(例如，冷卻通道或微通道)，多個通道設(shè)置于橫側(cè)面54內(nèi)，以幫助使熱氣流路構(gòu)件(例如，渦輪護罩40、內(nèi)渦輪護罩段36等)冷卻。預燒結(jié)的預成形件(PSP)層58可以設(shè)置于(例如，釬焊至)橫側(cè)面54上，以便PSP層58的第一表面60與主體42一起限定(例如，包圍)通道，并且，PSP層58的第二表面62與熱氣流路47交界(interface)。PSP層58可以由超合金和釬焊材料形成。在某些實施例中，熱障涂層(TBC)可以設(shè)置于PSP層54上。TBC可以由熱障材料形成，比如陶瓷(例如，氧化釔穩(wěn)定的氧化鋯)和/或耐火氧化物(例如，由第IV、V以及VI族元素形成的氧化物、通過比如La、Nd，Gd、Yb等之類的鑭系元素而改性的氧化物)。在某些實施例中，作為PSP層58的備選方案，非PSP金屬片可以設(shè)置于橫側(cè)面54上，其中，橫側(cè)面54與主體42一起限定通道。在某些實施例中，可以將通道在橫側(cè)面54附近全部地鑄造于主體42內(nèi)。在某些實施例中，作為PSP層58的備選方案，可以利用屏障涂層或TBC搭接來包圍主體42內(nèi)的通道。

主體42包括鉤部分64、66，以允許將內(nèi)渦輪護罩渦輪段36與外渦輪護罩段38聯(lián)接。例如，鉤部分64(設(shè)置成與前緣44相鄰)可以配合于外渦輪護罩段38的凹陷部68內(nèi)。鉤部分66可以抵靠著外渦輪護罩段38的鉤部分70，鉤部分66和鉤部分70經(jīng)由保持器72而聯(lián)接在一起。如上文中所提到的，內(nèi)渦輪護罩段36和外渦輪護罩段38的橫側(cè)面52限定腔56。外渦輪護罩段38大體上接近來自壓縮機24的渦輪18中的相對地較冷(即，比熱氣流路47中的溫度更冷)的流體或空氣。外渦輪護罩段38包括接收來自壓縮機24的冷卻流體或空氣的通路(未示出)，該通路將冷卻流體提供給腔56。如在下文中更詳細地描述的，冷卻流體經(jīng)由入口通路而流動至內(nèi)渦輪護罩段36的主體42內(nèi)的通道，其中，入口通路設(shè)置于主體42內(nèi)，從橫側(cè)面52延伸至通道。各通道包括第一端部和第二端部，第一端部包括鉤狀部分，鉤狀部分具有自由端。第二端部可以包括出口特征(例如，延伸至通道中的一部分的主體42)，以便通過使通道74免于暴露于斜面(側(cè)面)，直到完成涂覆工藝之后為止，從而減少(多次)涂覆操作期間的通道74的堵塞。出口特征還能夠充當對通道74內(nèi)的冷卻流體的流量進行調(diào)節(jié)的計量特征。在某些實施例中，各通道本身(將第二端部排除在外)充當計量特征(例如，包括延伸至通道中的主體42的一部分)。在其他實施例中，與鉤狀部分聯(lián)接的入口通路可以包括計量特征(例如，延伸至入口通路中的主體42的部分)。在某些實施例中，通道本身、第二端部或入口通路或以上的部件的組合包括計量特征。另外，冷卻流體經(jīng)由第一側(cè)緣48和/或第二側(cè)緣50處的第二端部而退出通道(及主體42)。在某些實施例中，通道可以按交替的模式布置，通道具有設(shè)置成與第一側(cè)緣48相鄰的第一端部和設(shè)置成與第二側(cè)緣50相鄰的第二端部，而相鄰的通道具有相對的取向(即，第一端部設(shè)置成與第二側(cè)緣50相鄰，并且，第二端部設(shè)置成與第一側(cè)緣48相鄰)。通道的鉤狀部分通過在將流量保持為最小值的同時，延長與斜面相鄰的冷卻通道的長度，從而提供更大的冷卻區(qū)域(例如，比用于渦輪護罩的典型的冷卻系統(tǒng)更大)。另外，鉤狀部分允許通道的直線部分的更好的間距。還使通道的形狀優(yōu)化，從而萬一通道發(fā)生堵塞，則提供充分的冷卻。內(nèi)渦輪護罩段的所公開的實施例可以允許以更少的空氣(例如，與用于渦輪護罩的典型的冷卻系統(tǒng)相比)使內(nèi)渦輪護罩段冷卻，導致降低與用于冷卻的付費空氣方面相關(guān)的成本。

