[发明专利]一种双层菱形交叉冷却结构

说明书

本发明提供一种双层菱形交叉冷却结构，由冲击孔壁和发散孔壁组成，两壁内部交叉分布了一定直径的冷却管道，冲击孔呈菱形分布在冷却通道的交叉点之上。这种复合冷却结构的压力损失小，冷却效率高，内部冷却通道显著提高了换热面积且引走了一部分气流，降低了小孔出流速度，增强扩散能力，从而增强了冷却效果。从而使冷却气流的冷却能力更好的发挥，提高燃烧室的使用寿命。

技术领域

本发明涉及燃气涡轮发动机技术领域，具体涉及一种双层菱形交叉冷却结构。

背景技术

随着涡轮发动机性能的提升，发动机的压比和燃烧室温升也逐渐提高，这就使火焰筒壁面承受了更大的热负荷。燃烧用气量增加然而进气量不变，所以冷却用气量只能减少。这就需要采用更加先进的冷却技术，在不增加冷气量的前提下达到更好的冷却效果。

传统的火焰筒壁一般采用发散冷却、气膜冷却、冲击气膜冷却等冷却方式，结构也多为单层壁结构，其基本原理都是时冷空气通过各种孔隙进入燃烧室的内外环腔，并在其内壁形成气膜，已达到冷却效果。传统的冷却结构总体冷却效率低下，已经不能很好适应当今涡轮发动机热负荷增大，冷气量减少的现状。近年来，微小孔冷却技术已经成为先进涡轮发动机热端部件冷却技术的重要发展方向。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提出一种双层菱形交叉冷却结构。与现有的技术结构相比，本发明的优点是运用了复合型冷却结构。解决了冲击气膜冷却驻点远近处换热系数差距过大的缺点。外壁上所设计的菱形冲击孔引入冷空气，进行气膜冷却的同时也为璧内冷却通道提供了冷流。发散孔虽然与冲击孔形状相同也正对于冷却管道交叉点处，但整体发散孔呈扩张趋势气孔面积逐渐扩大继而降低小孔出流平均速度、增强扩散能力，冷却效果较圆形气膜孔更佳，有利于燃烧室实现高温升。

技术方案

本发明的目的在于提供一种双层菱形交叉冷却结构，它能够在不增加用气量的前提下有效提高冷却效果，使燃烧室实现高温升。

本发明技术方案如下：

一种双层菱形交叉冷却结构，包括冲击孔壁和发散孔壁。

所述冲击孔壁，其特征在于：壁面上分布着菱形的冲击孔，该孔进出口的面积相差不大，菱形孔正对冷却管道交叉处，菱形对角线分别为3mm和4mm。

所述发散孔壁，其特征在于：在正对冷却管道交叉处分布了相似的菱形孔，该孔面积有入口开始逐渐扩大，入口孔面积与冲击孔相同，出口菱形孔对角线分别为4mm和5mm。

所述冷却管道，其特征在于：形状为直径介于3～5mm的圆孔交叉分布，管道相交处形成菱形冷却室，冷却室上接冲击孔，下通发散孔并向四周的冷却通道通气。

本发明具有以下有益效果：

本发明为一种双层菱形交叉冷却结构，本发明的优点是该复合结构同时运用了基于微小孔冷却的小孔冲击冷却、小孔气膜冷却、内壁冷却通道以及异型孔结构等冷却技术，使得本发明获得了更好的冷却效果、更小的压力损失、覆盖面积更大的气膜以及更大的换热面积，换热效果得到了显著提升。

附图说明

图1：一种双层菱形交叉冷却结构整体示意图

图2：一种双层菱形交叉冷却结构发散孔壁主视图

图3：一种双层菱形交叉冷却结构剖视图

图中：1、冲击孔壁，2、发散孔壁，3、冲击孔，4、发散孔，5、内部冷却管道，6、冷却室。

具体实施方式

现结合附图对本发明作进一步描述：

结合图1、图2、图3，本发明为一种双层菱形交叉冷却结构。

所述的双层菱形交叉冷却结构，其工作时，冷气流从冲击孔壁(1)表面上的冲击孔(3)进入并冲击到内壁的冷却室(6)中，冷气从冷却室(6)分流一部分进入冷却管道(5)在管道内表面进行第一次对流换热进行降温冷却，冷却管道(5)交叉分布可以加大换热面积并使气流相互扰动，进一步加强换热；另一部分流入发散孔(4)气流在逐渐扩张的孔内减速、扩压后，最终在发散孔壁(2)表面上形成气膜，避免了壁面直接与高温气流接触，并带走了近壁区域的部分热量，达到冷却壁面的目的。