一种过渡段支板结构及具有其的过渡段的制作方法

1.本发明涉及航空发动机技术领域，具体涉及一种过渡段支板结构及具有其的过渡段。


背景技术：

2.涡轮级间机匣又称为“过渡段”(英文可译为：transi t ion duck)，它位于燃气涡轮、动力涡轮之间，起导流、传递轴承载荷、为插入过渡段支板的润滑油管路提供热保护等作用，是航空发动机的关键部件之一。
3.现有的过渡段一般为薄壁叶型结构，没有采取冷却措施，其可以满足燃气涡轮的燃气温度较低时的使用需求，其由支板、上端壁以及下端壁构成，支板设置在上端壁和下端壁之间，支板上设有贯穿支板的气流通道，从支板的压力面流过的气流能经过气流通道流向支板的吸力面。
4.但是，由于过渡段没有采取冷却措施，当随着发动机技术的发展、过渡段气流通道进口燃气温度越来越高时，会使得过渡段支板面临强度不足、对润滑油管路不能提供足够的热保护等问题，严重影响发动机的使用安全和工作寿命，导致过渡段支板的实用性不足。


技术实现要素：

5.因此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术中的由于现有的过渡段支板不能跟随发动机技术的发展而满足进口燃气温度升高后的使用需求，导致过渡段支板的实用性不足。
6.为此，本发明提供一种过渡段支板结构，包括：
7.支板本体；
8.多个分隔件，多个所述分隔件与所述支板本体一体成型设置，并且多个所述分隔件间隔设置在所述支板本体内部，以将支板本体内部形成多个连通的冷却腔体；
9.冷却结构，所述冷却结构包括斜肋组件和导流组件，所述斜肋组件具有多组斜肋、并且所述斜肋设置在至少一个冷却腔体内，所述导流组件设置有多个具有弧形结构导流件、并且所述导流件设置在至少一个冷却腔体与其相邻的冷却腔体的连通处。
10.可选地，上述的过渡段支板结构，
11.所述支板本体包括依次设置的第一冷却腔体和第二冷却腔体，所述第一冷却腔体设置在所述支板本体的前缘侧，所述第二冷却腔体设置在所述支板本体的尾缘侧；
12.所述支板本体还设有进气口和出气口，所述进气口与所述第一冷却腔体连通，所述出气口与所述第二冷却腔体连通。
13.可选地，上述的过渡段支板结构，
14.所述斜肋组件包括多个平行设置的第一斜肋，多个所述第一斜肋设置在所述第一冷却腔体内并且与所述第一冷却腔体的内壁面连接，相邻的所述第一斜肋平行设置且间隔设置。
15.可选地，上述的过渡段支板结构，
16.所述第一斜肋倾斜设置。
17.可选地，上述的过渡段支板结构，
18.所述支板本体还包括第三冷却腔体，所述第三冷却腔体设置在所述第一冷却腔体和所述第二冷却腔体之间，所述第三冷却腔体用于容纳润滑油管路。
19.可选地，上述的过渡段支板结构，
20.所述支板本体还包括第四冷却腔体，所述第四冷却腔体设置在所述第三冷却腔体和所述第二冷却腔体之间；
21.所述斜肋组件包括第二斜肋和第三斜肋，所述第二斜肋设置有多个并且在所述第四冷却腔体与所述第三冷却腔体的连通处呈扇形分布，所述第三斜肋设置有多个，所述第三斜肋之间平行设置并且间隔设置在所述第四冷却腔体内，所述第三斜肋与所述第四冷却腔体的内壁面连接。
22.可选地，上述的过渡段支板结构，
23.所述支板本体还包括第五冷却腔体和第六冷却腔体，所述第五冷却腔体和所述第四冷却腔体连通，所述第六冷却腔体分别与所述第五冷却腔体和所述第二冷却腔体连通；
24.所述导流组件包括第一导流件和第二导流件，所述第一导流件设置在所述第四冷却腔体和所述第五冷却腔体的连通处，所述第二导流件设置在所述第五冷却腔体和所述第六冷却腔体的连通处；
25.所述斜肋组件还包括第四斜肋和第五斜肋，所述第四斜肋设置有多个并且所述第四冷却腔体和所述第五冷却腔体的连通处呈扇形分布，所述第五斜肋设置有多个，所述第五斜肋之间平行设置并且间隔设置在所述第二冷却腔体内。
26.可选地，上述的过渡段支板结构，
27.所述支板本体还包括第七冷却腔体，所述第七冷却腔体设置在所述第一冷却腔体和所述第三冷却腔体之间；
28.所述导流组件还包括第三导流件，所述第三导流件设置在所述第一冷却腔体和所述第七冷却腔体的连通处。
