CN112796843A - 低熔点金属作为流动工质的涡轮导向器叶片冷却装置 - Google Patents

低熔点金属作为流动工质的涡轮导向器叶片冷却装置 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种低熔点金属作为流动工质的涡轮导向器叶片冷却装置，涉及导向器叶片冷却。本申请的导向器叶片中布置多条冷却通道及腔室。本申请包括分流器、收集器、散热器和电磁泵，其与导向器叶片形成闭环回路，通过电磁泵驱动液态的低熔点金属或其合金作为流动工质在闭环回路内循环流动，通过散热器快速散热。本申请没有采用空气冷却，节省下原有从压气机引出的冷却空气，增加飞机本身的推进动力；本申请的冷却效果远优于传统工艺下的气体冷却方式，传热效率高，导向器叶片温降更大，利于延长导向器叶片的使用寿命；本申请的导向器叶片外表面无需开设气膜孔，提高叶片的强度；本申请整个过程循环封闭，低熔点金属或其合金重复循环利用，对环境无影响。

Description

低熔点金属作为流动工质的涡轮导向器叶片冷却装置
技术领域
本申请涉及用于航空燃气涡轮发动机涡轮导向器叶片的冷却装置，特别涉及一种以低熔点金属或其合金作为流动工质的涡轮导向器叶片冷却用冷却装置。
背景技术
航空燃气涡轮发动机为了提高推重比和热效率，需要通过增加总压比和涡轮进口温度实现设计目标。特别是涡轮进口温度的提高，直接影响发动机的效率。目前，涡轮进口温度已经高达1800～2050K，在如此高的温度下，对涡轮各个零部件的耐热性能就提出了更高的要求。一方面，需要开发新的耐热材料；另一方面，需要通过先进的冷却技术对热端部件起到防护措施。
对于涡轮中的导向器，它主要是由导向器内外环和导向叶片组成的环形静止叶栅组成，作用是将通过导向器的燃气流的部分热能转变为动能，并以一定的方式流出，满足工作涡轮所要求的进口气流方向。但是导向器的工作条件十分恶劣，它的第一级导向器紧接在燃烧室出口，导向器叶片处于燃气流的包围中，温度高且分布不均匀，最易烧伤，同时导向器叶片又直接与高温燃气接触，所以在设计时必须在选材、结构、冷却方式方面考虑。
传统的冷却方式是引入自燃烧室的二股气流，对涡轮第一、第二级导向器进行冷却，冷却后的气流与主流气流汇合。具体到导向器叶片，在外表面采用气膜冷却，内部配合有冷却方式和扰流柱等结构。但是引用的冷却空气都是从压气机中引出，为了满足冷却需求而失去做功的机会，大大降低了发动机的热效率和做功能力；同时冷却空气在不参与热力循环的情况下，还在高温零部件进行热防护过程中从主燃气流中吸收热量，使主燃气流中的热损失加剧，与主流掺混后还容易引起气流的不稳定流动，使主燃气流的气动损失增加。
发明内容
发明人考虑到上述因素，提出如下设想：如果将冷却叶片的气体省下，不再从压气机引入二次空气，采用其他换热效率高的工质循环流动，不仅可以提高发动机的热效率和做功能力，还能增强冷却效果，延长叶片的使用寿命。而金属具有远高于其他非金属材料的热导率，且有一类特殊的金属，它们在常温甚至温度高达2000摄氏度时仍处于液态，利用它优异的换热能力，作为高热导率流动工质在叶片内部流动，带走叶片的热量，实现对叶片冷却的作用。基于以上综合考虑，本申请提出一种可以用在航空燃气涡轮发动机导向器叶片上带走大量热的冷却装置，可以实现工质循环利用、效果更优的冷却。
本申请一种低熔点金属或其合金作为流动工质的涡轮导向器叶片冷却装置，导向器叶片中布置多条冷却通道，导向器叶片内的底部位置处预留有腔室，每条冷却通道均与所述腔室连通，所述多条冷却通道中的部分冷却通道为流入叶片冷却通道、其余部分的冷却通道为流出叶片冷却通道，所述涡轮导向器叶片冷却装置包括：
分流器，其内部开有流通通道，且流通通道内装有流动工质，所述分流器的一侧布置有多根分流器管道，多根分流器管道的数量、尺寸及形状与所述流入叶片冷却通道的数量、尺寸及形状相匹配，所述分流器通过所述多根分流器管道与所述导向器叶片内部的流入叶片冷却通道对应连接；
收集器，其内部开有流通通道，且流通通道内装有流动工质，所述收集器的一侧布置有多根收集器管道，多根收集器管道的数量与形状与所述流出叶片冷却通道的数量与形状相匹配，所述收集器通过所述多根收集器管道与所述导向器叶片内部的流出叶片冷却通道对应连接；
