[发明专利]一种带有冷却结构的船用燃气轮机的高压涡轮导叶

说明书

一种带有冷却结构的船用燃气轮机的高压涡轮导叶，本发明涉及船用燃气轮机的高压涡轮导叶，本发明的目的是解决随着涡轮进口温度不断提高，高压涡轮导向叶片受到的热负荷和热应力逐渐增大，叶片使用温度已超出材料可忍受的极限等问题，它包括叶片上缘板、叶身和叶片下缘板；叶片上缘板设置在叶片叶型的顶端，叶片下缘板设置在叶片叶型的底端，叶身包括叶片中部板、叶片吸力面、叶片压力面、冲击套筒、腔体隔板、多个吸力面侧扰流肋、多个压力面侧扰流横向肋、多个压力面侧扰流竖向肋和多个尾缘扰流柱，本发明用于燃气轮机领域。

技术领域

本发明涉及船用燃气轮机的高压涡轮导叶，具体涉及一种带有冷却结构的船用燃气轮机的高压涡轮导叶，属于能源动力领域。

背景技术

船用燃气轮机是复杂且精密的高科技产品，工作在高温、高压、高转速及高烟雾腐蚀的恶劣环境下。其研制涉及到热力学、流体力学、传热学、燃烧学、结构强度、机械设计、材料学、制造工艺学以及控制科学等多个学科领域，其叶片的设计过程经历了一维、二维、三维结构设计，是一项多学科综合的、复杂的系统工程。

从燃气轮机热力循环方面考虑，提高涡轮前燃气温度是提高发动机热机效率和功率的根本所在。随着燃气轮机性能要求的越来越高，涡轮进口燃气温度也越来越高。从涡轮进口燃气温度与叶片材料的发展分析，叶片材料耐受温度与涡轮进口的温度差距越来越大。显然为了达到大功率燃气轮机的技术指标，仅仅依靠材料的发展是不够的，合理引入冷却系统是解决问题的关键。高效的冷却技术可以延长受热部件的使用寿命、使用更经济的材料以降低成本，这些显著的优点使得冷却系统的设计在高性能燃气轮机研制中占有举足轻重的地位。

高压涡轮导向叶片直接暴露于燃烧室出口，由于受到燃气轮机快速启停、变工况以及燃烧室出口不均匀度等因素的影响，其工作条件最为复杂。随着涡轮进口温度的不断提高，一方面燃烧室出口最大径向和周向不均匀度也会相应增加，这将导致叶片热负荷提高、热应力增大。另一方面，现代燃气轮机的涡轮进口温度超过叶片材料的许用温度300K以上，已远超材料可忍受的极限。因此对涡轮导向叶片进行高效冷却结构设计是燃气轮机设计的关键问题之一。

发明内容

本发明的目的是解决随着涡轮进口温度不断提高，高压涡轮导向叶片受到的热负荷和热应力逐渐增大，叶片使用温度已超出材料可忍受的极限等问题，进而提供一种带有冷却结构的船用燃气轮机的高压涡轮导叶。

本发明为解决上述问题而采用的技术方案是：它包括叶片上缘板、叶身和叶片下缘板；叶片上缘板设置在叶片叶型的顶端，叶片下缘板设置在叶片叶型的底端，

叶身包括叶片中部板、叶片吸力面、叶片压力面、冲击套筒、腔体隔板、多个吸力面侧扰流肋、多个压力面侧扰流横向肋、多个压力面侧扰流竖向肋和多个尾缘扰流柱；叶片吸力面的一个端面和叶片压力面的一个端面形成叶片前缘，叶片吸力面的另一个端面和叶片压力面的另一个端面之间通过多个尾缘扰流柱固定连接形成叶片尾缘，叶片中部板设置在叶片吸力面和叶片压力面之间并将其分为前腔和后腔，叶片下缘板处设有前腔入口和后腔入口，前腔由腔体隔板分为主腔和辅腔，腔体隔板上由上至下加工有两排前腔冲击孔，叶片前缘由上至下加工有一排气膜孔和多排气膜孔，冲击套筒安装在上缘板和叶片下缘板之间的后腔内，冲击套筒的侧壁上由上至下加工有多排吸力面冲击孔和多排压力面冲击孔，所述冲击套筒和叶片吸力面之间设有多个吸力面侧扰流肋，且多个吸力面侧扰流肋位于叶片吸力面的内壁上，冲击套筒和叶片压力面板之间设有多个压力面侧扰流横向肋和多个压力面侧扰流竖向肋，多个压力面侧扰流横向肋和多个压力面侧扰流竖向肋位于在叶片压力面的内壁上，且多个压力面侧扰流横向肋和多个压力面侧扰流竖向肋交错设置。

本发明的有益效果：此处效果和上述解决技术问题处应对应说明，效果部分也可以尽量多补充一些

1、本申请在叶片前缘处开有很多气膜孔，冷却空气可以很好地覆盖在叶片前缘表面，有效阻隔燃气对固体壁面的加热。