CN119641447A - 一种缝槽与气膜可独立更换的涡轮导向器端壁冷却试验件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种缝槽与气膜可独立更换的涡轮导向器端壁冷却试验件，包括上端壁和下端壁；上端壁左侧连接有左壁面，下端壁右侧连接有右壁面；上端壁和下端壁的结构相同，左壁面和右壁面的结构相同；上端壁和下端壁均安装有气膜冷却结构和缝槽冷却结构，气膜冷却结构和缝槽冷却结构均具有彼此独立的冷却腔，且气膜冷却结构和缝槽冷却结构彼此相邻的避免开设有一一对应的连接孔。本发明的冷却试验件在对涡轮导向器端壁复合冷却结构进行优化与试验过程中可以针对单一冷却结构进行更换，单一的冷却结构进行加工与更换相对于整体端壁的冷却结构进行加工与更换减少了加工所需的时间与经济成本，并且可以更加灵活的对不同的冷却结构进行组合。
Description
技术领域
本发明涉及航空发动机设计技术领域，尤其涉及一种缝槽与气膜可独立更换的涡轮导向器端壁冷却试验件。
背景技术
航空发动机涡轮导向器端壁面临着极高的热负荷，不断提高的涡轮入口温度使端壁长期暴露在高于材料熔点的环境中，因此，需采用多种冷却技术来保证涡轮导向器端壁的正常工作。
目前针对涡轮导向器端壁存在两种常见的冷却方式，即涡轮导向器端壁气膜冷却和缝槽冷却。
气膜冷却是通过在涡轮导向器端壁表面设计气膜孔，利用冷气出流在端壁表面形成气膜覆盖，隔绝高温燃气与端壁直接接触，完成对端壁的保护。
缝槽冷却是利用燃烧室-涡轮铰接处的冷气对涡轮导向器端壁表面进行冷却。
但是，单一的冷却结构对涡轮导向器端壁进行冷却很难实现冷气对端壁表现的全覆盖，为了改善端壁冷却效果，多种冷却结构复合冷却的形式被提出。对一种复合冷却结构的设计势必需要进行多轮次的迭代与试验验证过程，而且前针对涡轮导向器端壁冷却结构试验件设计一般为端壁整体设计，即对端壁复合冷却结构整体进行加工，在实验过程中，如需对符合冷却结构中某一种冷却结构进行更换就需要对整个试验件进行重新加工，这就意味着每次需要对其中一种冷却结构进行优化，就需要额外付出端壁其他部分试验件加工的时间和经济成本。
因此，基于上述技术问题，本领域的技术人员亟需研发一种缝槽与气膜可独立更换的涡轮导向器端壁冷却试验件。
发明内容
本发明的目的是提供一种缝槽与气膜可独立更换的涡轮导向器端壁冷却试验件，该分体式的结构有助于减少符合冷却结构试验过程中对某一种冷却结构试验件进行更换时所需要付出的加工时间与经济成本。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明的一种缝槽与气膜可独立更换的涡轮导向器端壁冷却试验件，该端壁冷却试验件包括上端壁和下端壁；
所述上端壁左侧连接有左壁面，所述下端壁右侧连接有右壁面；
所述上端壁和所述下端壁的结构相同，所述左壁面和所述右壁面的结构相同；
所述上端壁和所述下端壁均安装有气膜冷却结构和缝槽冷却结构，其中，气膜冷却结构和缝槽冷却结构均具有彼此独立的冷却腔，且所述气膜冷却结构和所述缝槽冷却结构彼此相邻的避免开设有一一对应的连接孔；
所述上端壁和下端壁之间、上端壁和左壁面之间、下端壁和右壁面之间均通过阶梯面定位装配固定。
进一步的，所述右壁面与下端壁连接的位置设置有右壁面连接法兰；
所述右壁面内侧表面凸出形成有壁面叶形凸起。
进一步的，所述下端壁与所述右壁面配合的位置形成有下端壁阶梯配合面、以及位于所述下端壁阶梯配合面侧面的下端壁连接右壁面法兰；
所述右壁面的右壁面连接法兰与所述下端壁连接右壁面法兰配合以实现所述右壁面和所述下端壁的定位连接。