电磁泵，通过第一连接管道与所述分流器连通，用于驱动所述流动工质流动；和
散热器，通过第二连接管道和第三连接管道对应连通所述电磁泵和所述收集器，所述第二连接管道穿过所述散热器并与所述第三连接管道连通，用于对由所述导向器叶片中流出的带有热量的流动工质进行快速散热降温；
其中，每一流动工质均为液态的低熔点金属或其合金，所述分流器、所述导向器叶片、所述收集器、所述散热器、所述电磁泵形成闭环回路，所述电磁泵驱动所述流动工质在闭环回路中流动。
可选地，所述分流器和所述收集器的截面形状为正方形、长方形、三角形或者圆形。
可选地，所述分流器和所述收集器由金属或耐高温合金材料制成。
可选地，所述第一连接管道、所述第二连接管道和所述第三连接管道的截面形状为正方形、长方形、三角形或圆形。
可选地，所述第一连接管道、所述第二连接管道和所述第三连接管道由金属或耐高温合金材料制成。
可选地，每一流动工质为在室温下可熔化的低熔点金属镓，或者是金属镓与以锡、铋或铟为基组成的合金。
可选地，所述导向器叶片中的每条冷却通道为带肋的冷却通道。
可选地，所述导向器叶片中的每条冷却通道的截面形状为正方形、长方形、三角形或圆形。
可选地，所述导向器叶片的内部前端的冷却通道为流入叶片冷却通道，所述导向器叶片的内部后端的冷却通道为流出叶片冷却通道，所述多条冷却通道通过所述腔室构成流动工质的逆时针闭合流动空间。
可选地，所述导向器叶片的腔室的尺寸稍大于所述导向器叶片的多条冷却通道的尺寸，以将流入叶片冷却通道和流出叶片冷却通道的流动工质汇集于此，形成逆时针闭合回路。
本申请的涡轮导向器叶片冷却装置，不同于现行的在叶片外表面采用气膜冷却、内部配合有空气在冷却通道流动的传统冷却方式，本申请包括分流器、收集器、散热器和电磁泵，本申请与导向器叶片形成闭环回路，本申请采用液态的低熔点金属或其合金作为流动工质，通过电磁泵驱动流动工质在导向器叶片内部的多条冷却通道流通的冷却方式，充分利用金属或其合金所具有远高于非金属类材料热导率的特性，同时该工质可以在闭合回路中循环流动，通过散热器快速带走导向器叶片中大量热的能力，达到高效冷却导向器叶片的效果。本申请没有采用空气冷却，故节省下原有从压气机引出的冷却空气，增加飞机本身的推进动力；本申请的冷却效果远优于传统工艺下的气体冷却方式，传热效率高，导向器叶片温降更大，利于延长导向器叶片的使用寿命；本申请的导向器叶片外表面无需开设气膜孔，提高叶片的强度；本申请整个过程循环封闭，低熔点金属或其合金重复循环利用，对环境无影响。
根据下文结合附图对本申请的具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本申请的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本申请的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
图1是根据本申请一个实施例的低熔点金属作为流动工质的涡轮导向器叶片冷却装置的示意性逻辑控制图；
图2是导向器叶片外环外部分的低熔点金属作为流动工质的涡轮导向器叶片冷却装置的示意性结构图；
图3是导向器叶片的示意性结构图；
图4是导向器叶片的示意性透视图。
图中各符号表示含义如下：
1分流器，2分流器管道，3第一连接管道，4电磁泵，5第二连接管道，6散热器，7第三连接管道，8收集器管道，9收集器，10导向器叶片，11流入叶片冷却通道，12流出叶片冷却通道，13腔室。
具体实施方式
图1是根据本申请一个实施例的低熔点金属作为流动工质的涡轮导向器叶片冷却装置的示意性逻辑控制图。图2是导向器叶片外环外部分的低熔点金属作为流动工质的涡轮导向器叶片冷却装置的示意性结构图。图3是导向器叶片的示意性结构图。图4是导向器叶片的示意性透视图。
