一种涡轮叶片冷却结构的制作方法

1.本实用新型涉及燃气轮机冷却技术领域，尤其涉及一种涡轮叶片冷却结构。


背景技术：

2.涡轮是燃气涡轮发动机的重要部件，高速旋转的叶片负责将高温高压的气流吸入燃烧室，以维持引擎的工作。为了能保证在高温高压的极端环境下稳定长时间工作，现有的涡轮叶片包括叶片本体，叶片本体的内部具有冷却通道，在工作中，燃气轮机产生的温度高达1300℃，为了保证涡轮叶片在超限高温服役环境下有足够的安全可靠性和服役寿命，必须对其采用高效的冷却措施，常用的方法是将压缩空气通入叶片的内部进行换热以及与叶片表面进行换热。
3.由于目前的叶片内其冷却通道面积较大，冷气的流速较慢，再加上冷气在叶顶附近的流动路程较短，若增加气膜冷却的使用量则会降低涡轮整机的加热工作效率；因此，现需要研发一种在不增加冷气用量的基础上，进一步提升涡轮叶片的冷却效果的技术方案，且该研发对于高性能的发动机研制是非常有必要和有意义的。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种涡轮叶片冷却结构，解决了背景技术中所提出的需要提升涡轮叶片冷却效果的技术问题。
5.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种涡轮叶片冷却结构，包括有叶片本体，叶片本体包括：叶片前缘、叶片连接体、叶片尾缘；叶片连接体连接叶片前缘与叶片尾缘；叶片前缘上设有流道进口；叶片尾缘的侧壁上开设有流道出口；叶片连接体内部开设有冷流腔；流道进口、冷流腔、流道出口三者相互连通；冷流腔内间隔的设置有引流组件；叶片连接体靠近叶片尾缘处开设有若干气坎；气坎连通冷流腔。
6.作为本实用新型的一种优选方案，引流组件包括：导流片、v型引流片；v型引流片安装于冷流腔中央；导流片设置在冷流腔内壁两侧并朝向v型引流片倾斜；导流片与v型引流片之间留有间隙。
7.进一步的，v型引流片的中心位于冷流腔的中心线上，且v型引流片的中心位上开设有引流口。
8.进一步的，v型引流片的两端均倾斜设置有扰流板。
9.进一步的，流道出口处内等间距的插设有弧形结构的凹肋。
10.作为本实用新型的一种优选方案，叶片本体外表面涂设有热障涂层。
11.与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：本实用新型通过在v型引流片的两端增设的扰流片与引流片以消除气流交汇处产生的滞止区域，增大换热区域面积，降低流阻；同时通过增设的气坎，使得叶片外的气流与气压对冷流腔内的冷却介质流向起干扰作用，促使叶片冷却介质与叶片充分接触，并在叶片本体外表面形成隔热层，以提高叶片的换热效果，有效实现冷却。
附图说明
12.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其他特征、目的和优点将会变得更明显：
13.图1为本实用新型实施例的主要结构示意图；
14.图2为本实用新型实施例中引流组件与气坎的安装位置示意图；
15.图3为本实用新型实施例中凹肋的安装位置结构示意图；
16.图中：1、叶片本体；11、叶片前缘；12、叶片连接体；121、冷流腔；13、叶片尾缘；14、流道进口；15、流道出口；2、引流组件；21、导流片；22、v型引流片；221、引流口；23、扰流板；3、气坎；4、凹肋；5、热障涂层。
具体实施方式
17.为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。
18.如图1所示，一种涡轮叶片冷却结构，包括有叶片本体1，叶片本体1包括：叶片前缘11、叶片连接体12、叶片尾缘13；叶片连接体12连接叶片前缘11与叶片尾缘13；叶片前缘11上设有流道进口14；叶片尾缘13的侧壁上开设有流道出口15；叶片连接体12内部开设有冷流腔121；流道进口14、冷流腔121、流道出口15三者相互连通；冷流腔121内间隔的设置有引流组件2，以增大冷流气体的换热区域；叶片连接体12靠近叶片尾缘13处开设有若干气坎3；气坎3连通冷流腔121，且气坎3位于其中两个相邻的引流组件2之间，以保证冷流腔121内的冷却介质相对稳定，气坎3连通冷流腔121，冷流腔121喷出的气体引流至气坎3内且局部冷却介质从此处流出，从而能将涡轮搅拌产生的高温燃气与叶片本体1隔离，并及时对叶片本体1进行冷却作用。
19.如图2所示，引流组件2包括：导流片21、v型引流片22；v型引流片22安装于冷流腔121中央；导流片21设置在冷流腔121内壁的左右两侧并朝向v型引流片22倾斜，即两组导流片21呈八字型结构设置；导流片21与v型引流片22之间留有间隙，以便于对冷却介质的流向进行导向控制。
20.如图2所示，v型引流片22的中心位于冷流腔121的中心线上，且v型引流片22的中心位上开设有引流口221，以便于部分冷却介质直接穿过；此外，在实际操作时，导流片21均沿冷流腔121中心线对称分布，以促使换热区域分布更加均匀。
21.如图2所示，v型引流片22的左右两端均倾斜设置有扰流板23，在实际操作时，扰流板23与v型引流片22外壁形成30
‑
90
°
的夹角，且导流板与v型引流片22单边长度比为0.25
‑
0.5，以保证扰流板23与导流片21互不接触，相比较于传统的m型肋片，本实用新型采用的引流组件2，使得冷流腔121内冷流介质的滞止现象得到大幅度改善；进一步扩大了冷却介质与叶片本体1的实际接触面积，促使位于肋片背面的高换热区域分布更为平均，解决了原有的m型肋片存在换热盲区的现象。
22.如图3所示，流道出口15处等间距的插设有弧形结构的凹肋4，且凹肋4的弯曲面伸出叶片尾缘13的外表面，以控制冷却介质流动速度。
23.如图1所示，叶片本体1外表面喷设有热障涂层5(热障涂层5选用高性能boscan高温防护涂层)，以进一步提高叶片本体1的耐用性。
24.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。


