一种用于燃机叶片的气膜冷却结构制造技术

本发明专利技术提供一种用于燃机叶片的气膜冷却结构，包括：燃机叶片的叶顶前缘沿叶片高度设线性阵列的多个第一气膜孔；燃机叶片的叶顶凹槽沿中弦线设多个气膜出气区域；燃机叶片的叶顶压力面外侧的全弦长设线性阵列的多个第三气膜孔；每个第三气膜孔的轴线与叶顶压力面的切线方向呈锐角，每两相邻的第三气膜孔的距离由前缘至尾缘逐渐增大；燃机叶片的叶顶吸力面外侧由前缘至中弦区段设线性阵列的多个第四气膜孔；本发明专利技术改进叶顶区域的冷却设计，通过在在叶顶的四个区域设置气膜孔，使低温冷气从气膜孔内流出后立刻覆盖在叶顶表面，形成有效的冷气保护，达到改善叶顶超温的目的。达到改善叶顶超温的目的。达到改善叶顶超温的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种用于燃机叶片的气膜冷却结构


[0001]本专利技术涉及一种燃气轮机叶片的冷却
，特别是涉及一种用于燃机叶片的气膜冷却结构的


技术介绍

[0002]随着现代燃机效率和功率的要求不断提升，透平叶片进口气流温度也越来越高；燃机叶片1可分为叶根a、叶片b以及叶顶c，并且根据燃气进给方向分为前缘d和尾缘e；在检修中发现，叶顶c存在高温现象，该区域的热障涂层和基材会受到损伤；因此气膜冷却技术作为一种行之有效的热防护措施变得尤为重要，气膜冷却由壁面上气膜孔喷出冷却来阻隔燃气流对壁面的加热，主要起到两个作用，一通过冷却气流带走一部分热量，二是通过冷却气将壁面和燃气阻隔，保护壁面。
[0003]如专利文献CN107143383A，透平叶片的叶顶凹槽处一般设置等间距的多个气膜孔，容易导致整个叶片结构的不稳固，并且多次开孔容易增加工序复杂和成本；此外，该文献中的气膜孔一般还设于叶片压力面处，无法对叶顶吸力面进行有效的降温。

