[发明专利]一种花洒状涡轮叶片冷却单元及涡轮叶片

权利要求书

1.一种花洒状涡轮叶片冷却单元，其特征在于，所述冷却单元包括冷却冲击腔、设置在冷却冲击腔中心位置的冷却气冲击孔、连接在所述冷却冲击腔外侧的多个回转供气通道和设置在所述多个回转供气通道上的多个气膜孔，

所述多个回转供气通道呈花洒状排布在冷却冲击腔外侧，形成以冷却冲击腔的中心为起点冷却气流沿回转供气通道向外辐射状延伸的花洒状结构，

所述多个回转供气通道的起始端以圆形阵列形式连接在所述冷却冲击腔外侧，

所述冷却单元中冷却气流由冷却冲击腔中心沿所述回转供气通道向外流动。

2.根据权利要求1所述的花洒状涡轮叶片冷却单元，其特征在于，所述回转供气通道的中心线为阿基米德曲线，所述阿基米德曲线的极坐标方程为r=a+b*θ，

其中，r为平面极坐标系中的半径坐标；θ为平面极坐标系中的角坐标；系数a为0.4mm-0.80mm；角坐标系数b为2.5mm-15.5mm。

3.根据权利要求1所述的花洒状涡轮叶片冷却单元，其特征在于，所述回转供气通道的横截面为矩形，所述回转供气通道的宽度t为0.4mm-1.0mm；厚度h为0.3mm-0.6mm。

4.根据权利要求3所述的花洒状涡轮叶片冷却单元，其特征在于，所述回转供气通道的四个棱边均做圆角处理，且圆角半径r为0.15mm-0.25mm。

5.根据权利要求1所述的花洒状涡轮叶片冷却单元，其特征在于，所述回转供气通道与所述冷却冲击腔的连接位置做圆角处理，背风面连接处圆角半径R1为0.30mm-0.85mm；迎风面连接处圆角半径R2为0.5mm-1.2mm。

6.根据权利要求3所述的花洒状涡轮叶片冷却单元，其特征在于，所述冷却气冲击孔为圆形扩张孔，所述冷却气冲击孔进口节流位置处直径D1为1.2mm-1.5mm,圆形扩张孔的扩张角α为8°-15°。

7.根据权利要求1所述的花洒状涡轮叶片冷却单元，其特征在于，所述冷却气冲击孔和所述冷却冲击腔垂直连接，所述冷却气冲击孔与所述冷却冲击腔的连接处做圆角处理，所述圆角半径R为0.20mm-0.85mm。

8.根据权利要求6所述的花洒状涡轮叶片冷却单元，其特征在于，所述冷却冲击腔为圆柱形腔体，腔体直径D2为3.0*D1-5.5*D1。

9.根据权利要求8所述的花洒状涡轮叶片冷却单元，其特征在于，所述冷却冲击腔的靶面上设有球面凸起结构，所述球面凸起结构的最大高度H_max为0.15*h-0.55*h，所述球面凸起结构的直径D_max为0.2*D2-0.95*D2。

10.根据权利要求1所述的花洒状涡轮叶片冷却单元，其特征在于，所述气膜孔倾斜设置在所述回转供气通道上，倾斜角β为35°-50°；所述气膜孔的直径D为0.25mm-0.50mm。

11.根据权利要求1所述的花洒状涡轮叶片冷却单元，其特征在于，单个回转供气通道上设有n个气膜孔，所述n个气膜孔的中心点分别设置在回转供气通道中心线的n等分点及单个回转供气通道末端的点上，其中，n≥2。

12.一种带花洒状涡轮叶片冷却单元的涡轮叶片，其特征在于，所述涡轮叶片包括多个如权利要求1-11任一项所述的冷却单元，多个冷却单元呈阵列排布在所述涡轮叶片的中弦区，相邻两冷却单元的径向间距S1为6mm-13mm，相邻两冷却单元之间的弦向间距S2为5.6mm-14mm。

13.根据权利要求12所述的涡轮叶片，其特征在于，所述多个冷却单元包括从气流沿顺时针由中心向外流动的顺时针冷却单元和气流沿逆时针由中心向外流动的逆时针冷却单元中选出的一种或多种。