CN112196628B - 一种低压涡轮气冷叶片 - Google Patents

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Abstract

本申请属于航空发动机叶片领域，特别涉及一种低压涡轮气冷叶片。包括：叶片（1）、盘榫（2）、涡轮盘（3）、前挡板（4）以及后挡板（5）。本申请的低压涡轮气冷叶片，通过枞树形榫头与低压涡轮盘的盘榫（2）连接，叶片（1）通过前后挡板实现轴向定位，叶片（1）为带冠空心气冷叶片，冷气从前挡板（4）冷气进口进入，经过盘榫间冷气通道，从叶片（1）榫头下表面的三个冷气口进入叶片（1）的冷气通道，叶片（1）的冷气通道为三腔直通道冷却结构，冷气经过与内壁面的换热后，从叶冠的冷气出口流出，最终排入主流道。本申请的低压涡轮气冷叶片，盘榫结构冷气进口流动更加顺畅，流动阻力损失显著降低，尾缘通道冷气进口气流堵塞情况得到有效缓解，能够有效降低尾缘温度水平。

Description

一种低压涡轮气冷叶片
技术领域
本申请属于航空发动机叶片领域，特别涉及一种低压涡轮气冷叶片。
背景技术
现有技术中，低压涡轮气冷叶片由于冷气自前挡板冷却孔进入后，冷气流动转角较大，同时冷气冲击到后挡板上流动滞止，综合导致进口冷气压力损失较大，冷气在后挡板位置滞止后，阻塞尾缘冷气通道进口，导致叶片尾缘冷气通道流动恶化，尾缘温度升高，对叶片的损害较大，不能满足低压涡轮气冷叶片的使用要求。
因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。
发明内容
本申请的目的是提供了一种低压涡轮气冷叶片，以解决现有技术存在的至少一个问题。
本申请的技术方案是：
一种低压涡轮气冷叶片，包括：
叶片，所述叶片内部开设有第一冷气通道；
盘榫，所述盘榫安装在所述叶片的下端，所述盘榫内部开设有第二冷气通道，所述第二冷气通道包括第二通道前段以及第二通道后段，所述第二通道前段以及所述第二通道后段的子午面投影为两段相切的圆弧，且所述第二通道前段的子午面投影圆弧的圆心位于所述第二通道前段的下端，所述第二通道后段的子午面投影圆弧的圆心位于所述第二通道后段的上端；
涡轮盘，所述涡轮盘安装在所述盘榫的下端，所述涡轮盘的前侧设置有第一前挂钩，后侧设置有第一后挂钩；
前挡板，所述前挡板的下端设置有第二前挂钩，所述前挡板的下端通过第二前挂钩与所述涡轮盘的第一前挂钩连接，上端与所述叶片抵接，所述前挡板上开设有冷气进口，所述前挡板与所述盘榫之间形成冷气容纳腔；
后挡板，所述后挡板的下端设置有第二后挂钩，所述后挡板的下端通过第二后挂钩与所述涡轮盘的第一后挂钩连接，上端与所述叶片抵接；
其中，冷气从所述前挡板的冷气进口进入所述冷气容纳腔后，由第二冷气通道进入所述第一冷气通道，实现对所述叶片降温。
可选地，所述叶片带有叶冠。
可选地，所述叶片的榫头为枞树形榫头。
可选地，所述叶片的第一冷气通道呈收敛形。
可选地，所述叶片的第一冷气通道为三腔直通道。
可选地，所述三腔直通道中的两腔共用一个冷气出口。
可选地，所述第二冷气通道通过铣加工成型。
可选地，所述前挡板的冷气进口的轴线与所述第二冷气通道进口的轴线重合。
发明至少存在以下有益技术效果：
本申请的低压涡轮气冷叶片，盘榫冷气通道的设计可使冷气流动更加顺畅，流动阻力损失显著降低，叶片尾缘冷气通道进口气流堵塞情况得到缓解，有效降低叶片尾缘温度水平。
附图说明
图1是本申请一个实施方式的低压涡轮气冷叶片整体示意图；
图2是图1的W-W视图；
图3是图2的G-G视图；
图4是本申请一个实施方式的低压涡轮气冷叶片盘榫示意图；
图5是本申请一个实施方式的低压涡轮气冷叶片盘榫侧视图；
图6是本申请一个实施方式的低压涡轮气冷叶片盘榫剖视图；
图7是现有技术的盘榫与本申请的盘榫气流流动仿真图。
其中：
1-叶片；2-盘榫；3-涡轮盘；4-前挡板；5-后挡板。
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施例进行详细说明。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。
下面结合附图1至图7对本申请做进一步详细说明。
本申请提供了一种低压涡轮气冷叶片，包括：叶片1、盘榫2、涡轮盘3、前挡板4以及后挡板5。
具体的，如图1所示，叶片1内部开设有第一冷气通道，叶片1的下端为榫头，盘榫2安装在叶片1的下端，通过开设榫槽与叶片1的榫头配合连接，盘榫2内部开设有与第一冷气通道连通的第二冷气通道，第二冷气通道分为第二通道前段以及第二通道后段，第二通道前段以及第二通道后段的子午面投影为两段相切的圆弧，且第二通道前段的子午面投影圆弧的圆心位于第二通道前段的下端，第二通道后段的子午面投影圆弧的圆心位于第二通道后段的上端。