技术特征：
1.一种涡轮叶片冷却结构，包括有叶片本体(1)，所述叶片本体(1)包括：叶片前缘(11)、叶片连接体(12)、叶片尾缘(13)；所述叶片连接体(12)连接叶片前缘(11)与叶片尾缘(13)；所述叶片前缘(11)上设有流道进口(14)；所述叶片尾缘(13)的侧壁上开设有流道出口(15)；所述叶片连接体(12)内部开设有冷流腔(121)；所述流道进口(14)、冷流腔(121)、流道出口(15)三者相互连通；其特征在于，所述冷流腔(121)内间隔的设置有引流组件(2)；所述叶片连接体(12)靠近叶片尾缘(13)处开设有若干气坎(3)；所述气坎(3)连通冷流腔(121)。2.根据权利要求1所述的一种涡轮叶片冷却结构，其特征在于，所述引流组件(2)包括：导流片(21)、v型引流片(22)；所述v型引流片(22)安装于冷流腔(121)中央；所述导流片(21)设置在冷流腔(121)内壁两侧并朝向v型引流片(22)倾斜；所述导流片(21)与v型引流片(22)之间留有间隙。3.根据权利要求2所述的一种涡轮叶片冷却结构，其特征在于，所述v型引流片(22)的中心位于冷流腔(121)的中心线上，且v型引流片(22)的中心位上开设有引流口(221)。4.根据权利要求3所述的一种涡轮叶片冷却结构，其特征在于，所述v型引流片(22)的两端均倾斜设置有扰流板(23)。5.根据权利要求1所述的一种涡轮叶片冷却结构，其特征在于，所述流道出口(15)内等间距的插设有弧形结构的凹肋(4)。6.根据权利要求1所述的一种涡轮叶片冷却结构，其特征在于，所述叶片本体(1)外表面涂设有热障涂层(5)。

技术总结
本实用新型提供了一种涡轮叶片冷却结构，包括有叶片本体，叶片本体包括：叶片前缘、叶片连接体、叶片尾缘；叶片连接体连接叶片前缘与叶片尾缘；叶片前缘上设有流道进口；叶片尾缘的侧壁上开设有流道出口；叶片连接体内部开设有冷流腔；l流道进口、冷流腔、流道出口三者相互连通；冷流腔内间隔的设置有引流组件；叶片连接体靠近叶片尾缘处开设有若干气坎；气坎连通冷流腔；相比较于传统的M型肋片，本实用新型采用的引流组件，使得冷流腔内冷流介质的滞止现象得到大幅度改善；进一步扩大了冷却介质与叶片本体的实际接触面积，促使位于肋片背面的高换热区域分布更为平均，解决了原有的M型肋片存在换热盲区的现象。片存在换热盲区的现象。片存在换热盲区的现象。


技术研发人员：吴俊峰
受保护的技术使用者：浙江大江节能科技有限公司
技术研发日：2021.03.11
技术公布日：2021/10/23