一種傾斜孔與垂直孔交錯(cuò)排布的冷卻葉片的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種傾斜孔與垂直孔交錯(cuò)排布的冷卻葉片，屬于燃?xì)廨啓C(jī)渦輪葉片冷卻領(lǐng)域，包括葉片，以及呈排狀設(shè)置在所述葉片上的氣膜孔，其中所述氣膜孔包括傾斜孔和垂直孔，所述傾斜孔的直徑大于所述垂直孔，所述傾斜孔與所述垂直孔交替排列在所述葉片上，本實(shí)用新型是利用垂直孔噴射冷氣動(dòng)量改善傾斜孔噴射冷氣動(dòng)量的流場(chǎng)，再讓傾斜孔噴射冷氣動(dòng)量直接冷卻壁面，垂直孔垂直動(dòng)量反向流動(dòng)改善傾斜孔噴出的冷氣與燃?xì)鈸交炝鲌?chǎng)，使冷氣更容易貼附壁面，橫向氣膜冷卻效率分布更均勻。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種傾斜孔與垂直孔交錯(cuò)排布的冷卻葉片
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種燃?xì)廨啓C(jī)渦輪冷卻葉片，尤其是一種傾斜孔與垂直孔交錯(cuò)排布的冷卻葉片。
【背景技術(shù)】
[0002]氣膜冷卻是應(yīng)用在燃?xì)廨啓C(jī)葉片上的冷卻技術(shù)，即從壓氣機(jī)末級(jí)抽取高壓冷氣輸運(yùn)到葉片內(nèi)部通道，再?gòu)娜~片壁上的氣膜孔噴出，在高溫燃?xì)獾臄D壓作用下貼附在葉片表面，將高溫燃?xì)夂腿~片表面隔開(kāi)，以達(dá)到葉片不被高溫燃?xì)鉄龎牡哪康摹?br>[0003]目前的葉片上使用的是一排射流角度和尺寸相同，均勻排布的氣膜孔(如圖1所示)，冷氣噴入燃?xì)夂?，在氣膜孔出口的下游?huì)形成不利于氣膜覆蓋的反向?qū)︿鰷u，將冷氣膜抬起而脫離壁面，在射流速度較大時(shí)這種現(xiàn)象更明顯，因此就很難將高溫燃?xì)夂腿~片表面隔開(kāi)，出行葉片表面被高溫燃?xì)鉄龎牡那闆r。
[0004]還有一種氣膜孔是在一個(gè)主孔兩側(cè)附著有小支孔構(gòu)成的一個(gè)氣膜孔冷卻單元，相當(dāng)于一個(gè)進(jìn)口和三個(gè)出口構(gòu)成的分支孔結(jié)構(gòu)(如圖2所示)，三個(gè)孔中心線交于一點(diǎn)，通過(guò)支孔和主孔的連接位置來(lái)分配3個(gè)出口的冷卻流量，由于三個(gè)孔的中心線需要交于一點(diǎn)，而且三個(gè)孔都是傾斜設(shè)置，這對(duì)于尺寸小于Imm的氣膜孔來(lái)說(shuō)，加工難度非常大，在實(shí)際生產(chǎn)加工過(guò)程中很難加工出符合要求的產(chǎn)品，極大的降低了生產(chǎn)的工作效率。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的技術(shù)任務(wù)是針對(duì)以上現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種傾斜孔與垂直孔交錯(cuò)排布的冷卻葉片。
[0006]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:一種傾斜孔與垂直孔交錯(cuò)排布的冷卻葉片，包括葉片，以及呈排狀設(shè)置在所述葉片上的氣膜孔，其中所述氣膜孔包括傾斜孔和垂直孔，所述傾斜孔的直徑大于所述垂直孔，在同一排上所述傾斜孔與所述垂直孔交替排布，垂直孔射流使傾斜孔射流更容易貼服在葉片壁面上，從而提高孔下游氣膜冷卻效率。
[0007]兩個(gè)相鄰所述傾斜孔的間距與所述傾斜孔的直徑比值在2-6之間，這是為了讓傾斜孔所噴出的冷氣能夠均勻覆蓋在葉片表面，所述傾斜孔與所述垂直孔的間距在0-0.5_之間，這是為了確保從垂直孔噴出的冷氣能夠更好的讓傾斜孔噴出的冷氣貼服在葉片表面。
[0008]所述垂直孔的直徑是傾斜孔直徑的0.5-0.8倍。保證更多的冷氣通過(guò)，起主要冷卻作用的斜孔流出，而通過(guò)輔助冷卻作用的垂直小孔流量相對(duì)少一些。即通過(guò)氣膜孔直徑控制流量分配，達(dá)到使用較少冷氣量有效改善氣膜冷卻效果的目的。
[0009]所述傾斜孔的直徑在0.2-lmm之間，所述垂直孔的直徑在0.16-0.8mm之間。
[0010]所述傾斜孔的直徑為0.2mm，相鄰兩個(gè)傾斜孔的孔間距為0.4mm，所述垂直孔的直徑為0.16mm，垂直孔出口處的中心位于傾斜孔出處中心上游0.1mm。[0011 ] 所述傾斜孔的直徑為0.5mm，相鄰兩個(gè)傾斜孔的孔間距為2mm，所述垂直孔的直徑為0.3mm，垂直孔出口處的中心與傾斜孔出處中心位于同一直線。
