一种具有点阵冷却结构的扇形封严块的制作方法

本发明属于扇形封严块设计技术领域，特别涉及一种具有点阵冷却结构的扇形封严块。

背景技术：

随着航空技术的不断发展，对航空发动机的推重比和低油耗要求越来越高，发动机的压比和温度都不断升高，内流系统的泄漏量越来越大，由此而造成的发动机性能的损失也越发明显。

采用合适的气路封严技术，减少压气机涡轮叶尖与机匣间隙，是提高发动机效率的重要手段。扇形封严块是燃气涡轮发动机低压涡轮部件的重要件，其长期受高温高压燃气的冲刷作用，若冷却效果不佳，将增大内流系统的泄漏量，或造成封严涂层剥落，从而降低燃气轮机的工作效率。

目前扇形封严块的主要冷却方式为冷却气流通过封严块背板带走热量的方式。然而这种冷却方式效果十分有限。

技术实现要素：

本发明提供了一种具有新型冷却结构的扇形封严块设计方法，利用点阵结构高散热特点，达到提高扇形封严块隔热冷却的目的。本发明的技术解决方案是，在扇形封严块的背板处覆盖点阵单元，所述填充的点阵单元由杆件组成，每根杆件长度尺寸为3mm～10mm，杆件直径为0.5mm～5mm，点阵单元为四面体型或金字塔型或kagome构型，点阵单元在扇形封严块的背板处表面周期性重复排列，各个点阵单元通过结点相互连接组成点阵结构，点阵结构完全覆盖扇形封严块的背板，且点阵结构与扇形封严块的背板表面相连。

本发明具有的优点和有益效果

本发明的点阵结构具有较高的表面积，且能通过金属杆单元和内部连通结构的流体对流传热，具有十分良好的主动传热特性，因此，采用点阵这种新型的、高效的冷却结构，能大幅度提高扇形封严块的隔热和冷却性能。本发明的设计方法是在扇形封严块的外壁处填充一定数量的，呈周期性重复排列的点阵单元，这些点阵单元通过结点相互连接并具有较高的孔隙率。本发明能进一步提高扇形封严块的隔热冷却性能，具有较大的应用前景。

附图说明

图1是本发明扇形封严块背板处点阵覆盖示意图，其中1扇形封严块背板；2扇形封严块；

图2是本发明点阵单元中一种典型结构示意图。

具体实施方式

以下结合实例对本发明做进一步阐述，但本发明并不局限于具体实施例。

在扇形封严块1的背板处覆盖点阵单元2，所述填充的点阵单元由杆件组成，每根杆件长度尺寸为3mm～10mm，杆件直径为0.5mm～5mm，点阵单元为四面体型或金字塔型或kagome构型，点阵单元在扇形封严块的背板处表面周期性重复排列，各个点阵单元通过结点相互连接组成点阵结构，点阵结构完全覆盖扇形封严块的背板，且点阵结构与扇形封严块的背板表面相连。

实施例

具有点阵冷却结构的航空发动机扇形封严块：

(1)在发动机扇形封严块背板处设计点阵结构，如图1所示；

(2)选取图2所示的结构为点阵单元，该点阵单元由位于正方体的对角线处的4根杆件组成，4根杆相交于正方体的中心位置，其中点阵中杆的直径为1mm，杆的长度为3.46mm。

(3)采用步骤(2)所述的点阵结构将发动机一级导向叶片缘板外壁完全覆盖，点阵覆盖层厚度为1层点阵结构厚度，约2mm。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所做的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

技术特征：

技术总结
本发明属于扇形封严块设计技术领域，特别涉及一种具有点阵冷却结构的扇形封严块。在扇形封严块的背板处覆盖点阵单元，所述填充的点阵单元由杆件组成，每根杆件长度尺寸为3mm～10mm，杆件直径为0.5mm～5mm，点阵单元为四面体型或金字塔型或kagome构型，点阵单元在扇形封严块的背板处表面周期性重复排列，各个点阵单元通过结点相互连接组成点阵结构，点阵结构完全覆盖扇形封严块的背板，且点阵结构与扇形封严块的背板表面相连。本发明的点阵结构具有较高的表面积，且能通过金属杆单元和内部连通结构的流体对流传热，具有十分良好的主动传热特性，因此，采用点阵这种新型的、高效的冷却结构，能大幅度提高扇形封严块的隔热和冷却性能。

技术研发人员：魏绍斌;陈冰清;李万青;刘伟;孙兵兵
受保护的技术使用者：中国航发北京航空材料研究院
技术研发日：2017.05.12
技术公布日：2017.07.21