[发明专利]一种用于涡轮叶片端壁的冷却装置

说明书

本发明公开了一种用于涡轮叶片端壁的冷却装置，属于航空发动机与地面燃机涡轮导叶端壁的冷却与热防护领域。该装置包括叶栅通道，上下端壁，槽缝，挡板，小导流片和漏斗形沟槽；所述叶栅通道有上端壁和下端壁，所述小导流片均匀设置在叶栅通道中，小导流片的前端紧贴着槽缝出口的下游边，所述槽缝出口处存在一个挡板，所述漏斗形沟槽上游紧贴于槽缝出口且正对叶片前缘。本发明可以减少主流与冷气的相互作用，减小横向二次流对端壁冷却的影响，提升端壁的冷却效率，使端壁温度分布更加均匀，保护叶片端壁以防烧蚀。

技术领域

本发明涉及一种用于涡轮叶片端壁的冷却装置，属于航空发动机与地面燃机涡轮叶片端壁的冷却与热防护领域。

背景技术

为了提高航空发动机的效率，燃烧室出口的温度越来越高，但是叶片材料的熔点却远低于燃烧室出口温度，因此对叶片进行热防护显得尤为重要，为了减少NO_x的排放，现在大多采用采用预混燃烧的方式，使得燃烧室出口温度更趋于均匀化，中间区域的温度降低，端壁附近的温度升高，而且端壁附近二次涡装置较为复杂，会影响端壁的传热，使得端壁部分的冷却尤为重要。

目前在端壁上游由于间隙配合，使得燃烧室出口与导向叶片之间存在缝隙，通过对缝隙通冷气一方面可以防止燃气入侵，另一方面可以对端壁进行冷却，但是由于槽缝冷气出流竖直方向动量较大，并且容易受到叶栅二次流的影响，使得冷却效果不理想。

因此对槽缝出流冷气进行合理的利用与改进，提升叶片的寿命具有很大的工程价值。

发明内容

本发明提出了一种用于涡轮叶片端壁的冷却装置，对槽缝装置进行改进，并将槽缝出流冷气进行高效的利用，从而提升端壁的冷却效率，使得端壁温度分布更为均匀。

本发明为解决其技术问题采用如下技术方案：

一种用于涡轮叶片端壁的冷却装置，包括叶栅通道，上下端壁，槽缝，挡板，小导流片和漏斗形沟槽；所述叶栅通道有上端壁和下端壁，所述小导流片均匀设置在叶栅通道中，小导流片的前端紧贴着槽缝出口的下游边且正对叶片前缘，所述槽缝出口处存在一个挡板，所述漏斗形沟槽上游紧贴于槽缝出口。

所述挡板的截面形状为四分之一个环形。

所述挡板的高度高于小导流片的高度。

本发明的有益效果如下：

本发明通过引入扇形挡板和小导流片，可以减弱主流与冷气的相互作用，改变槽缝冷气出流角度，使得更好地在壁面形成气膜，另外通过微型导流片，可以减弱叶栅横向二次流，使得端壁的温度分布更加均匀。另外由于马蹄涡的影响，使得端壁靠近前缘处冷却较差，通过开设漏斗形沟槽，可以提升前缘附近的冷却效率，使端壁温度分布更加均匀。

附图说明

图1是本发明提供的冷却装置示意图，其中：1-涡轮导叶，2-槽缝，3-挡板，4-小导流片，5-导叶端壁，6-漏斗形沟槽。

图2是本发明提供的冷却装置俯视图。

图3是本发明提供的挡板剖视图。

图4是本发明提供的小导流片剖视图。

图5是本发明提供的漏斗形沟槽装置俯视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

本发明公开了一种用于涡轮导叶端壁的冷却装置，包含叶栅通道，上下端壁，槽缝2，挡板3，小导流片4和漏斗形沟槽6。如图1和图2所示，燃气从主流入口流入，流经叶栅通道之后，从出口流出，燃烧室和涡轮导叶1之间因为间隙配合存在槽缝2，从压气机引入冷却气流从槽缝2流出，对导叶端壁5进行冷却。