[0012]所述傾斜孔的直徑為0.2mm，相鄰兩個(gè)傾斜孔的孔間距為1.2mm，所述垂直孔的直徑為0.12mm，垂直孔出口處的中心位于傾斜孔出處中心下游0.1mm。
[0013]所述傾斜孔的軸線與所述葉片的夾角在20-60度之間。
[0014]所述傾斜孔的軸線與所述葉片的夾角為30度。
[0015]在所述葉片上至少設(shè)有兩排氣膜孔。
[0016]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn):垂直孔射流使傾斜孔射流更容易貼服在葉片壁面上，從而提高傾斜孔下游氣膜冷卻效率，在相同氣膜孔截面積，相同冷氣用量條件下，相比于相同射流角度排布的圓柱孔射流結(jié)構(gòu)，平均氣膜冷卻效率提高30%-50 %，與一個(gè)入口和三個(gè)出口組成的分支孔相比，平均氣膜冷卻效率提高5%-10%。
[0017]由于該結(jié)構(gòu)只有圓柱孔組成，并且有一半數(shù)量的氣膜孔垂直壁面，與傾斜孔和分支孔相比，降低了加工工藝的難度，提高了產(chǎn)品的合格率，在提高工作效率的同時(shí)，也降低了生產(chǎn)制造的成本。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中氣膜孔排列的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2是現(xiàn)有技術(shù)中氣膜孔為一個(gè)入口和三個(gè)出口的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖3是實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖4是本實(shí)用新型冷氣流動(dòng)的示意圖。
[0022]圖5是本實(shí)用新型垂直孔位于傾斜孔上游的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖6是本實(shí)用新型圖5中A處的放大圖。
[0024]圖7是本實(shí)用新型垂直孔與傾斜孔處于同一直線的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖8是本實(shí)用新型垂直孔位于傾斜孔下游的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖9是本實(shí)用新型圖8中B處的放大圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖對(duì)本實(shí)用新型做以下詳細(xì)說(shuō)明。
[0028]如圖3-9所示，當(dāng)葉片弦長(zhǎng)在50mm-100mm之間，葉片高度40mm-200mm之間時(shí)，傾斜孔直徑尺寸為0.2-1臟，垂直孔直徑在0.16-0.8mm之間，垂直孔位于傾斜孔上游0-0.5mm，也可以位于傾斜孔下游0-0.5mm，也可以與傾斜孔位于同一條直線上，相鄰兩個(gè)傾斜孔的孔間距與孔徑比值在2-6之間。傾斜孔軸線與葉片壁面夾角20-60度。
[0029]實(shí)施例一:當(dāng)葉片弦長(zhǎng)在50mm，葉片高度40mm時(shí)，傾斜孔直徑為0.2mm，孔間距為
0.4_，垂直氣膜孔直徑為0.16_。垂直氣膜孔出口中心位于傾斜孔出口中心上游0.1mm，氣膜孔噴氣速度與當(dāng)?shù)厝細(xì)馑俣缺戎禐?.5。
[0030]實(shí)施例二:葉片弦長(zhǎng)在100mm，葉片高度200mm時(shí)。傾斜孔直徑為0.5mm，孔間距為2_，垂直孔直徑為0.3_。垂直孔出口中心與傾斜孔出口中心位于同一條直線，氣膜孔噴氣速度與當(dāng)?shù)厝細(xì)馑俣缺戎禐?。
[0031]實(shí)施例三:葉片弦長(zhǎng)在70mm，葉片高度120mm。在葉片吸力面開(kāi)有一排大尺寸傾斜孔和小尺寸垂直孔交錯(cuò)排布的氣膜冷卻結(jié)構(gòu)，大尺寸傾斜氣膜孔直徑0.2mm，孔間距1.2mm，小尺寸垂直氣膜孔直徑0.12_。小尺寸垂直氣膜孔出口中心位于大尺寸傾斜氣膜孔出口中心下游0.1mm，氣膜孔噴氣速度與當(dāng)?shù)厝細(xì)馑俣缺戎禐镮。
