一种涡轮动叶开式液冷结构制造技术

一种涡轮动叶开式液冷结构，包括涡轮盘和喷液管，所述涡轮盘套设有涡轮叶片，所述叶片内部设有叶片冷却腔，所述涡轮叶片冷却腔的一侧连接有集液槽，所述集液槽通过供液管连通壳体外部，所述喷液管放置在靠近供液管的一侧，采用开式冷却结构，实现冷却液的加入，利用冷却液巨大汽化潜热对涡轮转子叶片进行冷却，利用离心力实现冷却液进入涡轮转子叶片内腔室和蒸气排出内腔室；重复利用蒸气对涡轮盘前后腔室进行冷却。腔室进行冷却。腔室进行冷却。

【技术实现步骤摘要】
一种涡轮动叶开式液冷结构


[0001]本专利技术涉及流体机械领域，特别涉及一种涡轮动叶开式液冷结构。

技术介绍

[0002]工作在高温状态下的涡轮目前都采用冷却气进行冷却，但是在某些情况下没有冷却气可用，比如高超声速飞行器引气发电涡轮。这种情况下为了保证涡轮安全工作，目前成熟的方案是通过燃油换热将主流气冷却到900℃以下，但是这种方法需要消耗大量的热沉，给整个系统带来很大负担。另一种涡轮动叶冷却方案是循环油冷，在涡轮盘和动叶内部布置循环油路，冷却油通过管路从轮盘进入涡轮动叶内部，冷却动叶后冷却油再从轮盘管路流出，在外部散热后再进行循环。这种方案最大的问题是降低了涡轮盘的结构强度，在高速旋转的涡轮盘和动叶内部布置循环管路破坏了涡轮盘的整体结构，大大降低了涡轮盘的强度性能，在涡轮盘中布置管路给涡轮盘的加工也带来了很大挑战。

技术实现思路

[0003]本专利技术提出了一种涡轮动叶开式液冷结构，解决了涡轮盘上布置循环油路，会对涡轮盘强度带来不利影响的问题，本专利技术只需消耗少量的冷却液，就可以对涡轮动叶和涡轮盘进行有效地冷却，确保涡轮动叶和涡轮盘长时间安全工作。
[0004]一种涡轮动叶开式液冷结构，包括：涡轮盘和喷液管，所述涡轮盘套设有涡轮叶片，所述涡轮叶片内部设有叶片冷却腔，所述叶片冷却腔的一侧连接有集液槽，所述集液槽通过供液管连通壳体外部，所述喷液管放置在靠近供液管的一侧。
[0005]优选的，所述叶片冷却腔与集液槽之间设有若干个通流孔。
[0006]优选的，所述叶片冷却腔与涡轮盘一侧设有若干个通气孔。
[0007]优选的，所述喷液管的喷射方向在45
°
～90
°
之间。
[0008]优选的，所述喷液管设有流量调节阀。
[0009]本专利技术的有益效果是：
[0010]利用冷却液巨大汽化潜热对涡轮转子叶片进行冷却；采用开式冷却结构，实现冷却液的加入；利用离心力实现冷却液进入涡轮转子叶片内腔室和蒸气排出内腔室；重复利用蒸气对涡轮盘前后腔室进行冷却。
附图说明
[0011]图1为涡轮叶片结构剖视图；
[0012]图2为涡轮转子的三维结构图；
[0013]图3为涡轮盘的三维结构图。
[0014]图中：1
‑
涡轮盘；2
‑
供液管；3
‑
叶片冷却腔；4
‑
通流孔。
具体实施方式
[0015]如图1
‑
3所示，涡轮盘1上套设的涡轮叶片内部开设有叶片冷却腔3，供液管2以一定速度将冷却液喷入到集液槽中，涡轮运动时集液槽高速运转，带动喷入的冷却液作高速圆周运动，受离心力的作用，集液槽中的液体通过通流孔4进入叶片冷却腔3，通过调节喷液流量，确保液体充满叶片冷却腔3，叶片冷却腔3中的液体对叶片进行冷却保护，自身吸收热量后蒸发成蒸气，蒸气密度远小于液体，因此在离心力作用下，液体挤占蒸气的位置，蒸气泡向轴心方向运动，并通过两侧的通流孔4向外排出，排出的蒸气充满涡轮盘1两侧的腔室，再通过转静密封进入主流区，防止高温燃气倒灌涡轮盘1腔内，由于冷却液蒸气温度仍然远低于主流燃气温度，因此可有效地冷却涡轮盘1腔内，冷却液沸腾温度远低于叶片耐受的极限温度，冷却液与叶片的对流换热系数远大于主流区燃气与叶片对流换热系数，因此冷却后叶片温度较低，涡轮叶片可以工作在更高的燃气温度条件下，冷却液的汽化潜热很大，因此只需要消耗少量的冷却液，就可能满足叶片和盘腔的冷却要求。
[0016]本专利技术提出了一种涡轮动叶开式液冷结构，本专利技术利用冷却液的巨大汽化潜热对涡轮转子叶片进行冷却，只需要消耗少量的冷却剂，不会给系统带来明显的负担，采用开式冷却结构，大大简化了冷却流路，涡轮盘1无需布置来回管路，不影响涡轮盘1的强度，冷却液加注无需转静交接结构，利用涡轮盘1旋转离心就可以完成自动加注，本专利技术除了能够对涡轮叶片进行冷却外，冷却液蒸发形成的蒸气还可以冷却涡轮盘1前后腔室，使涡轮盘1在较低的温度环境下工作。
[0017]本专利技术不仅仅限于上述示范性实施例的形式，在实际施工作业时，可根据实际情况加以调整，通过其他形式实现本专利技术。因此，无论从哪一点来看，实施例起到的是示范作用，而非限制性，本专利技术的范围由所附权利要求而非上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本专利技术内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种涡轮动叶开式液冷结构，其特征在于，包括：涡轮盘和喷液管，所述涡轮盘套设有涡轮叶片，所述涡轮叶片内部设有叶片冷却腔，所述叶片冷却腔的一侧连接有集液槽，所述集液槽通过供液管连通壳体外部，所述喷液管放置在靠近供液管的一侧。2.根据权利要求1所述的一种涡轮动叶开式液冷结构，其特征在于：所述叶片冷却腔与集液槽之间设有若干个通流孔。3.根据权利要求2...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟文荣，刘琴，
申请(专利权)人：南京航试装备科技有限公司，
类型：发明
国别省市：