[發(fā)明專利]一種燃氣輪機渦輪的雙層壁外環(huán)結構

有效

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• 申請日: 2016-11-14
• 公開（公告）號: CN106368740B
• 公開（公告）日: 2017-12-05
• 發(fā)明（設計）人: 李廣超;王昊峰;張魏;寇志海;毛曉東;張國臣
• 申請（專利權）人: 沈陽航空航天大學
• 主分類號: F01D5/02
• 分類號: F01D5/02;F01D5/14;F01D5/18
• 代理公司: 沈陽維特專利商標事務所(普通合伙)21229
• 代理人: 甄玉荃

技術領域

本發(fā)明涉及一種燃氣輪機渦輪結構，尤其是一種燃氣輪機渦輪的雙層壁外環(huán)結構。

背景技術

燃氣輪機通過燃氣對渦輪動葉的沖擊使動葉轉動而輸出功，動葉轉速通常在10000轉/min以上，渦輪外環(huán)結構將轉動的動葉和靜止件隔開，受旋轉部件工作時溫度變化和離心力產生的形變、氣動載荷、加工和裝配等因素的影響，動葉葉件和外環(huán)之間必須預留一定的間隙，高溫燃氣通過葉件間隙從葉片壓力面一側向吸力面一側形成泄漏流動，該泄漏流動會形成復雜的渦系，尤其是泄漏流和主通道氣體的摻混造成嚴重的氣動損失。研究表明，氣動損失的大小受動葉葉尖和外環(huán)之間相對運動速度和間隙尺寸的影響非常大，通常情況下，間隙越小，氣動損失越小。主動間隙控制技術即通過從壓氣機引入的氣體冷卻或者加熱外環(huán)使其收縮或膨脹，達到調解間隙尺寸的目的，該氣體的用量越大，燃氣輪機效率越低。泄漏燃氣和外環(huán)壁面之間的相對運動速度越大，壁面剪切力越大，氣動損失越大。隨著燃氣輪機性能的增加，動葉轉速進一步升高，相對運動造成的氣動損失也會進一步加大，降低葉尖間隙泄漏流動造成的氣動損失對高性能燃氣輪機設計至關重要。

發(fā)明內容

本發(fā)明的技術任務是針對以上現有技術的不足，而提供一種燃氣輪機渦輪的雙層壁外環(huán)結構。

本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種燃氣輪機渦輪的雙層壁外環(huán)結構，包括環(huán)形的沖擊壁和葉片，其中所述沖擊壁包括外壁和內壁，在所述外壁上均勻設有若干沖擊孔，在所述外壁兩端設有側壁，在所述側壁下設有支撐沿，所述內壁位于所述支撐沿上，在所述內壁上均勻設有若干氣膜孔，所述內壁通過連接機構與所述外壁連接，通過內壁的轉動，從而降低葉尖和內壁之間的相對運動，使得相對運動造成的氣動損失降低5-10％。

進一步優(yōu)化：在所述外壁的內側同一圓周上設有若干連接桿，在所述內壁外與所述連接桿對應處設有環(huán)形的軸承腔，在所述軸承腔兩側均設有若干聯通孔，所述軸承腔內設有軸承，所述軸承與連接桿的另一端連接。

進一步優(yōu)化：所述軸承腔的內高為4-8mm，軸向長度為20-50mm。

進一步優(yōu)化：兩側壁之間的距離為50-140mm。

進一步優(yōu)化：內壁的軸長為46-136mm。

進一步優(yōu)化：所述側壁高為8-20mm。

進一步優(yōu)化：所述支撐沿的軸向長度為4-10mm。

進一步優(yōu)化：所述沖擊孔的直徑為0.8-1.2mm。

進一步優(yōu)化：所述沖擊孔的軸線與外壁交于點A，在所述外壁上過點A的切線與所述沖擊孔的軸線夾角為30-90度。

本發(fā)明的優(yōu)點：在葉尖和外環(huán)內壁間隙保持不變條件下，通過內壁的轉動，從而降低葉尖和內壁之間的相對運動速低，使得相對運動造成的氣動損失降低5-10％。由于內壁的轉動，葉尖間隙內靠近內壁的泄漏燃氣速度降低，氣膜孔噴出的冷氣與間隙內泄漏燃氣的密流比提高，這代表達到一定的冷卻效果需要的冷氣量減少。

附圖說明

圖1是本發(fā)明結構示意圖。

圖2是本發(fā)明氣體流動的結構示意圖。

圖3是本發(fā)明內壁與外壁位置結構的側視圖。

圖4是本發(fā)明沖擊孔的結構示意圖。

1.外壁 2.側壁 3.支撐沿 4.沖擊孔 5.軸承 6.連接桿 7.軸承腔 8.聯通孔 9.冷氣 10.泄漏縫 11.氣膜孔 12.葉片 13.內壁。

具體實施方式

下面結合說明書附圖對本發(fā)明做以下詳細說明。

如圖1所示，一種燃氣輪機渦輪的雙層壁外環(huán)結構，包括環(huán)形的沖擊壁和葉片12，其中所述沖擊壁包括外壁1和內壁13，在所述外壁1上均勻設有若干沖擊孔4，在所述外壁4兩端設有側壁2，在所述側壁2下設有支撐沿3，所述內壁13位于所述支撐沿3上，在所述內壁13上均勻設有若干氣膜11孔，所述內壁13通過連接機構與所述外壁1連接，在所述外壁1的內側同一圓周上設有若干連接桿6，在所述內壁13外與所述連接桿6對應處設有環(huán)形的軸承腔7，在所述軸承腔7兩側均設有若干聯通孔8，所述軸承腔7內設有軸承5，所述軸承5與連接桿6的另一端連接，所述沖擊孔4的軸線與外壁1交于點A，在所述外壁1上過點A的切線與所述沖擊孔4的軸線夾角為β，其中β角為30-90度，將沖擊孔4傾斜的角度設計在30-90度，從而確保了外壁1在轉動過程中冷氣能夠以垂直的方式進入外壁1內，工作過程中，由于熱脹冷縮，所以內壁與支撐沿之間會形成泄露縫，在所述軸承腔外位于連接桿處設有環(huán)形的滑槽。