[0032]其工作原理是:本發(fā)明的整體思路是利用不同尺寸直徑的氣膜孔來(lái)調(diào)配冷氣流量，利用氣膜孔射流角度交錯(cuò)排布改變氣膜孔出口下游流場(chǎng)，雖然垂直噴射的冷氣動(dòng)量在壁面的貼服性較差，但是本發(fā)明沒(méi)有利用垂直孔噴射動(dòng)量直接冷卻壁面，而是利用垂直孔噴射冷氣動(dòng)量改善傾斜孔噴射冷氣動(dòng)量的流場(chǎng)，再讓傾斜孔噴射冷氣動(dòng)量直接冷卻壁面，垂直孔垂直動(dòng)量反向流動(dòng)改善傾斜孔噴出的冷氣與燃?xì)鈸交炝鲌?chǎng)，使冷氣更容易貼附壁面，橫向氣膜冷卻效率分布更均勻。
[0033]以上所述僅為本實(shí)用新型的實(shí)施例，并非因此限制本實(shí)用新型的專(zhuān)利范圍，凡是利用本實(shí)用新型說(shuō)明書(shū)及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本實(shí)用新型的專(zhuān)利保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種傾斜孔與垂直孔交錯(cuò)排布的冷卻葉片，包括葉片，以及呈排狀設(shè)置在所述葉片上的氣膜孔，其特征在于:所述氣膜孔包括傾斜孔和垂直孔，所述傾斜孔的直徑大于所述垂直孔，在同一排上所述傾斜孔與所述垂直孔交替排布。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傾斜孔與垂直孔交錯(cuò)排布的冷卻葉片，其特征在于:兩個(gè)相鄰所述傾斜孔的間距與所述傾斜孔的直徑比值在2-6之間，所述傾斜孔與所述垂直孔的間距在0_0.5mm之間。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傾斜孔與垂直孔交錯(cuò)排布的冷卻葉片，其特征在于:所述垂直孔的直徑是傾斜孔直徑的0.5-0.8倍。4.根據(jù)權(quán)利要求1-3其中任意一項(xiàng)所述的傾斜孔與垂直孔交錯(cuò)排布的冷卻葉片，其特征在于:所述傾斜孔的直徑在0.2-lmm之間，所述垂直孔的直徑在0.16-0.8mm之間。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的傾斜孔與垂直孔交錯(cuò)排布的冷卻葉片，其特征在于:所述傾斜孔的直徑為0.2mm，相鄰兩個(gè)傾斜孔的孔間距為0.4mm，所述垂直孔的直徑為0.16mm，垂直孔出口處的中心位于傾斜孔出處中心上游0.1mm。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的傾斜孔與垂直孔交錯(cuò)排布的冷卻葉片，其特征在于:所述傾斜孔的直徑為0.5mm，相鄰兩個(gè)傾斜孔的孔間距為2mm，所述垂直孔的直徑為0.3mm，垂直孔出口處的中心與傾斜孔出處中心位于同一直線。7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的傾斜孔與垂直孔交錯(cuò)排布的冷卻葉片，其特征在于:所述傾斜孔的直徑為0.2mm，相鄰兩個(gè)傾斜孔的孔間距為1.2mm，所述垂直孔的直徑為0.12mm，垂直孔出口處的中心位于傾斜孔出處中心下游0.1mm。8.根據(jù)權(quán)利要求1-3或5-7其中任意一項(xiàng)所述的傾斜孔與垂直孔交錯(cuò)排布的冷卻葉片，其特征在于:所述傾斜孔的軸線與所述葉片的夾角在20-60度之間。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的傾斜孔與垂直孔交錯(cuò)排布的冷卻葉片，其特征在于:所述傾斜孔的軸線與所述葉片的夾角為30度。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的傾斜孔與垂直孔交錯(cuò)排布的冷卻葉片，其特征在于:在所述葉片上至少設(shè)有兩排氣膜孔。
【文檔編號(hào)】F01D5/18GK205689246SQ201620489682
【公開(kāi)日】2016年11月16日
【申請(qǐng)日】2016年5月26日 公開(kāi)號(hào)201620489682.1, CN 201620489682, CN 205689246 U, CN 205689246U, CN-U-205689246, CN201620489682, CN201620489682.1, CN205689246 U, CN205689246U
【發(fā)明人】張魏, 李廣超, 劉永泉, 寇志海, 張國(guó)臣, 趙國(guó)昌
【申請(qǐng)人】沈陽(yáng)航空航天大學(xué)