圖3是不具有PSP層58的內(nèi)渦輪護罩段36的實施例的仰視圖(例如，取向為朝向熱氣流路的主體42的橫側(cè)面54的視圖)。如所描繪的，主體42包括多個通道74(例如，冷卻通道或微通道)，通道74設(shè)置于橫側(cè)面54內(nèi)。主體42可以包括2至40個或更多個通道74(如所描繪的，主體42包括23個通道74)。各通道74配置成從腔56接收冷卻流體。各通道74包括第一端部76，第一端部76包括鉤狀部分78，鉤狀部分78具有自由端80。各鉤狀部分78具有在大約0.05至4 mm，0.1至3毫米(mm)、1.14至2.5 mm以及其間的所有的子范圍的范圍內(nèi)變動的鉤轉(zhuǎn)彎半徑。如在下文中更詳細地描述的，各鉤狀部分78的自由端80與入口通路聯(lián)接，入口通路允許通道74從腔56接收冷卻流體。鉤狀部分78的彎曲允許將更多的通道74設(shè)置于橫側(cè)面54內(nèi)。另外，鉤狀部分78通過在將流量保持為最小值的同時，延長與側(cè)緣48、50相鄰的冷卻通道74的長度，從而提供更大的冷卻區(qū)域(例如，比與用于渦輪護罩的典型的冷卻系統(tǒng)更大)。另外，鉤狀部分78允許通道74的直線部分的更好的間距。而且，鉤狀部分78的折回允許使通道的直線部分均等地遠離相鄰的通道，以籌劃(cook)護罩段36的主體42的主要部分。在某些實施例中，能夠調(diào)整鉤狀部分78，以允許將通道74的直線部分的間距針對熱量更高的負荷帶而更緊密地組合(packed)?？傮w上，還使通道74的形狀優(yōu)化，以便萬一在通道74發(fā)生堵塞的情形下提供充分的冷卻。各通道74還包括第二端部82，第二端部82允許所耗費的冷卻流體經(jīng)由側(cè)緣48、50且經(jīng)由如箭頭84所指示的出口孔而退出主體42。在某些實施例中，第二端部82包括計量特征，該計量特征配置成對相應通道74內(nèi)的冷卻流體的流量進行調(diào)節(jié)(例如，計量)。在某些實施例中，各通道74可以形成第二端部82處的分段通道。具體地，主體42的搭接部分可以在第二端部82內(nèi)延伸跨過各通道74(例如，沿從前緣44至后緣46的方向)，通道74的一部分位于搭接部分的上游，并且，通道74的一部分位于搭接部分的下游。通路可以在搭接部分的下方延伸，將通道74的位于搭接部分的上游和下游的部分流體連接。在某些實施例中，各通道74本身(將第二端部82排除在外)充當計量特征(例如，包括延伸至通道中的主體42的一部分)。在其他實施例中，與鉤狀部分78聯(lián)接的入口通路可以包括計量特征(例如，延伸至入口通路中的主體42的部分)。在某些實施例中，通道74本身、第二端部82或入口通路或這些部件的組合，包括計量特征。

如所描繪的，一些通道74(例如，通道86)包括設(shè)置成與側(cè)緣50相鄰的第一端部76的鉤狀部分78和設(shè)置成與側(cè)緣48相鄰的第二端部82，而一些通道74(例如，通道88)包括設(shè)置成與側(cè)緣48相鄰的第一端部76的鉤狀部分78和設(shè)置成與側(cè)緣50相鄰的第二端部82。在某些實施例中，通道74以交替的模式設(shè)置(例如，通道86、88)，一個通道74具有設(shè)置成與一個側(cè)緣48或50相鄰的鉤狀部分78和設(shè)置成與相對的側(cè)緣48或50相鄰的第二端部82(例如，在某些實施例中，具有計量特征)，相鄰的通道74具有相對的取向。如所描繪的，通道74在側(cè)緣48、50之間從與前緣44相鄰的位置延伸至與后緣46相鄰的位置。在某些實施例中，通道74可以在側(cè)緣48、50之間延伸而覆蓋主體42的位于前緣44與后緣46之間的長度90的大約百分之50至90、百分之50至70、百分之70至90及其中的所有的子范圍。例如，通道74可以在側(cè)緣48、50之間延伸而覆蓋長度90的大約百分之50、55、60、65、70、75、80、85、或90。這允許不但沿著側(cè)緣48、50兩者都冷卻，而且還在前緣44與后緣46之間和側(cè)緣48、50之間橫過主體42的相當大的部分(具體地，取向為朝向熱氣流路47的橫側(cè)面54)而冷卻。

