专利名称：涉及冷却翅片的方法和装置的制作方法
技术领域：
本文所公开的主题涉及冷却翅片(cooling fin)和涉及制造冷却翅片的方法。
背景技术：
诸如例如涡轮发动机这样的机械设备包括多种以空气冷却的构件。用于改进空 气冷却效果的一种方法是使用冷却翅片来引导冷却空气流动，且提供额外的表面积用于对 流。许多以空气冷却的构件被不规则地成形；且形成并附连用于在不规则形状构件上 冷却的翅片可能较为困难或昂贵。需要用于有效且高效地形成并附连用于以空气冷却的构 件的冷却翅片的方法和装置。
发明内容
根据本发明的一方面，一种翅片装置包括波纹形的材料条，其具有第一下平坦表 面，第二下平坦表面，对应于第一下平坦表面和第二下平坦表面的第一上平坦表面，其中第 一下平坦表面和第二下平坦表面用以附连到构件表面上；以及，第一翅片部分，其将第一下 平坦表面连接到第一上平坦表面。根据本发明的另一方面，一种用于制造翅片组件的方法包括确定要冷却的构件 表面；形成波纹形的材料条，该波纹形的材料条具有第一下平坦表面，第二下平坦表面，和 对应于第一下平坦表面和第二下平坦表面的第一上平坦表面，以及，第一翅片部分，其将第 一下平坦表面连接到第一上平坦表面；将第一下平坦表面附连到构件表面；以及，将第二 下平坦表面附连到构件表面。通过结合附图的下文的具体实施方式
，本发明的这些和其它优点和特点将更加明显。
在所附的权利要求中特别地指出且明确地主张被认为是本发明的主题。通过结合 附图的下文的具体实施方式
，本发明的前述和其它特点和优点将会变得明显，在附图中图1是冷却翅片组件的示范性实施例的透视图。图2是图1的冷却翅片装置和表面构件的示范性实施例的侧视剖视图。图3是冷却翅片装置的替代示范性实施例的侧视剖视图。图4是冷却翅片装置的另一替代实施例的透视图。图5是图4的冷却翅片装置的顶视图。图6是图4的冷却翅片装置的侧视图。图7是图4的冷却翅片装置的示范性布置的顶视图。下文的具体实施方式
参看附图以举例说明的方式解释本发明的实施例，以及优点 和特点。
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元件符号列表
102冷却翅片装置
104表面
106构件
108内表面
201实施例
202下平坦表面
203实施例
204上平坦表面
206区域
301实施例
302区域
402冷却翅片装置
401第一纵向边缘
403第二纵向边缘
405弯曲
701箭头
703撞击屏蔽部分
具体实施例方式涡轮发动机中的构件常常以空气冷却。冷却空气常常高速流动且可导致低效流型 (flow pattern)，低效流型不足以冷却特定构件的热部分。可添加冷却翅片以(例如)通 过干扰不希望的边界层、增加冷却空气湍流和向构件添加额外表面增加传热来改进冷却空 气的冷却效果。制造冷却翅片的先前方法包括在铸造过程中将翅片形成为构件的部分。铸 造翅片增加了制造构件的成本且并不允许在需要时改变翅片的位置。其它方法包括将单独 翅片附连到构件表面上。附连单独翅片的成本高且耗时。在下文中描述允许将多个翅片容 易地制造和附连到构件表面上的方法和装置。图1说明了附连到构件106的表面104的冷却翅片装置102的示范性实施例的透 视图。在所图示的实施例中，表面104是以空气冷却的涡轮构件(例如，过渡部分或燃烧衬 套)的外表面。在操作中，由沿着表面104的空气流动来冷却该构件。冷却翅片装置102 是波纹形柔性材料条(strip of corrugated flexible material)，诸如例如，钢、钛、铝、 超合金或其它类型的合适材料。使用(例如)焊接或钎焊方法来将冷却翅片装置102附连 到表面104上。冷却翅片装置102可进行尺寸设置且附连到表面104上使得冷却翅片装置 102包围表面104的外周边，或者可应用于被确定要冷却的表面104的特定部分。冷却翅片装置102的柔性允许冷却翅片装置102弯曲以符合表面104弯曲的轮 廓。冷却翅片装置102可弯曲或扭曲以沿着表面104的各个点与表面104接触。图2说明了冷却翅片装置102和表面构件106的示范性实施例201的侧视剖视图。 冷却翅片装置102包括由翅片部分208连接的多个下平坦表面202和上平坦表面204。下 平坦表面202附连到区域206中的表面104。可(例如)使用焊接或钎焊来附连下平坦表面202。示范性实施例203类似于示范性实施例201，且包括附连到构件106内表面108上 的第二冷却翅片装置102。图3说明了替代示范性实施例301包括如上文所述附连到表面104上的第一冷却 翅片装置102。示范性实施例301具有附连到第一冷却翅片装置102上的第二冷却翅片装 置102。可通过将第一冷却翅片装置102的上平坦表面204 (图2)与第二冷却翅片装置102 的下平坦表面202对准和附连区域302中的表面而将第二冷却翅片装置102附连到第一冷 却翅片装置102。示范性实施例301得到由第一冷却翅片装置102与第二冷却翅片装置限 定的空腔304。图4示出了冷却翅片装置402的替代实施例的透视图。冷却翅片装置402类似于 上文所述的冷却翅片，但形成波纹形冷却翅片装置402的弯曲与冷却翅片装置402的纵向 边缘成斜角。