[发明专利]一种高压涡轮转子叶片尾缝冷却结构

说明书

本申请属于高压涡轮转子叶片领域，特别涉及一种高压涡轮转子叶片尾缝冷却结构。包括：叶片尾缘(1)。叶片尾缘(1)沿径向均匀布置有多个通道隔墙，相邻两个所述通道隔墙之间形成尾缝通道(2)，所述通道隔墙包括第一通道隔墙(3)以及第二通道隔墙(4)，其中，所述第一通道隔墙(3)的横截面呈椭圆型，相邻两个所述第一通道隔墙(3)之间形成的尾缝通道(2)为全劈缝，且呈收缩扩张型；所述第二通道隔墙(4)的横截面呈球拍型，所述第二通道隔墙(4)间隔若干个所述第一通道隔墙(3)布置一个，所述第二通道隔墙(4)将所述叶片尾缘(1)分隔成多个独立的冷却段。本申请在实现尾缘冷气精细化调整的同时也降低了叶片的使用风险。

技术领域

本申请属于高压涡轮转子叶片领域，特别涉及一种高压涡轮转子叶片尾缝冷却结构。

背景技术

高压涡轮转子叶片长时间工作在高温、高压的环境中，环境恶劣，负荷大，特别是尾缘位置，是叶片热负荷最高的区域之一，而且尾缘处厚度较薄，内冷通道狭窄，难以采取强化换热措施。同时，主通道燃气流经叶片尾缘，会在后方形成较长的尾迹，尾迹的存在对气动性能与叶片冷却都有不利影响。气冷叶片在设计时由于尾缘需要考虑冷却，在结构上需要加大尾缘的宽度，这使得燃气流的尾迹影响更加剧烈。

现有设计中，叶片尾缝通道通常为矩形通道，通过对流换热对叶片尾缘进行冷却，但是即使采用了尾缝结构对叶片尾缘进行冷却，该位置仍然是叶片的高温区之一，特别是叶尖位置，仍存在烧蚀掉块风险，危及发动机安全。叶片尾缝通常设计为半劈缝结构，少部分叶片为全劈缝结构。半劈缝结构设计存在两方面的不足：从气动角度分析，冷气通过尾缝通道从排气窗口排入主通道，对尾迹的吹散效果有限；从冷却角度分析，冷气在排气窗口与主流燃气掺混，温度升高，速度降低，对尾缘的冷却效果降低。现有全劈缝设计结构，尾缝出口通常设计为一个整体，同样存在两方面不足：一方面整体出口不利于冷气的精细化调整，由于燃气温度沿叶高方向有温度梯度，每一部分需要的冷却强度不同，温度高的区域需要冷气多，温度低的区域适当减少冷气，整体出口无法实现冷气的精细化调整；另一方面整体尾缝出口存在强度不足的风险，在特定情况下，尾缘可能产生翘曲变形，危及叶片使用安全。

因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。

发明内容

本申请的目的是提供了一种高压涡轮转子叶片尾缝冷却结构，以解决现有技术存在的至少一个问题。

本申请的技术方案是：

一种高压涡轮转子叶片尾缝冷却结构，包括：

叶片尾缘，所述叶片尾缘沿径向均匀布置有多个通道隔墙，相邻两个所述通道隔墙之间形成尾缝通道，所述通道隔墙包括第一通道隔墙以及第二通道隔墙，其中，

所述第一通道隔墙的横截面呈椭圆型，相邻两个所述第一通道隔墙之间形成的尾缝通道为全劈缝，且呈收缩扩张型；

所述第二通道隔墙的横截面呈球拍型，所述第二通道隔墙间隔若干个所述第一通道隔墙布置一个，所述第二通道隔墙将所述叶片尾缘分隔成多个独立的冷却段。

可选地，所述叶片尾缘沿径向均匀布置有23个通道隔墙。

可选地，所述第二通道隔墙每间隔5个所述第一通道隔墙布置一个，将所述叶片尾缘分隔成4个独立的冷却段。

发明至少存在以下有益技术效果：

本申请的高压涡轮转子叶片尾缝冷却结构，通过异形隔墙将整体全劈缝出口分成多个独立的冷却段，单个出口径向高度降低，增强了全劈缝的强度，降低了叶片尾缘发生翘曲变形的风险，提高叶片的使用安全性。

附图说明

图1是本申请一个实施方式的高压涡轮转子叶片尾缝冷却结构示意图；

图2是图1的截面图。

其中：