[发明专利]一种燃气轮机透平气冷叶片

说明书

一种燃气轮机透平气冷叶片，包括叶身、上下缘板、分离隔板及导流管；叶身位于上下缘板之间；分离隔板插接在叶身内腔中且与叶身前缘正对，分离隔板上设有隔板透气孔，叶身前缘设有气膜冷却孔，分离隔板、叶身前缘及上下缘板围成气膜冷却供气腔；导流管插接在叶身内腔中且位于叶身叶中处，导流管与叶身叶盆面及叶背面之间形成导流换热间隙；与分离隔板相邻的导流管上设有叶盆侧及叶背侧导流透气孔，导流管与叶身尾缘之间的叶身内腔构成扰流换热间隙；叶身尾缘处的叶身内腔构成紊流换热间隙；各换热间隙在叶片展长方向由上下缘板封隔；导流换热间隙内设有导流换热肋；扰流换热间隙内设有扰流换热肋及扰流柱，紊流换热间隙内设有紊流换热肋及加强肋。

技术领域

本发明属于燃气轮机透平叶片冷却技术领域，特别是涉及一种燃气轮机透平气冷叶片。

背景技术

燃气轮机是一种将高温燃气的内能转化为机械能的动力装置，且燃气轮机的热效率与透平进口温度紧密相关，虽然更高的进口温度可以获得更高的热效率，但燃气轮机透平叶片对高温的耐受能力才是决定透平进口温度的关键因素。

目前，用于提高燃气轮机透平叶片耐高温能力的技术路线主要有三种，第一种是研制高性能高温合金，第二种是研制高可靠热障涂层，第三种是研制高效冷却系统。但是，前两种方法路线均存在研制周期长、每年可提升温度有限的问题，只有第三种技术路线可以相对缩短研制周期，因此通过研制高效冷却系统是实现短期内提高燃气轮机透平叶片耐高温能力的重要手段，但如何实现高效冷却仍是亟待解决的难题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种燃气轮机透平气冷叶片，能够使透平第一级静叶片获得较低的均匀温度场分布，降低叶身热应力，提高叶片使用寿命；能够减少从压气机出口的抽气量，提高燃气轮机的输出功率；可根据透平第一级静叶片叶身表面温度场分布情况及降温效果，进一步提高透平进口温度，以获得更高的输出功率和效率。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种燃气轮机透平气冷叶片，包括叶身、上缘板、下缘板、分离隔板及导流管；所述叶身位于上缘板与下缘板之间；所述分离隔板插接在叶身内腔中，分离隔板与叶身前缘正对设置，在分离隔板上开设有若干隔板透气孔，在所述叶身前缘开设有若干气膜冷却孔，由所述分离隔板、叶身前缘、上缘板及下缘板围成的空间构成气膜冷却供气腔，所述隔板透气孔通过气膜冷却供气腔与气膜冷却孔相通；所述导流管插接在叶身内腔中，导流管位于叶身叶中处，导流管与叶身叶盆面之间形成第一导流换热间隙，导流管与叶身叶背面之间形成第二导流换热间隙；与所述分离隔板相邻的导流管上开设有若干叶盆侧导流透气孔及叶背侧导流透气孔，叶盆侧导流透气孔与第一导流换热间隙相通，叶背侧导流透气孔与第二导流换热间隙相通；所述导流管与叶身尾缘之间的叶身内腔构成扰流换热间隙；所述叶身尾缘处的叶身内腔构成紊流换热间隙；所述第一导流换热间隙、第二导流换热间隙、扰流换热间隙和紊流换热间隙在叶片展长方向上分别由上缘板和下缘板进行封隔。

在所述第一导流换热间隙内沿叶片弦长方向分布有若干导流换热区，每个导流换热区内均设有若干导流换热肋，若干导流换热肋等间距平行分布，导流换热肋长度方向与叶片展长方向相垂直；所述第一导流换热间隙内的导流换热肋设置在叶身叶盆面上。

在所述第二导流换热间隙内沿叶片弦长方向分布有若干导流换热区，每个导流换热区内均设有若干导流换热肋，若干导流换热肋等间距平行分布，导流换热肋长度方向与叶片展长方向相垂直；所述第二导流换热间隙内的导流换热肋设置在叶身叶背面上。

在所述扰流换热间隙内沿叶片弦长方向分布有若干扰流换热区，每个扰流换热区内均设有若干扰流换热肋，若干扰流换热肋等间距平行分布，扰流换热肋长度方向与导流换热肋长度方向具有夹角。

不同所述扰流换热区内的扰流换热肋与导流换热肋在长度方向上的夹角各不相同。

在每条所述扰流换热肋上均设置有若干扰流柱，若干扰流柱在扰流换热肋长度方向等间距分布。