图4包括液压直径(hydraulic diameter)尺寸(D)和长度尺寸(L)。可在上 文所述的实施例中的任一实施例中限定这些尺寸。所图示实施例包括以L/D < 2比例的尺 寸。该比例当用于非圆柱形和非均勻表面上时改进了性能。图5示出了具有第一纵向边缘 401和第二纵向边缘403的冷却翅片装置402的顶视图。该弯曲405被示出与第一纵向边 缘401和第二纵向边缘403成斜角(Φ)。图6示出冷却翅片装置402的侧视图。形成具有 斜角的波纹形冷却翅片装置402允许翅片部分以偏离冷却翅片装置402的垂直轴线的角度 引导空气流动。图7示出了附连到构件106的多个冷却翅片装置402的实例的顶视图。冷却翅片 装置 402的方位设置成使得翅片部分405改变箭头701所示的冷却空气的流动角度。冷却 空气可从撞击屏蔽部分(impingement shield portion) 703发出。改变冷却空气701流动 的角度将增加冷却空气701的冷却效果的效率。例如，成角度的翅片向冷却空气的热流动 给予切向分量，使得热空气从构件表面106在径向向外移动。热空气向外移动使得冷却空 气向内朝向构件106的热表面流动。上文所述的冷却翅片装置的实施例可通过使柔性材料条弯曲以形成波纹形冷却 翅片装置而形成。可使弯曲与条的纵向边缘垂直或成斜角。一旦通过(例如)实验和操作 测试确定了要冷却的构件表面，可使用多种方法将波纹形冷却翅片装置附连到构件表面。 冷却翅片装置的柔性允许该装置弯曲以接触不规则和弯曲的表面。例如，波纹形冷却翅片 装置的下平坦表面的选择可通过电阻焊接(resistive weld)或类似方法而紧固到表面上。 可使用钎焊方法，诸如例如钎焊带、钎焊软膏或钎焊粉末将其余下平坦表面附连到该表面 上。其它附连方法可包括点焊，或者将下平坦表面中的每一个焊接到构件表面上。上文所述的装置和方法提供用于形成且将冷却翅片附连到空气冷却构件表面上 的有效且具成本效益的方法。该方法允许将多个成角度的翅片表面附连到可包括不规则形 状表面的构件上。虽然仅关于有限的几个实施例详细地描述了本发明，但应易于了解本发明并不限 于这些公开的实施例。而且，可修改本发明以合并之前未描述的任意多个变型、更改、替代 或等效布置，但这些仍符合本发明的精神和范围。此外，虽然描述了本发明的各种实施例， 但应了解本发明的方面可包括所述实施例中的仅某些实施例。因此，本发明不应被认为受 到前文描述的限制，而是仅受到所附权利要求范围的限制。
权利要求
一种翅片装置(102)，其包括波纹形的材料条，所述波纹形的材料条具有第一下平坦表面(202)；第二下平坦表面(202)；对应于所述第一下平坦表面(202)和所述第二下平坦表面(202)的第一上平坦表面(204)，其中，所述第一下平坦表面(202)和所述第二下平坦表面(202)用以附连到构件(106)的表面(104)上；以及第一翅片部分(102)，其将所述第一下平坦表面(202)连接到所述第一上平坦表面(204)。
2.根据权利要求1所述的翅片装置，其特征在于，所述第一下平坦表面(202)部分地 由材料的第一纵向边缘(401)、所述材料的第二纵向边缘(403)和所述材料中的第一弯曲 (405)限定。
3.根据权利要求1所述的翅片装置，其特征在于，所述第一上平坦表面(204)部分地 由材料的第一纵向边缘(401)、所述材料的第二纵向边缘(403)、所述材料中的第二弯曲 (405)以及所述材料中的第三弯曲(405)限定。
4.根据权利要求1所述的翅片装置，其特征在于，所述第一下平坦表面(202)通过焊接 附连到所述构件(106)的所述表面(104)上。
5.根据权利要求1所述的翅片装置，其特征在于，所述第二下平坦表面(202)通过钎焊 附连到所述构件(106)的所述表面(104)上。
6.根据权利要求1所述的翅片装置，其特征在于，所述波纹形的材料条(102)是柔性的。
7.根据权利要求2所述的翅片装置，其特征在于，所述第一弯曲(405)相对于所述材料 的第一纵向边缘(401)和所述材料的第二纵向边缘(403)成斜角。
8.根据权利要求3所述的翅片装置，其特征在于，所述第二弯曲(405)相对于所述材料 的第一纵向边缘(401)和所述材料的第二纵向边缘(403)成斜角。
9.根据权利要求1所述的翅片装置，其特征在于，所述第一上平坦表面(204)限定第一 尺寸(D)和第二尺寸(L)，且所述第一尺寸(D)和第二尺寸之比(L/D)小于2。
全文摘要
本申请公开了一种涉及冷却翅片的方法和装置。其中，一种翅片装置(102)包括波纹形的材料条，该波纹形的材料条具有第一下平坦表面(202)、第二下平坦表面(202)，对应于第一下平坦表面(202)和第二下平坦表面(202)的第一上平坦表面(204)，其中，第一下平坦表面(202)和第二下平坦表面(202)用以附连到构件(106)的表面(104)上；以及，第一翅片部分(102)，其将第一下平坦表面(202)附连到第一上平坦表面(204)。
文档编号F28F3/00GK101865624SQ20101014314
公开日2010年10月20日 申请日期2010年3月5日 优先权日2009年3月5日
发明者A·S·佩克, J·D·贝里 申请人:通用电气公司