29.可选地，上述的过渡段支板结构，
30.还包括尾窗，所述尾窗设置在所述出气口处，所述尾窗设有间隔设置的出气孔。
31.一种过渡段，包括上述的过渡段支板结构。
32.本发明提供的技术方案，具有如下优点：
33.本发明提供的过渡段支板结构，其包括支板本体、多个分隔件和冷却结构。其中，多个所述分隔件与所述支板本体一体成型设置，并且多个所述分隔件间隔设置在所述支板本体内部，以将支板本体内部形成多个连通的冷却腔体；所述冷却结构包括斜肋组件和导流组件，所述斜肋组件具有多组斜肋、并且所述斜肋设置在至少一个冷却腔体内，所述导流组件设置有多个具有弧形结构导流件、并且所述导流件设置在至少一个冷却腔体与其相邻的冷却腔体的连通处。
34.此结构的过渡段支板结构，通过将多个分隔件间隔设置在支板本体内部，使得进入支板内部的冷气可以经过多个冷却腔体再排出，相比于现有方案中冷气仅经过一个冷却腔体，本结构的过渡段支板结构可以增加冷气的流动行程，可以对支板本体进行充分降温；
同时，通过将斜肋组件设置在冷却腔体中，可以使得冷气主流在流经斜肋组件时附着在斜肋组件的表面并形成漩涡，可以显著的提高换热系数，并通过将导流件设置在相邻的冷却腔体的连通处，可以对冷气进行引导，消除冷气的流动盲区，降低相邻冷却腔体之间的温度梯度，进而实现过渡段支板结构对冷气的高效冷却，有效地提高了过渡段支板结构的实用性。
附图说明
35.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
36.图1为本发明的实施例中所提供的过渡段支板结构的正视剖视图；
37.图2为本发明的实施例中所提供的过渡段支板结构中仅包括支板本体时的俯视剖视图；
38.图3为本发明的实施例中所提供的过渡段支板结构中斜肋组件中的第一斜肋处的局部放大示意图；
39.图4为本发明的实施例中所提供的过渡段支板结构中任一导流件、任一分隔件的结构示意图；
40.图5为本发明的实施例中所提供的过渡段支板结构中的支板本体的局部结构示意图；
41.图6为本发明的实施例中所提供的过渡段支板结构中尾窗的局部结构示意图；
42.图7为本发明的实施例中所提供的过渡段支板结构在测试时冷气的行程图；
43.附图标记说明：
44.1-支板本体；101-第一冷却腔体；102-第二冷却腔体；103-进气口；104-出气口；105-第三冷却腔体；106-第四冷却腔体；107-第五冷却腔体；108-第六冷却腔体；109-第七冷却腔体；
45.2-分隔件；
46.3-斜肋组件；301-第一斜肋；302-第二斜肋；303-第三斜肋；304-第四斜肋；305-第五斜肋；
47.4-导流组件；401-第一导流件；402-第二导流件；403-第三导流件；404-第四导流件；
48.5-尾窗；501-出气孔。
具体实施方式
49.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
50.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了
便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
51.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
52.此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
53.实施例1
54.本实施例提供一种过渡段支板结构，如图1至图7所示，包括支板本体1、多个分隔件2和冷却结构。其中，多个分隔件2与支板本体1一体成型设置，并且多个分隔件2间隔设置在支板本体1内部，以将支板本体1内部形成多个连通的冷却腔体；冷却结构包括斜肋组件3和导流组件4，斜肋组件3具有多组斜肋、并且斜肋设置在至少一个冷却腔体内，导流组件4设置有多个具有弧形结构导流件、并且导流件设置在至少一个冷却腔体与其相邻的冷却腔体的连通处。
