一种燃气轮机安装边均匀强化冷却结构的制作方法

本申请属于航空发动机/燃气轮机结构设计领域，特别涉及一种一种燃气轮机安装边均匀强化冷却结构。

背景技术：

1、航空发动机或燃气轮机上的机匣通常起着承受机械负荷、气体压力和热负荷等重要作用，有些机匣还直接或间接的接触高温燃气。相邻机匣通常采用螺栓连接，机匣上各零件温差较大，靠近高温燃气侧的零件温度高，而靠近冷气一侧的零件温度相对低。

2、如图1所示为现有技术中典型的机匣连接结构，第一机匣11与第二机匣12通过螺栓连接件13固定连接，第一机匣11的前端内侧通过安装边15与高温件14的前挂钩16紧密配合，第一机匣11与高温件14之间形成空腔a，该空腔a是无气流流动的死腔。安装边15与前挂钩16之间紧密配合形成了空腔b，空腔b与空腔a情况类似，同样是死腔。

3、第一机匣11的安装边15部分位置与高温件14内侧的高温燃气接触，再加上与高温件14之间的导热，就会导致安装边15局部温度过高。而第一机匣11外侧与冷气接触，温度较低。因此，第一机匣11存在沿径向分布的较大温差，尤其在安装边15位置温度变化剧烈，有局部热应力超限风险。

4、为解决燃气轮机部件热应力超限问题，通常冷却方式对燃气轮机部件进行冷却，典型的冷却方式包括被动冷却和主动冷却，被动冷却不消耗额外的能量来达到冷却目的，通常效率较低，而主动冷却引入额外的能量来进行冷却，冷却效果较好。

5、传统的机匣设计中往往采用将机匣材料更换为耐温水平更高的材料，来解决局部热应力超限问题，该方案属于被动冷却范畴。然而，耐温能力更好的材料通常将增加制造成本，并且会带来重量变化，可能会对燃气轮机设计带来不利影响，此外，随着燃气轮机温度水平的逐步提高，材料的耐温水平逐渐难以满足燃气轮机使用要求。

技术实现思路

1、本申请的目的是提供了一种燃气轮机安装边均匀强化冷却结构，以解决或减轻背景技术中的至少一个问题。

2、本申请的技术方案是：一种燃气轮机安装边均匀强化冷却结构，包括前机匣、后机匣及高温件，所述前机匣和后机匣通过连接件固定连接，所述后机匣内侧具有轴向延伸的安装边，所述高温件具有适配所述安装边的前挂钩，所述后机匣与高温件之间形成第一空腔，所述安装边与前挂钩之间形成第二空腔；

3、其中，所述安装边与前挂钩之间设有进气凹槽和出气凹槽，所述进气凹槽连通第一空腔和第二空腔，所述出气凹槽连通第二空腔和高温件内侧的高温燃气通道，所述后机匣上设有冲击孔，后机匣外侧的冷气通过冲击孔流入第一空腔内，并沿着进气凹槽、第二空腔及出气凹槽流通，最终流入高温燃气通道。

4、进一步的，所述进气凹槽和出气凹槽设置在所述安装边的外表面和内表面。

5、进一步的，所述进气凹槽和出气凹槽均为沿着轴向设置的直槽。

6、进一步的，所述冲击孔与后机匣的壁面成预定角度的夹角，以对准所述后机匣与安装边的拐角处。

7、进一步的，所述预定角度为45度～60度。

8、进一步的，所述冲击孔、进气凹槽和出气凹槽为多个且在周向上均布。

9、进一步的，所述冲击孔、进气凹槽和出气凹槽的数量相同。

10、进一步的，所述冲击孔与进气凹槽在周向上错开，且所述进气凹槽在周向上位于相邻两个冲击孔中间，同时，所述冲击孔和出气凹槽在周向上一一对应。

11、本申请提供的燃气轮机安装边均匀强化冷却在保证机匣整体结构改动小、重量变化小、制造成本影响小、增加冷气量可控且较小的前提下，增强了安装边冷却气流的周向流动，有效地降低了安装边局部高温区和安装边温度周向不均匀性，消除了安装边的局部热应力风险。

技术特征：

1.一种燃气轮机安装边均匀强化冷却结构，其特征在于，包括前机匣、后机匣及高温件，所述前机匣和后机匣通过连接件固定连接，所述后机匣内侧具有轴向延伸的安装边，所述高温件具有适配所述安装边的前挂钩，所述后机匣与高温件之间形成第一空腔，所述安装边与前挂钩之间形成第二空腔；

2.如权利要求1所述的燃气轮机安装边均匀强化冷却结构，其特征在于，所述进气凹槽和出气凹槽设置在所述安装边的外表面和内表面。

3.如权利要求2所述的燃气轮机安装边均匀强化冷却结构，其特征在于，所述进气凹槽和出气凹槽均为沿着轴向设置的直槽。

4.如权利要求1所述的燃气轮机安装边均匀强化冷却结构，其特征在于，所述冲击孔与后机匣的壁面成预定角度的夹角，以对准所述后机匣与安装边的拐角处。

5.如权利要求4所述的燃气轮机安装边均匀强化冷却结构，其特征在于，所述预定角度为45度～60度。

6.如权利要求1至5任一所述的燃气轮机安装边均匀强化冷却结构，其特征在于，所述冲击孔、进气凹槽和出气凹槽为多个且在周向上均布。

7.如权利要求6所述的燃气轮机安装边均匀强化冷却结构，其特征在于，所述冲击孔、进气凹槽和出气凹槽的数量相同。

8.如权利要求7所述的燃气轮机安装边均匀强化冷却结构，其特征在于，所述冲击孔与进气凹槽在周向上错开，且所述进气凹槽在周向上位于相邻两个冲击孔中间，同时，所述冲击孔和出气凹槽在周向上一一对应。

技术总结本申请提供了一种燃气轮机安装边均匀强化冷却结构，包括前机匣、后机匣及高温件，前机匣和后机匣通过连接件固定连接，后机匣内侧具有轴向延伸的安装边，高温件具有适配所述安装边的前挂钩，后机匣与高温件之间形成第一空腔，安装边与前挂钩之间形成第二空腔；其中，所述安装边与前挂钩之间设有进气凹槽和出气凹槽，所述进气凹槽连通第一空腔和第二空腔，所述出气凹槽连通第二空腔和高温件内侧的高温燃气通道，所述后机匣上设有冲击孔，后机匣外侧的冷气通过冲击孔流入第一空腔内，并沿着进气凹槽、第二空腔及出气凹槽流通，最终流入高温燃气通道。本申请可有效地降低安装边局部高温区和安装边温度周向不均匀性，消除了安装边的局部热应力风险。技术研发人员：闫建坤,牟宇飞,辛庆利,范宇,邓明春受保护的技术使用者：中国航发沈阳发动机研究所技术研发日：技术公布日：2024/6/11