雙射流式氣膜冷卻構(gòu)造及其制造方法
【專利說明】
[OOCM] 相關(guān)申請
[0002] 本申請要求申請日為2013年5月22日申請的日本專利申請2013-108333的優(yōu)先 權(quán)，將其全部內(nèi)容W參照的方式引入作為本申請的一部分。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明設(shè)及一種氣膜冷卻構(gòu)造，其如燃氣滿輪發(fā)動機的轉(zhuǎn)子葉片、定子葉片、燃燒 器的內(nèi)筒等運樣在面臨高溫氣體的通路的壁面上設(shè)置有噴出開口，并通過使從該噴出開口 噴出的冷卻介質(zhì)沿壁面流動來冷卻壁面。
【背景技術(shù)】
[0004] 過去，在如燃氣滿輪發(fā)動機（W下簡稱為"燃氣輪機"）中的轉(zhuǎn)子葉片運樣的壁面 上，設(shè)置有指向同一方向的多個噴出開口，并通過從運些噴出開口噴出的如空氣運樣的冷 卻介質(zhì)的氣膜流，對暴露在高溫氣體中的所述壁面進行冷卻。作為運種氣膜冷卻構(gòu)造，通常 在隔壁上向高溫氣體的下游側(cè)傾斜設(shè)置圓孔，從在壁面上開口的楠圓形噴出口噴出冷卻介 質(zhì)。但是由于該冷卻構(gòu)造的冷卻效率低，因此作為對其改良的冷卻構(gòu)造，例如可W將冷卻 介質(zhì)朝向壁面的噴出口做成雙葉片形狀（專利文獻1)，W及在一對噴出口之間設(shè)置分開部 (專利文獻2)。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)文獻 [000引專利文獻
[0007] 專利文獻1 :日本專利公開2008-8288號公報
[0008] 專利文獻2 :日本專利第4954309號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] (一）要解決的技術(shù)問題
[0010] 根據(jù)上述專利文獻1的冷卻構(gòu)造，使冷卻介質(zhì)沿著壁面來擴展寬度從而能夠提高 冷卻效果。殼推斷運是由于表示壁面上的冷卻效率的氣膜效率變高。運里，氣膜效率是指， 在將Tg設(shè)為高溫氣體的溫度，Tf設(shè)為壁面的表面溫度，Tc設(shè)為壁面上的冷卻介質(zhì)的溫度 時，表示有ηtad=燈g-Tf)/燈g-Tc)表示。然而，由于噴出口中央部的形狀并不是單一 的楠圓，而是由具有多個曲率半徑的曲線所形成（段落0016-0017)，因此將增加制造工時。 此外，所述專利文獻2中，抑制冷卻介質(zhì)由壁面被剝離從而能夠提高氣膜效率，但是由于從 壁面?zhèn)扔^察所述分配部形成為側(cè)凹，因此還是會增加制造工時。
[0011] 因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種氣膜冷卻構(gòu)造，其能夠抑制冷卻介質(zhì)氣膜從壁 面上被剝離，并有效冷卻燃氣輪機的轉(zhuǎn)子葉片和定子葉片等的壁面，并且容易制造。
[001引（二）技術(shù)方案
[0013] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的雙射流式氣膜冷卻構(gòu)造，
[0014] 在面臨高溫氣體通路的壁面上設(shè)置有使冷卻介質(zhì)朝向所述通路的下游側(cè)噴出的 噴出開口，
[0015] 在隔壁內(nèi)形成有主通路、一對分支通路W及連通路，所述主通路由向所述噴出開 口供給所述冷卻介質(zhì)的正圓孔構(gòu)成；所述一對分支通路從所述主通路上的分支點分支出來 并由將所述噴出開口作為出口的正圓孔構(gòu)成；所述連通路連通所述主通路和所述分支通路 并將所述噴出開口作為出口，
[0016] 從所述一對分支通路噴出的冷卻介質(zhì)的噴出方向，設(shè)定為相對于所述高溫氣體的 流動方向傾斜，W形成使運些冷卻介質(zhì)相互推壓所述壁面的方向的滿流，
[0017] 所述主通路及分支通路的橫截面具有相同的一定內(nèi)徑，
[0018] 所述連通路具有包絡(luò)面，該包絡(luò)面是將通過所述分支點且橫截面具有所述一定內(nèi) 徑的正圓孔組相連而成，
[0019] 將從所述一對分支通路起始的各個噴出方向相對于所述高溫氣體的流動方向的 沿所述壁面的橫向噴出角度β，設(shè)定為夾著所述流動方向并朝向相互相反方向，