55.可以说明的是，本实施例提供的过渡段支板结构，在设置分隔件2时，为了方便冷气的流动，使得分隔件2的一端为连接端，用于与支板本体1内部一体成型，分隔件2的另一端为空置端，用于冷气的流通。
56.可以说明的是，本实施例提供的过渡段支板结构，对分隔件2与支板本体1成型后的结构不进行限定，此时，为了增加冷气的流动行程，将相邻的分隔件2间隔设置，并且使得冷气的流经行程由多个s型路径构成，如冷气经过含有斜肋组件3的冷却腔体后改变方向进入另一冷却腔体内。
57.在使用时，本实施例提供的过渡段支板结构，通过将多个分隔件2间隔设置在支板本体1内部，使得进入支板内部的冷气可以经过多个冷却腔体再排出，相比于现有方案中冷气仅经过一个冷却腔体，本结构的过渡段支板结构可以增加冷气的流动行程，可以对支板本体1进行充分降温；同时，通过将斜肋组件3设置在冷却腔体中，可以使得冷气主流在流经斜肋组件3时附着在斜肋组件3的表面并形成漩涡，可以显著的提高换热系数，并通过将导流件设置在相邻的冷却腔体的连通处，可以对冷气进行引导，消除冷气的流动盲区，降低相邻冷却腔体之间的温度梯度，进而实现过渡段支板结构对冷气的高效冷却，有效地提高了过渡段支板结构的实用性。
58.如图1所示，本实施例提供的过渡段支板结构，支板本体1包括依次设置的第一冷却腔体101和第二冷却腔体102，第一冷却腔体101设置在支板本体1的前缘侧，第二冷却腔体102设置在支板本体1的尾缘侧；支板本体1还设有进气口103和出气口104，进气口103与第一冷却腔体101连通，出气口104与第二冷却腔体102连通。
59.可以说明的是，本实施例提供的过渡段支板结构，冷气的流动方向如图1所示，k向为冷气进入进气口103时的流动方向，m向为冷气流出出气口104时的流动方向。
60.如图1至图3所示，本实施例提供的过渡段支板结构，斜肋组件3包括多个平行设置
的第一斜肋301，多个第一斜肋301设置在第一冷却腔体101内并且与第一冷却腔体101的内壁面连接，相邻的第一斜肋301平行设置且间隔设置。
61.为了保留现有方案中润滑油管路穿插过渡段支板的使用习惯，如图1所示，本实施例提供的过渡段支板结构，支板本体1还应包括第三冷却腔体105，第三冷却腔体105设置在第一冷却腔体101和第二冷却腔体102之间，第三冷却腔体105用于容纳润滑油管路，从而实现对管路内的润滑油降温，实现对管路内的润滑油进行冷气保护，减少润滑油因高温而结焦风险。此时，润滑油管路组件中的进、回油管路穿设第三冷却腔体105设置，由于管路穿设腔体时会留有缝隙，因此在穿设处设有密封结构，防止冷气通过缝隙泄露至过渡段支板结构外侧。
62.进一步地，本实施例提供的过渡段支板结构，支板本体1还包括第四冷却腔体106，第四冷却腔体106设置在第三冷却腔体105和第二冷却腔体102之间；斜肋组件3包括第二斜肋302和第三斜肋303，第二斜肋302设置有多个并且在第四冷却腔体106与第三冷却腔体105的连通处呈扇形分布，第三斜肋303设置有多个，第三斜肋303之间平行设置并且间隔设置在第四冷却腔体106内，第三斜肋303与第四冷却腔体106的内壁面连接。
63.进一步地，本实施例提供的过渡段支板结构，支板本体1还包括第五冷却腔体107和第六冷却腔体108，第五冷却腔体107和第四冷却腔体106连通，第六冷却腔体108分别与第五冷却腔体107和第二冷却腔体102连通；导流组件4包括第一导流件401和第二导流件402，第一导流件401设置在第四冷却腔体106和第五冷却腔体107的连通处，第二导流件402设置在第五冷却腔体107和第六冷却腔体108的连通处；斜肋组件3还包括第四斜肋304和第五斜肋305，第四斜肋304设置有多个并且第四冷却腔体106和第五冷却腔体107的连通处呈扇形分布，第五斜肋305设置有多个，第五斜肋305之间平行设置并且间隔设置在第二冷却腔体102内。
64.可以说明的是，本实施例提供的过渡段支板结构，第一斜肋301倾斜设置时，其一端与第一冷却腔体101的内壁面连接，另一端延伸至将冷却腔体分隔成第一冷却腔体101和第七冷却腔体109的分隔件2的表面、并与该分隔件2连接。
