[發明專利]燃氣輪機渦輪控制流阻特性的多腔外環結構

有效

• 申請號: 201711337761.6
• 申請日: 2017-12-14
• 公開（公告）號: CN108087041B
• 公開（公告）日: 2020-04-10
• 發明（設計）人: 李廣超;楊鵬;張魏;毛曉東;寇志海
• 申請（專利權）人: 沈陽航空航天大學
• 主分類號: F01D5/18
• 分類號: 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: 霍光旭

本發明公開了一種燃氣輪機渦輪控制流阻特性的多腔外環結構，包括葉片和環形的沖擊體，其中沖擊體包括內壁、外壁和側壁，在外壁上設有沖擊孔，在內壁上設有氣膜孔，在外壁與內壁之間，位于低壓側設有氣流板，在氣流板上設有氣流孔，氣流板的下方通過側板與內壁連接，其中側板與側壁平行，側板與氣流板與側壁之間形成氣流腔，本發明通過在已有的外環腔體內靠近渦輪葉柵出口一側(低壓側)增加氣流腔，形成多個腔體連在一起的外環結構，使得每個氣膜孔流出的冷氣與經過該氣膜孔處的燃氣氣壓相抵消，在內壁的內側形成一層恒定的氣膜，這樣不僅保障了冷氣膜的形成，而且還很好的降低了冷氣的使用量，提高冷氣的利用率。

技術領域

本發明涉及一種燃氣輪機結構，尤其是一種燃氣輪機渦輪控制流阻特性的多腔外環結構。

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，渦輪外環結構將轉動的動葉和靜止件隔開。燃氣溫度已經高于合金材料的耐溫極限，必須對外環進行合理的冷卻。通常采用沖擊+氣膜冷卻的方式對外環進行冷卻，冷氣從外環的外壁上的沖擊孔流入腔體，再從外環內壁面的氣膜孔噴出，將葉柵通道內的高溫燃氣和外環壁面隔開，腔體內的壓力比較均勻。燃氣從渦輪葉柵入口流向出口時，壓力會迅速降低，導致外環壁上的氣膜孔出口壓力并不相同，越靠近渦輪葉柵出口，壓力越低，氣膜孔出氣量越大，使冷氣的利用率非常低。而理想狀態是越靠進渦輪葉柵入口，氣膜孔出流量越多，這樣才能夠隨著冷氣向渦輪葉柵出口流動，在外環壁面形成有效的冷氣膜，達到有效冷卻目的。合理分配渦輪外環氣膜孔冷氣流量，應用較少的冷氣量達到有效冷卻效果，對于燃氣輪機渦輪部件設計至關重要。

發明內容

本發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控制流阻特性的多腔外環結構。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種燃氣輪機渦輪控制流阻特性的多腔外環結構，包括葉片和環形的沖擊體，其中所述沖擊體包括內壁、外壁和側壁，在所述外壁上設有沖擊孔，在所述內壁上設有氣膜孔，在所述外壁與內壁之間，位于低壓側設有氣流板，在所述氣流板上設有氣流孔，所述氣流板的下方通過側板與所述內壁連接，其中側板與側壁平行，側板與氣流板與側壁之間形成氣流腔。

進一步改進：在所述氣流板的下方至少設有兩個側板，所述側板與側板之間形成氣流腔。

進一步改進：沿著低壓側向高壓側的方向，相鄰兩個側板之間的間距逐漸加大。

進一步改進：沿著低壓側向高壓側的方向，相鄰兩個側板之間的間距等距加大。

進一步改進：在所述外壁與內壁之間至少設有兩層氣流板，所述氣流板的長度由內向外逐漸增大，氣流板高壓側的一端通過側板與所述內壁連接。

進一步改進：在所述氣流腔內設有隔板，所述隔板與所述側壁垂直。

進一步改進：在所述氣流板低壓側一端所對的側壁上設有支板，所述支板位于所述氣流板的下方，所述氣流板與側壁、氣流板與支板之間形成泄漏縫隙。

本發明的優點：在已有的外環腔體內靠近渦輪葉柵出口一側(低壓側)增加氣流腔，形成多個腔體連在一起的外環結構。氣流腔的數量根據外環軸向尺寸和氣膜孔排數量決定，考慮加工難度和氣膜孔排的實際數量，沿軸向排布氣流腔較為合適，可以均勻排布，也可以不均勻排布，氣流腔可以并排布置，也可以是在氣流腔內再布置一個氣流腔，形成鑲套式外環結構，在氣流腔上壁(氣流板)開有氣流孔，由于冷氣進入靠近渦輪尾部的外環上的氣膜孔，需要經過多層氣流孔，局部流動損失明顯增加，從而達到合理分配氣膜孔流出量的目的，這樣在整個軸向上，每個氣膜孔流出的冷氣與經過該氣膜孔處的燃氣氣壓相抵消，在內壁的內側形成一層恒定的氣膜，這樣不僅保障了冷氣膜的形成，而且還很好的降低了冷氣的使用量，提高冷氣的利用率。

附圖說明

圖1是本發明氣流腔平行排列時的結構示意圖。

圖2是本發明圖1的側視圖。