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      導(dǎo)葉葉身帶有圓形微細(xì)管陣的冷卻結(jié)構(gòu)及燃?xì)廨啓C(jī)的制作方法

      文檔序號(hào):39978520發(fā)布日期:2024-11-15 14:27閱讀:19來源:國(guó)知局
      導(dǎo)葉葉身帶有圓形微細(xì)管陣的冷卻結(jié)構(gòu)及燃?xì)廨啓C(jī)的制作方法

      本發(fā)明屬于燃輪機(jī)設(shè)計(jì),特別涉及一種導(dǎo)葉葉身帶有圓形微細(xì)管陣?yán)鋮s結(jié)構(gòu)及燃?xì)廨啓C(jī)。


      背景技術(shù):

      1、隨著燃?xì)廨啓C(jī)性能指標(biāo)的不斷提高及其工作使用邊界的不斷拓寬,渦輪進(jìn)口溫度不斷增加,對(duì)高負(fù)荷條件下長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)工作的渦輪葉片材料耐溫等級(jí)和冷卻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出更高要求。

      2、在現(xiàn)役發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行和新發(fā)動(dòng)機(jī)研制過程中,渦輪葉片存在著較難冷卻的區(qū)域,特別是尺寸空間相對(duì)狹小、流動(dòng)相對(duì)復(fù)雜的端壁及葉頂?shù)任恢脴O易形成冷卻“盲區(qū)”甚至“死區(qū)”,這些位置的金屬溫度均接近葉片合金的耐熱極限,類似現(xiàn)象在國(guó)外研究人員開展燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)時(shí)也有報(bào)道。西門子等公司瞬態(tài)液晶測(cè)量和數(shù)值計(jì)算獲得的渦輪動(dòng)葉表面溫度分布顯示:在葉身、端壁和葉頂處出現(xiàn)明顯的局部高溫區(qū)。這些難以冷卻的局部高溫區(qū)域極易導(dǎo)致渦輪葉片發(fā)生局部燒蝕,給渦輪葉片冷卻設(shè)計(jì)帶來了極大的困難。加之隨著發(fā)動(dòng)機(jī)使用環(huán)境的拓寬、性能要求的提高,渦輪進(jìn)口溫度不斷提高,進(jìn)一步增大了渦輪葉片冷卻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)難度。

      3、因此,在傳統(tǒng)大尺度冷卻結(jié)構(gòu)難以滿足冷卻“盲區(qū)”、“死區(qū)”降溫需求的情況下,創(chuàng)新和發(fā)展渦輪葉片的高效冷卻結(jié)構(gòu),在不增加冷氣用量的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提升冷卻效果,對(duì)于先進(jìn)高性能燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)研制具有重要的科學(xué)意義和實(shí)用價(jià)值。


      技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

      1、本發(fā)明實(shí)施例提供一種導(dǎo)葉葉身帶有圓形微細(xì)管陣?yán)鋮s結(jié)構(gòu)及燃?xì)廨啓C(jī),能夠解決燃?xì)廨啓C(jī)高壓渦輪導(dǎo)葉受結(jié)構(gòu)尺寸空間以及冷卻空氣用量限制,導(dǎo)致葉身溫度分布不均勻,引發(fā)葉片燒蝕、裂紋等故障的問題,避免渦輪葉片超溫運(yùn)行,引起渦輪葉片失效無法工作。

      2、本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中,提供一種導(dǎo)葉葉身帶有圓形微細(xì)管陣的冷卻結(jié)構(gòu),冷卻空氣通過導(dǎo)葉葉身帶有的圓形微細(xì)管陣?yán)鋮s結(jié)構(gòu)對(duì)渦輪導(dǎo)葉葉身進(jìn)行冷卻,所述冷卻結(jié)構(gòu),包括:沿高壓渦輪導(dǎo)葉葉片高度方向布置的冷卻通道,冷卻空氣沿渦輪導(dǎo)葉葉片高度方向在微細(xì)管陣?yán)鋮s通道內(nèi)部流動(dòng),所述冷卻通道在導(dǎo)葉葉身截面為圓形且沿導(dǎo)葉葉片壁厚中線分布的管排結(jié)構(gòu),包括:前緣部分圓形微細(xì)管陣?yán)鋮s通道和中后部分圓形微細(xì)管陣?yán)鋮s通道;