65.可以说明的是，本实施例提供的过渡段支板结构，将第二斜肋302、第三斜肋303、第四斜肋304和第五斜肋305均倾斜设置。
66.进一步地，本实施例提供的过渡段支板结构，支板本体1还包括第七冷却腔体109，第七冷却腔体109设置在第一冷却腔体101和第三冷却腔体105之间；导流组件4还包括第三导流件403，第三导流件403设置在第一冷却腔体101和第七冷却腔体109的连通处。
67.进一步地，本实施例提供的过渡段支板结构，导流组件4还包括第四导流件404，第四导流件404设置在第六冷却腔体108和第二冷却腔体102的连通处。
68.可以说明的是，本实施例提供的过渡段支板结构，多个第五斜肋305在设置时，其一端与支板本体1的内壁面连接，另一端延伸至将冷却腔体分隔成第二冷却腔体102和第六冷却腔体108的分隔件2的表面，并与该分隔件2连接。
69.仍如图1所示，本实施例提供的过渡段支板结构，还包括尾窗5，尾窗5设置在出气口104处，尾窗5设有间隔设置的出气孔501。
70.可以说明的是，本实施例提供的过渡段支板结构，在设置尾窗5的结构时，如图5和图6所示，将尾窗5设有的出气孔501的出流宽度d为2.5至3.5mm，出流长度p为1.8至2d，出流
高度δ为d/4，筋条宽度q为0.5至1d。
71.可以说明的是，本实施例提供的过渡段支板结构，利用软件对冷气的流动行径进行模拟、仿真，其结果如图7所示，可见，冷气从进气口103进入第一冷却腔体101内部，再依次流经第七冷却腔体109、第三冷却腔体105、第四冷却腔体106、第五冷却腔体107和第六冷却腔体108后进入第二冷却腔体102中，最后经过尾窗5的出气口104排出。其中，冷气在流经第三冷却腔体105时形成较大的漩涡对处于第三冷却腔体105内部的润滑油管路组件进行降温，可以对润滑油管路组件提供热保护，并且仅有一部分在冷却后留在第三冷却腔体105内部，极大多数会进入第四冷却腔体106中，使得冷气可以顺利的在各冷却腔体之间流动。
72.可以说明的是，本实施例提供的过渡段支板结构，任意一个斜肋的肋宽w、类间距l以及斜肋与z平面的夹角α以第一斜肋301为例，详情如图3所示。
73.进一步地，本实施例提供的过渡段支板结构，具体设置斜肋组件3和导流组件4时，可以将第一斜肋301的数量设置为6至12个，并且肋宽w为0.3至0.5mm，肋间距l1为5至8w，并且第一斜肋301与z平面的夹角α为30至60
°
；第二斜肋302和第三斜肋303共计5至10个，其中，第三斜肋303肋宽w为0.3至0.5mm，肋间距l1为5至8w，与z平面夹角α为135至165
°
，第二斜肋302在拐弯处呈扇形分布，与z平面夹角为80至150
°
不等；第四斜肋304和第五斜肋305共计8至14个，其中，第五斜肋305的肋宽w为0.3至0.5mm、肋间距l2为8至10w、与z平面夹角α的选取范围为120至150
°
，第四斜肋304在通道拐弯处呈扇形分布，与z平面夹角为15至120
°
不等；第一导流件401设置在第四冷却腔体106和第五冷却腔体107的连通处，并且宽度为wd，其两端为圆角，并且圆角半径为0.5wd；第三导流件403设置在第一冷却腔体101和第七冷却腔体109的连通处，并且宽度为wd，其两端倒圆角，并且圆角半径为0.5wd；第二导流件402设置在第五冷却腔体107和第六冷却腔体108的连通处，其两端倒圆角，其圆角半径为0.5wd，并且靠近第五冷却腔体107的一端延伸至第五冷却腔体107内部；分隔件2共设有五个，其宽度的选取范围为1.5至2.4mm，并且分隔件2的空置端进行倒圆角，其圆角半径为0.5wh；第四导流件404与第二导流件402的宽度相等，并且该第四导流件404在设置时与第二导流件402的出口方向共向设置，整体呈直线设置、并且在第四导流件404的两端进行倒圆角，其圆角半径为0.5wd。
74.实施例2
75.本实施例提供一种过渡段，包括实施例1中提供的过渡段支板结构。
76.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。