专利名称：应用于涡轮叶片气膜冷却技术的单入口-双出口孔结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种燃气轮机叶片上的冷却技术，尤其是一种应用于 涡轮叶片气膜冷却技术的单入口-双出口孔结构。
背景技术：
气膜冷却是应用在燃气轮机叶片上的冷却技术，即从压气机末级抽取 高压冷气输运到叶片内部通道，冷气在通道内强化对流换热将一部分热量带走，同时一部 分冷气从叶片壁上的气膜孔喷出，在高温燃气的挤压作用下贴附在叶片表面，将高温燃气 和叶片表面隔开，以达到叶片不被高温燃气烧坏的目的。目前涡轮叶片上主要是圆柱型孔 和出口扩张型孔，冷气从冷却通道经圆柱型孔喷入高温燃气时不仅流动阻力大，而且隔热 效果也有限。冷气从扩张型孔喷入高温燃气时的隔热效果较好，但是扩张型孔的加工难度 大，成本高。随着发动机推力不断加大，压气机压比不断提高，燃气温度也不断上升，在气膜 冷却技术中采用圆柱型孔的不足就显得越来越突出。发明内容为了降低加工难度，提高叶片加工的成品率，本实用新型提出了由两个 圆柱孔组成的单入口 _双出口气膜孔，该孔型具有高的隔热效果、较小的冷气流通阻力以 及简单的加工工艺。为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是应用于涡轮叶片气膜冷却技术 的单入口-双出口孔结构，包括涡轮叶片和处于涡轮叶片上的气膜孔入口、主圆柱孔和次 圆柱孔。主圆柱孔中心轴线和涡轮叶片壁面夹角为20度到60度，次圆柱孔处于主圆柱孔的 内壁上，与主圆柱孔相交，次圆柱孔的直径小于主圆柱孔的直径。次圆柱孔中心轴线与涡轮 叶片壁面夹角大于主圆柱孔中心轴线和涡轮叶片壁面夹角，为30度到90度。主圆柱孔中 轴线在涡轮叶片表面投影和次圆柱孔中轴线在涡轮叶片表面投影的夹角(即次孔方位角) 为30度到90度之间。次圆柱孔轴线和主圆柱孔轴线的交点到气膜孔入口中心的距离L是 主圆柱孔直径的1 1.5倍。本实用新型本结构简单，加工容易，隔热效果好。
图1为主圆柱孔和次圆柱孔的结构示意图。图2为主圆柱孔在涡轮叶片不同位置的结构示意图。图3为气膜孔角度定义图。
具体实施方式
如图1-图3所示，应用于涡轮叶片气膜冷却技术的单入口 _双出口孔结构，包括 涡轮叶片7和处于涡轮叶片7上的气膜孔入口 3、主圆柱孔1和次圆柱孔2。主圆柱孔1中 心轴线和涡轮叶片7壁面夹角为20度到60度，次圆柱孔2处于主圆柱孔1的内壁上，与 主圆柱孔1相交，次圆柱孔2的直径小于主圆柱孔1的直径。次圆柱孔2中心轴线与涡轮 叶片7壁面夹角大于主圆柱孔1中心轴线和涡轮叶片壁面7夹角，为30度到90度。首先 在涡轮叶片7上需要开孔的位置利用圆柱形钻头加工成圆柱通孔，即主圆柱孔1，孔的倾角 a (即孔中心轴线和涡轮叶片壁面夹角)为20度到60度，然后利用直径小于加工主孔时钻头直径的钻头加工次圆柱孔2，其倾角β (即孔中心轴线和涡轮叶片壁面夹角)为30度到 90度，次孔方位角γ为30度到90度之间。并且保证次圆柱孔2倾角大于主圆柱孔1倾 角。次圆柱孔2深度为和主圆柱孔1相交即可。主圆柱孔1直径在0.3mm Imm之间，次 圆柱孔直径是主圆柱孔直径的0. 5 0. 9倍。次圆柱孔轴线和主圆柱孔轴线的交点到气膜 孔入口中心的距离L是主圆柱孔直径的1 1. 5倍。实施例1在涡轮叶片7的压力面利用圆柱形钻头加工直径为0. 5mm的主圆柱孔，α为30 度。然后加工次孔，β为60度，次孔方位角γ为45度，次孔直径为0.4mm，次圆柱孔孔 深和主孔相交即可，次圆柱孔轴线和主圆柱孔轴线的焦点到气膜孔入口中心的L距离为 0. 75mm。实施例2在涡轮叶片7吸面利用圆柱形钻头加工直径为0. 4mm的主圆柱孔，α为45度。然 后加工次孔，β为75度，次孔方位角γ为60度，次孔直径为0.3mm，次圆柱孔孔深和主孔 相交即可，次圆柱孔轴线和主圆柱孔轴线的交点到气膜孔入口中心的L距离为0. 5mm。
权利要求应用于涡轮叶片气膜冷却技术的单入口 双出口孔结构，包括涡轮叶片和处于涡轮叶片上的气膜孔入口和主圆柱孔，其特征在于还包括处于涡轮叶片上的和次圆柱孔，主圆柱孔中心轴线和涡轮叶片壁面夹角为20度到60度，次圆柱孔处于主圆柱孔的内壁上，与主圆柱孔相交，次圆柱孔的直径小于主圆柱孔的直径；次圆柱孔中心轴线与涡轮叶片壁面夹角大于主圆柱孔中心轴线和涡轮叶片壁面夹角，为30度到90度；主圆柱孔中轴线在涡轮叶片表面投影和次圆柱孔中轴线在涡轮叶片表面投影的夹角为30度到90度之间；次圆柱孔轴线和主圆柱孔轴线的交点到气膜孔入口中心的距离L是主圆柱孔直径的1～1.5倍。
2.如权利要求1所述的应用于涡轮叶片气膜冷却技术的单入口_双出口孔结构，其特 征在于主圆柱孔的直径在0. 3mm Imm之间，次圆柱孔的直径是主圆柱孔直径的0. 5 0. 9 倍。
专利摘要应用于涡轮叶片气膜冷却技术的单入口-双出口孔结构，包括涡轮叶片和处于涡轮叶片上的气膜孔入口、主圆柱孔和次圆柱孔。主圆柱孔中心轴线和涡轮叶片壁面夹角为20度到60度，次圆柱孔处于主圆柱孔的内壁上，与主圆柱孔相交，次圆柱孔的直径小于主圆柱孔的直径。次圆柱孔中心轴线与涡轮叶片壁面夹角大于主圆柱孔中心轴线和涡轮叶片壁面夹角，为30度到90度。主圆柱孔中轴线在涡轮叶片表面投影和次圆柱孔中轴线在涡轮叶片表面投影的夹角(即次孔方位角)为30度到90度之间。次圆柱孔轴线和主圆柱孔轴线的交点到气膜孔入口中心的距离L是主圆柱孔直径的1～1.5倍。本实用新型结构简单，加工容易，隔热效果好。
文档编号F02C7/16GK201650376SQ20102014194
公开日2010年11月24日 申请日期2010年3月26日 优先权日2010年3月26日
发明者吴冬, 张魏, 彭大维, 李广超, 王建明, 王成军 申请人:沈阳航空工业学院