进一步，涡轮盘3安装在盘榫2的下端，涡轮盘3的前侧设置有第一前挂钩，后侧设置有第一后挂钩；前挡板4的下端设置有第二前挂钩，前挡板4的下端通过第二前挂钩与涡轮盘3的第一前挂钩连接，上端与叶片1抵接，前挡板4上开设有冷气进口，前挡板4与盘榫2之间形成冷气容纳腔；后挡板5的下端设置有第二后挂钩，后挡板5的下端通过第二后挂钩与涡轮盘3的第一后挂钩连接，上端与叶片1抵接。通过前挡板4和后挡板5实现叶片1的轴向定位。
本申请的低压涡轮气冷叶片，冷气从前挡板4的冷气进口进入冷气容纳腔后，经过盘榫2的第二冷气通道从叶片1榫头下表面的进气口进入第一冷气通道，冷气经过与叶片1内壁面的换热后，从叶片1的冷气口流出，最终排入主流道，从而实现对叶片1的降温。
在本申请的一个实施方式中，叶片1带有叶冠，叶冠上开设有冷气出口，用于第一冷气通道中的气流流出。
在本申请的一个实施方式中，叶片1的榫头为枞树形榫头，叶片榫头下表面开设有冷气进口，盘榫2的上端开设有相适配的榫槽，实现与叶片1的连接。
在本申请的一个实施方式中，如图2至图3所示，叶片1的第一冷气通道由下端到上端呈收敛形。本实施例中，叶片1的第一冷气通道为三腔直通道，其中，三腔直通道中的两腔在叶冠处共用一个冷气出口。
本申请的低压涡轮气冷叶片，如图4至图6所示，在盘榫2间轴向等截面冷气槽道结构作为第二冷气通道，第二冷气通道的周向宽度为W，子午面投影为两段相切的圆弧，第二通道前段的圆弧半径为R1，第二通道后段的圆弧半径为R2。第二冷气通道通过铣加工成型，铣刀进刀位置距基准面H的距离为d2，出刀位置距基准面E的距离为d1。在本申请的一个实施例中，第二冷气通道的周向宽度W＝5mm，第二通道前段的圆弧半径R1＝8mm，第二通道后段的圆弧半径R2＝120mm，铣刀进刀位置距基准面H的距离d2＝12.2mm，出刀位置距基准面E的距离d1＝2mm。
有利的是，本实施例中，前挡板4的冷气进口的轴线与第二冷气通道进口的轴线重合，使冷气流动更加流畅。
本申请的低压涡轮气冷叶片，通过枞树形榫头与低压涡轮盘的盘榫2连接，叶片1通过前后挡板实现轴向定位，叶片1为带冠空心气冷叶片，冷气从前挡板4冷气进口进入，经过盘榫间冷气通道，从叶片1榫头下表面的三个冷气口进入叶片1的冷气通道，叶片1的冷气通道为三腔直通道冷却结构，冷气经过与内壁面的换热后，从叶冠的冷气出口流出，最终排入主流道。
本申请的低压涡轮气冷叶片，将现有技术中盘榫冷气通道与本申请中的盘榫冷气通道进行了试验仿真，结果如图7所示，可以看出，本申请的盘榫结构冷气进口流动更加顺畅，流动阻力损失显著降低，尾缘通道冷气进口气流堵塞情况得到有效缓解，能够有效降低尾缘温度水平。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种低压涡轮气冷叶片，其特征在于，包括：
叶片(1)，所述叶片(1)内部开设有第一冷气通道；
盘榫(2)，所述盘榫(2)安装在所述叶片(1)的下端，所述盘榫(2)内部开设有第二冷气通道，所述第二冷气通道包括第二通道前段以及第二通道后段，所述第二通道前段以及所述第二通道后段的子午面投影为两段相切的圆弧，且所述第二通道前段的子午面投影圆弧的圆心位于所述第二通道前段的下端，所述第二通道后段的子午面投影圆弧的圆心位于所述第二通道后段的上端；
涡轮盘(3)，所述涡轮盘(3)安装在所述盘榫(2)的下端，所述涡轮盘(3)的前侧设置有第一前挂钩，后侧设置有第一后挂钩；
前挡板(4)，所述前挡板(4)的下端设置有第二前挂钩，所述前挡板(4)的下端通过第二前挂钩与所述涡轮盘(3)的第一前挂钩连接，上端与所述叶片(1)抵接，所述前挡板(4)上开设有冷气进口，所述前挡板(4)与所述盘榫(2)之间形成冷气容纳腔；
后挡板(5)，所述后挡板(5)的下端设置有第二后挂钩，所述后挡板(5)的下端通过第二后挂钩与所述涡轮盘(3)的第一后挂钩连接，上端与所述叶片(1)抵接；
其中，冷气从所述前挡板(4)的冷气进口进入所述冷气容纳腔后，由第二冷气通道进入所述第一冷气通道，实现对所述叶片(1)降温。
2.根据权利要求1所述的低压涡轮气冷叶片，其特征在于，所述叶片(1)带有叶冠。
3.根据权利要求1所述的低压涡轮气冷叶片，其特征在于，所述叶片(1)的榫头为枞树形榫头。
4.根据权利要求1所述的低压涡轮气冷叶片，其特征在于，所述叶片(1)的第一冷气通道呈收敛形。
5.根据权利要求4所述的低压涡轮气冷叶片，其特征在于，所述叶片(1)的第一冷气通道为三腔直通道。
6.根据权利要求5所述的低压涡轮气冷叶片，其特征在于，所述三腔直通道中的两腔共用一个冷气出口。
7.根据权利要求1所述的低压涡轮气冷叶片，其特征在于，所述第二冷气通道通过铣加工成型。
8.根据权利要求1所述的低压涡轮气冷叶片，其特征在于，所述前挡板(4)的冷气进口的轴线与所述第二冷气通道进口的轴线重合。
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