[实用新型]一种气冷涡轮转子叶片隔板

说明书

技术领域

本实用新型属于航空发动机领域，具体涉及一种气冷涡轮转子叶片隔板。

背景技术

对于两端进气的涡轮转子叶片尾缘通道，一部分冷气通过尾缝排出到燃气流道，另一部分冷气分别从叶片尖部和底部向叶片中段汇集，然后再通过尾缝排出，因此在汇集区叶片的冷气流量少，冷气的流动特性差，导致该区域的换热较差。为了改善两端进气的涡轮叶片通道内的冷却效果，现有技术通常在叶片的隔板上开设通气孔，以增加冷气汇集区的冷气流量，同时改善该区域的扰动特性。但是由于涡轮转子叶片的高速转动，叶片隔板承载着较大的拉伸载荷，隔板开孔后，会在孔的周围产生拉伸应力集中区，使隔板的强度水平降低，从而导致整个叶片的强度寿命减少。此外，由于隔板上的孔正对着叶片尾缝，冷气从隔板孔流出后直接从尾缝排出，冷气流经的区域面积小，冷气的利用效率不高。

实用新型内容：

(1)本实用新型目的：

为了克服现有技术叶片隔板开孔会导致隔板强度水平降低、叶片寿命较少以及冷气利用效率不高的问题，本实用新型提出了一种应用于气冷涡轮转子叶片的分段隔板结构，该结构不但可以消除隔板上的拉伸应力集中区，增加隔板的强度水平，提高叶片寿命，同时还可以改善叶片内腔的冷却效果，提高冷气利用效率，减少叶片冷气用量，从而提高发动机效率。

(2)本实用新型的技术方案：

一种气冷涡轮转子叶片隔板，隔板由多个承力板和连接块组成，每两个承力板在叶高方向上有一重叠段，不同半径位置重叠段的长度是不同的，靠近叶根 的重叠段长，靠近叶尖的重叠段短，重叠段在周向和轴向上有一定间隙，在间隙处有连接块，把两段承力板连接在一起。承力板的尖部为一圆弧结构，通过一个连接块与叶冠(或顶盖板)相连。

所述承力板，其特性在于，数量至少为2个，承力板与叶片径向方向有一定夹角，可以向叶片前缘方向倾斜，与叶片径向夹角为3°～17°，也可以向叶片尾缘方向倾斜，与叶片径向夹角为-17°～-3°。

所述连接块，其特性在于，数量至少为2个，连接块上设置了通气孔，通气孔方向与承力板平行，通气孔可以为圆柱孔，也可以为异形孔。

(3)技术效果： 

本实用新型的气冷涡轮转子叶片隔板，其结构是由多段承力板和连接块组成，每两个承力板在径向上有一重叠段，隔板通过此重叠段进行转子叶片拉伸载荷的传递，叶片根部的离心载荷大，因此隔板在叶片根部的重叠段也相对较长。由于重叠段增加了拉伸载荷的承载面积，因此可以消除了现有技术因隔板开孔引起的应力集中现象，从而增加隔板的强度水平，提高叶片寿命。

另一方面，连接块设置了通气孔，可以改善叶片内腔根尖气流汇集区的换热效果，更主要的是，与现有技术的开孔隔板相比，由于通气孔的方向与尾缝方向有一定的夹角，因此冷气流过通气孔后流经的区域面积会更大，能够对更多的内腔壁面进行冷却，从而可以进一步改善叶片内腔的冷却效果，提高冷气的利用效率，减少叶片冷气用量，提高发动机效率。

附图说明

图1本实用新型气冷涡轮转子叶片隔板示意图

图2连接块剖面示意图

图3具有该隔板结构的叶片内腔结构示意图

图中，(1)为承力板，(2)为连接块，(3)表示承力板与叶片的径向夹角，(4)为连接块上的通气孔，(5)为叶身，(6)为缘板，(7)为榫头，(8) 为叶冠，(9)为隔板，(10)和(16)分别为叶片第一引气窗口和第二引气窗口，(11)为前腔，(12)为肋条，(13)为叶片顶部出气孔孔，(14)为叶片后腔，(15)为尾缘的扰流柱群，(17)为尾缝。

具体实施方式：

一种气冷涡轮转子叶片隔板，隔板由多个承力板和连接块组成，每两个承力板在叶高方向上有一重叠段，不同半径位置重叠段的长度是不同的，靠近叶根的重叠段长，靠近叶尖的重叠段短，重叠段在周向和轴向上有一定间隙，在间隙处有连接块，把两段承力板连接在一起。承力板的尖部为一圆弧结构，通过一个连接块与叶冠(或顶盖板)相连。

所述承力板，其特性在于，数量至少为2个，承力板与叶片径向方向有一定夹角，承力板可以向叶片前缘方向倾斜，与叶片径向夹角为3°～17°，也可以向叶片尾缘方向倾斜，与叶片径向夹角为-17°～-3°。

所述连接块，其特性在于，数量至少为2个，连接块上设置了通气孔，通气孔方向与承力板平行，通气孔可以为圆柱孔，也可以为异形孔。

一种具有上述气冷涡轮转子叶片隔板的气冷涡轮叶片，包括叶身5、缘板6、榫头7、和叶冠8。叶片内腔隔板9由三个承力板1和三个连接块2组成。隔板9把叶片内腔分隔为两个冷气通道。冷气由叶片榫头7底部的第一引气窗口10进入前腔11，通过前腔11的横向肋条12对叶片的前段进行强化对流换热，进入前腔11的冷气，少部分通过叶冠8上的出气孔13排出，大部分通过隔板9的连接块2上的通气孔4，流向后腔14，这些冷气流经高密度的叉排扰流柱群15，对叶片的后段进行冷却，然后与从榫头7底部第二引气窗口16进入后腔14的冷气一起，从尾缝17排出。