      3、所述圓形微細(xì)管陣?yán)鋮s結(jié)構(gòu)中,冷卻圓管的管徑取值為0.3mm~0.5mm。

      4、進(jìn)一步地,所述前緣部分圓形微細(xì)管陣?yán)鋮s通道設(shè)置在渦輪導(dǎo)葉前緣帶有氣膜孔冷卻結(jié)構(gòu)的區(qū)域,渦輪前緣部分的圓形微細(xì)管陣?yán)鋮s通道采用非等間距布置。

      5、進(jìn)一步地,渦輪前緣部分的圓形微細(xì)管陣?yán)鋮s通道采用彎曲結(jié)構(gòu)取代直通道結(jié)構(gòu)形式。

      6、進(jìn)一步地,所述中后部分圓形微細(xì)管陣?yán)鋮s通道布置在導(dǎo)葉葉身的中后部區(qū)域;

      7、所述中后部區(qū)域的圓形微細(xì)管陣?yán)鋮s通道采用非等間距布置,所述中后部區(qū)域的圓形微細(xì)管陣?yán)鋮s結(jié)構(gòu)的數(shù)量能夠根據(jù)導(dǎo)葉葉身高溫度區(qū)域的位置增加,以有針對(duì)性地強(qiáng)化導(dǎo)葉葉身高溫區(qū)域的冷卻。

      8、進(jìn)一步地,所述帶有圓形冷卻圓管布置在渦輪導(dǎo)葉內(nèi)腔冷卻通道外靠近外壁的一側(cè),即圓管布置在導(dǎo)葉葉身靠近葉柵通道的通流表面,將冷卻圓管布置在靠近高溫燃?xì)獾耐ǖ辣砻妫瑢?duì)所述導(dǎo)葉葉身進(jìn)行冷卻。

      9、進(jìn)一步地,所述圓形微細(xì)管陣?yán)鋮s結(jié)構(gòu)中,所述渦輪導(dǎo)葉的中后部分設(shè)置竹節(jié)形鼓包微細(xì)管陣?yán)鋮s通道后,取消導(dǎo)葉中后部原有的氣膜冷卻結(jié)構(gòu)。

      10、進(jìn)一步地,所述前緣部分圓形微細(xì)管陣?yán)鋮s通道和中后部分圓形微細(xì)管陣?yán)鋮s通道構(gòu)成完整的圓形微細(xì)管陣?yán)鋮s結(jié)構(gòu),配合渦輪導(dǎo)葉的前緣氣膜冷卻結(jié)構(gòu)即尾緣排氣結(jié)構(gòu),構(gòu)成完整的高壓渦輪導(dǎo)葉冷卻系統(tǒng)。

      11、進(jìn)一步地,所述圓形微細(xì)管陣的冷卻結(jié)構(gòu),每處的圓管管徑大小能夠獨(dú)立根據(jù)需求設(shè)置,而且沿導(dǎo)葉高度方向管徑大小也能夠變化。

      12、本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例中,提供一種燃?xì)廨啓C(jī),所述燃?xì)廨啓C(jī)包括以上任一項(xiàng)所述的一種導(dǎo)葉葉身帶有圓形微細(xì)管陣的冷卻結(jié)構(gòu)。

      13、本發(fā)明所帶來的有益效果如下:

      14、從上述方案可以看出,本發(fā)明實(shí)施例提供一種導(dǎo)葉葉身帶有圓形微細(xì)管陣的冷卻結(jié)構(gòu)及燃?xì)廨啓C(jī),冷卻空氣通過導(dǎo)葉葉身帶有的圓形微細(xì)管陣?yán)鋮s結(jié)構(gòu)對(duì)渦輪導(dǎo)葉葉身進(jìn)行冷卻,所述冷卻結(jié)構(gòu),包括:沿高壓渦輪導(dǎo)葉葉片高度方向布置的冷卻通道,冷卻空氣沿渦輪導(dǎo)葉葉片高度方向在微細(xì)管陣?yán)鋮s通道內(nèi)部流動(dòng),所述冷卻通道在導(dǎo)葉葉身截面為圓形且沿導(dǎo)葉葉片壁厚中線分布的管排結(jié)構(gòu),包括:前緣部分圓形微細(xì)管陣?yán)鋮s通道和中后部分圓形微細(xì)管陣?yán)鋮s通道;所述圓形微細(xì)管陣?yán)鋮s結(jié)構(gòu)中,冷卻圓管的管徑取值為0.3mm~0.5mm。本發(fā)明技術(shù)方案,能夠解決燃?xì)廨啓C(jī)高壓渦輪導(dǎo)葉受結(jié)構(gòu)尺寸空間以及冷卻空氣用量限制,導(dǎo)致葉身溫度分布不均勻,引發(fā)葉片燒蝕、裂紋等故障的問題,避免渦輪葉片超溫運(yùn)行,引起渦輪葉片失效無法工作。



      技術(shù)特征:

      1.一種導(dǎo)葉葉身帶有圓形微細(xì)管陣的冷卻結(jié)構(gòu),冷卻空氣通過導(dǎo)葉葉身帶有的圓形微細(xì)管陣?yán)鋮s結(jié)構(gòu)對(duì)渦輪導(dǎo)葉葉身進(jìn)行冷卻,其特征在于,所述冷卻結(jié)構(gòu),包括:沿高壓渦輪導(dǎo)葉葉片高度方向布置的冷卻通道,冷卻空氣沿渦輪導(dǎo)葉葉片高度方向在微細(xì)管陣?yán)鋮s通道內(nèi)部流動(dòng),所述冷卻通道在導(dǎo)葉葉身截面為圓形且沿導(dǎo)葉葉片壁厚中線分布的管排結(jié)構(gòu),包括:前緣部分圓形微細(xì)管陣?yán)鋮s通道和中后部分圓形微細(xì)管陣?yán)鋮s通道;

      2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種導(dǎo)葉葉身帶有圓形微細(xì)管陣的冷卻結(jié)構(gòu),其特征在于,所述前緣部分圓形微細(xì)管陣?yán)鋮s通道設(shè)置在渦輪導(dǎo)葉前緣帶有氣膜孔冷卻結(jié)構(gòu)的區(qū)域,渦輪前緣部分的圓形微細(xì)管陣?yán)鋮s通道采用非等間距布置。

      3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種導(dǎo)葉葉身帶有圓形微細(xì)管陣的冷卻結(jié)構(gòu),其特征在于,渦輪前緣部分的圓形微細(xì)管陣?yán)鋮s通道采用彎曲結(jié)構(gòu)取代直通道結(jié)構(gòu)形式。

      4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種導(dǎo)葉葉身帶有圓形微細(xì)管陣的冷卻結(jié)構(gòu),其特征在于,所述中后部分圓形微細(xì)管陣?yán)鋮s通道布置在導(dǎo)葉葉身的中后部區(qū)域;

      5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種導(dǎo)葉葉身帶有圓形微細(xì)管陣的冷卻結(jié)構(gòu),其特征在于,所述帶有圓形冷卻圓管布置在渦輪導(dǎo)葉內(nèi)腔冷卻通道外靠近外壁的一側(cè),即圓管布置在導(dǎo)葉葉身靠近葉柵通道的通流表面,將冷卻圓管布置在靠近高溫燃?xì)獾耐ǖ辣砻妫瑢?duì)所述導(dǎo)葉葉身進(jìn)行冷卻。

