CN105308267B - 双射流式气膜冷却构造及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种抑制冷却介质气膜从壁面剥离，从而有效冷却壁面且制造容易的气膜冷却构造。具有与在面临高温气体(G)通路的壁面(1)上设置的喷出开口(2)相连的主通路(3)、从主通路(3)分支出来的一对分支通路(4、5)，以及连通这些通路的连通路(6、7)。将来自一对分支通路(4、5)的冷却介质(CL4、CL5)的喷出方向(A、B)相对于高温气体(G)的流动方向倾斜设置，以形成使这些冷却介质相互推压到壁面(1)的方向的涡流(V1、V2)。主通路(3)及分支通路(4、5)的横截面具有相同的一定内径(D)，连通路(6、7)具有连接具有一定内径(D)的正圆孔组而成的包络面(16、17)。主通路的轴心(C3)与壁面(1)所形成的主纵向角度(α1)大于分支通路(4、5)的轴心(C4、C5)与壁面(1)所形成的分支纵向角度(α2)。

Description

双射流式气膜冷却构造及其制造方法

相关申请

本申请要求申请日为2013年5月22日申请的日本专利申请2013-108333的优先权，将其全部内容以参照的方式引入作为本申请的一部分。

技术领域

本发明涉及一种气膜冷却构造，其如燃气涡轮发动机的转子叶片、定子叶片、燃烧器的内筒等这样在面临高温气体的通路的壁面上设置有喷出开口，并通过使从该喷出开口喷出的冷却介质沿壁面流动来冷却壁面。

背景技术

过去，在如燃气涡轮发动机(以下简称为“燃气轮机”)中的转子叶片这样的壁面上，设置有指向同一方向的多个喷出开口，并通过从这些喷出开口喷出的如空气这样的冷却介质的气膜流，对暴露在高温气体中的所述壁面进行冷却。作为这种气膜冷却构造，通常在隔壁上向高温气体的下游侧倾斜设置圆孔，从在壁面上开口的椭圆形喷出口喷出冷却介质。但是由于该冷却构造的冷却效率低，因此作为对其改良的冷却构造，例如可以将冷却介质朝向壁面的喷出口做成双叶片形状(专利文献1)，以及在一对喷出口之间设置分开部(专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利公开2008-8288号公报

专利文献2：日本专利第4954309号公报

发明内容

(一)要解决的技术问题

根据上述专利文献1的冷却构造，使冷却介质沿着壁面来扩展宽度从而能够提高冷却效果。壳推断这是由于表示壁面上的冷却效率的气膜效率变高。这里，气膜效率是指，在将Tg设为高温气体的温度，Tf设为壁面的表面温度，Tc设为壁面上的冷却介质的温度时，表示有ηf,ad＝(Tg-Tf)/(Tg-Tc)表示。然而，由于喷出口中央部的形状并不是单一的椭圆，而是由具有多个曲率半径的曲线所形成(段落0016-0017)，因此将增加制造工时。此外，所述专利文献2中，抑制冷却介质由壁面被剥离从而能够提高气膜效率，但是由于从壁面侧观察所述分配部形成为侧凹，因此还是会增加制造工时。

因此，本发明的目的在于，提供一种气膜冷却构造，其能够抑制冷却介质气膜从壁面上被剥离，并有效冷却燃气轮机的转子叶片和定子叶片等的壁面，并且容易制造。

(二)技术方案

为了实现上述目的，本发明的双射流式气膜冷却构造，

在面临高温气体通路的壁面上设置有使冷却介质朝向所述通路的下游侧喷出的喷出开口，

在隔壁内形成有主通路、一对分支通路以及连通路，所述主通路由向所述喷出开口供给所述冷却介质的正圆孔构成；所述一对分支通路从所述主通路上的分支点分支出来并由将所述喷出开口作为出口的正圆孔构成；所述连通路连通所述主通路和所述分支通路并将所述喷出开口作为出口，