进一步的，所述气膜冷却结构和缝槽冷却结构彼此靠近地集成于所述下端壁；
所述下端壁通过对应的连接法兰分别装配固定所述气膜冷却结构和所述缝槽冷却结构。
进一步的，所述下端壁与所述气膜冷却结构和所述缝槽冷却结构的配合位置形成为阶梯装配面，且所述下端壁分别设置有与所述气膜冷却结构的连接法兰连接的气膜连接法兰，以及与所述缝槽冷却结构的连接法兰连接的缝槽连接法兰。
进一步的，所述缝槽冷却结构与所述缝槽连接法兰的连接处设置有下端壁缝槽端盖；
所述气膜冷却结构和所述缝槽冷却结构均凸出延伸有冷气进口管，且所述气膜冷却结构的冷气进口管的端部安装有气膜端盖。
进一步的，所述冷气进气管延伸至对应的冷却腔内的部分形成为蜂窝阻流结构。
进一步的，所述下端壁与上端壁的冷却结构配合的位置能够通过观测板替换上端壁的冷却结构。
进一步的，所述上端壁与左壁面的安装结构和下端壁与右壁面的安装结构相同；
所述上端壁与气膜冷却结构、缝槽冷却结构的安装结构均与下端壁与气膜冷却结构、缝槽冷却结构的安装结构相同。
在上述技术方案中，本发明提供的一种缝槽与气膜可独立更换的涡轮导向器端壁冷却试验件，具有以下有益效果：
本发明的冷却试验件在对涡轮导向器端壁复合冷却结构进行优化与试验过程中可以针对单一冷却结构进行更换，单一的冷却结构进行加工与更换相对于整体端壁的冷却结构进行加工与更换减少了加工所需的时间与经济成本，并且可以更加灵活的对不同的冷却结构进行组合。
本发明结构设计方法可以在不影响试验件流道的影响下通过观测板观测到叶珊通道内部的实验效果。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例公开的一种缝槽与气膜可独立更换的涡轮导向器端壁冷却试验件的试验件流道示意图；
图2为本发明实施例公开的一种缝槽与气膜可独立更换的涡轮导向器端壁冷却试验件的右壁面内壁面叶形凸起的示意图；
图3为本发明实施例公开的一种缝槽与气膜可独立更换的涡轮导向器端壁冷却试验件的下端壁阶梯配合面的结构示意图；
图4为本发明实施例公开的一种缝槽与气膜可独立更换的涡轮导向器端壁冷却试验件的下端壁的复合冷却结构的示意图；
图5为本发明实施例公开的一种缝槽与气膜可独立更换的涡轮导向器端壁冷却试验件的气膜冷却结构的气膜冷却腔的结构示意图；
图6为本发明实施例公开的一种缝槽与气膜可独立更换的涡轮导向器端壁冷却试验件的缝槽冷却结构的缝槽冷却腔的结构示意图；
图7为本发明实施例公开的一种缝槽与气膜可独立更换的涡轮导向器端壁冷却试验件的下端壁与冷却结构连接阶梯装配结构；
图8为本发明实施例公开的一种缝槽与气膜可独立更换的涡轮导向器端壁冷却试验件的气膜腔端盖示意图；
图9为本发明实施例公开的一种缝槽与气膜可独立更换的涡轮导向器端壁冷却试验件的下端壁冷却结构观测效果示意图。
附图标记说明：
1、上端壁；2、下端壁；3、左壁面；4、右壁面；5、右壁面连接法兰；6、壁面叶形凸起；7、下端壁阶梯配合面；8、下端壁连接右壁面法兰；9、气膜冷却结构；10、缝槽冷却结构；11、下端壁气膜端盖；12、下端壁缝槽端盖；13、气膜冷却腔连接孔；14、缝槽冷却腔连接孔；15、阶梯装配面；16、缝槽连接法兰；17、气膜连接法兰；18、蜂窝阻流结构；19、冷气进口；20、缝槽观测板；21、气膜观测板。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。
参见图1至图9所示；
本实施例的一种缝槽与气膜可独立更换的涡轮导向器端壁冷却试验件，该端壁冷却试验件包括上端壁1和下端壁2；
