[發(fā)明專利]導(dǎo)向葉片的冷卻裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310277601.2
• 申請(qǐng)日: 2013-07-03
• 公開（公告）號(hào): CN103306744A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 廖乃冰;盧聰明;周志翔;賀宜紅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國航空動(dòng)力機(jī)械研究所
• 主分類號(hào): F01D5/18
• 分類號(hào): F01D5/18
• 代理公司: 北京康信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 吳貴明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及航空發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻領(lǐng)域，特別地，涉及一種導(dǎo)向葉片的冷卻裝置。

背景技術(shù)

高性能航空發(fā)動(dòng)機(jī)包括一種緊湊高效的導(dǎo)向葉片，高性能航空發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)，其渦輪進(jìn)口處溫度高，如某型號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪進(jìn)口平均溫度1300K～1550K，已超過導(dǎo)向葉片的材料允許溫度，使用時(shí)須對(duì)導(dǎo)向葉片進(jìn)行冷卻設(shè)計(jì)以保證其安全可靠的工作。導(dǎo)向葉片在冷卻時(shí)，需要消耗壓氣機(jī)的壓縮氣體，而壓縮氣體對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)綜合性能產(chǎn)生直接的負(fù)面影響。在實(shí)際操作中，需要提高氣流的冷卻效率以降低氣流的消耗量，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的綜合使用性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、氣流冷卻效率高而冷氣消耗量少的導(dǎo)向葉片的冷卻裝置，以解決現(xiàn)有的導(dǎo)向葉片在冷卻過程中消耗大量壓縮氣體后對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)綜合性能產(chǎn)生負(fù)面影響的技術(shù)問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種導(dǎo)向葉片的冷卻裝置，導(dǎo)向葉片為空心結(jié)構(gòu)，其包括：內(nèi)嵌于導(dǎo)向葉片的空腔內(nèi)的沖擊管體，沖擊管體為空心結(jié)構(gòu)，沖擊管體的內(nèi)腔與冷氣貫通；沖擊管體的壁面開設(shè)多個(gè)與沖擊管體的內(nèi)腔貫通的通氣孔，通氣孔的開口朝向?qū)蛉~片的內(nèi)壁面，沖擊管體與導(dǎo)向葉片之間留有間隙，通氣孔與間隙貫通；通氣孔的直徑為d；沖擊管體貫通于導(dǎo)向葉片的空腔且與空腔的端面齊平，齊平的兩端與導(dǎo)向葉片的兩端均緊密貼合，用于密封沖擊管體與導(dǎo)向葉片間隙之間的冷氣。

進(jìn)一步地，沖擊管體與導(dǎo)向葉片的貼合處一端自由貼合，另一端固定密封。

進(jìn)一步地，導(dǎo)向葉片的內(nèi)壁凸設(shè)擾流柱，擾流柱包括多個(gè)葉背擾流凸臺(tái)和葉盆擾流凸臺(tái)，葉背擾流凸臺(tái)和葉盆擾流凸臺(tái)均貫通沖擊管體與導(dǎo)向葉片之間的間隙后抵靠于沖擊管體。

進(jìn)一步地，葉背擾流凸臺(tái)在導(dǎo)向葉片的葉背至前緣滯止點(diǎn)8％～60％的型線區(qū)域布置6～9排，每一排葉背擾流凸臺(tái)橫向等間距分布，相鄰縱向兩排葉背擾流凸臺(tái)交錯(cuò)排列，且縱向間距S3為5倍至10倍通氣孔的直徑；葉盆擾流凸臺(tái)在導(dǎo)向葉片的葉盆至前緣滯止點(diǎn)8％～60％的型線區(qū)域布置6～9排，每一排葉盆擾流凸臺(tái)橫向等間距分布，相鄰縱向兩排葉盆擾流凸臺(tái)交錯(cuò)排列，且縱向間距S5為5倍至10倍通氣孔的直徑。

進(jìn)一步地，擾流柱還包括前端橫向擾流柱、葉背擾流柱、葉盆擾流柱和尾端橫向擾流柱，前端橫向擾流柱設(shè)置于導(dǎo)向葉片的葉背和葉盆的轉(zhuǎn)角的內(nèi)腔處；葉背擾流柱和葉盆擾流柱相對(duì)設(shè)置，沖擊管體設(shè)置于葉背擾流柱與前端橫向擾流柱之間；尾端橫向擾流柱設(shè)置于葉背擾流柱的下方，并靠近導(dǎo)向葉片的尾緣，橫向擾流柱與導(dǎo)向葉片的葉盆和葉背均連接。

進(jìn)一步地，葉背擾流柱設(shè)置于導(dǎo)向葉片的葉背至前緣滯止點(diǎn)62％～66％的區(qū)域，葉背擾流柱的直徑為1．5d～3d，葉盆擾流柱與葉背擾流柱結(jié)構(gòu)相同；前端橫向擾流柱直徑S8為1．5倍至3倍通氣孔的直徑，長度S2為5倍至10倍通氣孔的直徑，相鄰兩個(gè)間距S1為6倍至12倍通氣孔的直徑；尾端橫向擾流柱設(shè)置于導(dǎo)向葉片的葉盆至前緣滯止點(diǎn)71％～75％的區(qū)域之間，等間距的布置一排，間距S4為7倍至15倍通氣孔的直徑，直徑為1．5倍至3倍通氣孔的直徑。

進(jìn)一步地，尾端橫向擾流柱的下方設(shè)有多個(gè)偏劈縫，偏劈縫設(shè)置于導(dǎo)向葉片的葉背和葉盆的轉(zhuǎn)角處的前方，導(dǎo)向葉片空腔內(nèi)的氣體通過偏劈縫流出對(duì)導(dǎo)向葉片的尾緣進(jìn)行氣膜冷卻。

進(jìn)一步地，偏劈縫布置于導(dǎo)向葉片的葉盆距離前緣滯止點(diǎn)77％～88％的區(qū)域，偏劈縫的寬度S6為0．7倍至13倍通氣孔的直徑，高度S5為7倍至12倍通氣孔的直徑；偏劈縫的出口與導(dǎo)向葉片尾緣點(diǎn)的距離S7為10倍至20倍通氣孔的直徑。

進(jìn)一步地，在一橫截面上，沖擊管體布置9個(gè)通氣孔，通氣孔與導(dǎo)向葉片的葉背同側(cè)，通氣孔與導(dǎo)向葉片的葉盆同側(cè)，通氣孔的開口朝向?qū)蛉~片的前緣滯止點(diǎn)，前緣滯止點(diǎn)位于導(dǎo)向葉片的葉背和葉盆的轉(zhuǎn)角處。

進(jìn)一步地，通氣孔的中心線至前緣滯止點(diǎn)的弧長分別對(duì)應(yīng)導(dǎo)向葉片的葉盆弧長的比值的取值范圍為：0．11～0．15，0．23～0．27，0．4～0．44，0．52～0．56，通氣孔在沖擊管體的壁面縱向成排延伸，且每一排的通氣孔均勻間隔布置，間隔距離為8倍至15倍通氣孔的直徑。

進(jìn)一步地，通氣孔的中心線至前緣滯止點(diǎn)形成的弧長分別對(duì)應(yīng)導(dǎo)向葉片的葉背弧長的比值的取值范圍為：0．05～0．08，0．12～0．16，0．4～0．44，0．52～0．56，通氣孔在沖擊管體的壁面縱向成排延伸，且每一排的通氣孔均勻間隔布置，間隔距離為8倍至15倍通氣孔的直徑。

進(jìn)一步地，通氣孔的孔徑d為0．5mm～1．5mm。