圖4是內(nèi)渦輪護罩段36的實施例的頂視圖(例如，與腔56交界的橫側(cè)面52的視圖)。如所描繪的，主體包括多個開口或孔隙92，開口或孔隙92允許冷卻流體而從腔56經(jīng)由入口通路而流動至通道74中。圖5是圖4的內(nèi)渦輪護罩段36的實施例的沿著線5-5截取的透視橫截面圖。如所描繪的，入口通路94(以虛線示出)大致沿著徑向方向32從通道74的鉤狀部分78的自由端80延伸至橫側(cè)面52，以允許冷卻流體流動至通道74中。在某些實施例中，入口通路94可以相對于橫側(cè)面54而成角度。例如，入口通路94的角可以在大約45與90度之間、45與70度之間、70與90度之間及其中的所有的子范圍的范圍內(nèi)變動。

圖6是內(nèi)渦輪護罩段36(例如，不具有PSP層58)的實施例的一部分的透視圖，圖示通道74的第二端部82的分段通道96。在某些實施例中，第二端部82包括計量特征(例如，搭接部分98)，計量特征配置成對相應的通道74內(nèi)的冷卻流體的流量進行調(diào)節(jié)(例如，計量)。具體地，主體42的搭接部分98可以在第二端部82內(nèi)延伸跨過各通道74(例如，沿從前緣44至后緣46的方向(例如，軸向方向30))，以形成分段通道96，通道74的部分100位于搭接部分98的上游，并且，通道74的部分102位于搭接部分98的下游。搭接部分98還可以沿徑向方向32部分地延伸至通道74中。通路104可以在搭接部分98的下方延伸，將通道74的位于通道74的上游和下游的部分100、102流體連接，以允許冷卻流體經(jīng)由出口孔105而退出。在某些實施例中，各通道74本身(將第二端部82排除在外)充當計量特征(例如，包括延伸至通道中的一部分的主體42)。在其他實施例中，與鉤狀部分78聯(lián)接的入口通路94可以包括計量特征(例如，延伸至入口通路中的該部分的主體42)。在某些實施例中，通道74本身、第二端部82或入口通路94或以上的部件的組合包括計量特征。

圖7描繪了實施例，該實施例描繪分段冷卻通道74的端部81(例如，第二端部82、第三端部83)。在所圖示的實施例中，端部81包括具有出口特征106(例如，搭接部分98)的分段冷卻通道(例如，第一分段冷卻通道96、第二分段通道108)。出口特征106由電極形成(如在下文中關(guān)于圖9而詳細地描述)。在一些實施例中，出口特征106分別對比如第一通道86和第二通道88內(nèi)的空氣之類的冷卻流體的流量進行調(diào)節(jié)或計量。

圖8描繪了實施例，該實施例描繪分段冷卻通道74的端部81的尺寸。端部81可以包括：第一部分112，設(shè)置成與出口特征106相鄰，并且，位于出口特征106的上游部75；和第二部分114，設(shè)置成與出口特征106相鄰，并且，位于出口特征106的下游部77。在所圖示的實施例中，第一部分112具有第一方向122(例如，軸向方向30)上的第一寬度120。第二部分114具有第一方向(例如，軸向方向30)上的第二寬度122，并且，第二寬度122比第一寬度120更大。在一些實施例中，第二寬度122可以是第一寬度120的寬度的至少2、3、4、5、6、7、8或更多倍。

在所圖示的實施例中，可以將出口特征106電火花加工至護罩主體42中。出口特征106包括主體部分，該主體部分沿第一方向(例如，軸向方向30)延伸跨過通道74的端部81。內(nèi)護罩段36包括主體部分，該主體部分沿徑向方向32朝向第二橫側(cè)面54(例如，與熱氣流路流體連通的外部部分)延伸。

在所圖示的實施例中，內(nèi)護罩段36包括第一通路86和第二通路88。第一及第二通路86、88具有第三方向(例如，徑向方向32)上的由箭頭124描繪的第三寬度，第三寬度可以比第一寬度120和第二寬度122兩者都更窄。第二端部82和第一主體部分126限定第二端部82的第一部分112與第二部分114之間的第一通路86。

圖9描繪了由電極形成的形狀，電極形成出口特征106和分段冷卻通路74。電極用于創(chuàng)建分段冷卻通道74和出口特征106。主體42可以具有徑向方向32上的主體高度109。通道高度111可以由電極形成于主體42內(nèi)，其中，形成有冷卻通道74和出口特征106。通道高度111可以是主體高度109的高度的10至75%、25至60%、30至50%以及其間的所有的子范圍。

