一種大型高溫高壓透平泵用葉片及制造方法技術

本發明專利技術提供了一種大型高溫高壓透平泵用葉片及制造方法，能有效提高葉片在高溫高壓工況下的使用效率，保證,透平泵在各種工況下能夠穩定運行。所述大型高溫高壓透平泵用葉片，包括主翼、翼尖和翼尾，所述翼尖、主翼和翼尾依次連接，并在翼尖、主翼和翼尾之間形成一個空腔。本發明專利技術能有效提高葉片在高溫高壓工況下的使用效率，在同等材料下機械載荷更大，保證了透平泵在各種工況下能夠穩定運行。

Blade for large high temperature and high pressure turbine pump and manufacturing method thereof

The invention provides a blade for large-scale high-temperature high-pressure turbine pump and a manufacturing method thereof, which can effectively improve the utilization efficiency of the blade under high temperature and high pressure conditions, and ensure the stable operation of the turbopump under various working conditions. The high temperature and high pressure pump turbine blades, including main wing, wing and tail wing, the wing, the wing and tail wings are connected, and a cavity is formed between the tip and the wing and tail wing. The invention can effectively improve the use efficiency of the blade under the high temperature and high pressure condition, and has greater mechanical load under the same material, and ensures the stable operation of the turbine pump under various working conditions.

【技術實現步驟摘要】
一種大型高溫高壓透平泵用葉片及制造方法
本專利技術涉及一種透平泵用葉片，尤其適用于高溫高壓環境。
技術介紹
目前國內所公開的透平泵用葉片主要是實心結構，而且現有的透平葉片在高溫高壓環境下使用效率普遍不理想。專利申請號03107501.0公開的一種透平葉片，它具有沿葉片軸線延伸的成型葉片，同時使用冷卻劑承受一部分熱負荷和機械負荷。但通過冷卻劑對熱負荷和機械負荷的提高有限，特別是在大流量、工作環境差時的效果并不理想。專利申請號201010607192.4公開了一種薄壁空心葉片的制造方法，通過對輪廓曲率半徑及層數進行調整激光功率來制造葉片，其缺陷是過于復雜，無法大批量生產制造。專利申請號201480002515.3公開了一種泵用葉片，即能夠部分消除或減少徑向載荷，又可以在高壓環境下使用，其缺陷是不適用于高溫環境。專利申請號201510855675.9公開的一種透平葉片，可以兼顧根部區域，中部區域，頂部區域等不同的主要損失來源，能有效的提高葉片的氣動性能，降低損失，其缺陷是在高溫高壓工況下并不理想。
技術實現思路