从所述一对分支通路喷出的冷却介质的喷出方向，设定为相对于所述高温气体的流动方向倾斜，以形成使这些冷却介质相互推压所述壁面的方向的涡流，

所述主通路及分支通路的横截面具有相同的一定内径，

所述连通路具有包络面，该包络面是将通过所述分支点且横截面具有所述一定内径的正圆孔组相连而成，

将从所述一对分支通路起始的各个喷出方向相对于所述高温气体的流动方向的沿所述壁面的横向喷出角度β，设定为夹着所述流动方向并朝向相互相反方向，

所述主通路的轴心方向与所述壁面所形成的主纵向角度α1，设定为大于所述分支通路的轴心方向与所述壁面所形成的分支纵向角度α2。

根据该结构，由于将来自一对喷出孔的所述冷却介质的各喷出方向的相对于所述高温气体的流动方向的沿所述壁面的横向喷出角度，设定为夹着所述流动方向并朝向相互相反方向，因此沿高温气体的流动方向，在壁面上有效形成有冷却介质的大范围的气膜流，从而提高气膜效率。

进而，由于将主通路的轴心方向与壁面所形成的主纵向角度α1，设定为大于所述分支通路的轴心方向与所述壁面所形成的分支纵向角度α2，因此由分支通路喷出的冷却介质被从主通路喷出的冷却介质分离，形成指向性高的一对直进流。由于在该指向性高的一对直进流之间产生有压力非常低的低压部，因此通过形成直进流的涡流，形成有从直进气流的周边卷入该低压部并朝向壁面的强气流。因此，抑制了冷却介质从壁面剥离，并提高壁面上的气膜效率，从而有效冷却壁面。

而且，主通路及分支通路的横截面具有相同的一定内径，并且连接主通路和分支通路的连通路通过分支点且具有包络面，该包络面是横截面具有所述一定内径的正圆孔组相连而成，因此通过单一的圆柱状的加工工具，例如放电加工的加工电极，能够从壁面侧对主通路、分支通路以及连通路的全部区域进行加工，因此制造变得容易。

即，根据上述结构，通过抑制暴露在高温气体中的壁面上的冷却介质的剥离，在壁面上生成良好的气膜流，能够有效进行壁面的冷却，同时能够容易形成冷却构造。

在本发明的气膜冷却构造中，优选所述主纵向角度α1与分支纵向角度α2之间的角度差δ为3～15°，根据该结构，由于在一对分支通路之间形成有使主通路的下游部突出的形状，因此从一对分支通路喷出的冷却介质彼此间充分进行分离，在冷却介质的直进气流之间切实形成低压部，涡流将冷却介质的气流强力推压到壁面上，使气膜效率提高。

在本发明的气膜冷却构造中，形成所述连通路的所述包络面的后面部优选呈平坦。这里，“后面部”是指位于高温气体流动方向的下游侧的面。通过将单一的平坦面用作后面部，从而使连通路的形成变得容易。

在本发明的气膜冷却构造中，所述分支通路的分支点的高度Lc相对于所述主通路与所述壁面垂直的垂直方向上的高度H的比Lc/H优选为0.3～0.9。由此，冷却介质能够从主通路顺利地分支到分支通路。

从所述各分支通路起的所述横向喷出角度β优选处于10～45°的范围。此外，所述主通路的主纵向角度α1优选为10～45°，优选在所述一对分支通路的出口之间沿所述壁面的距离W相对于所述主通路的一定内径D设定为1.0～5.0D。根据这些优选的结构，将生成朝向壁面的强涡流，能够更有效地冷却壁面。

本发明的制造方法，是通过放电加工来形成本发明的双射流式气膜冷却构造的方法，

通过规定外径的圆柱形加工电极，在面临高温气体通路的壁面上形成所述一定内径的主通路，

同时，一边使所述加工电极相对所述主通路的轴心倾斜一边放电，由此使所述主通路到分支通路连续地形成。

根据该方法，通过单一的圆柱状加工电极，能够从壁面侧加工主通路、分支通路以及连通路的全部区域，因此制造变得容易。

权利要求书及/或说明书及/或说明书附图所公开的至少两种结构的任意组合均包括在本发明中。特别是权利要求书的各权利要求的两项以上的任意组合也包括在本发明中。

附图说明

通过参照附图对以下适宜的实施方式进行说明，可更加清楚地理解本发明。但是，实施方式及附图仅用于图示及说明，并不应用于确定本发明的范围。本发明的范围由附件中权利要求书确定。在附图中，多个附图上相同附图标记表示相同或与其相当的部分。