技术实现思路

[0004]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种用于燃机叶片的气膜冷却结构，用于解决现有技术中在简化气膜冷却结构同时，保持更好的冷却性能的问题。
[0005]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种用于燃机叶片的气膜冷却结构，包括：。
[0006]燃机叶片，所述燃机叶片的叶顶前缘沿叶片高度设线性阵列的多个第一气膜孔；
[0007]所述燃机叶片的叶顶凹槽沿中弦线设四个气膜出气区域；每个所述气膜出气区域沿中弦线设线性阵列的多个第二气膜孔；
[0008]所述燃机叶片的叶顶压力面外侧的全弦长设线性阵列的多个第三气膜孔；每个所述第三气膜孔的轴线与所述叶顶压力面的切线方向呈锐角，每两相邻的所述第三气膜孔的距离由前缘至尾缘逐渐增大；
[0009]所述燃机叶片的叶顶吸力面外侧由前缘至中弦区段设线性阵列的多个第四气膜孔；
[0010]所述第一气膜孔、所述第二气膜孔、所述第三气膜孔和所述第四气膜孔均与所述燃机叶片的冷却气流腔连通。
[0011]优选地：多个所述第四气膜孔设于前缘至所述叶片吸力面的喉口前。
[0012]优选地：所述第一气膜孔、所述第三气膜孔和所述第四气膜控的孔径均为d1，0.5mm≤d1≤1.5mm；并且每两相邻的第一气膜孔、或所述第三气膜孔或所述第四气膜孔之间间距为5～8d1，且法向夹角为30
°
～60
°
。
[0013]优选地：所述第二气膜孔孔径均为d2，1mm≤d2≤4mm。
[0014]优选地：由所述叶顶前缘起算的第一个所述气膜出气区域，该所述气膜出气区域
所在位置为10％～20％的中弦线长度；该所述气膜出气区域的所述第二气膜孔的轴线与所述叶顶凹槽所在面的夹角为θ1，10
°
≤θ1≤40
°
；该区域内的所述第二气膜孔的轴线与中弧线切线方向夹角为δ1，0
°
≤δ1≤40
°
。
[0015]优选地：由所述叶顶前缘起算的第二个所述气膜出气区域，该所述气膜出气区域所在位置为35％～40％的中弦线长度；该所述气膜出气区域的所述第二气膜孔的轴线与所述叶顶凹槽所在面的夹角为θ2，20
°
≤θ2≤50
°
，该区域内的所述第二气膜孔的轴线与中弧线切线方向夹角为δ2，
‑
10
°
≤δ2≤30
°
。
[0016]优选地：由所述叶顶前缘起算的第三个所述气膜出气区域，该所述气膜出气区域所在位置为50％～55％的中弦线长度；该所述气膜出气区域的所述第二气膜孔的轴线与所述叶顶凹槽所在面的夹角为θ3，20
°
≤θ3≤50
°
，该区域内的所述第二气膜孔的轴线与中弧线切线方向夹角为δ3，
‑
30
°
≤δ3≤
‑
10。
[0017]优选地：由所述叶顶前缘起算的第四个所述气膜出气区域，该所述气膜出气区域所在位置为85％～90％的中弦线长度；该所述气膜出气区域的所述第二气膜孔的轴线与所述叶顶凹槽所在面的夹角为θ4，60
°
≤θ4≤90
°
；该区域内的所述第二气膜孔的轴线与中弧线切线方向夹角为δ4，
‑
30
°
≤δ4≤0
°
。
[0018]如上所述，本专利技术的一种用于高压涡轮动力叶片顶部的气膜冷却结构，具有以下有益效果：
[0019]本专利技术改进叶顶区域的冷却设计，通过在在叶顶的四个区域设置气膜孔，使低温冷气从气膜孔内流出后立刻覆盖在叶顶表面，形成有效的冷气保护，达到改善叶顶超温的目的。
附图说明
[0020]图1显示为本专利技术的一种用于燃机叶片的气膜冷却结构的燃机叶片的立体图；
[0021]图2显示为本专利技术的一种用于燃机叶片的气膜冷却结构的燃机叶片的叶顶处；
[0022]图3显示为本专利技术的一种用于燃机叶片的气膜冷却结构的多个第二气膜孔的布置图；
[0023]图4显示为本专利技术的一种用于燃机叶片的气膜冷却结构的多个第二气膜孔和叶顶凹槽的夹角的示意图；
[0024]图5显示为本专利技术的一种用于燃机叶片的气膜冷却结构的多个第二气膜孔和中弧线的夹角的示意图；
[0025]图6显示为本专利技术的一种用于燃机叶片的气膜冷却结构的多个第一气膜孔和多个第三气膜孔的示意图；
[0026]图7显示为本专利技术的一种用于燃机叶片的气膜冷却结构的多个第四气膜孔的示意图；
[0027]图8显示为本专利技术的一种用于燃机叶片的气膜冷却结构和现有技术的温度比较图；
[0028]图9显示为本专利技术的一种用于燃机叶片的气膜冷却结构的两相对燃机叶片的喉口的示意图；
[0029]图10显示为本专利技术的一种用于燃机叶片的气膜冷却结构的燃机叶片未设气膜孔
的温差图；
[0030]图11显示为本专利技术的一种用于燃机叶片的气膜冷却结构的温差图。
[0031]元件标号说明
[0032]现有技术
[0033]a
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叶根
[0034]b
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叶片
[0035]c
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叶顶
[0036]d
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前缘
[0037]e
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尾缘
[0038]本申请
[0039]1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
燃机叶片
[0040]111
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第一气膜孔
[本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于燃机叶片的气膜冷却结构，其特征在于，包括：。燃机叶片，所述燃机叶片的叶顶前缘沿叶片高度设线性阵列的多个第一气膜孔；所述燃机叶片的叶顶凹槽沿中弦线设四个气膜出气区域；每个所述气膜出气区域沿中弦线设线性阵列的多个第二气膜孔；从前缘起的所述第一气膜出气区域设置的所述第二气膜孔朝向叶顶吸力面；所述燃机叶片的叶顶压力面的外侧设有全弦长且线性阵列的多个第三气膜孔；每个所述第三气膜孔的轴线与所述叶顶压力面的切线方向呈锐角，每两相邻的所述第三气膜孔的距离由前缘至尾缘逐渐增大；所述燃机叶片的所述叶顶吸力面的外侧由前缘至中弦区段设线性阵列的多个第四气膜孔；所述第一气膜孔、所述第二气膜孔、所述第三气膜孔和所述第四气膜孔均与所述燃机叶片的冷却气流腔连通。2.根据权利要求1所述的一种用于燃机叶片的气膜冷却结构，其特征在于：多个所述第四气膜孔设于前缘至所述叶片吸力面的喉口前。3.根据权利要求1所述的一种用于燃机叶片的气膜冷却结构，其特征在于：所述第一气膜孔、所述第三气膜孔和所述第四气膜控的孔径均为d1，0.5mm≤d1≤1.5mm；并且每两相邻的第一气膜孔、或所述第三气膜孔或所述第四气膜孔之间间距为5～8d1，且法向夹角为30
°
～60
°
。4.根据权利要求1所述的一种用于燃机叶片的气膜冷却结构，其特征在于：所述第二气膜孔孔径均为d2，1mm≤d2≤4mm。5.根据权利要求1所述的一种用于燃机叶片的气膜冷却结构，其特征在于：由所述叶顶前缘起算的第一个所述气膜出气区域，该所述气膜出气区域所在位置为10％～20％的中弦线长度；该所述气膜出气区域的所述第二气膜孔的轴线与所述叶顶凹槽所在面的夹角为θ1，10
°
≤θ1≤40
°
；该区域内的所述第二气膜孔的轴线与中弧线切线方向夹角为δ1，...

【专利技术属性】
技术研发人员：何磊，李月茹，赵连会，余锐，赵锦杰，徐梓硕，黄烨，潘丞雄，
申请(专利权)人：上海电气燃气轮机有限公司，
类型：发明
国别省市：