[0020] 所述主通路的軸屯、方向與所述壁面所形成的主縱向角度α1，設(shè)定為大于所述分 支通路的軸屯、方向與所述壁面所形成的分支縱向角度α2。
[0021] 根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由于將來自一對噴出孔的所述冷卻介質(zhì)的各噴出方向的相對于所述 高溫氣體的流動方向的沿所述壁面的橫向噴出角度，設(shè)定為夾著所述流動方向并朝向相互 相反方向，因此沿高溫氣體的流動方向，在壁面上有效形成有冷卻介質(zhì)的大范圍的氣膜流， 從而提高氣膜效率。
[0022] 進而，由于將主通路的軸屯、方向與壁面所形成的主縱向角度α1，設(shè)定為大于所述 分支通路的軸屯、方向與所述壁面所形成的分支縱向角度α2,因此由分支通路噴出的冷卻 介質(zhì)被從主通路噴出的冷卻介質(zhì)分離，形成指向性高的一對直進流。由于在該指向性高的 一對直進流之間產(chǎn)生有壓力非常低的低壓部，因此通過形成直進流的滿流，形成有從直進 氣流的周邊卷入該低壓部并朝向壁面的強氣流。因此，抑制了冷卻介質(zhì)從壁面剝離，并提高 壁面上的氣膜效率，從而有效冷卻壁面。
[0023] 而且，主通路及分支通路的橫截面具有相同的一定內(nèi)徑，并且連接主通路和分支 通路的連通路通過分支點且具有包絡(luò)面，該包絡(luò)面是橫截面具有所述一定內(nèi)徑的正圓孔組 相連而成，因此通過單一的圓柱狀的加工工具，例如放電加工的加工電極，能夠從壁面?zhèn)葘?主通路、分支通路W及連通路的全部區(qū)域進行加工，因此制造變得容易。
[0024] 目Ρ，根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，通過抑制暴露在高溫氣體中的壁面上的冷卻介質(zhì)的剝離，在壁 面上生成良好的氣膜流，能夠有效進行壁面的冷卻，同時能夠容易形成冷卻構(gòu)造。
[00巧]在本發(fā)明的氣膜冷卻構(gòu)造中，優(yōu)選所述主縱向角度α1與分支縱向角度α2之間 的角度差δ為3~15°，根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由于在一對分支通路之間形成有使主通路的下游部 突出的形狀，因此從一對分支通路噴出的冷卻介質(zhì)彼此間充分進行分離，在冷卻介質(zhì)的直 進氣流之間切實形成低壓部，滿流將冷卻介質(zhì)的氣流強力推壓到壁面上，使氣膜效率提高。
[0026] 在本發(fā)明的氣膜冷卻構(gòu)造中，形成所述連通路的所述包絡(luò)面的后面部優(yōu)選呈平 坦。運里，"后面部"是指位于高溫氣體流動方向的下游側(cè)的面。通過將單一的平坦面用作 后面部，從而使連通路的形成變得容易。
[0027] 在本發(fā)明的氣膜冷卻構(gòu)造中，所述分支通路的分支點的高度Lc相對于所述主通 路與所述壁面垂直的垂直方向上的高度Η的比Lc/H優(yōu)選為0. 3~0. 9。由此，冷卻介質(zhì)能 夠從主通路順利地分支到分支通路。
[0028] 從所述各分支通路起的所述橫向噴出角度β優(yōu)選處于10~45°的范圍。此外， 所述主通路的主縱向角度α 1優(yōu)選為10~45°，優(yōu)選在所述一對分支通路的出口之間沿所 述壁面的距離W相對于所述主通路的一定內(nèi)徑D設(shè)定為1. 0~5. 0D。根據(jù)運些優(yōu)選的結(jié) 構(gòu)，將生成朝向壁面的強滿流，能夠更有效地冷卻壁面。
[0029] 本發(fā)明的制造方法，是通過放電加工來形成本發(fā)明的雙射流式氣膜冷卻構(gòu)造的方 法，
[0030] 通過規(guī)定外徑的圓柱形加工電極，在面臨高溫氣體通路的壁面上形成所述一定內(nèi) 徑的主通路，
[0031] 同時，一邊使所述加工電極相對所述主通路的軸屯、傾斜一邊放電，由此使所述主 通路到分支通路連續(xù)地形成。
[0032] 根據(jù)該方法，通過單一的圓柱狀加工電極，能夠從壁面?zhèn)燃庸ぶ魍?、分支通路W 及連通路的全部區(qū)域，因此制造變得容易。
[0033] 權(quán)利要求書及/或說明書及/或說明書附圖所公開的至少兩種結(jié)構(gòu)的任意組合均 包括在本發(fā)明中。特別是權(quán)利要求書的各權(quán)利要求的兩項W上的任意組合也包括在本發(fā)明 中。
【附圖說明】
[0034] 通過參照附圖對