如图4所示，本实施例中，导向器叶片10中布置多条冷却通道。导向器叶片10内的底部位置处预留有腔室13。每条冷却通道均与所述腔室13连通。所述多条冷却通道中的部分冷却通道为流入叶片冷却通道11，所述多条冷却通道中其余部分的冷却通道为流出叶片冷却通道12。如图1所示，还可参见图2-4，本实施例提供了一种低熔点金属或其合金作为流动工质的涡轮导向器叶片冷却装置，一般性可以包括分流器1、收集器9、散热器6和电磁泵4。分流器1的内部开有流通通道，且流通通道内装有流动工质。所述分流器1的一侧布置有多根分流器管道2。每根分流器管道2与分流器1的流通通道连通。多根分流器管道2的数量、尺寸及形状与所述流入叶片冷却通道11的数量、尺寸及形状相匹配。所述分流器1通过所述多根分流器管道2与所述导向器叶片10内部的流入叶片冷却通道11对应连接。收集器9的内部开有流通通道，且流通通道内装有流动工质。所述收集器9的一侧布置有多根收集器管道8。每根收集器管道8与收集器9的的流通通道连通。多根收集器管道8的数量与形状与所述流出叶片冷却通道12的数量与形状相匹配。所述收集器9通过所述多根收集器管道8与所述导向器叶片10内部的流出叶片冷却通道12对应连接。电磁泵4通过第一连接管道3与所述分流器1连通，主要用于驱动所述流动工质流动。散热器6通过第二连接管道5和第三连接管道7对应连通所述电磁泵4和所述收集器9。所述第二连接管道5穿过所述散热器6并与所述第三连接管道7连通。散热器6主要用于对由所述导向器叶片10中流出的带有热量的流动工质进行快速散热降温。其中，每一流动工质即分流器1与收集器9中的流动工质均为液态的低熔点金属或其合金。流动工质经所述分流器1、所述导向器叶片10、所述收集器9、所述散热器6、所述电磁泵4回到所述分流器1，从而形成闭环回路，所述电磁泵4驱动所述流动工质在闭环回路中流动。
具体实施时，电磁泵4安装在第二连接管道5上，以便驱动第二连接管道5内以低熔点金属或者其合金为流动工质的流动。电磁泵4主要用于驱动低熔点金属或其合金工质在整个闭环回路的流动，形状未定，只需满足体积尽可能小，适合安装在外涵道的空间中。第二连接管道5制作时，可通过机加工或其他成熟技术中间留有流通通道，之后第二连接管道5的一端与散热器6连接，第二连接管道5的另一端与第一连接管道3连接。根据需要，第二连接管道5及第一连接管道3的长度可以按照外环空间进行调整，在满足需求的情况下尽可能短。
具体实施时，散热器6安装在第二连接管道5，以便以低熔点金属或者其合金为流动工质在冷端更高效降温，实现下一步的回流循环。制作时，可通过机加工其他方式两端做成与第二连接管道5的管径相同的接口，以便与第三连接管道7连接。散热器6的形状未定，主要由大量翅片组构成，只需满足体积尽可能小，适合安装在外涵道的空间中，翅片所用材质为常规材料。使用时，通过外涵道的冷气经过于此，翅片与空气发生对流换热，带走部分热量，对流经此处第二连接管道5内的低熔点金属或合金实现冷端的高效冷却作用，随后流到下一个装置中。根据需要，第二连接管道5及第三连接管道7的长度可以按照外环空间进行调整，在满足需求的情况下尽可能短。
本申请的工作过程：
如图2所示，在实际启动时，以低温的低熔点金属或其合金作为流动工质，该流动工质从分流器1内的流通通道经过分流器管道2流入导向器叶片10的流入叶片冷却通道11，低温的低熔点金属或其合金迅速将高温的导向器叶片10的热量转移到并携带，随后汇集在导向器叶片10底部预留的腔室13内，之后从导向器叶片10的流出叶片冷却通道12流出导向器叶片10，通过多根收集器管道8进入收集器9。再通过第三连接管道7、第二连接管道5到达散热器6，低熔点金属或其合金的热量通过散热器6的翅片被外涵道的空气带走，被降温的低熔点金属或其合金继续流经电磁泵4、从第一连接管道3中到达分流器1，构成整个闭合循环回路，准备进入下一个循环，周而复始。这种方法对导向器叶片10冷却的效果很好，低熔点金属或其合金的引入相当于将导向器叶片10的热量直接转移到外环外，再予以排放，因此可谓是操作简单，高效冷却。
本申请的工作原理：
