[发明专利]用于涡轮叶片的叶片

说明书

本发明涉及一种用于涡轮叶片的叶片(16)，包括能由热气(S)迎流的前缘(18)，从所述前缘开始，吸力侧壁(17)和压力侧壁(19)延伸至叶片(16)的后缘(20)，其中叶片(16)在相对于其的横向方向上从具有0％叶片高度的叶根侧端部(21)延伸至具有100％叶片高度的叶尖侧端部(23)，所述叶片具有沿着前缘设置的至少两排(Rsubgt;1/subgt;，Rsubgt;2/subgt;)的冷却孔(22)，所述至少两排的冷却孔相互间具有垂直于前缘待检测的第一间距(A)。为了提供在冷却耗费减小的情况下能够实现对于不同的运行条件此外可靠地冷却前缘(18)的涡轮叶片而提出，至少两排(Rsubgt;1/subgt;，Rsubgt;2/subgt;)的冷却孔(22)至少部分地沿着前缘(18)以波浪线设置。

技术领域

本发明涉及一种用于涡轮叶片的叶片，包括可由热气迎流的前缘，吸力侧壁和压力侧壁从所述前缘开始延伸至叶片的后缘，其中叶片在相对于其的横向方向上从具有0％叶片高度的叶根侧端部延伸至具有100％叶片高度的叶尖侧端部，所述叶片具有沿着前缘设置的至少两排的冷却孔，至少两排的冷却孔相互间具有垂直于前缘待检测的第一间距。

背景技术

这种涡轮叶片例如从EP 2 154 333 A2中已知。在前缘中设置的冷却孔在配设有其的燃气轮机运行期间用于产生在前缘上的进行冷却的保护膜，以便抵抗到达的热气流。冷却孔因此也称作为膜冷却孔，所述膜冷却孔在英语中由于其紧密设置此外也作为“Shower Head Film Cooling Holes”已知。同时，叶片将在前缘上迎流的热气流分成两个子流，其中一个子流沿着叶片的吸力侧流动并且另一部分沿着压力侧流动。在叶片轮廓处的流划分的地点在此称作为停滞点，因为在理想化的范围中在那里不出现横向流动。出于所述原因，在现有技术中在前缘或之前确定的停滞线的两侧设置有膜冷却孔，以便在那里出现的热气流不能够与构件壁紧密接触。

然而缺点是，叶片轮廓的停滞点或叶片的停滞线能够与不同的影响因素相关，使得存在如下需求，即涡轮叶片和其叶片以及其前缘冷却尽可能好地匹配于不同的运行条件。

因此，US 2016/0010463 A1教导了在停滞线移动时在转子叶片的压力侧上，将附加的半排膜冷却孔设置在叶片的径向靠外的半部上。附加的膜冷却孔然而提高冷却空气的消耗，这负面地影响配设有其的涡轮机的效率。

根据EP 3 043 026 A2，也能够通过如下方式实现适当的冷却，即在停滞线的之前确定的移动的情况下，并非将一些迎流缘-膜冷却孔的位置、而是仅将迎流缘-膜冷却孔的倾斜选择成，使得其为了预期的局部热气流不沿相反的方向吹出冷却空气，而是沿相同的方向吹出冷却空气。

发明内容

从在上文中描述的现有技术出发，本发明基于如下目的，提供一种用于涡轮叶片的叶片，所述叶片对于燃气轮机的不同的运行条件尽可能好地构造，尤其以便在使用适当量的冷却剂时实现足够的冷却和叶片的尽可能高的使用寿命。

所述目的借助开始提到类型的涡轮叶片通过如下方式实现：至少两排的冷却孔至少部分地沿着前缘以波浪线设置。

本发明基于如下知识，实际的热气流动方向能够偏离考虑用于设计涡轮叶片的流动方向，一方面由于燃气轮机的不同的运行方式。偏离能够由于相对于额定负载改变的负载输出而出现。另一方面已知的是，尤其在转子叶片的情况下，叶片轮廓的停滞点在前缘的区域中能够由于流动效应而振荡，所述流动效应由在转子叶片的上游设置的导向叶片引起。叶片轮廓的停滞点的振荡引起叶片的局部提高的表面温度，借助本发明能够有效地解决所述问题。