用于燃?xì)廨啓C(jī)的沖擊冷卻結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)(簡稱燃?xì)廨啓C(jī))領(lǐng)域，尤其是涉及一種用于燃?xì)廨啓C(jī)的沖擊冷卻結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]用于航空或者工業(yè)上的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)中，燃?xì)鉁u輪的渦輪葉片在運(yùn)行中表面會暴露在高溫氣體中。為了防止渦輪葉片的過熱，保證渦輪葉片長期安全可靠的工作，需要對渦輪葉片進(jìn)行冷卻以降低葉片溫度，同時盡可能減小葉片溫差，減小葉片熱應(yīng)力。
[0003]沖擊冷卻作為一種高效的冷卻技術(shù)，廣泛應(yīng)用于燃?xì)廨啓C(jī)的渦輪葉片以及燃燒室壁面冷卻。沖擊冷卻的基本原理是冷卻空氣通過沖擊孔流出，以一定的速度撞擊需要冷卻的壁面，從而降低壁面溫度，達(dá)到降低壁面溫度的目的。
[0004]傳統(tǒng)的沖擊結(jié)構(gòu)一般通過沖擊襯套實(shí)現(xiàn)，在沖擊襯套上離散分布孔型結(jié)構(gòu)，冷卻空氣通過沖擊孔沖擊葉片壁面。在葉片的中部位置，傳統(tǒng)的沖擊冷卻結(jié)構(gòu)在葉片弦向布置較多排的沖擊孔。此時前排的沖擊孔流量在沖擊通道中不斷疊加，造成橫流對沖擊冷卻的影響不斷加大，降低了沖擊冷卻的效果。
[0005]一種現(xiàn)有的用于冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是通過將襯套變彎后，在不與沖擊孔對應(yīng)的地方增加沖擊通道的空間，從而使沖擊通道中的氣流流動速度降低，減輕由于通道中的氣流流動對沖擊冷卻效果的降低。這一文獻(xiàn)中沖擊氣體通過沖擊孔后依然通過沖擊通道流出，雖然可以降低通道中氣體對沖擊冷卻效果的影響，但是當(dāng)沖擊孔結(jié)構(gòu)比較多時，沖擊通道中氣體流量依然較大，依然會對在流動下游的沖擊冷卻造成較大的影響。
[0006]另一種渦輪葉片的冷卻構(gòu)造包括插件，插件具有用于對渦輪葉片的內(nèi)表面進(jìn)行沖擊冷卻的多個沖擊孔。渦輪葉片具有多個氣膜冷卻孔。冷卻空氣提供給插件，通過沖擊孔，從內(nèi)表面向外表面噴出冷卻空氣來進(jìn)行氣膜冷卻。但是這一設(shè)計(jì)不能解決插件與渦輪葉片之間的沖擊通道中橫流對沖擊冷卻效果的降低作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種用于燃?xì)廨啓C(jī)的沖擊冷卻結(jié)構(gòu)，可以減少沖擊通道中冷卻氣體的橫向流動。
[0008]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題而采用的技術(shù)方案是提出一種用于燃?xì)廨啓C(jī)的沖擊冷卻結(jié)構(gòu)，包括沖擊襯套、多個氣體出口、多個氣體回流口、氣體導(dǎo)入?yún)^(qū)域以及氣體導(dǎo)出區(qū)域。該沖擊襯套與需要冷卻的壁面間隔相對，形成沖擊通道。該多個氣體出口設(shè)置在該沖擊襯套上且面向該沖擊通道。該多個氣體回流口設(shè)置在該沖擊襯套上且面向該沖擊通道。該氣體導(dǎo)入?yún)^(qū)域與各氣體出口相通。該氣體導(dǎo)出區(qū)域與該氣體導(dǎo)入?yún)^(qū)域隔離，與各氣體回流口相通。該氣體導(dǎo)入?yún)^(qū)域的壓力高于該沖擊區(qū)域的壓力，且該沖擊區(qū)域的壓力高于該氣體導(dǎo)出區(qū)域的壓力。
[0009]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，該沖擊襯套包括間隔相對的第一層板和第二層板，該第一層板面對該壁面且該第一層板上設(shè)置該多個氣體出口和該多個氣體回流口。
[0010]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，該第一層板和該第二層板的第一側(cè)之間形成該氣體導(dǎo)入?yún)^(qū)域，該氣體導(dǎo)出區(qū)域位于該第二層板的第二側(cè)，并且該第一層板和該第二層板之間通過多個連接柱連接，各氣體回流口通過各連接柱貫通至該氣體導(dǎo)出區(qū)域。
[0011]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，該第一層板和該第二層板的第一側(cè)之間形成該氣體導(dǎo)出區(qū)域，該氣體導(dǎo)入?yún)^(qū)域位于該第二層板的第二側(cè)，并且該第一層板和該第二層板之間通過多個連接柱連接，各氣體出口通過各連接柱貫通至該氣體導(dǎo)入?yún)^(qū)域。