本申请提供的涡轮导向器叶片冷却装置在流动工质上的选择与传统冷却装置有着实质性差别，即它首次采用以低熔点金属或其合金作为冷却导向器叶片10的流动工质(至今国内外文献和专利均无相同方法的报道)。当涡轮导向器叶片冷却装置与叶片连接时，由于低熔点金属或其合金具有远高于非金属流体的热导率和扩散率，因而传热是高效而快速的，其流动可致使快速将所吸收的热量通过流动传输走。于此同时，所有流经导向器叶片10内部的多条冷却通道的低熔点金属或其合金汇流于收集器9中，通过收集器9的流通通道经过第三连接管道7到达散热器6，散热器6因为其翅片独特的结构使得其将携带有大量热的低熔点金属或其合金在外环外空间与空气对流换热，热量被耗散并降温。总之，低熔点金属或其合金流动工质极高的热导率可以保证将导向器叶片10本身的热量传递出去，而相比较以往的空气冷却或者用其他液体如水等非低熔点金属，则导热率低，高温下不稳定，所以低熔点金属或其合金流动工质的引入使得低熔点金属或其合金为流动工质的对流换热方式将导向器叶片10热量带走高效而可行。此外，散热器6加强与外环空间环境的换热效果，增强冷却效率；而电磁泵4的存在，可在流通通道中造成一定的压差，在压差作用下，实现低熔点金属或其合金作为流动工质在整个闭合回路中循环流动，经过一次循环后的低熔点金属或其合金流动工质将来自携带叶片内部热量在外环外空间释放后，又成为低温的流动工质，从而继续新的热量输运，开始周而复始的流动。
综上，本申请的涡轮导向器叶片冷却装置，不同于现行的在叶片外表面采用气膜冷却、内部配合有空气在冷却通道流动的传统冷却方式，本申请包括分流器1、收集器9、散热器6和电磁泵4，本申请与导向器叶片10形成闭环回路，本申请采用液态的低熔点金属或其合金作为流动工质，通过电磁泵4驱动流动工质在导向器叶片10内部的多条冷却通道流通的冷却方式，充分利用金属或其合金所具有远高于非金属类材料热导率的特性，同时该工质可以在闭合回路中循环流动，通过散热器6快速带走导向器叶片10中大量热的能力，达到高效冷却导向器叶片10的效果。本申请没有采用空气冷却，故节省下原有从压气机引出的冷却空气，增加飞机本身的推进动力；本申请的冷却效果远优于传统工艺下的气体冷却方式，传热效率高，导向器叶片10温降更大，利于延长导向器叶片10的使用寿命；本申请的导向器叶片10外表面无需开设气膜孔，提高叶片的强度；本申请整个过程循环封闭，低熔点金属或其合金重复循环利用，对环境无影响。
如图2所示，具体地，所述分流器1和所述收集器9的外部形状多样化，截面形状可为正方形、长方形、三角形或者圆形。更具体地，分流器1、收集器9主要用途是分配进入导向器叶片10内部流入叶片冷却通道11的流动工质以及收集来自导向器叶片10内部流出叶片冷却通道12的流动工质，再次经过散热器6和电磁泵4后构成闭合回路，准备下一次循环流动，原则上现行所有的流通通道均可作为其结构。流通通道的结构形式可根据需要加以制备，并可实现多种形式组合。整套装置的形式最好为环状，以适应内环和外环的空间结构。
如图2所示，具体地，所述分流器1和所述收集器9由金属或耐高温合金材料制成。
如图2所示，具体地，所述第一连接管道3、所述第二连接管道5和所述第三连接管道7的截面形状可为正方形、长方形、三角形或圆形。
如图2所示，具体地，所述第一连接管道3、所述第二连接管道5和所述第三连接管道7由金属或耐高温合金材料制成。
更具体地，如图4所示，所述导向器叶片10中的每条冷却通道为带肋的冷却通道。
进一步地，所述导向器叶片10中的每条冷却通道的截面形状可为正方形、长方形、三角形或圆形。
更具体地，所述导向器叶片10的内部前端的冷却通道为流入叶片冷却通道11，所述导向器叶片10的内部后端的冷却通道为流出叶片冷却通道12，所述多条冷却通道通过所述腔室13构成流动工质的逆时针闭合流动空间。
更具体地，所述的导向器叶片10内底部预留的腔室13形状不做限定，所述导向器叶片10的腔室13的尺寸稍大于所述导向器叶片10的多条冷却通道的尺寸，以将流入叶片冷却通道11和流出叶片冷却通道12的流动工质汇集于此，形成逆时针闭合回路。具体是指腔室13的上表面积是要大于多条冷却通道的截面所形成的外表面积，腔室13的外表面圆弧与导向器叶片10的形状呈比例缩小，但腔室13的外表面圆弧的最小缩小弧长特别是前缘位置得略大于前三条冷缺通道的外切圆。
