[發明專利]用于燃氣輪機的沖擊冷卻結構

有效

• 申請號: 201410300743.0
• 申請日: 2014-06-27
• 公開（公告）號: CN105201654B
• 公開（公告）日: 2017-06-09
• 發明（設計）人: 王輝;羅昌金;王克菲;王曉增;馮曉星
• 申請（專利權）人: 中航商用航空發動機有限責任公司
• 主分類號: F02C7/12
• 分類號: F02C7/12;F01D5/18
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司31100
• 代理人: 駱希聰

技術領域

本發明涉及燃氣渦輪發動機(簡稱燃氣輪機)領域，尤其是涉及一種用于燃氣輪機的沖擊冷卻結構。

背景技術

用于航空或者工業上的燃氣渦輪發動機中，燃氣渦輪的渦輪葉片在運行中表面會暴露在高溫氣體中。為了防止渦輪葉片的過熱，保證渦輪葉片長期安全可靠的工作，需要對渦輪葉片進行冷卻以降低葉片溫度，同時盡可能減小葉片溫差，減小葉片熱應力。

沖擊冷卻作為一種高效的冷卻技術，廣泛應用于燃氣輪機的渦輪葉片以及燃燒室壁面冷卻。沖擊冷卻的基本原理是冷卻空氣通過沖擊孔流出，以一定的速度撞擊需要冷卻的壁面，從而降低壁面溫度，達到降低壁面溫度的目的。

傳統的沖擊結構一般通過沖擊襯套實現，在沖擊襯套上離散分布孔型結構，冷卻空氣通過沖擊孔沖擊葉片壁面。在葉片的中部位置，傳統的沖擊冷卻結構在葉片弦向布置較多排的沖擊孔。此時前排的沖擊孔流量在沖擊通道中不斷疊加，造成橫流對沖擊冷卻的影響不斷加大，降低了沖擊冷卻的效果。

一種現有的用于冷卻系統的結構是通過將襯套變彎后，在不與沖擊孔對應的地方增加沖擊通道的空間，從而使沖擊通道中的氣流流動速度降低，減輕由于通道中的氣流流動對沖擊冷卻效果的降低。這一文獻中沖擊氣體通過沖擊孔后依然通過沖擊通道流出，雖然可以降低通道中氣體對沖擊冷卻效果的影響，但是當沖擊孔結構比較多時，沖擊通道中氣體流量依然較大，依然會對在流動下游的沖擊冷卻造成較大的影響。

另一種渦輪葉片的冷卻構造包括插件，插件具有用于對渦輪葉片的內表面進行沖擊冷卻的多個沖擊孔。渦輪葉片具有多個氣膜冷卻孔。冷卻空氣提供給插件，通過沖擊孔，從內表面向外表面噴出冷卻空氣來進行氣膜冷卻。但是這一設計不能解決插件與渦輪葉片之間的沖擊通道中橫流對沖擊冷卻效果的降低作用。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種用于燃氣輪機的沖擊冷卻結構，可以減少沖擊通道中冷卻氣體的橫向流動。

本發明為解決上述技術問題而采用的技術方案是提出一種用于燃氣輪機的沖擊冷卻結構，包括沖擊襯套、多個氣體出口、多個氣體回流口、氣體導入區域以及氣體導出區域。該沖擊襯套與需要冷卻的壁面間隔相對，形成沖擊通道。該多個氣體出口設置在該沖擊襯套上且面向該沖擊通道。該多個氣體回流口設置在該沖擊襯套上且面向該沖擊通道。該氣體導入區域與各氣體出口相通。該氣體導出區域與該氣體導入區域隔離，與各氣體回流口相通。該氣體導入區域的壓力高于該沖擊區域的壓力，且該沖擊區域的壓力高于該氣體導出區域的壓力。

在本發明的一實施例中，該沖擊襯套包括間隔相對的第一層板和第二層板，該第一層板面對該壁面且該第一層板上設置該多個氣體出口和該多個氣體回流口。

在本發明的一實施例中，該第一層板和該第二層板的第一側之間形成該氣體導入區域，該氣體導出區域位于該第二層板的第二側，并且該第一層板和該第二層板之間通過多個連接柱連接，各氣體回流口通過各連接柱貫通至該氣體導出區域。

在本發明的一實施例中，該第一層板和該第二層板的第一側之間形成該氣體導出區域，該氣體導入區域位于該第二層板的第二側，并且該第一層板和該第二層板之間通過多個連接柱連接，各氣體出口通過各連接柱貫通至該氣體導入區域。

在本發明的一實施例中，該氣體導出區域為空腔或通道。

在本發明的一實施例中，該氣體導入區域為空腔或通道。

在本發明的一實施例中，該多個氣體出口和該多個氣體回流口至少部分交錯排列。

在本發明的一實施例中，該多個氣體出口和該多個氣體回流口分別排列成多行，各氣體出口形成的行和各氣體回流口形成的行交錯排列。

本發明還提出一種燃氣渦輪發動機，包括渦輪葉片，其中各渦輪葉片的中部壁面上設有如上所述的沖擊冷卻結構。

本發明還提出一種燃氣渦輪發動機，包括燃燒室，其中該燃燒室的壁面上設有如上所述的沖擊冷卻結構。

本發明的用于燃氣渦輪發動機的沖擊冷卻結構通過設置氣體回流口和氣體導出區域，可以讓沖擊后的氣體及時排出，從而減少了沖擊通道內的氣體橫向流動，降低橫向流動對沖擊冷卻的影響，增強了冷卻效果。

附圖說明

為讓本發明的上述目的、特征和優點能更明顯易懂，以下結合附圖對本發明的具體實施方式作詳細說明，其中：

圖1示出本發明一實施例的沖擊冷卻結構的立體圖。

圖2示出本發明一實施例的沖擊冷卻結構與待冷卻壁面的配合示意圖。

圖3示出本發明一實施例的沖擊冷卻結構的截面示意圖。