[實(shí)用新型]一種渦輪葉片前緣冷卻結(jié)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320100569.6
• 申請(qǐng)日: 2013-03-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN203214108U
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-09-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 康濱鵬;欒永先;杜治能;盧元麗;宋偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司沈陽(yáng)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)研究所
• 主分類號(hào): F01D5/18
• 分類號(hào): F01D5/18
• 代理公司: 沈陽(yáng)晨創(chuàng)科技專利代理有限責(zé)任公司 21001
• 代理人: 任玉龍

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪冷卻葉片結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，特別涉及了一種渦輪葉片前緣冷卻結(jié)構(gòu)。?

背景技術(shù)

由于先進(jìn)高溫燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)燃?xì)鉁囟容^高，渦輪葉片需要采用先進(jìn)高效冷卻技術(shù)，特別是渦輪葉片前緣，由于感受的是燃?xì)饪倻兀蛊涑蔀闇u輪葉片中感受燃?xì)鉁囟茸罡叩膮^(qū)域。為使渦輪葉片強(qiáng)度壽命和工作可靠性滿足要求，必須對(duì)葉片前緣進(jìn)行高效冷卻。?

高溫燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片冷卻方式主要是葉片內(nèi)腔采用高效強(qiáng)迫對(duì)流冷卻，即沖擊冷卻，葉片燃?xì)鈧?cè)流道表面采用氣膜冷卻。葉片內(nèi)腔的強(qiáng)迫對(duì)流冷卻使葉片內(nèi)腔中的冷卻空氣能高效率的吸收燃?xì)鈧鲗?dǎo)給葉片的熱量，降低葉片壁面溫度；葉片燃?xì)鈧?cè)流道表面采用氣膜冷卻，是在葉片外表面形成一層冷卻氣膜，將高溫燃?xì)馀c葉片壁面“隔離”開(kāi)，顯著減少燃?xì)庀蛉~片的傳熱，降低葉片壁面溫度。?

高溫燃?xì)鉁u輪葉片必須采用氣膜冷卻方能使葉片壁面溫度冷卻到可使用的溫度，燃?xì)鉁囟仍礁撸瑲饽だ鋮s的作用越重要。目前，高溫燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片前緣區(qū)域的氣膜冷卻孔均采用圓柱形結(jié)構(gòu)。圓柱形氣膜孔加工方便、制造成本低，但冷卻空氣經(jīng)圓柱形氣膜孔排入燃?xì)饬鞯罆r(shí)較易脫離葉片前緣表面，弱化了渦輪葉片前緣氣膜冷卻效果；由于渦輪葉片前緣曲率較大，氣膜覆蓋較困難，并且圓柱?形氣膜孔氣膜覆蓋區(qū)域較小，因此，渦輪葉片前緣采用圓柱形氣膜孔時(shí)，氣膜冷卻效果較低。由于高溫燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)燃?xì)鉁囟雀撸瑴u輪葉片前緣需要采用更有效的氣膜冷卻，以改善葉片氣膜冷卻效果，降低葉片壁面溫度。?

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是為了提高渦輪葉片前緣圓柱形氣膜孔存在的氣膜冷卻效果，特提供了一種渦輪葉片前緣冷卻結(jié)構(gòu)。?

本實(shí)用新型提供了一種渦輪葉片前緣冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述的渦輪葉片前緣冷卻結(jié)構(gòu)，包括榫頭1，緣板2，葉身3，葉片前緣4，葉片尾緣5，葉片內(nèi)部冷卻腔6，圓柱形冷卻孔7和圓錐形冷卻孔8；?

葉身為軸流式葉型面，高溫燃?xì)饬鲝娜~片前緣4進(jìn)入葉柵通道，繞葉型面的葉盆和葉背流動(dòng)后從葉片尾緣5流出葉柵通道，將渦輪葉片包裹在高溫燃?xì)饬髦小Ｒ园l(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)的冷卻空氣從葉片榫頭1底部冷卻空氣進(jìn)氣孔進(jìn)入葉片內(nèi)部冷卻腔6，而后通過(guò)葉片前緣氣膜孔排入燃?xì)饬鞯馈?

