[發(fā)明專利]一種有復(fù)雜肋片結(jié)構(gòu)內(nèi)冷通道的渦輪導(dǎo)向器葉片

有效

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• 申請日: 2020-03-09
• 公開（公告）號: CN111271133B
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 濮睿德;李文宇
• 申請（專利權(quán)）人: 北京南方斯奈克瑪渦輪技術(shù)有限公司
• 主分類號: F01D9/02
• 分類號: F01D9/02;F01D25/12
• 代理公司: 北京愛普納杰專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11419
• 代理人: 何自剛

本發(fā)明涉及一種有復(fù)雜肋片結(jié)構(gòu)內(nèi)冷通道的渦輪導(dǎo)向器葉片，包括內(nèi)含空腔的葉身，所述空腔內(nèi)沿冷卻氣流流向設(shè)置將腔室分割為多個相連通冷卻氣流通道的隔離柱，所述冷卻氣流通道內(nèi)沿垂直于氣流流向設(shè)置有若干肋片，所述肋片的橫截面為擾動冷卻氣流的多邊形，使得換熱效率提高以降低葉片表面溫度。本發(fā)明通過采用增材制造技術(shù)形成含不規(guī)則多邊形或復(fù)雜的規(guī)則多邊形肋片結(jié)構(gòu)內(nèi)冷通道的葉片，使得擾動冷卻氣流的效果大大增強，換熱效率提高，有效降低了葉片的表面溫度，提高了葉片乃至整個發(fā)動機的使用壽命，同時，大大減低了制造和使用成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及航空發(fā)動機技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種有復(fù)雜肋片結(jié)構(gòu)內(nèi)冷通道的渦輪導(dǎo)向器葉片。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的航空發(fā)動機渦輪導(dǎo)向器葉片在高溫高壓的條件下工作，流經(jīng)該葉片的燃氣溫度超過其材料的可承受能力，為使其能滿足工作要求，需對該葉片進行冷卻，即需要在葉片內(nèi)部冷卻通道內(nèi)增加肋片和擾流柱，現(xiàn)有的渦輪葉片最佳制造手段為無余量熔模精密鑄造，其工藝流程主要包括型芯模具的設(shè)計與制造十幾道工序，流程繁瑣復(fù)雜，時間和勞動力成本均很高，且由于工藝水平的限制，肋片通常采用半圓形、三角形等簡單規(guī)則結(jié)構(gòu)，且局限于個別方位，擾動冷卻氣流的效果差。隨著大推力、高效率的渦輪發(fā)動機的發(fā)展，需要不斷提高渦輪的進口溫度，內(nèi)部冷卻通道結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，簡單規(guī)則的肋片結(jié)構(gòu)已不能滿足需要，而復(fù)雜形狀的肋片結(jié)構(gòu)使用熔模鑄造成本高且難以滿足其精度要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種有復(fù)雜肋片結(jié)構(gòu)內(nèi)冷通道的渦輪導(dǎo)向器葉片，通過增材制造技術(shù)，從葉片最前端開始按設(shè)定角度打印，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)打印支柱數(shù)量最少，而且打印出的葉片空腔內(nèi)沿冷卻氣流流向設(shè)置將腔室分割為多個相連通冷卻氣流通道的隔離柱，所述冷卻氣流通道內(nèi)沿垂直于氣流流向設(shè)置有若干肋片，所述肋片為擾動冷卻氣流的多邊形，使得換熱效率大大提高，有效降低了葉片表面的溫度，滿足了渦輪發(fā)動機不斷更新發(fā)展的需要。

本發(fā)明提供的具體技術(shù)方案如下：

一種有復(fù)雜肋片結(jié)構(gòu)內(nèi)冷通道的渦輪導(dǎo)向器葉片，包括內(nèi)含空腔的葉身，所述空腔內(nèi)沿冷卻氣流流向設(shè)置將腔室分割為多個相連通冷卻氣流通道的隔離柱，所述冷卻氣流通道內(nèi)沿垂直于氣流流向設(shè)置有若干肋片，所述肋片的橫截面包括擾動冷卻氣流的多邊形，使得換熱效率提高以降低葉片表面溫度。

優(yōu)選地，所述葉片的頂部設(shè)有冷卻氣流進氣口，所述葉片尾緣壓力面開有間隙，使得所述冷卻氣流從所述進氣口流入，經(jīng)所述冷卻氣流通道后從所述間隙流出。

優(yōu)選地，所述進氣口設(shè)有位于所述葉片前緣的第一進氣口和位于所述葉片中部的第二進氣口。

優(yōu)選地，相鄰所述隔離柱的相對兩端分別與所述葉片的內(nèi)頂部、內(nèi)底部相連接，另兩端分別與所述內(nèi)底部、所述內(nèi)頂部設(shè)置間距，形成蛇形迂回的冷卻氣流通道，使得冷卻氣流從所述葉片頂部進氣口流入，經(jīng)迂回冷卻氣流通道后從所述葉片尾緣的所述間隙流出。

優(yōu)選地，所述間隙設(shè)有多個，均布設(shè)置在所述冷卻氣流通道的一側(cè)。

優(yōu)選地，所述肋片由所述葉片內(nèi)壁凸起形成，所述肋片橫截面為多邊形。

優(yōu)選地，根據(jù)所述葉片的冷卻需要，所述多邊形包括單個不規(guī)則多邊形，或由不規(guī)則多邊形組合形成的組合形式的不規(guī)則多邊形；所述肋片均由相同的不規(guī)則多邊形組成，或由不相同的不規(guī)則多邊形組成。

優(yōu)選地，根據(jù)所述葉片的冷卻需要，所述多邊形包括復(fù)雜的規(guī)則多邊形，所述復(fù)雜的規(guī)則多邊形包括由簡單規(guī)則多邊形組合形成的多邊形；所述肋片均由相同復(fù)雜的規(guī)則多邊形組成，或由不相同的復(fù)雜的規(guī)則多邊形組成。

需要說明的是，本發(fā)明復(fù)雜的規(guī)則多邊形包括通過無余量熔模精密鑄造方法不能實現(xiàn)的單個規(guī)則多邊形。

優(yōu)選地，所述葉片通過3D打印來實現(xiàn)，使得所述葉片及內(nèi)部的所述肋片、所述隔離柱及所述葉片尾緣的所述間隙一體成形。