上端壁1左侧连接有左壁面3，下端壁2右侧连接有右壁面4；
上端壁1和下端壁2的结构相同，左壁面3和右壁面4的结构相同；
上端壁1和下端壁2均安装有气膜冷却结构9和缝槽冷却结构10，其中，气膜冷却结构9和缝槽冷却结构10均具有彼此独立的冷却腔，且气膜冷却结构9和缝槽冷却结构10彼此相邻的避免开设有一一对应的连接孔；
上端壁1和下端壁2之间、上端壁1和左壁面3之间、下端壁2和右壁面4之间均通过阶梯面定位装配固定。
其次，本实施例的上端壁1与左壁面3的安装结构和下端壁2与右壁面4的安装结构相同；以及，上端壁1与气膜冷却结构9、缝槽冷却结构10的安装结构均与下端壁2与气膜冷却结构9、缝槽冷却结构10的安装结构相同。
因此，本申请以下端壁2一侧的结构，以及结构连接关系做进一步解释和说明，以此来对上端壁1和下端壁2都进行限定。
参见图2所示，优选的，本实施例的右壁面4与下端壁2连接的位置设置有右壁面连接法兰5；右壁面4内侧表面凸出形成有壁面叶形凸起6。参见图5和图6所示，首先，本实施例的气膜冷却结构9和缝槽冷却结构10均具有彼此独立的冷却腔，且气膜冷却结构9和缝槽冷却结构10彼此相邻的避免开设有一一对应的连接孔；通过螺栓将两个独立的冷却结构进行连接，保证复合结构的气密性。
参见图2和图3所示，优选的，本实施例的下端壁2与右壁面4配合的位置形成有下端壁阶梯配合面7、以及位于下端壁阶梯配合面7侧面的下端壁连接右壁面法兰8；首先，图2中示出了本实施例的右壁面4的主要结构，其具有右壁面连接法兰5和形成于侧面的壁面叶形凸起6。基于此：本实施例的右壁面4的右壁面连接法兰5与下端壁连接右壁面法兰8配合以实现右壁面4和下端壁2的定位连接。
参见图4所示，优选的，本实施例的气膜冷却结构9和缝槽冷却结构10彼此靠近地集成于下端壁2；
下端壁2通过对应的连接法兰分别装配固定气膜冷却结构9和缝槽冷却结构10。
具体为，参见图7所示，本实施例的下端壁2与气膜冷却结构9和缝槽冷却结构10的配合位置形成为阶梯装配面15，且下端壁2分别设置有与气膜冷却结构9的连接法兰连接的气膜连接法兰17，以及与缝槽冷却结构10的连接法兰连接的缝槽连接法兰16。
另外，参见图4和图7所示，本实施例的缝槽冷却结构10与缝槽连接法兰16的连接处设置有下端壁缝槽端盖12；气膜冷却结构9和缝槽冷却结构10均凸出延伸有冷气进口管，且气膜冷却结构9的冷气进口管的端部安装有气膜端盖11。
参见图8所示，冷气进气管延伸至对应的冷却腔内的部分形成为蜂窝阻流结构18。
本实施例的冷却结构与端壁结构通过法兰结构连接，再通过阶梯装配结构与法兰装配结构之间相互配合保证冷却结构与端壁结构连接时定位准确、气密性良好。
为了更好的观测试验，以及试验件叶珊通道内部具体情况，本实施例的下端壁2与上端壁1的冷却结构配合的位置能够通过观测板替换上端壁的冷却结构。
通过观测板替换掉上端壁冷却结构，更方便的观测下端壁冷却结构实验效果。而观测板分为缝槽观测板20和气膜观测板21。
在上述技术方案中，本发明提供的一种缝槽与气膜可独立更换的涡轮导向器端壁冷却试验件，具有以下有益效果：
本发明的冷却试验件在对涡轮导向器端壁复合冷却结构进行优化与试验过程中可以针对单一冷却结构进行更换，单一的冷却结构进行加工与更换相对于整体端壁的冷却结构进行加工与更换减少了加工所需的时间与经济成本，并且可以更加灵活的对不同的冷却结构进行组合。
本发明结构设计方法可以在不影响试验件流道的影响下通过观测板观测到叶珊通道内部的实验效果。
以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。