針對上述缺陷，本專利技術采用一種大型高溫高壓透平泵用葉片制造方法及制造過程，可以有效提高葉片在高溫高壓工況下的使用效率，在同等材料下機械載荷更大，保證了透平泵在各種工況下能夠穩定運行。本專利技術的技術方案：一種大型高溫高壓透平泵用葉片，包括主翼、翼尖和翼尾，所述翼尖、主翼和翼尾依次連接，并在翼尖、主翼和翼尾之間形成一個空腔；所述翼尖為軸對稱結構，所述翼尖包括翼尖工作面的外表面、翼尖背面的外表面、翼尖前表面和翼尖后表面，所述翼尖前表面的最前端為葉片前部，所述葉片前部為圓弧面；所述翼尖后表面位于翼尖的后端，所述翼尖工作面的外表面和翼尖背面的外表面均位于翼尖前表面和翼尖后表面之間；所述翼尾的截面為直角梯形，所述翼尾的厚度自前端到后端逐漸變小；所述翼尾包括翼尾工作面、翼尾背面、翼尾前表面和翼尾后表面，所述翼尾工作面位于非直角腰的一面，所述翼尾背面位于直角腰的一面；所述翼尾前表面位于翼尾的前端，所述翼尾后表面位于翼尾的后端；所述主翼包括主翼工作面和主翼背面，主翼工作面和主翼背面關于所述翼尖的對稱軸對稱，所述主翼工作面包括一個主翼工作面的內表面，所述主翼背面包括一個主翼背面的內表面；所述主翼工作面由彎曲部分a和線性部分a組成，所述線性部分a的后端連接所述翼尾的前端靠近翼尾工作面的部分；所述線性部分a的前端連接所述彎曲部分a的后端，所述彎曲部分a的前端連接所述翼尖的后端靠近翼尖工作面的外表面的部分；所述主翼背面由彎曲部分b和線性部分b組成，所述線性部分b的后端連接所述翼尾的前端靠近翼尾背面的部分；所述線性部分b的前端連接所述彎曲部分b的后端，所述彎曲部分b的前端連接所述翼尖的后端靠近翼尖背面的外表面的部分；在所述空腔內設有一個加強肋，所述加強肋與所述主翼工作面的內表面和主翼背面的內表面連接，所述加強肋將所述空腔分隔成葉片前腔和葉片后腔，在所述葉片前腔開有一個冷卻氣體入口，在所述葉片后腔開有一個冷卻氣體出口；所述加強肋與所述空腔的內壁之間還有一個氣體通道。進一步，所述主翼工作面還包括一個主翼工作面的外表面，所述彎曲部分a的外表面長度至少為主翼工作面的外表面的長度的四分之一；所述主翼背面還包括一個主翼背面的外表面，所述彎曲部分b的外表面長度至少為主翼背面的外表面的長度的四分之一。進一步，所述加強肋與所述彎曲部分a的后端和彎曲部分b的后端連接。進一步，所述主翼、翼尖和翼尾的長度比為24∶3∶8。進一步，所述主翼工作面與主翼背面的厚度相同，翼尖與翼尾的最厚處均大于主翼工作面厚度的三倍。進一步，所述翼尾還包括一個翼尾工作面的前部和一個翼尾背面的前部，所述翼尾工作面的前部是沿翼尾前表面到翼尾后表面的方向銑削切割而成；所述翼尾背面的前部是沿翼尾前表面到翼尾后表面的方向銑削切割而成；所述翼尾工作面的前部和翼尾背面的前部之間形成一個翼尾突出部，所述翼尾突出部位于所述空腔內；所述翼尖還包括一個翼尖工作面的后部和一個翼尖背面的后部，所述翼尖工作面的后部是沿翼尖后表面到翼尖前表面的方向銑削切割而成，所述翼尖背面的后部是沿翼尖后表面到翼尖前表面的方向銑削切割而成；所述翼尖工作面的后部和翼尖背面的后部之間形成一個翼尖突出部，所述翼尖突出部位于所述空腔內；所述線性部分a的后端與所述翼尾工作面的前部固接，所述彎曲部分a的前端與所述翼尖工作面的后部固接；所述線性部分b的后端與所述翼尾背面的前部固接，所述彎曲部分b的前端與所述翼尖背面的后部固接。一種如權利要求1所述的大型高溫高壓透平泵用葉片的制造方法，步驟如下：S1、設定所述葉片包括主翼、翼尖和翼尾，所述翼尖、主翼和翼尾依次連接，并且在翼尖、主翼和翼尾之間形成一個空腔；S2、由第一塊扁平板壓制成具有一定曲率的主翼工作面，由第一塊扁平板壓制成具有一定曲率的主翼背面；使主翼工作面和主翼背面的凹面相對設置，以使葉片具有彎曲的水翼狀；將第三塊扁平板成形為翼尖，所述翼尖具有對應的翼尖工作面和翼尖背面及與所述葉片前部的圓弧面前端；將第四塊扁平板成形為翼尾，所述翼尾具有對應的翼尾工作面和翼尾背面，并且厚度分布從翼尾的前端向后端逐漸減小；S3、在所述空腔內設置加強肋，并在所述葉片前腔開設一個冷卻氣體入口，在所述葉片后腔開設一個冷卻氣體出口。進一步，制作主翼工作面和主翼背面時，所使用的扁平板的加熱處理溫度均為1010℃～1063℃。有益效果：本專利技術能有效提高葉片在高溫高壓工況下的使用效率，在同等材料下機械載荷更大，保證了透平泵在各種工況下能夠穩定運行。