      6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種導(dǎo)葉葉身帶有圓形微細(xì)管陣的冷卻結(jié)構(gòu),其特征在于,所述圓形微細(xì)管陣?yán)鋮s結(jié)構(gòu)中,所述渦輪導(dǎo)葉的中后部分設(shè)置竹節(jié)形鼓包微細(xì)管陣?yán)鋮s通道后,取消導(dǎo)葉中后部原有的氣膜冷卻結(jié)構(gòu)。

      7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種導(dǎo)葉葉身帶有圓形微細(xì)管陣的冷卻結(jié)構(gòu),其特征在于,所述前緣部分圓形微細(xì)管陣?yán)鋮s通道和中后部分圓形微細(xì)管陣?yán)鋮s通道構(gòu)成完整的圓形微細(xì)管陣?yán)鋮s結(jié)構(gòu),配合渦輪導(dǎo)葉的前緣氣膜冷卻結(jié)構(gòu)即尾緣排氣結(jié)構(gòu),構(gòu)成完整的高壓渦輪導(dǎo)葉冷卻系統(tǒng)。

      8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種導(dǎo)葉葉身帶有圓形微細(xì)管陣的冷卻結(jié)構(gòu),其特征在于,所述圓形微細(xì)管陣的冷卻結(jié)構(gòu),每處的圓管管徑大小能夠獨(dú)立根據(jù)需求設(shè)置,而且沿導(dǎo)葉高度方向管徑大小也能夠變化。

      9.一種燃?xì)廨啓C(jī),其特征在于,所述燃?xì)廨啓C(jī)包括如權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述的一種導(dǎo)葉葉身帶有圓形微細(xì)管陣的冷卻結(jié)構(gòu)。


      技術(shù)總結(jié)
      本發(fā)明提供一種導(dǎo)葉葉身帶有圓形微細(xì)管陣的冷卻結(jié)構(gòu)及燃?xì)廨啓C(jī),冷卻空氣通過導(dǎo)葉葉身帶有的圓形微細(xì)管陣?yán)鋮s結(jié)構(gòu)對(duì)渦輪導(dǎo)葉葉身進(jìn)行冷卻,包括:沿高壓渦輪導(dǎo)葉葉片高度方向布置的冷卻通道,冷卻空氣沿渦輪導(dǎo)葉葉片高度方向在微細(xì)管陣?yán)鋮s通道內(nèi)部流動(dòng)。冷卻通道在導(dǎo)葉葉身截面為圓形且沿導(dǎo)葉葉片壁厚中線分布的管排結(jié)構(gòu),包括:前緣部分圓形微細(xì)管陣?yán)鋮s通道和中后部分圓形微細(xì)管陣?yán)鋮s通道;圓形微細(xì)管陣?yán)鋮s結(jié)構(gòu)中,冷卻圓管的管徑取值為0.3mm~0.5mm。本發(fā)明技術(shù)方案,能夠解決燃?xì)廨啓C(jī)高壓渦輪導(dǎo)葉受結(jié)構(gòu)尺寸空間以及冷卻空氣用量限制,導(dǎo)致葉身溫度分布不均勻,引發(fā)葉片燒蝕、裂紋等故障的問題,避免渦輪葉片超溫運(yùn)行,引起渦輪葉片失效無法工作。

      技術(shù)研發(fā)人員:牛夕瑩,劉言明,徐波,候隆安,宋惠華,徐偉建,李翔宇,高春祥,陳鵬,傅琳,毛冬巖,何永鑫
      受保護(hù)的技術(shù)使用者:中國(guó)船舶集團(tuán)有限公司第七〇三研究所
      技術(shù)研發(fā)日:
      技術(shù)公布日:2024/11/14
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