Claims (9)
1.一种缝槽与气膜可独立更换的涡轮导向器端壁冷却试验件，其特征在于，该端壁冷却试验件包括上端壁(1)和下端壁(2)；
所述上端壁(1)左侧连接有左壁面(3)，所述下端壁(2)右侧连接有右壁面(4)；
所述上端壁(1)和所述下端壁(2)的结构相同，所述左壁面(3)和所述右壁面(4)的结构相同；
所述上端壁(1)和所述下端壁(2)均安装有气膜冷却结构(9)和缝槽冷却结构(10)，其中，气膜冷却结构(9)和缝槽冷却结构(10)均具有彼此独立的冷却腔，且所述气膜冷却结构(9)和所述缝槽冷却结构(10)彼此相邻的避免开设有一一对应的连接孔；
所述上端壁(1)和下端壁(2)之间、上端壁(1)和左壁面(3)之间、下端壁(2)和右壁面(4)之间均通过阶梯面定位装配固定。
2.根据权利要求1所述的一种缝槽与气膜可独立更换的涡轮导向器端壁冷却试验件，其特征在于，所述右壁面(4)与下端壁(2)连接的位置设置有右壁面连接法兰(5)；
所述右壁面(4)内侧表面凸出形成有壁面叶形凸起(6)。
3.根据权利要求2所述的一种缝槽与气膜可独立更换的涡轮导向器端壁冷却试验件，其特征在于，所述下端壁(2)与所述右壁面(4)配合的位置形成有下端壁阶梯配合面(7)、以及位于所述下端壁阶梯配合面(7)侧面的下端壁连接右壁面法兰(8)；
所述右壁面(4)的右壁面连接法兰(5)与所述下端壁连接右壁面法兰(8)配合以实现所述右壁面(4)和所述下端壁(2)的定位连接。
4.根据权利要求3所述的一种缝槽与气膜可独立更换的涡轮导向器端壁冷却试验件，其特征在于，所述气膜冷却结构(9)和缝槽冷却结构(10)彼此靠近地集成于所述下端壁(2)；
所述下端壁(2)通过对应的连接法兰分别装配固定所述气膜冷却结构(9)和所述缝槽冷却结构(10)。
5.根据权利要求4所述的一种缝槽与气膜可独立更换的涡轮导向器端壁冷却试验件，其特征在于，所述下端壁(2)与所述气膜冷却结构(9)和所述缝槽冷却结构(10)的配合位置形成为阶梯装配面(15)，且所述下端壁(2)分别设置有与所述气膜冷却结构(9)的连接法兰连接的气膜连接法兰(17)，以及与所述缝槽冷却结构(10)的连接法兰连接的缝槽连接法兰(16)。
6.根据权利要求5所述的一种缝槽与气膜可独立更换的涡轮导向器端壁冷却试验件，其特征在于，所述缝槽冷却结构(10)与所述缝槽连接法兰(16)的连接处设置有下端壁缝槽端盖(11)；
所述气膜冷却结构(9)和所述缝槽冷却结构(10)均凸出延伸有冷气进口管，且所述气膜冷却结构(9)的冷气进口管的端部安装有气膜端盖(11)。
7.根据权利要求6所述的一种缝槽与气膜可独立更换的涡轮导向器端壁冷却试验件，其特征在于，所述冷气进气管延伸至对应的冷却腔内的部分形成为蜂窝阻流结构(18)。
8.根据权利要求5所述的一种缝槽与气膜可独立更换的涡轮导向器端壁冷却试验件，其特征在于，所述下端壁(2)与上端壁(1)的冷却结构配合的位置能够通过观测板替换上端壁(1)的冷却结构。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的一种缝槽与气膜可独立更换的涡轮导向器端壁冷却试验件，其特征在于，所述上端壁(1)与左壁面(3)的安装结构和下端壁(2)与右壁面(4)的安装结构相同；
所述上端壁(1)与气膜冷却结构(9)、缝槽冷却结构(10)的安装结构均与下端壁(2)与气膜冷却结构(9)、缝槽冷却结构(10)的安装结构相同。
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