附圖說明圖1是該透平泵葉片的剖面圖。圖2是葉片沿A-A方向的截面圖。圖3是圖2葉片的部分放大圖。圖4是葉片沿A-A方向的截面圖。其中：1.冷卻氣體入口；2.葉片前腔；3.氣體通道；4.葉片后腔；5.冷卻氣體出口；6.主翼工作面；7.主翼背面；8.主翼工作面的外表面；9.主翼背面的外表面；10.主翼工作面的內表面；11.主翼背面的內表面；12.翼尖工作面的外表面；13.翼尖背面的外表面；14.葉片前部；15.翼尖；16.翼尾；17.翼尾工作面；18.翼尾背面；19.翼尖前表面；20.翼尖工作面的后部；21.翼尖背面的后部；22.翼尖后表面；23.翼尖突出部；24.翼尾工作面的前部；25.翼尾背面的前部；26.翼尾前表面；27.翼尾突出部；28.翼尾后表面；29.加強肋；L1.主翼長度；L2.翼尖長度；L3.翼尾長度；b1.主翼工作面厚度；b2.主翼背面厚度；b3.翼尖厚度；b4.翼尾厚度。具體實施方式下面結合附圖對本專利技術作進一步描述：一種大型高溫高壓透平泵用葉片，包括主翼、翼尖15和翼尾16，所述翼尖15、主翼和翼尾16依次連接，并在翼尖15、主翼和翼尾16之間形成一個空腔；所述翼尖15為軸對稱結構，所述翼尖15包括翼尖工作面的外表面12、翼尖背面的外表面13、翼尖前表面19和翼尖后表面22，所述翼尖前表面19的最前端為葉片前部14，所述葉片前部14為圓弧面；所述翼尖后表面22位于翼尖15的后端，所述翼尖工作面的外表面12和翼尖背面的外表面13均位于翼尖前表面19和翼尖后表面22之間；所述翼尾16的截面為直角梯形，所述翼尾16的厚度自前端到后端逐漸變小；所述翼尾16包括翼本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種大型高溫高壓透平泵用葉片，其特征在于，包括主翼、翼尖(15)和翼尾(16)，所述翼尖(15)、主翼和翼尾(16)依次連接，并在翼尖(15)、主翼和翼尾(16)之間形成一個空腔；所述翼尖(15)為軸對稱結構，所述翼尖(15)包括翼尖工作面的外表面(12)、翼尖背面的外表面(13)、翼尖前表面(19)和翼尖后表面(22)，所述翼尖前表面(19)的最前端為葉片前部(14)，所述葉片前部(14)為圓弧面；所述翼尖后表面(22)位于翼尖(15)的后端，所述翼尖工作面的外表面(12)和翼尖背面的外表面(13)均位于翼尖前表面(19)和翼尖后表面(22)之間；所述翼尾(16)的截面為直角梯形，所述翼尾(16)的厚度自前端到后端逐漸變小；所述翼尾(16)包括翼尾工作面(17)、翼尾背面(18)、翼尾前表面(26)和翼尾后表面(28)，所述翼尾工作面(17)位于非直角腰的一面，所述翼尾背面(18)位于直角腰的一面；所述翼尾前表面(26)位于翼尾(16)的前端，所述翼尾后表面(28)位于翼尾(16)的后端；所述主翼包括主翼工作面(6)和主翼背面(7)，主翼工作面(6)和主翼背面(7)關于所述翼尖(15)的對稱軸對稱，所述主翼工作面(6)包括一個主翼工作面的內表面(10)，所述主翼背面(7)包括一個主翼背面的內表面(11)；所述主翼工作面(6)由彎曲部分a和線性部分a組成，所述線性部分a的后端連接所述翼尾(16)的前端靠近翼尾工作面(17)的部分；所述線性部分a的前端連接所述彎曲部分a的后端，所述彎曲部分a的前端連接所述翼尖(15)的后端靠近翼尖工作面的外表面(12)的部分；所述主翼背面(7)由彎曲部分b和線性部分b組成，所述線性部分b的后端連接所述翼尾(16)的前端靠近翼尾背面(18)的部分；所述線性部分b的前端連接所述彎曲部分b的后端，所述彎曲部分b的前端連接所述翼尖(15)的后端靠近翼尖背面的外表面(13)的部分；在所述空腔內設有一個加強肋(29)，所述加強肋(29)與所述主翼工作面的內表面(10)和主翼背面的內表面(11)連接，所述加強肋(29)將所述空腔分隔成葉片前腔(2)和葉片后腔(4)，在所述葉片前腔(2)開有一個冷卻氣體入口(1)，在所述葉片后腔(4)開有一個冷卻氣體出口(5)；所述加強肋(29)與所述空腔的內壁之間還有一個氣體通道(3)。...