[0012]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，該氣體導(dǎo)出區(qū)域?yàn)榭涨换蛲ǖ馈?br>[0013]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，該氣體導(dǎo)入?yún)^(qū)域?yàn)榭涨换蛲ǖ馈?br>[0014]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，該多個氣體出口和該多個氣體回流口至少部分交錯排列。
[0015]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，該多個氣體出口和該多個氣體回流口分別排列成多行，各氣體出口形成的行和各氣體回流口形成的行交錯排列。
[0016]本發(fā)明還提出一種燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)，包括渦輪葉片，其中各渦輪葉片的中部壁面上設(shè)有如上所述的沖擊冷卻結(jié)構(gòu)。
[0017]本發(fā)明還提出一種燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)，包括燃燒室，其中該燃燒室的壁面上設(shè)有如上所述的沖擊冷卻結(jié)構(gòu)。
[0018]本發(fā)明的用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的沖擊冷卻結(jié)構(gòu)通過設(shè)置氣體回流口和氣體導(dǎo)出區(qū)域，可以讓沖擊后的氣體及時排出，從而減少了沖擊通道內(nèi)的氣體橫向流動，降低橫向流動對沖擊冷卻的影響，增強(qiáng)了冷卻效果。
【附圖說明】
[0019]為讓本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作詳細(xì)說明，其中:
[0020]圖1示出本發(fā)明一實(shí)施例的沖擊冷卻結(jié)構(gòu)的立體圖。
[0021]圖2示出本發(fā)明一實(shí)施例的沖擊冷卻結(jié)構(gòu)與待冷卻壁面的配合示意圖。
[0022]圖3示出本發(fā)明一實(shí)施例的沖擊冷卻結(jié)構(gòu)的截面示意圖。
[0023]圖4示出本發(fā)明一實(shí)施例的沖擊冷卻結(jié)構(gòu)的截面示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]圖1示出本發(fā)明一實(shí)施例的沖擊冷卻結(jié)構(gòu)的立體圖。圖2示出本發(fā)明一實(shí)施例的沖擊冷卻結(jié)構(gòu)與待冷卻壁面的配合示意圖。圖3示出本發(fā)明一實(shí)施例的沖擊冷卻結(jié)構(gòu)的截面示意圖。參考圖1-3所示，本實(shí)施例的一種用于燃?xì)廨啓C(jī)的沖擊冷卻結(jié)構(gòu)100，包括沖擊襯套110、氣體出口 114、氣體回流口 115、氣體導(dǎo)入?yún)^(qū)域120、以及氣體導(dǎo)出區(qū)域130。沖擊襯套110與需要冷卻的壁面200間隔相對，形成沖擊通道160。在此，需要冷卻的壁面可能是渦輪葉片中部壁面或燃燒室壁面。多個氣體出口 114分布在沖擊襯套110上且面向沖擊通道160。多個氣體回流口分布在沖擊襯套110上且面向沖擊通道160。氣體導(dǎo)入?yún)^(qū)域120與各氣體出口 114相通。氣體導(dǎo)出區(qū)域130與各氣體回流口 115相通。在此，氣體導(dǎo)入?yún)^(qū)域120與氣體導(dǎo)出區(qū)域130是相互隔離的。
[0025]在上述實(shí)施例的結(jié)構(gòu)中，氣體導(dǎo)入?yún)^(qū)域120的壓力比沖擊通道160的壓力高，沖擊通道160的壓力比氣體導(dǎo)出區(qū)域130的壓力高。壓力差的設(shè)置可以視具體需求而定，以讓氣體按照設(shè)計(jì)的路徑流動為最低要求。因此氣體被供給冷卻沖擊結(jié)構(gòu)100后，先進(jìn)入氣體導(dǎo)入?yún)^(qū)域120，然后在壓力差作用下從與氣體導(dǎo)入?yún)^(qū)域120連通的各個氣體回流口 115噴出，進(jìn)入沖擊通道160并對壁面200形成沖擊。對壁面200進(jìn)行沖擊后，氣體向兩邊流動，并在壓力差作用下從各氣體回流口，尤其是附近的氣體回流口 115返回沖擊襯套110，經(jīng)過氣體導(dǎo)出區(qū)域130后，排出沖擊冷卻結(jié)構(gòu)100。由此，沖擊后的氣體及時排出，從而減少了沖擊通道160內(nèi)的氣體橫