[发明专利]燃气轮机涡轮叶片及燃气轮机

说明书

技术领域

本发明涉及能源技术领域，特别涉及一种燃气轮机涡轮叶片和一种燃气轮机。

背景技术

燃气轮机(Gas Turbine)是一种以连续流动的气体作为工质、把热能转换为机械功的旋转式动力机械。燃气轮机一般由压缩机(Compressor)、燃烧室(Combustor)和涡轮部(Turbine)三大部件构成。工作时，压缩机从外界大气环境吸入空气，并经过轴流式压缩机逐级压缩使之增压，同时空气温度也相应提高；压缩空气被压送到燃烧室与喷入的燃料混合燃烧生成高温高压的燃气；然后高温高压的燃气再进入到涡轮部中膨胀做功，推动涡轮部带动压缩机和外负荷转子一起高速旋转，实现了气体或液体燃料的化学能部分转化为机械功，并输出电功。

涡轮叶片是燃气轮机的重要零部件之一，其设于涡轮部。涡轮叶片，尤其是涡轮转子叶片，需要在高温环境下工作；通常情况下，涡轮叶片的内部设有气体冷却通道，顶部设有供气体流过的顶部冷却孔。

一种现有的燃气轮机涡轮叶片，其顶部盖板的边缘处设有一环状凸起。所述环状凸起不同位置的宽度大致相同，且其上开设有顶部冷却孔，所述顶部冷却孔与涡轮叶片内的气体冷却通道连通。由于环状凸起上需开设顶部冷却孔，环状凸起的宽度不能设置得太窄，一方面增加了涡轮叶片的重量；另一方面，一旦涡轮叶片与燃气轮机的内缸接触，顶部盖板与所述固定件间的接触面较大，容易发生刮擦。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提出一种燃气轮机涡轮叶片和一种燃气轮机，可实现良好的冷却性能，且可降低涡轮叶片与燃气轮机的内缸刮擦的风险。

本发明提供了一种燃气轮机涡轮叶片，其包括：一叶片叶型，所述叶片叶型内设有气体冷却通道；以及一顶部封盖，设置于所述叶片叶型的顶部，所述顶部封盖具有周缘和凸出部，所述凸出部设置于所述周缘的内侧并与所述周缘相连，所述凸出部上开设有顶部冷却孔，所述顶部冷却孔与所述气体冷却通道连通。

在燃气轮机涡轮叶片的一种示意性实施例中，所述凸出部为弧形凸起。

在燃气轮机涡轮叶片的一种示意性实施例中，所述凸出部的数量为复数个，相邻的所述凸出部间的间距相同或不同。

在燃气轮机涡轮叶片的一种示意性实施例中，所述顶部冷却孔为阶梯孔，其包括：一第一冷却孔部，所述第一冷却孔部位于远离所述叶片叶型的一端；一第二冷却孔部，所述第二冷却孔部位于靠近所述叶片叶型的一端，且与所述第一冷却孔部连通，所述第一冷却孔部的孔径大于所述第二冷却孔部的孔径。

在燃气轮机涡轮叶片的一种示意性实施例中，所述顶部冷却孔为直通孔。

在燃气轮机涡轮叶片的一种示意性实施例中，所述顶部封盖还包括：

一顶板部，所述周缘环设于所述顶板部的周围，且在所述燃气轮机涡轮叶片的长度方向上相对于所述顶板部凸出。

在燃气轮机涡轮叶片的一种示意性实施例中，所述叶片叶型具有一叶片压力面、一叶片吸力面、一叶片前缘和一叶片尾缘，所述叶片压力面和所述叶片吸力面相对，所述叶片前缘和所述叶片尾缘分别位于所述叶片压力面和所述叶片尾缘交界的区域；所述叶片前缘的壁上开设有复数气膜冷却孔。

在燃气轮机涡轮叶片的一种示意性实施例中，所述气体冷却通道的内部靠近所述叶片尾缘的位置设有复数柱肋结构，所述柱肋结构连接所述叶片吸力面和所述叶片压力面。

本发明还提出一种燃气轮机，所述燃气轮机包括上述任意一种燃气轮机涡轮叶片。

从上述方案中可以看出，在本发明的燃气轮机涡轮叶片及燃气轮机中，由于顶部封盖的凸出部设置于周缘的内侧，顶部冷却孔开设于凸出部上，即需要开设顶部冷却孔的位置才设置凸出部，而无需将整个周缘的宽度加大，不仅可节省材料，降低成本，还能在不显著增加涡轮叶片重量的情况下，实现较佳的叶片顶部冷却效果，同时可降低涡轮叶片与燃气轮机的内缸刮擦的风险，从而提高涡轮叶片和燃气轮机的寿命。

附图说明

下面将通过参照附图详细描述本发明的优选实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本发明的上述及其它特征和优点，附图中：

图1为本发明第一实施例的燃气轮机涡轮叶片的剖面示意图。

图2为图1所示的燃气轮机涡轮叶片的局部立体示意图。

图3为本发明第二实施例的燃气轮机涡轮叶片的顶部封盖的凸出部的示意图。

图4为图3所示的凸出部沿顶部冷却孔轴向的剖面示意图。

图5为本发明第三实施例的燃气轮机涡轮叶片的局部立体示意图。

图6为本发明第四实施例的燃气轮机的局部立体示意图。

在上述附图中，所采用的附图标记如下：