图1为表示适用本发明一个实施方式的气膜冷却构造的暴露于高温气体中的壁面一部分的俯视图。

图2为放大表示形成有同上气膜冷却构造的喷出开口的壁面的俯视图。

图3为表示从主通路的轴心方向观察喷出开口的图。

图4为表示同上冷却构造的概要结构的纵向截面图。

图5为表示同上冷却构造的立体图。

图6为表示同上冷却构造的冷却介质的气流的俯视图。

图7为说明在壁面的外表面上形成的冷却介质的涡流的图。

图8为壁面上得到的气膜效率的等值线图。

图9为表示本发明实施例的涡轮转子叶片的立体图。

图10为同上涡轮转子叶片的纵向截面图。

图11为沿着图10的XI-XI线的横向截面图。

具体实施方式

下面，基于附图对本发明优选的实施方式进行说明。

图1为适用作为本发明一个实施方式的双射流式气膜冷却构造的壁面1的俯视图。壁面1暴露于沿箭头方向流动的高温气体G中，在该壁面1上，与高温气体G的流动方向大致垂直的方向(图1的上下方向)上并列配置有多个喷出开口2，该喷出开口2向高温气体G的通路GP喷出如空气这样的冷却介质。另外，在以下说明中，将沿着高温气体G的流动方向的上游侧称为前侧，将下游侧称为后侧。

如图2的放大俯视图所示，各喷出开口2与形成在以壁面1作为上表面的隔壁10内部的主通路3、从该主通路3分支而成的分支通路4、5，以及连通主通路3和分支通路4、5的连通路6、7相连接。也就是说，喷出开口2由这些通路3～6的出口3a、4a、5a、6a、7a形成。主通路3在从与壁面1垂直的方向观察的俯视视角中，与高温气体G的流动方向平行，分支通路4、5从主通路3相对于高温气体G的流动方向在横向(图1的上下方向)上分支，连通路6、7相对于所述流动方向在横向(图1的上下方向)上使主通路3及分支通路4、5中的各个通路连通。这些通路3～7包括主通路3的轴心C3，关于与壁面1垂直的垂直面VP，具有面对称的形状，如后述那样，例如通过放电加工来形成。

分支通路4、5从主通路3的轴心C3上的同一个分支点P分支。从与分支通路4、5的壁面1的垂直方向上观察到的分支角度，也就是图2中表示的分支角度θ优选为5～30°，更加优选为10～20°。从分支通路出口4a、5a喷出的冷却介质CL4、CL5的喷出方向A、B与分支通路4、5的轴心C4、C5不一致，如接下来所述那样，被喷出开口2的形状所影响。

分支通路4、5在沿着壁面1的面上，也就是在从与壁面1垂直的方向观察到的俯视视角下，设定为相互指向不同方向。其结果是，通过分支通路4、5的两冷却介质CL4、CL5向相互分离的方向喷出。该例子中，喷出方向A、B在俯视视角下夹着高温气体G的流动方向并朝向相互相反方向，并且将各喷出方向A、B相对于高温气体G流动方向的沿着壁面1的横向喷射角度β设定为相同。喷出开口2中所包括的分支通路出口4a、5a设为以分支通路4、5的轴心C4、C5为长轴的椭圆形。这里，横向喷射角度β定义为，以喷出开口2的前端2f，也就是在图2的俯视视角下，以主通路3的轴心C3和喷出开口2的前缘间的交点2f为基点，连通该前端2f和分支通路出口4a、5a的中心O1、O2的直线与轴心C3所成的角度(沿壁面1的角度)。

导入到主通路3的冷却介质CL的一部分CL3流入到比主通路3上的分支点P更下游侧的通路(下面称为“主通路下游部”)30中，从出口3a沿着轴心C3的方向喷出。主通路3和分支通路4、5中的各个通路由具有一定内径D的正圆孔来形成。

