應用於渦輪葉片氣膜冷卻技術的單入口-雙出口孔結構的製作方法

2023-06-01 04:28:06 1

專利名稱：應用於渦輪葉片氣膜冷卻技術的單入口-雙出口孔結構的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種燃氣輪機葉片上的冷卻技術，尤其是一種應用於 渦輪葉片氣膜冷卻技術的單入口-雙出口孔結構。
背景技術：
氣膜冷卻是應用在燃氣輪機葉片上的冷卻技術，即從壓氣機末級抽取 高壓冷氣輸運到葉片內部通道，冷氣在通道內強化對流換熱將一部分熱量帶走，同時一部 分冷氣從葉片壁上的氣膜孔噴出，在高溫燃氣的擠壓作用下貼附在葉片表面，將高溫燃氣 和葉片表面隔開，以達到葉片不被高溫燃氣燒壞的目的。目前渦輪葉片上主要是圓柱型孔 和出口擴張型孔，冷氣從冷卻通道經圓柱型孔噴入高溫燃氣時不僅流動阻力大，而且隔熱 效果也有限。冷氣從擴張型孔噴入高溫燃氣時的隔熱效果較好，但是擴張型孔的加工難度 大，成本高。隨著發動機推力不斷加大，壓氣機壓比不斷提高，燃氣溫度也不斷上升，在氣膜 冷卻技術中採用圓柱型孔的不足就顯得越來越突出。發明內容為了降低加工難度，提高葉片加工的成品率，本實用新型提出了由兩個 圓柱孔組成的單入口 _雙出口氣膜孔，該孔型具有高的隔熱效果、較小的冷氣流通阻力以 及簡單的加工工藝。為實現上述目的，本實用新型採用的技術方案是應用於渦輪葉片氣膜冷卻技術 的單入口-雙出口孔結構，包括渦輪葉片和處於渦輪葉片上的氣膜孔入口、主圓柱孔和次 圓柱孔。主圓柱孔中心軸線和渦輪葉片壁面夾角為20度到60度，次圓柱孔處於主圓柱孔的 內壁上，與主圓柱孔相交，次圓柱孔的直徑小於主圓柱孔的直徑。次圓柱孔中心軸線與渦輪 葉片壁面夾角大於主圓柱孔中心軸線和渦輪葉片壁面夾角，為30度到90度。主圓柱孔中 軸線在渦輪葉片表面投影和次圓柱孔中軸線在渦輪葉片表面投影的夾角(即次孔方位角) 為30度到90度之間。次圓柱孔軸線和主圓柱孔軸線的交點到氣膜孔入口中心的距離L是 主圓柱孔直徑的1 1.5倍。本實用新型本結構簡單，加工容易，隔熱效果好。