【技術特征摘要】
1.一種大型高溫高壓透平泵用葉片，其特征在于，包括主翼、翼尖(15)和翼尾(16)，所述翼尖(15)、主翼和翼尾(16)依次連接，并在翼尖(15)、主翼和翼尾(16)之間形成一個空腔；所述翼尖(15)為軸對稱結構，所述翼尖(15)包括翼尖工作面的外表面(12)、翼尖背面的外表面(13)、翼尖前表面(19)和翼尖后表面(22)，所述翼尖前表面(19)的最前端為葉片前部(14)，所述葉片前部(14)為圓弧面；所述翼尖后表面(22)位于翼尖(15)的后端，所述翼尖工作面的外表面(12)和翼尖背面的外表面(13)均位于翼尖前表面(19)和翼尖后表面(22)之間；所述翼尾(16)的截面為直角梯形，所述翼尾(16)的厚度自前端到后端逐漸變小；所述翼尾(16)包括翼尾工作面(17)、翼尾背面(18)、翼尾前表面(26)和翼尾后表面(28)，所述翼尾工作面(17)位于非直角腰的一面，所述翼尾背面(18)位于直角腰的一面；所述翼尾前表面(26)位于翼尾(16)的前端，所述翼尾后表面(28)位于翼尾(16)的后端；所述主翼包括主翼工作面(6)和主翼背面(7)，主翼工作面(6)和主翼背面(7)關于所述翼尖(15)的對稱軸對稱，所述主翼工作面(6)包括一個主翼工作面的內表面(10)，所述主翼背面(7)包括一個主翼背面的內表面(11)；所述主翼工作面(6)由彎曲部分a和線性部分a組成，所述線性部分a的后端連接所述翼尾(16)的前端靠近翼尾工作面(17)的部分；所述線性部分a的前端連接所述彎曲部分a的后端，所述彎曲部分a的前端連接所述翼尖(15)的后端靠近翼尖工作面的外表面(12)的部分；所述主翼背面(7)由彎曲部分b和線性部分b組成，所述線性部分b的后端連接所述翼尾(16)的前端靠近翼尾背面(18)的部分；所述線性部分b的前端連接所述彎曲部分b的后端，所述彎曲部分b的前端連接所述翼尖(15)的后端靠近翼尖背面的外表面(13)的部分；在所述空腔內設有一個加強肋(29)，所述加強肋(29)與所述主翼工作面的內表面(10)和主翼背面的內表面(11)連接，所述加強肋(29)將所述空腔分隔成葉片前腔(2)和葉片后腔(4)，在所述葉片前腔(2)開有一個冷卻氣體入口(1)，在所述葉片后腔(4)開有一個冷卻氣體出口(5)；所述加強肋(29)與所述空腔的內壁之間還有一個氣體通道(3)。2.如權利要求1所述的一種大型高溫高壓透平泵用葉片，其特征在于，所述主翼工作面(6)還包括一個主翼工作面的外表面(8)，所述彎曲部分a的外表面長度至少為主翼工作面的外表面(8)的長度的四分之一；所述主翼背面(7)還包括一個主翼背面的外表面(9)，所述彎曲部分b的外表面長度至少為主翼背面的外表面(9)的長度的四分之一。3.如權利要求1所述的一種大型高溫高壓透平泵用葉片，其特征在于，所述加強肋...

【專利技術屬性】
技術研發人員：司翔宇，王秀禮，朱榮生，盧永剛，鐘偉源，李揚，張國玉，
申請(專利權)人：江蘇大學，
類型：發明
國別省市：江蘇,32