连通路6、7分别包括通过分支点P的笔直的通路组，通过连接该通路组而成的包络面形成。形成通路组的各通路的横截面具有与主通路3及分支通路4、5相同的一定内径D。因此，如从主通路3的轴心C3方向观察到的图3所示，连通路出口6a、7a为连接主通路出口3a与分支通路出口4a、5a而画成的平滑曲线。在图2的右栏中以双点划线来表示形成各通路3～7的圆孔。

如作为纵向截面图的图4所示，贯通隔壁10所形成的主通路3在隔壁10的内表面11上开口，并具有将如空气这样的冷却介质CL由隔壁10的内侧导入到主通路3的导入开口3b。主通路3的轴心C3由导入开口3b朝向作为外表面的壁面1的出口3a并向高温气体G的流动方向的下游侧倾斜。同样地，分支通路4、5的轴心C4、C5也由分支点P朝向出口4a、5a并向高温气体G的流动方向的下游侧倾斜。

如图2所示，冷却介质CL3～CL5沿主通路3及分支通路4、5的轴心C3～C5从出口3a～5a向高温气体通路GP喷射。由连通路6、7的出口6a、7a也会喷出冷却介质的一部分CL6、CL7。图4所示的轴心C3与壁面1所形成的主纵向角度α1大于分支通路4、5的轴心C4及C5与壁面1所形成的分支纵向角度α2。两条分支通路4、5的分支纵向角度α2、α2相同。另外，由于分支通路4、5的轴心C4、C5相对于图4的纵向截面沿横向(图4的里外面方向)倾斜，因此分支纵向角度α2的大小未在图4中准确表示。该分支纵向角度α2为，其准确表示在作为立体图的图5中，是分支通路4、5的轴心C4、C5相对于连接分支点P的正上方的壁面1上的假想点P1和分支通路出口4a、5a的中心O1、O2的直线所形成的角度。

这样，主通路3及分支通路4、5相对于壁面1倾斜，而且分支通路4、5相对于主通路3在横向上倾斜，因此如图2所示的喷出开口2所包括的主通路出口3a及分支通路出口4a、5a全部为椭圆形。此外，由于主纵向角度α1大于分支纵向角度α2，因此分支通路出口4a、5a比主通路出口3a更靠后方，也就是位于高温气体G的下游侧。

形成连通路6、7的包络面16、17中，高温气体G的上游侧即前面部16a、17a为平滑的曲面，与此相对，后面部16b、17b为朝向后方的宽幅的平坦面。因此，连通路出口6a、7a分别成为宽度S的直线。通过这些平坦面16a、17a，由于两条分支通路4、5在形状上明确分开，因此促进了从分支通路4、5喷出的冷却介质CL4、CL5彼此间的分离。

从喷出开口2的分支通路出口4a、5a喷出的冷却介质CL4、CL5相互影响，以将对方推压至壁面1的方式来发挥作用。一边参照图6、图7一边对其状况进行说明。如图6所示，向主通路3导入的冷却介质CL的一部分流入分支通路4、5。在分支通路4、5中流动的冷却介质的大部分作为分支通路成分CL4、CL5，以横向喷出角度β从分支通路出口4a、5a起成为直进的冷却介质流F1、F2，并向高温气体通路GP喷出。尤其是由于分支通路出口4a、5a的后端4aa、5aa位于比主通路出口3a的后端3aa更靠后方处，因此在分支通路出口4a、5a的位于比主通路出口3a更靠后方处的部分所喷出的直进冷却介质流F1、F2形成为指向性高的气流。

另一方面，通过主通路3的冷却介质CL中，流过主通路下游部30的冷却介质的大部分作为主通路成分CL3，从出口3a起成为指向沿轴心C3方向的直进的主分离流F3，向高温气体通路GP喷出。该分离流F3进入直进冷却介质流F1、F2之间，具有分离直进冷却介质流F1、F2的作用。流入主通路下游部30及分支通路4、5的冷却介质CL3～CL5的一部分流入连通路6、7，从其出口6a、7a起形成为副分离流F4、F5，向高温气体通路GP喷出，促进直进冷却介质流F1、F2的分离。