如進一步關(guān)于圖10而描述的，可以通過比如電火花加工之類的任何合適的制造工藝而將第二端部82的第一及第二部分112、114和第三端部83的第三及第四部分116、118加工至護罩主體42中?？梢栽趯㈩A燒結(jié)的預成形層58釬焊或熔融至第二橫側(cè)面54上之前，形成第二端部82的第一及第二部分112、114和第三端部83的第三及第四部分116、118?？梢酝ㄟ^對冷卻通道74進行“爆孔”，從而將第一及第二通路86、88電火花加工至護罩主體42中，以形成分段冷卻通道86、88。可以在將預燒結(jié)的預成形層58釬焊或熔融至第二橫側(cè)面54上之后，通過爆孔操作而將第一及第二通路86、88電火花加工至護罩主體42中。在所圖示的實施例中，第一端部76和第四端部85包括鉤狀部分70，鉤狀部分70具有自由端80。自由端80形成與各自由端80聯(lián)接的相應入口通路(例如，冷卻通路74)。自由端80沿徑向方向32延伸至護罩主體42的第一橫側(cè)面52。相應的入口通路(例如，冷卻通道52、冷卻通路)將比如空氣之類的冷卻流體從腔提供至相應冷卻通道74中的每一個。

圖10是用于制造內(nèi)渦輪護罩段36的方法130的實施例的流程圖。方法130包括，鑄造主體42(方框132)。方法130還包括，將氣路表面研磨（或稱“磨光”，“磨削”）至主體42上(方框134)。具體地，可以將配置成取向為朝向熱氣流路47的橫側(cè)面54，在第一及第二側(cè)緣48、50之間沿周向方向34和/或在前緣和后緣44、46之間，沿軸向方向30研磨成弧形。方法130進一步包括，將通道74電火花加工至主體42的橫側(cè)面54中(方框136)。方法130還進一步包括，形成(例如，加工、電火花加工等)出口特征或出口標記特征(例如，搭接部分102)，這些特征指示應當對通道74的第二端部82中的出口孔105進行鉆孔或電火花加工的位置(方框138)。方法130還進一步包括，將入口通路94從橫側(cè)面552形成(例如，機加工、電火花加工等)至通道74的第一端部76的鉤狀部分78的自由端80(方框140)。方法130包括，將入口通路94的開口或孔隙92遮蔽(方框142)，以阻擋在內(nèi)渦輪護罩段36的制造的期間在通道74內(nèi)得到的碎屑。方法130包括，將PSP層58釬焊至橫側(cè)面54上(方框144)，以便PSP層58的第一表面60與主體42一起限定(例如，包圍)通道74，并且，PSP層58的第二表面62與熱氣流路47交界。在某些實施例中，作為PSP層58的備選方案，非PSP金屬片可以設(shè)置于橫側(cè)面54上，橫側(cè)面54與主體42一起限定通道74。在某些實施例中，作為PSP層58的備選方案，可以利用屏障涂層或TBC搭接來包圍主體42內(nèi)的通道74。方法130還包括，對將PSP層58釬焊到主體42上的釬焊進行檢查(方框146)。方法130還進一步包括，加工斜面(例如，側(cè)緣48、50)(方框148)。方法130還進一步包括，從入口通路94的開口92去掉遮蔽(方框150)。方法130甚至還進一步包括，形成(例如，加工、電火花加工等)通道74的第二端部82的出口計量孔105，以允許冷卻流體退出側(cè)緣48、50(方框152)。在某些實施例中，可以將通道74、計量特征以及入口通路94鑄造于主體42內(nèi)。

所公開的實施例的技術(shù)效果包括，利用多個冷卻通道來使渦輪護罩的區(qū)域冷卻。冷卻通道包括至少具有第一及第二端部的第一冷卻通道和具有第三及第四端部的第二冷卻通道。第二端部包括具有第一出口特征的第一分段通道，并且，第三端部包括具有第二出口特征的第二分段通道。出口特征減少了涂覆操作期間的通道堵塞(例如，通過使通道免于暴露于斜面(側(cè)面)，直到完成涂覆工藝之后為止)。出口特征還可以充當計量特征，以對通道內(nèi)的冷卻流體的流量進行調(diào)節(jié)。第一及第二冷卻通道和第一及第二出口特征可以通過比如電火花加工之類的合適工藝而形成。

本書面描述使用示例來公開本發(fā)明，包括最佳方式，并且，還允許本領(lǐng)域任何技術(shù)人員實施本發(fā)明，包括制作并使用任何裝置或系統(tǒng)和執(zhí)行任何結(jié)合的方法。本發(fā)明的專利范圍由權(quán)利要求限定，并且，可以包括本領(lǐng)域技術(shù)人員所想到的其他示例。如果這樣的其他示例具有與權(quán)利要求的字面語言無差異的結(jié)構(gòu)要素，或如果這些示例包括與權(quán)利要求的字面語言無實質(zhì)性差異的等同結(jié)構(gòu)要素，則這些示例旨在屬于權(quán)利要求的范圍內(nèi)。