[发明专利]用于燃气轮机的冲击冷却结构

说明书

技术领域

本发明涉及燃气涡轮发动机(简称燃气轮机)领域，尤其是涉及一种用于燃气轮机的冲击冷却结构。

背景技术

用于航空或者工业上的燃气涡轮发动机中，燃气涡轮的涡轮叶片在运行中表面会暴露在高温气体中。为了防止涡轮叶片的过热，保证涡轮叶片长期安全可靠的工作，需要对涡轮叶片进行冷却以降低叶片温度，同时尽可能减小叶片温差，减小叶片热应力。

冲击冷却作为一种高效的冷却技术，广泛应用于燃气轮机的涡轮叶片以及燃烧室壁面冷却。冲击冷却的基本原理是冷却空气通过冲击孔流出，以一定的速度撞击需要冷却的壁面，从而降低壁面温度，达到降低壁面温度的目的。

传统的冲击结构一般通过冲击衬套实现，在冲击衬套上离散分布孔型结构，冷却空气通过冲击孔冲击叶片壁面。在叶片的中部位置，传统的冲击冷却结构在叶片弦向布置较多排的冲击孔。此时前排的冲击孔流量在冲击通道中不断叠加，造成横流对冲击冷却的影响不断加大，降低了冲击冷却的效果。

一种现有的用于冷却系统的结构是通过将衬套变弯后，在不与冲击孔对应的地方增加冲击通道的空间，从而使冲击通道中的气流流动速度降低，减轻由于通道中的气流流动对冲击冷却效果的降低。这一文献中冲击气体通过冲击孔后依然通过冲击通道流出，虽然可以降低通道中气体对冲击冷却效果的影响，但是当冲击孔结构比较多时，冲击通道中气体流量依然较大，依然会对在流动下游的冲击冷却造成较大的影响。

另一种涡轮叶片的冷却构造包括插件，插件具有用于对涡轮叶片的内表面进行冲击冷却的多个冲击孔。涡轮叶片具有多个气膜冷却孔。冷却空气提供给插件，通过冲击孔，从内表面向外表面喷出冷却空气来进行气膜冷却。但是这一设计不能解决插件与涡轮叶片之间的冲击通道中横流对冲击冷却效果的降低作用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于燃气轮机的冲击冷却结构，可以减少冲击通道中冷却气体的横向流动。

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提出一种用于燃气轮机的冲击冷却结构，包括冲击衬套、多个气体出口、多个气体回流口、气体导入区域以及气体导出区域。该冲击衬套与需要冷却的壁面间隔相对，形成冲击通道。该多个气体出口设置在该冲击衬套上且面向该冲击通道。该多个气体回流口设置在该冲击衬套上且面向该冲击通道。该气体导入区域与各气体出口相通。该气体导出区域与该气体导入区域隔离，与各气体回流口相通。该气体导入区域的压力高于该冲击区域的压力，且该冲击区域的压力高于该气体导出区域的压力。

在本发明的一实施例中，该冲击衬套包括间隔相对的第一层板和第二层板，该第一层板面对该壁面且该第一层板上设置该多个气体出口和该多个气体回流口。

在本发明的一实施例中，该第一层板和该第二层板的第一侧之间形成该气体导入区域，该气体导出区域位于该第二层板的第二侧，并且该第一层板和该第二层板之间通过多个连接柱连接，各气体回流口通过各连接柱贯通至该气体导出区域。

在本发明的一实施例中，该第一层板和该第二层板的第一侧之间形成该气体导出区域，该气体导入区域位于该第二层板的第二侧，并且该第一层板和该第二层板之间通过多个连接柱连接，各气体出口通过各连接柱贯通至该气体导入区域。

在本发明的一实施例中，该气体导出区域为空腔或通道。

在本发明的一实施例中，该气体导入区域为空腔或通道。

在本发明的一实施例中，该多个气体出口和该多个气体回流口至少部分交错排列。

在本发明的一实施例中，该多个气体出口和该多个气体回流口分别排列成多行，各气体出口形成的行和各气体回流口形成的行交错排列。

本发明还提出一种燃气涡轮发动机，包括涡轮叶片，其中各涡轮叶片的中部壁面上设有如上所述的冲击冷却结构。

本发明还提出一种燃气涡轮发动机，包括燃烧室，其中该燃烧室的壁面上设有如上所述的冲击冷却结构。

本发明的用于燃气涡轮发动机的冲击冷却结构通过设置气体回流口和气体导出区域，可以让冲击后的气体及时排出，从而减少了冲击通道内的气体横向流动，降低横向流动对冲击冷却的影响，增强了冷却效果。

附图说明

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：

图1示出本发明一实施例的冲击冷却结构的立体图。

图2示出本发明一实施例的冲击冷却结构与待冷却壁面的配合示意图。

图3示出本发明一实施例的冲击冷却结构的截面示意图。