将高温气体通路GP的，与高温气体G的流动方向垂直的横截面示于图7。通过主通路下游部30及来自连通路6、7的主分离流F3及副分离流F4、F5，将来自分支通路4、5的高指向性的直进冷却介质流F1和F2沿与壁面1平行的方向进行分离，其结果是在直进冷却介质流F1、F2之间产生强低压部11。由此，在各直进冷却介质流F1、F2的内侧部，也就是在彼此相对的部分，产生朝向壁面1的气流。其结果是，在直进冷却介质流F1、F2中，在内侧产生朝向壁面1卷入冷却介质CL这样的彼此相反方向的涡流V1、V2。这些涡流V1、V2分别以将直进冷却介质流F1、F2推压到壁面1上的方式来发挥作用。

为了通过有效产生低压部11来形成涡流V1、V2，并发挥将冷却介质CL推压到壁面1上的作用，需要将图6中的两个分支通路出口4a、5a仅相互隔开适当的距离来进行配置。面临壁面1的喷出开口2中的分支通路出口4a、5a具有以分支通路4、5的轴心C4、C5为长轴的大致椭圆形的形状。一对分支通路出口4a、5a的中心点O1、O2之间的沿壁面1的距离W，相对于所述一定内径D，优选为1.0～5.0D，更加优选为1.5～4.0D。若所述距离W比上述范围短，则涡流V1、V2彼此之间难以分离，若比上述范围长，则直进冷却介质流F1、F2的直进性不充分，不能得到所希望强度的涡流V1、V2。

此外，优选来自分支通路4、5的喷出方向A、B与高温气体G的流动方向所形成的横向喷出角度β处于10～45°的范围。横向喷出角度β更加优选处于20～40°的范围，进一步优选处于25～35°的范围。若横向喷出角度β不达到上述范围，则涡流V1、V2彼此之间还是难以分离，若超过上述范围，则直进冷却介质流F1、F2的直进性不充分，不能得到所希望强度的涡流V1、V2。

来自两分支通路4、5的喷射方向A、B与高温气体G的流动方向所形成的横向喷出角度β、β可以为互不相同的大小。例如，在主通路3的轴心C3不沿着高温气体G的流动方向的情况下，若将来自两分支通路4、5的喷射方向A、B设定为相对于主通路3的轴心C3对称，则相对于高温气体G的横向喷出角度β在两分支通路4、5之间变得不同。

图4所示的主通路3的轴心C3与壁面1所形成的主纵向角度α1优选处于10～45°的范围，更加优选处于20～40°的范围。另一方面，分支通路4、5与壁面1所形成的分支纵向角度α2优选处于5～40°的范围，更加优选处于10～35°的范围。若主纵向角度α1及分支纵向角度α2未达到上述范围，则图7的涡流V1、V2离壁面1太近，若超过上述范围，则涡流V1、V2离壁面1太远，因此不能得到所希望的强度的涡流V1、V2。

此外，图4的主/分支纵向角度α1、α2的角度差δ＝α1-α2优选为3～15°，进一步优选为5～12°。若角度差δ在上述范围之外，则根据图6中的来自主通路3的分离流F3而导致的图7中涡流V1、V2的分离作用会降低，从而不能得到所希望强度的涡流V1、V2。

进而，图4中的隔壁10内的主通路高度H，也就是分支点P的高度Lc对隔壁10的厚度的比＝Lc/H优选为0.3～0.9，进一步优选为0.4～0.8。所述比相当于主通路3中的比分支点P更靠上游侧的部分与主通路3全长L的比。若该长度比Lc/H未达到上述范围，则图6中的从主通路3喷出的分离流F3的直进性降低，从而降低分离来自分支通路4、5的直进流F1、F2的效果。若长度比Lc/H超过上述范围，则对分支通路4、5的冷却介质CL4、CL5供给量变得不足。因此，无论哪种情况都不能得到所希望强度的涡流V1、V2。

