[发明专利]一种大型高温高压透平泵用叶片及制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种透平泵用叶片，尤其适用于高温高压环境。

背景技术

目前国内所公开的透平泵用叶片主要是实心结构，而且现有的透平叶片在高温高压环境下使用效率普遍不理想。

专利申请号03107501.0公开的一种透平叶片，它具有沿叶片轴线延伸的成型叶片，同时使用冷却剂承受一部分热负荷和机械负荷。但通过冷却剂对热负荷和机械负荷的提高有限，特别是在大流量、工作环境差时的效果并不理想。专利申请号201010607192.4公开了一种薄壁空心叶片的制造方法，通过对轮廓曲率半径及层数进行调整激光功率来制造叶片，其缺陷是过于复杂，无法大批量生产制造。专利申请号201480002515.3公开了一种泵用叶片，即能够部分消除或减少径向载荷，又可以在高压环境下使用，其缺陷是不适用于高温环境。专利申请号201510855675.9公开的一种透平叶片，可以兼顾根部区域，中部区域，顶部区域等不同的主要损失来源，能有效的提高叶片的气动性能，降低损失，其缺陷是在高温高压工况下并不理想。

发明内容

针对上述缺陷，本发明采用一种大型高温高压透平泵用叶片制造方法及制造过程，可以有效提高叶片在高温高压工况下的使用效率，在同等材料下机械载荷更大，保证了透平泵在各种工况下能够稳定运行。

本发明的技术方案：

一种大型高温高压透平泵用叶片，包括主翼、翼尖和翼尾，所述翼尖、主翼和翼尾依次连接，并在翼尖、主翼和翼尾之间形成一个空腔；

所述翼尖为轴对称结构，所述翼尖包括翼尖工作面的外表面、翼尖背面的外表面、翼尖前表面和翼尖后表面，所述翼尖前表面的最前端为叶片前部，所述叶片前部为圆弧面；所述翼尖后表面位于翼尖的后端，所述翼尖工作面的外表面和翼尖背面的外表面均位于翼尖前表面和翼尖后表面之间；

所述翼尾的截面为直角梯形，所述翼尾的厚度自前端到后端逐渐变小；所述翼尾包括翼尾工作面、翼尾背面、翼尾前表面和翼尾后表面，所述翼尾工作面位于非直角腰的一面，所述翼尾背面位于直角腰的一面；所述翼尾前表面位于翼尾的前端，所述翼尾后表面位于翼尾的后端；

所述主翼包括主翼工作面和主翼背面，主翼工作面和主翼背面关于所述翼尖的对称轴对称，所述主翼工作面包括一个主翼工作面的内表面，所述主翼背面包括一个主翼背面的内表面；所述主翼工作面由弯曲部分a和线性部分a组成，所述线性部分a的后端连接所述翼尾的前端靠近翼尾工作面的部分；所述线性部分a的前端连接所述弯曲部分a的后端，所述弯曲部分a的前端连接所述翼尖的后端靠近翼尖工作面的外表面的部分；所述主翼背面由弯曲部分b和线性部分b组成，所述线性部分b的后端连接所述翼尾的前端靠近翼尾背面的部分；所述线性部分b的前端连接所述弯曲部分b的后端，所述弯曲部分b的前端连接所述翼尖的后端靠近翼尖背面的外表面的部分；

在所述空腔内设有一个加强肋，所述加强肋与所述主翼工作面的内表面和主翼背面的内表面连接，所述加强肋将所述空腔分隔成叶片前腔和叶片后腔，在所述叶片前腔开有一个冷却气体入口，在所述叶片后腔开有一个冷却气体出口；所述加强肋与所述空腔的内壁之间还有一个气体通道。

进一步，所述主翼工作面还包括一个主翼工作面的外表面，所述弯曲部分a的外表面长度至少为主翼工作面的外表面的长度的四分之一；所述主翼背面还包括一个主翼背面的外表面，所述弯曲部分b的外表面长度至少为主翼背面的外表面的长度的四分之一。

进一步，所述加强肋与所述弯曲部分a的后端和弯曲部分b的后端连接。

进一步，所述主翼、翼尖和翼尾的长度比为24∶3∶8。

进一步，所述主翼工作面与主翼背面的厚度相同，翼尖与翼尾的最厚处均大于主翼工作面厚度的三倍。

进一步，所述翼尾还包括一个翼尾工作面的前部和一个翼尾背面的前部，所述翼尾工作面的前部是沿翼尾前表面到翼尾后表面的方向铣削切割而成；所述翼尾背面的前部是沿翼尾前表面到翼尾后表面的方向铣削切割而成；所述翼尾工作面的前部和翼尾背面的前部之间形成一个翼尾突出部，所述翼尾突出部位于所述空腔内；

所述翼尖还包括一个翼尖工作面的后部和一个翼尖背面的后部，所述翼尖工作面的后部是沿翼尖后表面到翼尖前表面的方向铣削切割而成，所述翼尖背面的后部是沿翼尖后表面到翼尖前表面的方向铣削切割而成；所述翼尖工作面的后部和翼尖背面的后部之间形成一个翼尖突出部，所述翼尖突出部位于所述空腔内；

所述线性部分a的后端与所述翼尾工作面的前部固接，所述弯曲部分a的前端与所述翼尖工作面的后部固接；