由圓柱形冷卻孔7和圓錐形冷卻孔8復(fù)合組成葉片前緣氣膜冷卻氣膜孔結(jié)構(gòu)，圓柱形冷卻孔7和圓錐形冷卻孔8的軸線位于同一直線上，氣膜孔軸線與葉片外壁面夾角α<60°，圓錐形氣膜孔的錐度比，即氣膜孔出口面積/圓柱形冷卻孔面積的值1.3，圓柱形冷卻孔直徑大于0.25mm，圓柱形冷卻孔的有效長(zhǎng)度大于0.3mm。冷卻空氣由葉片內(nèi)部冷卻腔6進(jìn)入圓柱形冷卻孔7，而后通過(guò)圓錐形冷卻孔8排入燃?氣流道，渦輪葉片前緣冷卻空氣的進(jìn)排氣流路示意圖如圖1所示。?

氣膜孔中的圓柱形冷卻孔7和圓錐形冷卻孔8用于控制通過(guò)氣膜孔的冷卻空氣流量；圓柱形冷卻孔7和圓錐形冷卻孔8用于降低冷卻空氣排出氣膜孔時(shí)的流速，增大冷卻氣膜在葉片前緣的覆蓋面積，提高氣膜冷卻效果。?

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)：?

本實(shí)用新型所述的渦輪葉片前緣冷卻結(jié)構(gòu)，通過(guò)在渦輪葉片前緣采用圓錐形氣膜孔，提高葉片前緣氣膜冷卻的有效性，改善高溫渦輪葉片前緣冷卻。?

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖及實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明：?

圖1為渦輪葉片前緣冷氣進(jìn)排氣流路示意圖。?

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1?

本實(shí)施例提供了一種渦輪葉片前緣冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述的渦輪葉片前緣冷卻結(jié)構(gòu)，包括榫頭1，緣板2，葉身3，葉片前緣4，葉片尾緣5，葉片內(nèi)部冷卻腔6，圓柱形冷卻孔7和圓錐形冷卻孔8；?

葉身為軸流式葉型面，高溫燃?xì)饬鲝娜~片前緣4進(jìn)入葉柵通道，繞葉型面的葉盆和葉背流動(dòng)后從葉片尾緣5流出葉柵通道，將渦輪葉片包裹在高溫燃?xì)饬髦小Ｒ园l(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)的冷卻空氣從葉片榫頭1底部冷卻空氣進(jìn)氣孔進(jìn)入葉片內(nèi)部冷卻腔6，而后通過(guò)葉片前緣氣膜孔排入燃?xì)饬鞯馈?

由圓柱形冷卻孔7和圓錐形冷卻孔8復(fù)合組成葉片前緣氣膜冷卻氣膜孔結(jié)構(gòu)，圓柱形冷卻孔7和圓錐形冷卻孔8的軸線位于同一直線上，氣膜孔軸線與葉片外壁面夾角α<60°，圓錐形氣膜孔的錐度比，即氣膜孔出口面積/圓柱形冷卻孔面積的值1.3，圓柱形冷卻孔直徑大于0.25mm，圓柱形冷卻孔的有效長(zhǎng)度大于0.3mm。冷卻空氣由葉片內(nèi)部冷卻腔6進(jìn)入圓柱形冷卻孔7，而后通過(guò)圓錐形冷卻孔8排入燃?xì)饬鞯溃瑴u輪葉片前緣冷卻空氣的進(jìn)排氣流路示意圖如圖1所示。?

氣膜孔中的圓柱形冷卻孔7和圓錐形冷卻孔8用于控制通過(guò)氣膜孔的冷卻空氣流量；圓柱形冷卻孔7和圓錐形冷卻孔8用于降低冷卻空氣排出氣膜孔時(shí)的流速，增大冷卻氣膜在葉片前緣的覆蓋面積，提高氣膜冷卻效果。?