为了达到较好的冷却效果，一般用作本申请的低熔点金属或其合金流动工质应满足如下要求：无毒，对所接触材料不起腐蚀及化学作用，在2000℃左右的高温下化学反应缓慢；便于获取；具有一定的热稳定性；比热、热导率和热扩散率较高，因而在传递一定的热量时，可使流量小、传热迅速；该低熔点金属或其合金流动工质应与结构材料相容，低熔点金属或其合金流动工质应不能造成对冷却装置部件产生腐蚀和锈化等影响使用寿命的不利因素。此外，低熔点金属或其合金流动工质还应具有较大的熔化潜热和较小的粘性系数，比如，同样作为液体金属的钠，即使其熔点97.82℃，钾的熔点为63.2℃，它们均不适合于导向器叶片冷却用，主要因为钠和钾极易与水发生化学反应，金属活性太强；另外，再比如，水银的熔点虽然很低，为-38.87℃，但因有毒性，也不宜考虑作为本申请的工质。
具体地，如图2所示，每一流动工质即在分流器1、收集器9及第一连接管道3、第二连接管道5、第三连接管道7内流动的流动工质为在室温下可熔化的低熔点金属镓，或者是金属镓与以锡、铋或铟为基组成的合金。其合金还可以用Ga、In、Sn三种金属以一定比例构成的合金。
本申请的关键之处在于引入了低熔点金属或其合金作为传输热量的流动工质，即在导向器叶片10内部的多条冷却通道及及第一连接管道3、第二连接管道5、第三连接管道7内流动的流动工质并非常规所用的水或者其他液体，而是在常温到高达2000摄氏度都可以保持液体状态的金属如镓或其合金等，由于低熔点金属具有远高于非金属的热导率和热扩散率，且具有流动性，因而可以快速而高效的运输热量，这相对于以往使用气体或者非金属液体作为流动工质的做法是一个革新。目前，尽管很多金属如汞等的熔点均比较低，但是考虑安全性和稳定性，比较合适的低熔点金属为镓，镓是柔软的银白色金属，它在大气环境下的熔点很低，仅为29.77℃，沸点为204.8℃，熔化潜热为19.16cal/g，固态镓的密度为5904g/cm3，32.38℃时的液体镓的密度为6.093g/m3。固态镓在27℃时的比热为0.089ca/g·℃，固态镓的线膨胀系数在0℃至熔点范围为18.1×10-6/℃；镓熔融时体积减小；液体镓在熔点时的导热系数为25.2kcal/m·h·℃，远高于空气和水；液体镓在100℃时的比热为0.082cal/g·℃；液态镓的绝对粘度为：在529℃时为1.89×10-2g/cm·s，在301℃时为1.03×10-2g/cm·s；这些热特性表明将镓作为导向器叶片冷却用的冷却介质是十分合适的。在常温下，镓在空气中是稳定的，当温度在260℃以上时，干燥的氧可使镓金属氧化，但生成的氧化膜可防止它继续氧化；所以，基于镓的冷却装置具有很好的稳定性和可靠性；在原子反应堆中，人们也曾使用液态镓作载热体。值得指出的是，镓可与许多金属如铋、锡、铟等生成熔点低的合金，例如，含锡8％的镓合金熔点为20℃，含铟25％镓合金在l6℃时即熔化。进一步地，采用多元混合物，还可获得熔点更广泛的金属流体，比如62.5％Ga，21.5％In，16％Sn的熔点为10.7℃，而三元低共熔混合物：69.8％Ga，17.6％In，12.6％Sn的熔点为10.8℃。而其合金如Ga、In、Sn三种金属构成的合金熔点更低，GaIn25Sn13低至5℃，同样可以作为冷却介质，甚至性能表现更优。它们均可作为本申请的工作介质。上述表明，低熔点金属或其合金导热能力和吸纳热量能力远大于传统的甲醇、水等导热剂，是新一带的理想传热介质。只要在连接管道中设置一个电磁泵4，即可驱动导向叶片内部冷却通道及第一连接管道3、第二连接管道5及第三连接管道7内的低熔点金属或其合金流动；另外，为了使得从导向器叶片10中携带热量的低熔点金属或其合金快速散热进行下次循环，在第二连接管道5中还设置散热器6，进行高效散热。而且，即使低熔点金属或其合金停止流动，利用低熔点金属或其合金高的导热率，将热量从导向器叶片10传递到散热器6部位，也能够充分实现散热的功能，从而延长导向器叶片10的使用寿命。
