CN201474728U - 涡轮冷却叶片 - Google Patents

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周志翔
赵尊盛
贺宜红
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Abstract

本实用新型涉及一种涡轮冷却叶片，包括叶片基体和设在其内的冷气流腔，在冷气流腔内设有的冲击管，其要点是冷气流腔的内壁面上设有凸台，冲击管固接在凸台上；冲击管管壁与冷气流腔内壁面之间的间隙为0.5-1.0毫米，冷气流腔后部设有交叉排列的扰流柱，冷气流腔出口设有槽缝和肋。本实用新型的优点是叶片冷却腔结构简单，制造容易，费用低，冲击管由凸台固定，冲击管不易变形，保证了冲击管与叶片内壁之间的间隙不变，冷却效率提高40％～50％，叶片表面温度分布均匀，热应力小，使用寿命提高10％～20％。

Description

涡轮冷却叶片
技术领域
本实用新型涉及一种叶片，具体涉及一种小型燃气涡轮轴发动机涡轮冷却叶片。
背景技术
涡轮叶片是航空发动机的重要热端部件，尤其是导向叶片直接承受燃烧室出口高温燃气的冲刷，目前涡轴发动机燃烧室出口峰值温度已达1600K以上，而现有叶片材料的工作温度不超过1370K。为提高现有材料的叶片工作温度，大多采用高温涂层、空心叶片，叶片内表面对流冷却、叶片外表面气膜冷却等。但是对于小型涡轮轴发动机，由于叶片外形尺寸小，轮廓尺寸约2～3cm，传统的叶片冷却设计只采用较为简单的大流通面积的内部径向通道，冷气自上而下(或自下而上)地流过导向叶片内部通道以冷却叶片内腔壁面，冷却效果较差。气膜冷却需在叶片表面开设气膜孔，气膜孔的孔径和角度都有严格的要求，加工工艺复杂、制造时间长、费用高，而且流动损失大；为了保证发动机工作的安全性和可靠性，叶片的工作温度不允许超过其材料的耐受温度，这就需要一种新型的涡轮冷却叶片。
发明内容
本实用新型的目的是为了提供一种冷却效果好，叶片表面温度分布均匀，制造工艺简单，时间短，费用低的涡轮冷却叶片。
本实用新型包括叶片基体和设在其内的冷气流腔，在冷气流腔内设有的冲击管，其特征在于：所述的冷气流腔的内壁面上设有凸台，冲击管固接在凸台上；冲击管管壁与冷气流腔内壁面之间的间隙为0.5-1.0毫米，冷气流腔后部设有交叉排列的扰流柱，冷气流腔出口设有槽缝和肋。
所述的凸台为半球形，直径为0.5～2毫米，凸台的纵向与横向间距比(a/b)为1-5。
所述的冲击管的管壁上设有交叉排列的冲击孔，冲击孔直径为0.3？.5毫米，冲击孔纵向与横向间距比(n/p)为2-5。
所述的扰流柱的高度为1.5～0.3毫米，沿尾缘向后逐渐减小，直径为1？毫米，扰流柱纵向与横向间距比(h/f)为5-10。
所述的槽缝和肋的间隔比为(m/L)为1-5。
本实用新型的优点是冷气流腔结构简单，制造容易，费用低，冲击管由凸台固定，冲击管不易变形，保证了冲击管与叶片内壁之间的间隙不变，冷却效率提高40％～50％，叶片表面温度分布均匀，热应力小，使用寿命提高10％～20％。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图
图2是图1的B-B向视图
图3是图2的A-A向视图
图4为冲击管2的结构示意图
图中1、叶片基体，2、冲击管，3、冷气流腔，4、凸台，5、扰流柱，6、槽缝，8、肋，9、冲击孔，10、冲击管安装边，a、凸台纵向间距，b、凸台横向间距，L、肋宽，m、槽缝宽，n、冲击孔纵向间距，p、冲击孔横向间距，h、扰流柱纵向间距，f、扰流柱横向间距
具体实施方式
本实用新型的涡轮冷却叶片由叶片基体1和设在其内的冷气流腔3、冲击管2组成。冷气流腔3的内壁面上设有20个，纵向与横向间距比(a/b)为2，直径为1.6毫米的凸台4，凸台4为半球形。冲击管2固接在凸台4上。
冲击管2管壁与冷气流腔3内壁面之间的间隙为0.8毫米，在冲击管2管壁上开有72个孔径为0.6毫米，纵向与横向间距比(n/p)为1.5，交叉排列的冲击孔9。
冷气流腔3的后部设有交叉排列的5排共23个直径为1.5毫米，高度分别为1.2、1.0、0.8和0.6和0.5毫米的扰流柱5，扰流柱5的纵向与横向间距比(h/f)为8。
冷气流腔3的出口设有5个长方形槽缝6和肋8，槽缝6与肋8的间隔比为(m/L)为2。
使用时，将冲击管2插入叶片基体1的冷气流腔3内，与球形凸台4连接，冲击管安装边10与叶片基体1的上端面连接。
工作时，冷气流进入冲击管2，经冲击孔9流出，对叶片基体1的冷气流腔3的内壁冲击冷却，随后沿冲击管2与冷气流腔3的内壁之间的间隙向后流动，流过交叉排列的5排扰流柱5，最后冷气流从槽缝6排出，进入主流道。

Claims (5)

1.一种涡轮冷却叶片，包括叶片基体(1)和设在其内的冷气流腔(3)，在冷气流腔(3)内设有的冲击管(2)，其特征在于：所述的冷气流腔(3)的内壁面上设有凸台(4)，冲击管(2)固接在凸台(4)上；冲击管(2)管壁与冷气流腔(3)内壁面之间的间隙为0.5-1.0毫米，冷气流腔(3)后部设有交叉排列的扰流柱(5)，冷气流腔(3)出口设有槽缝(6)和肋(8)。
2.根据权利要求1所述冷却叶片，其特征在于：所述的凸台(4)为半球形，其直径为0.5～2毫米；凸台(4)的纵向与横向间距比(a/b)为1-5。
3.根据权利要求1所述冷却叶片，其特征在于：所述的冲击管(2)的管壁上设有交叉排列的冲击孔(9)，冲击孔(9)直径为0.3-1.5毫米、纵向与横向间距比(n/p)为2-5。
4.根据权利要求1所述冷却叶片，其特征在于：所述的扰流柱(5)的高度为1.5～0.3毫米，直径为1-1.5毫米，沿尾缘向后逐渐减小；扰流柱(5)纵向与横向间距比(h/f)为5-10。
5.根据权利要求1所述冷却叶片，其特征在于：所述的槽缝(6)和肋(8)的间隔比为(m/l)为1-5。
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