[发明专利]一种带有伸根部供气孔及缘板气膜孔的涡轮动叶

说明书

本发明属于燃气轮机技术领域，具体涉及一种带有伸根部供气孔及缘板气膜孔的涡轮动叶。本发明采用根部供气孔及缘板气膜孔组合的冷却结构，能有效冷却燃气轮机涡轮动叶缘板，且该结构不会对原有冷却结构带来较大改动，能够满足冷却效果及工艺性的双重要求。本发明不会增加叶片的铸造难度且加工难度低，能够有效保证叶片的成品率。本发明能够有效增加叶片使用的安全性及使用寿命。

技术领域

本发明属于燃气轮机技术领域，具体涉及一种带有伸根部供气孔及缘板气膜孔的涡轮动叶。

背景技术

现代燃气轮机主要由压气机、燃烧室、涡轮三大部分组成，压气机将吸入的空气压缩至燃烧室，与燃料混合燃烧，产生的高温高压燃气进入涡轮，推动涡轮带动压气机及经由输出轴向外输出功。

现代燃气轮机燃烧室出口温度(即涡轮进口温度)不断提高，当前最新型高温合金材料的耐高温程度远低于叶片外侧燃气温度，必须将压气机所压缩的冷却空气引入叶片内部来冷却叶片。冷却空气一般都由叶片叶根流入，经由叶片内部复杂的冷却空气流道，由叶身、叶顶及叶尾的孔道排出。

涡轮叶片分为静叶及动叶两种。动叶为旋转工作叶片，现有的动叶叶片冷却技术主要集中于对叶片叶身的冷却如：带肋蛇形冷却通道、矩阵式冷却结构、前缘气膜孔等，叶片缘板的冷却技术较少。

然而随着燃气温度的上升，无冷却结构的叶片缘板温度已超出了叶片材料的许用温度。特别是对于工业及船用燃气轮机，因其燃气流量大于航用燃气轮机，高压涡轮动叶整体尺寸也大于航机，叶片缘板边缘离叶身更远，叶片内部的冷却流道无法对缘板进行冷却，进一步导致叶片缘板温度的提升。如果大幅改变叶片及叶片内部流道设计来达成对缘板的冷却，会导致叶片的整体结构进一步复杂，给叶片的铸造及加工带来较大的困难。因此，重要的是在不大幅改变叶片冷却结构的前提下，对缘板进行冷却。为实现这个目的而带来的问题是寻找一种缘板的冷却结构，同时又不会对叶片冷却结构带来较大影响。

发明内容

本发明的目的在于提供能够对缘板进行较好冷却的一种带有伸根部供气孔及缘板气膜孔的涡轮动叶。

本发明的目的通过如下技术方案来实现：包括叶身2、下缘板3、和叶根5；所述的叶身2安装在下缘板3上；所述的叶根5内部开设有进气道，进气道的入口设置在叶根5底部；还包括伸根4；所述的伸根4设置在下缘板3与叶根5之间，在伸根4内部开设有冷气通道10，在伸根4表面开设有供气孔9；所述的供气孔9的入口与冷气通道10连通，供气孔9的出口倾斜的指向下缘板3；所述的下缘板3上开设有缘板气膜孔8；所述的叶身2内部开设有由叶身前缘6延伸到叶身尾缘7的冷却空气流道；所述的冷气通道10与叶根5内部的进气道及叶身2内部的冷却空气流道连通。

本发明还可以包括：

所述的供气孔9的出口倾斜的指向下缘板3的高温区域；所述的缘板气膜孔8开设在下缘板3的高温区域上；冷却空气由叶根5底部的进气道流入，进入伸根4内部的冷气通道10中，由伸根4上的供气孔9流出，对下缘板3的高温区域进行冲击冷却后，由缘板气膜孔8流出，对下缘板3形成冷却空气气膜覆盖。

所述的供气孔9为圆孔，供气孔9设置在伸根4无变形且厚度较大处。

所述的供气孔9的截面积与下缘板3上缘板气膜孔8喉部截面积之和的比例为1.2～2之间。

所述的叶根5为枞树形榫根，用于与轮盘的枞树形榫槽配合。

所述的缘板气膜孔8与下缘板3呈一定空间角度，缘板气膜孔8采用圆形等截面积气膜孔、或簸箕型气膜孔、或扩张型气膜孔。

本发明的有益效果在于：

本发明采用根部供气孔及缘板气膜孔组合的冷却结构，能有效冷却燃气轮机涡轮动叶缘板，且该结构不会对原有冷却结构带来较大改动，能够满足冷却效果及工艺性的双重要求。本发明不会增加叶片的铸造难度且加工难度低，能够有效保证叶片的成品率。本发明能够有效增加叶片使用的安全性及使用寿命。