在主通路3的全长L与一定内径D的关系中，优选为2～10D。若未达到2D，则从主通路3及分支通路4、5喷出的冷却介质的指向性降低，若超过10D，则通路阻力增大。

接下来，对上述冷却构造的制造方法进行说明。如图5所示，利用放电加工机的圆柱状的加工电极41，从壁面1侧加工主通路3、分支通路4、5及连通路6、7的全部区域。加工电极41具有比一定内径D稍小的固定外径，使得形成一定内径D的各通路3至7。通过利用该加工电极41进行的放电加工，首先形成主通路3。接着，一边使加工电极相对于主通路3的轴心C3倾斜一边放电，由此连续地形成连通路6、7至分支通路4、5。这样，一边将单一的加工电极41适当倾斜一边连续加工，由此能够从壁面1侧加工主通路3、分支通路4、5及连通路6、7的全部区域，因此冷却构造的制造变得容易。

根据上述的冷却构造，如图7所示，来自一对分支通路4、5的冷却介质CL4、CL5通过卷入低压部11的涡流V1、V2被推压到壁面1上，与壁面1大范围接触，形成冷却介质CL的气膜流。这样抑制冷却介质CL从壁面1被剥离，提高了壁面1上的气膜效率，从而有效冷却壁面1。

图8表示在将图2及图4所示的包括各种尺寸及比的参数设定为如下大小的情况下，在壁面1上得到的气膜效率ηf,ad的等值线图。

(这里，x为以图4所示的主通路3的轴心C3与壁面1相交的中心点CP为原点，朝向高温气体G的下游方向的距离。负号表示由原点CP起向上游方向的距离。)

由图8可知，从喷出开口2喷出的冷却介质CL分别在大面积区域内形成有如下区域：在其下游附近形成有气膜效率为1.0的区域；在其后方形成有气膜效率为0.8的区域；在其宽度方向上靠近中央处形成有气膜效率为0.6的区域；进而在其靠近中央处形成有气膜效率为0.4的区域；在最外侧形成有气膜效率为0.2的区域。通过在壁面1上形成具有这种极高气膜效率的冷却介质C的气膜流，能够防止冷却介质C从壁面1上剥离，有效进行壁面1的冷却。

上述参数中，

即使在Lc/H＝0.75、δ＝7.5°、β＝32°的情况下，图8的喷出开口2附近的气膜效率降低10％左右，确认了在整体上能够得到足够高的气膜效率。此外，

即使在Lc/H＝0.5，δ＝7.5°，β＝29°的情况下，比图8的气膜效率整体降低10％左右，确认了在整体上能够得到足够高的气膜效率。进而，

在Lc/H＝0.5，δ＝5°，β＝29°的情况下，虽然比图8的气膜效率整体降低20％左右，但仍确认了能够得到与所述专利文献2的实施方式同等程度的高气膜效率。

实施例

图9至图11表示将本发明适用于燃气轮机的涡流叶片的实施例。燃气轮机具备压缩空气的压缩机、向来自压缩机的压缩空气供给燃料并使其燃烧的燃烧器，以及通过来自燃烧器的高温及高压的燃烧气体来驱动的涡轮。所述涡轮在图9所示的涡轮盘21的外周安置有多个转子叶片23。在转子叶片23的叶面(壁面1)上从前缘25稍偏向后方的部分上，沿转子叶片23的径向并列配置六个喷出开口2，这些喷出开口2面临邻接的转子叶片23之间的高温气体(燃烧气体)通路GP。

在转子叶片23内部形成有图10所示的折返的冷却介质通路27，喷出开口2在该冷却介质通路27的中途部连通。通过从压缩机抽出的空气所构成的冷却介质CL从涡轮盘21内的通路导入到冷却介质通路27中，在从喷出开口2喷射后，从叶端29上开口的喷出孔31向通路GP内喷出。这样，通过从在如图11所示的作为壁面1的叶面上开口的喷出开口2喷射出的冷却介质CL，在叶面1上形成冷却介质C的气膜流CF，从而有效冷却转子叶片23。

