涡轮叶片的气膜孔结构.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115898554A(43)申请公布日2023.04.04(21)申请号202310218502.0(22)申请日2023.03.09(71)申请人中国航发四川燃气涡轮研究院地址610500四川省成都市新都区新都学府路999号(72)发明人程荣辉梁津华崔亭亭郭文苏云亮邹咪马建栋徐连强赵维维(74)专利代理机构北京清大紫荆知识产权代理有限公司11718专利代理师林政(51)Int.Cl.F01D5/18(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图6页(54)发明名称涡轮叶片的气膜孔结构(57)摘要本发明的涡轮叶片的气膜孔结构，属于涡轮叶片的技术领域，解决现有技术中叶片上气膜孔的气膜覆盖率较低，降低叶片的冷却效果的技术问题。所述气膜孔结构包括在气流方向上以一体式的方式依次设置的圆柱段、凸起段、收缩段、扩张段和出口面，以适用于涡轮叶片的外部冷却，提高涡轮叶片冷气覆盖效果。CN115898554ACN115898554A权利要求书1/1页1.一种涡轮叶片的气膜孔结构，其特征在于，在涡轮叶片的轴向方向上设置有多个所述气膜孔结构，所述气膜孔结构包括沿气流流动的方向上以一体式的方式依次设置的圆柱段、凸起段、收缩段、扩张段和出口面，其中：所述圆柱段以等截面结构设置；所述凸起段在圆柱段末端向出口面的方向上，所述凸起段以先向远离气膜孔结构轴线一侧弧形突出再向朝向气膜孔结构轴线一侧弧形凹进的结构设置；所述收缩段在凸起段末端向出口面的方向上，所述收缩段由凸起段的弧形凹进结构向气膜孔结构的轴线一侧延伸，且以弧面的形式延伸；所述扩张段在收缩段末端向出口面的方向上，所述扩张段由收缩段的末端向远离气膜孔结构轴线一侧并以弧面形状延伸的结构设置，且延伸至与出口面形成交线；所述出口面的轮廓包括第一弧线、第二弧线、第三弧线和第四弧线，所述第一弧线的一端与第三弧线的一端连接，所述第三弧线的另一端与第二弧线的一端连接，所述第一弧线的另一端与第四弧线的一端连接，所述第四弧线的另一端与第二弧线的另一端连接，所述第一弧线、第二弧线、第三弧线和第四弧线形成连续或封闭的几何形状，且所述第二弧线的弧度大于所述第一弧线的弧度；所述圆柱段进口的端面作为第一平面，所述第一平面与气膜孔结构的轴线垂直，所述出口面为斜面，且所述出口面与所述第一平面的夹角为锐角。2.根据权利要求1所述的涡轮叶片的气膜孔结构，其特征在于，所述弧形凹进的结构与气膜孔结构轴线的夹角α的范围为25°‑35°。3.根据权利要求1所述的涡轮叶片的气膜孔结构，其特征在于，所述圆柱段的直径为D，所述出口面在气膜孔结构轴线方向上的最大长度为第一长度L1，所述出口面沿气膜孔结构轴线方向在所述第一平面上的投影的最大长度为第二长度L2，其中，所述第一长度L1的范围为0.55D‑0.65D，所述第二长度L2的范围为2D‑2.5D。4.根据权利要求3所述的涡轮叶片的气膜孔结构，其特征在于，所述弧形突出垂直于气膜孔结构轴线的长度为第三长度L3，所述第三长度L3的范围为1.1D‑1.3D。2CN115898554A说明书1/4页涡轮叶片的气膜孔结构技术领域[0001]本发明属于涡轮叶片的技术领域，尤其涉及一种涡轮叶片的气膜孔结构。背景技术[0002]现代航空燃气涡轮发动机为了获得更高的推重比和热效率，不断提高涡轮入口温度，目前涡轮入口温度已经远远超过叶片材料的熔点温度，需要采用复杂的冷却技术来保持涡轮叶片的正常工作，涡轮叶片冷却技术分外部冷却和内部冷却，外部冷却是在涡轮叶片表面布置的一系列气膜孔，冷气从气膜孔流出，覆盖在叶片表面，隔离叶片与燃气，从而降低叶片温度，现有技术中均采用弧形孔的结构设计，降低气膜孔的气膜覆盖效果，致使外部冷却涡轮盘或转子或叶片等的效率降低。发明内容[0003]有鉴于此，本发明提供一种涡轮叶片的气膜孔结构，解决现有技术中叶片上气膜孔的气膜覆盖率较低，降低叶片的冷却覆盖效果的技术问题。[0004]提供一种涡轮叶片的气膜孔结构,在涡轮叶片的轴向方向上设置有多个所述气膜孔结构，所述气膜孔结构包括沿气流流动的方向上以一体式的方式依次设置的圆柱段、凸起段、收缩段、扩张段和出口面，其中：所述圆柱段以等截面结构设置；所述凸起段在圆柱段末端向出口面的方向上，所述凸起段以先向远离气膜孔结构轴线一侧弧形突出再向朝向气膜孔结构轴线一侧弧形凹进的结构设置；所述收缩段在凸起段末端向出口面的方向上，所述收缩段由凸起段的弧形凹进结构向气膜孔结构的轴线一侧延伸，且以弧面的形式延伸；所述扩张段在收缩段末端向出口面的方向上，所述扩张段由收缩段的末端向远离气膜孔结构轴线一侧并以弧面形状延伸的结构设置，且延伸至与出口面形成交线；所述出口面的轮廓包括第一弧线、第二弧线、第三弧线和第四弧线，所述第