圖1為主圓柱孔和次圓柱孔的結構示意圖。圖2為主圓柱孔在渦輪葉片不同位置的結構示意圖。圖3為氣膜孔角度定義圖。
具體實施方式
如圖1-圖3所示，應用於渦輪葉片氣膜冷卻技術的單入口 _雙出口孔結構，包括 渦輪葉片7和處於渦輪葉片7上的氣膜孔入口 3、主圓柱孔1和次圓柱孔2。主圓柱孔1中 心軸線和渦輪葉片7壁面夾角為20度到60度，次圓柱孔2處於主圓柱孔1的內壁上，與 主圓柱孔1相交，次圓柱孔2的直徑小於主圓柱孔1的直徑。次圓柱孔2中心軸線與渦輪 葉片7壁面夾角大於主圓柱孔1中心軸線和渦輪葉片壁面7夾角，為30度到90度。首先 在渦輪葉片7上需要開孔的位置利用圓柱形鑽頭加工成圓柱通孔，即主圓柱孔1，孔的傾角 a (即孔中心軸線和渦輪葉片壁面夾角)為20度到60度，然後利用直徑小於加工主孔時鑽頭直徑的鑽頭加工次圓柱孔2，其傾角β (即孔中心軸線和渦輪葉片壁面夾角)為30度到 90度，次孔方位角γ為30度到90度之間。並且保證次圓柱孔2傾角大於主圓柱孔1傾 角。次圓柱孔2深度為和主圓柱孔1相交即可。主圓柱孔1直徑在0.3mm Imm之間，次 圓柱孔直徑是主圓柱孔直徑的0. 5 0. 9倍。次圓柱孔軸線和主圓柱孔軸線的交點到氣膜 孔入口中心的距離L是主圓柱孔直徑的1 1. 5倍。實施例1在渦輪葉片7的壓力面利用圓柱形鑽頭加工直徑為0. 5mm的主圓柱孔，α為30 度。然後加工次孔，β為60度，次孔方位角γ為45度，次孔直徑為0.4mm，次圓柱孔孔 深和主孔相交即可，次圓柱孔軸線和主圓柱孔軸線的焦點到氣膜孔入口中心的L距離為 0. 75mm。實施例2在渦輪葉片7吸面利用圓柱形鑽頭加工直徑為0. 4mm的主圓柱孔，α為45度。然 後加工次孔，β為75度，次孔方位角γ為60度，次孔直徑為0.3mm，次圓柱孔孔深和主孔 相交即可，次圓柱孔軸線和主圓柱孔軸線的交點到氣膜孔入口中心的L距離為0. 5mm。
權利要求應用於渦輪葉片氣膜冷卻技術的單入口 雙出口孔結構，包括渦輪葉片和處於渦輪葉片上的氣膜孔入口和主圓柱孔，其特徵在於還包括處於渦輪葉片上的和次圓柱孔，主圓柱孔中心軸線和渦輪葉片壁面夾角為20度到60度，次圓柱孔處於主圓柱孔的內壁上，與主圓柱孔相交，次圓柱孔的直徑小於主圓柱孔的直徑；次圓柱孔中心軸線與渦輪葉片壁面夾角大於主圓柱孔中心軸線和渦輪葉片壁面夾角，為30度到90度；主圓柱孔中軸線在渦輪葉片表面投影和次圓柱孔中軸線在渦輪葉片表面投影的夾角為30度到90度之間；次圓柱孔軸線和主圓柱孔軸線的交點到氣膜孔入口中心的距離L是主圓柱孔直徑的1～1.5倍。
2.如權利要求1所述的應用於渦輪葉片氣膜冷卻技術的單入口_雙出口孔結構，其特 徵在於主圓柱孔的直徑在0. 3mm Imm之間，次圓柱孔的直徑是主圓柱孔直徑的0. 5 0. 9 倍。
專利摘要應用於渦輪葉片氣膜冷卻技術的單入口-雙出口孔結構，包括渦輪葉片和處於渦輪葉片上的氣膜孔入口、主圓柱孔和次圓柱孔。主圓柱孔中心軸線和渦輪葉片壁面夾角為20度到60度，次圓柱孔處於主圓柱孔的內壁上，與主圓柱孔相交，次圓柱孔的直徑小於主圓柱孔的直徑。次圓柱孔中心軸線與渦輪葉片壁面夾角大於主圓柱孔中心軸線和渦輪葉片壁面夾角，為30度到90度。主圓柱孔中軸線在渦輪葉片表面投影和次圓柱孔中軸線在渦輪葉片表面投影的夾角(即次孔方位角)為30度到90度之間。次圓柱孔軸線和主圓柱孔軸線的交點到氣膜孔入口中心的距離L是主圓柱孔直徑的1～1.5倍。本實用新型結構簡單，加工容易，隔熱效果好。
文檔編號F02C7/16GK201650376SQ20102014194
公開日2010年11月24日 申請日期2010年3月26日 優先權日2010年3月26日
發明者吳冬, 張魏, 彭大維, 李廣超, 王建明, 王成軍 申請人:瀋陽航空工業學院