在上述实施例中，对沿上方向将多个喷出开口2等间隔排列配置一列的例子进行了说明，但是可以适当选择多个喷出开口2的数量及配置。例如，也可以将沿径向等间隔排列多个喷出开口2的列设置为在前后方向上分为两列，并将前侧列的喷出开口2的径向位置与后侧列的喷出开口2的径向位置错开配置。

本发明除燃气轮机的转子叶片以外，像定子叶片、燃烧器的内筒等这样，对面临高温气体通路的壁面可广泛应用。

如上所述，参照附图对本发明的优选实施方式进行了说明，但在不脱离本发明的主旨的范围内，能够进行各种补充、改变或删除。因此，这样的补充、改变及删除也包括在本发明的范围内。

如上所述，参照附图对本发明的优选实施方式进行了说明，但容易预见若本领域技术人员参照本说明书，可以在显而易见的范围内进行各种变更及修改。因此，可以解释这样的变更以及修改也处于由权利要求书所确定的发明的范围内。

附图标记说明

1 壁面

2 喷出开口

3 主通路

4、5 分支通路

6、7 连通路

10 隔壁

16、17 包络面

A、B 冷却介质的喷出方向

V1、V2 涡流

CL、CL3～CL7 冷却介质

D 一定内径

G 高温气体

GP 高温气体通路

α1 主纵向角度

α2 分支纵向角度

β 横向喷出角度

Claims (8)

1.一种双射流式气膜冷却构造，

在面临高温气体通路的壁面上设置有使冷却介质朝向所述通路的下游侧喷出的喷出开口；

在隔壁内形成有主通路、一对分支通路以及连通路，所述主通路由向所述喷出开口供给所述冷却介质的正圆孔构成；所述一对分支通路从所述主通路上的分支点分支出来并由将所述喷出开口作为出口的正圆孔构成；所述连通路连通所述主通路和所述分支通路并将所述喷出开口作为出口；

从所述一对分支通路喷出的冷却介质的喷出方向，设定为相对于所述高温气体的流动方向倾斜，以形成使这些冷却介质相互推压到所述壁面的方向的涡流；

所述主通路及分支通路的横截面具有相同的一定内径；

所述连通路具有包络面，该包络面是将通过所述分支点且横截面具有所述一定内径的正圆孔组相连而成；

将从所述一对分支通路起始的各个喷出方向相对于所述高温气体的流动方向的沿所述壁面的横向喷出角度β，设定为夹着所述流动方向并朝向相互相反方向；

所述主通路的轴心方向与所述壁面所形成的主纵向角度α1，设定为大于所述分支通路的轴心方向与所述壁面所形成的分支纵向角度α2。

2.根据权利要求1所述的气膜冷却构造，其特征在于，所述主纵向角度α1与分支纵向角度α2的角度差δ为3～15°。

3.根据权利要求1或2所述的气膜冷却构造，其特征在于，形成所述连通路的所述包络面的后面部为平坦面。

4.根据权利要求1或2所述的气膜冷却构造，其特征在于，所述分支通路的分支点的高度Lc相对于所述主通路与所述壁面垂直的垂直方向上的高度H的比Lc/H为0.3～0.9。

5.根据权利要求1或2所述的气膜冷却构造，其特征在于，从各所述分支通路起的所述横向喷出角度β为10～45°。

6.根据权利要求1或2所述的气膜冷却构造，其特征在于，所述主通路的主纵向角度α1为10～45°。

7.根据权利要求1或2所述的气膜冷却构造，其特征在于，在所述一对分支通路的出口之间沿所述壁面的距离W相对于所述主通路的一定内径D设定为1.0D～5.0D。

8.一种双射流式气膜冷却构造的制造方法，其是通过放电加工来形成权利要求1至7中任一项所述的双射流式气膜冷却构造的制造方法，

通过规定外径的圆柱形加工电极，在面临高温气体通路的壁面上形成所述一定内径的主通路；

同时，一边使所述加工电极相对所述主通路的轴心倾斜一边放电，由此使所述主通路到分支通路连续地形成。