目前，面对航空燃气涡轮发动机年增20℃涡轮进口温度相比，每年提高8℃导向器叶片10材料的耐热性能仍不能满足燃气初温提高的要求，导向器叶片10冷却方式的改变迫在眉睫。本申请提供的以低熔点金属或其合金作为流动工质以及结合电磁泵4和散热器6为一体的循环回路装置是一种概念新颖的技术，是高效冷却导向器叶片10的突破口。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域技术人员所理解的通常意义。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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的限制。
此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，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该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种低熔点金属或其合金作为流动工质的涡轮导向器叶片冷却装置，其特征在于，导向器叶片中布置多条冷却通道，导向器叶片内的底部位置处预留有腔室，每条冷却通道均与所述腔室连通，所述多条冷却通道中的部分冷却通道为流入叶片冷却通道、其余部分的冷却通道为流出叶片冷却通道，所述涡轮导向器叶片冷却装置包括：
分流器，其内部开有流通通道，且流通通道内装有流动工质，所述分流器的一侧布置有多根分流器管道，多根分流器管道的数量、尺寸及形状与所述流入叶片冷却通道的数量、尺寸及形状相匹配，所述分流器通过所述多根分流器管道与所述导向器叶片内部的流入叶片冷却通道对应连接；
收集器，其内部开有流通通道，且流通通道内装有流动工质，所述收集器的一侧布置有多根收集器管道，多根收集器管道的数量与形状与所述流出叶片冷却通道的数量与形状相匹配，所述收集器通过所述多根收集器管道与所述导向器叶片内部的流出叶片冷却通道对应连接；
电磁泵，通过第一连接管道与所述分流器连通，用于驱动所述流动工质流动；和
散热器，通过第二连接管道和第三连接管道对应连通所述电磁泵和所述收集器，所述第二连接管道穿过所述散热器并与所述第三连接管道连通，用于对由所述导向器叶片中流出的带有热量的流动工质进行快速散热降温；
其中，每一流动工质均为液态的低熔点金属或其合金，所述分流器、所述导向器叶片、所述收集器、所述散热器、所述电磁泵形成闭环回路，所述电磁泵驱动所述流动工质在闭环回路中流动。
2.根据权利要求1所述的涡轮导向器叶片冷却装置，其特征在于，所述分流器和所述收集器的截面形状为正方形、长方形、三角形或者圆形。
3.根据权利要求1所述的涡轮导向器叶片冷却装置，其特征在于，所述分流器和所述收集器由金属或耐高温合金材料制成。
4.根据权利要求1所述的涡轮导向器叶片冷却装置，其特征在于，所述第一连接管道、所述第二连接管道和所述第三连接管道的截面形状为正方形、长方形、三角形或圆形。
5.根据权利要求1所述的涡轮导向器叶片冷却装置，其特征在于，所述第一连接管道、所述第二连接管道和所述第三连接管道由金属或耐高温合金材料制成。
6.根据权利要求1所述的涡轮导向器叶片冷却装置，其特征在于，每一流动工质为在室温下可熔化的低熔点金属镓，或者是金属镓与以锡、铋或铟为基组成的合金。
7.根据权利要求1所述的涡轮导向器叶片冷却装置，其特征在于，所述导向器叶片中的每条冷却通道为带肋的冷却通道。
8.根据权利要求1所述的涡轮导向器叶片冷却装置，其特征在于，所述导向器叶片中的每条冷却通道的截面形状为正方形、长方形、三角形或圆形。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的涡轮导向器叶片冷却装置，其特征在于，所述导向器叶片的内部前端的冷却通道为流入叶片冷却通道，所述导向器叶片的内部后端的冷却通道为流出叶片冷却通道，所述多条冷却通道通过所述腔室构成流动工质的逆时针闭合流动空间。
10.根据权利要求9所述的涡轮导向器叶片冷却装置，其特征在于，所述导向器叶片的腔室的尺寸稍大于所述导向器叶片的多条冷却通道的尺寸，以将流入叶片冷却通道和流出叶片冷却通道的流动工质汇集于此，形成逆时针闭合回路。
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