[發(fā)明專利]動(dòng)葉葉頂隔板式迷宮結(jié)構(gòu)

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210516198.X
• 申請(qǐng)日: 2012-12-05
• 公開（公告）號(hào): CN102943694A
• 公開（公告）日: 2013-02-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李廣超;張魏;寇志海;王成軍;彭大維
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 沈陽航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): F01D5/18
• 分類號(hào): F01D5/18;F01D11/08
• 代理公司: 沈陽維特專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 21229
• 代理人: 甄玉荃

技術(shù)領(lǐng)域：本發(fā)明涉及一種燃?xì)廨啓C(jī)動(dòng)葉葉柵的結(jié)構(gòu)，尤其是一種動(dòng)葉葉頂隔板式迷宮結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù):燃?xì)廨啓C(jī)通過燃?xì)鈱?duì)渦輪動(dòng)葉的沖擊使動(dòng)葉轉(zhuǎn)動(dòng)而輸出功。受渦輪部件工作時(shí)溫度變化和離心力產(chǎn)生的形變、氣動(dòng)載荷、加工和裝配等因素的影響，葉頂和機(jī)匣之間必須預(yù)留一定的間隙，如圖2和圖3所示。燃?xì)鈺?huì)通過葉頂間隙從壓力面一側(cè)向吸力面一側(cè)形成燃?xì)庑孤┝鲃?dòng)，泄漏的工質(zhì)一方面沒有推動(dòng)渦輪作用，給渦輪造成了一定的功率虧損，另一方面泄漏工質(zhì)和葉柵通道內(nèi)的主氣流摻混而造成燃?xì)鈿鈩?dòng)損失，降低渦輪通流效率。就目前渦輪入口溫度而言，必須對(duì)渦輪部件進(jìn)行有效的冷卻才能夠使渦輪正常工作。通常在葉頂開一排小孔（氣膜孔），從氣膜孔向葉頂間隙內(nèi)噴冷氣形成冷氣膜而保護(hù)葉頂不被燃?xì)鉄龎摹Ｓ捎谌~頂間隙內(nèi)流場非常復(fù)雜，氣膜冷卻效率較低而且分布不均勻。如何降低葉頂間隙泄漏流造成的氣動(dòng)損失并降低泄漏燃?xì)庀蛉~頂?shù)膫鳠崃渴侨~片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須認(rèn)真考慮的技術(shù)問題。在葉頂邊緣加肋條形成的葉頂凹槽結(jié)構(gòu)可以在一定程度上減少葉頂間隙的泄漏量，但是在改善葉頂冷卻效果方面非常有限。

發(fā)明內(nèi)容：針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種使燃?xì)獠灰琢魅肴~頂間隙內(nèi)，減少燃?xì)庑孤┝浚岣呷細(xì)庾龉δ芰Φ膭?dòng)葉葉頂隔板式迷宮結(jié)構(gòu)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：動(dòng)葉葉頂隔板式迷宮結(jié)構(gòu)，葉片上設(shè)有隔板和氣膜孔，氣膜孔位于壓力面?zhèn)龋舭逦挥谖γ鎮(zhèn)取?duì)于不同的葉片來說，葉片越厚，隔板排數(shù)越多。對(duì)于同一個(gè)葉片不同位置來說，越靠近中弦區(qū)，隔板排數(shù)越多。

隔板長度L1與葉片弦長L的比值在0.05-0.5之間，隔板寬度W2與隔板長度L1的比值在0.05-0.3之間，隔板高度H1與隔板長度L1比值在0.05-0.3之間。隔板與葉頂平面的夾角α在45°到90°之間,當(dāng)角度小于90°時(shí)，隔板向著壓力面一側(cè)傾斜。

最靠近葉片前緣的隔板到葉片前緣的距離L2與葉片弦長L的比值在0.05-0.1之間。隔板由前緣向尾緣沿著母線方向一次排開，可以是2-5排，每排隔板數(shù)量由壓力面?zhèn)认蛭γ鎮(zhèn)戎饾u減少或者不變。相鄰兩排的隔板進(jìn)行交叉布置，相鄰兩排之間的距離W3與葉片弦長L的比值在0.01-0.1之間，每排隔板中相鄰隔板的距離L3與隔板長度L1的比值在0.5-2.0之間。

氣膜孔的直徑D與隔板長度L1的比值在0.1-0.5之間，氣膜孔中軸線與葉頂?shù)膴A角β在20°-90°之間。

本發(fā)明的整體思路是一方面利用隔板的迷宮效應(yīng)對(duì)葉頂間隙泄漏流進(jìn)行密封（圖2），使燃?xì)獠灰琢魅肴~頂間隙內(nèi)，減少燃?xì)庑孤┝浚岣呷細(xì)庾龉δ芰Γ涣硪环矫妫妹詫m效應(yīng)對(duì)葉頂氣膜孔噴出的冷氣進(jìn)行密封(圖1)，使冷氣不易流出葉頂間隙，延長冷氣在葉頂間隙的流程，提高冷卻效果。增加泄漏流流通阻力，尤其是泄漏流量較大的中弦區(qū)的流通阻力。當(dāng)隔板周向距離較短時(shí)，泄漏燃?xì)庠诿詫m內(nèi)會(huì)形成流動(dòng)死區(qū)，速度非常低，實(shí)現(xiàn)間隙內(nèi)泄漏燃?xì)鈴较蛩俣忍荻容^慢的變化，減少燃?xì)庀蛉~頂?shù)膫鳠崃俊亩岣邷u輪級(jí)整體性能。隔板可以靈活布置，泄流量較大的葉片中弦區(qū)葉頂?shù)膶挾却螅『每梢圆贾幂^多了隔板。從而實(shí)現(xiàn)葉頂間隙泄漏量的降低和泄漏燃?xì)庀蛉~頂傳熱量的減少。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：（1）葉頂間隙燃?xì)庑孤┝棵黠@減少，采用隔板式迷宮結(jié)構(gòu)的葉柵總壓損失系數(shù)降低14%。（2）葉頂?shù)臍饽だ鋮s效果明顯改進(jìn)，葉頂氣膜冷卻效率提高23%，葉頂換熱系數(shù)降低12%。

附圖說明

圖1是冷氣從氣膜孔噴出后的流線示意圖。

圖2是燃?xì)馔ㄟ^葉頂間隙的流線示意圖。

圖3是葉頂尺寸示意圖。

圖中：1.氣膜孔??2.邊緣肋條??3隔板??4.氣膜孔噴出的冷氣流線??5.機(jī)匣??6.葉頂間隙內(nèi)的燃?xì)饬骶€??7.葉片壓力面??8.葉片吸力面

具體實(shí)施方式：本實(shí)施例是用于某發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪動(dòng)葉頂部結(jié)構(gòu)，葉片弦長在50mm-100mm之間。具體是在動(dòng)葉頂端布置一些隔板，如圖1-圖3所示，隔板3可以和葉頂整體鑄造而成。隔板3長度1mm-3mm、寬度0.3mm-1mm、隔板3高度0.5mm-2mm。隔板3與葉頂平面的夾角α為45°-90°。從葉頂壓力面到吸力面一側(cè)，依次為葉頂壓力面?zhèn)?、邊緣肋條2、氣膜孔1、隔板3（多排），葉頂吸力面?zhèn)?。每個(gè)氣膜孔1的直徑在0.5mm-3mm，氣膜孔1中心距離葉頂凹槽底部壓力面?zhèn)染嚯x為2mm-8mm。靠近氣膜孔孔的隔板排中隔板數(shù)量與氣膜孔的數(shù)量相同。