具有涡流冷却通道的涡轮叶片及其冷却方法技术

根据本发明专利技术的涡轮叶片在内部具有冷却空气流动的冷却通道，并且在所述冷却通道的入口部具有涡流部，所述涡流部构成为使冷却空气产生涡流，从而具有如下效果：可增强路径部的冷却性能，并进一步可显著增加路径部的韧度，并可显著提高叶片部内部的热传递效率。

【技术实现步骤摘要】
具有涡流冷却通道的涡轮叶片及其冷却方法
本专利技术涉及涡轮叶片(turbineblade),更为详细地,涉及一种涡轮叶片，其内部具有冷却空气流动的冷却通道(channel),并且在所述冷却通道的入口部具有使冷却空气形成涡流的涡流部(swirlportion)。
技术介绍
一般来讲，燃气涡轮作为内燃机的一种，其将高温、高压燃烧气体向涡轮喷射并旋转，从而将热能转换为机械能(mechanicalenergy)，所述高温、高压燃烧气体通过在压缩机部中向使用高压压缩的空气混合燃料后进行燃烧而生成。为了构成所述涡轮，通常广泛地使用以下结构：将外周面排列有多个涡轮叶片(blade)的多个涡轮转子圆盘(disc)构成为多段，从而使得高温、高压的燃烧气体通过涡轮叶片。但是最近随着燃气涡轮的大型化及高效化，燃烧器出口的温度逐渐增加，所以普遍地采用涡轮叶片冷却装置，以便能够承受高温的燃烧气体。尤其，涡轮叶片的内部具有可流动冷却空气的固定冷却通道，并且为了将从所述压缩机转子部所抽取的压缩空气活用为冷却空气，在所述冷却通道内流动压缩空气的构成广为人知。与此相关的，如图1所示，美国专利公开公报US7413406提出了一种涡轮叶片10，其作为一种涡轮叶片10，包括路径(route)部1、形成有前缘部4及后缘部5的翼部2、以及具备于所述路径部1和翼部2之间的平台(platform)部3，所述翼部2的内部形成有多个冷却通道7，其流体连通于冷却空气入口部9，并通过多个隔壁6划分，所述各个冷却通道7中具备有湍流器(turbulator)8，所述湍流器8在流动的冷却空气中产生暖流。但是，所述文献局限于湍流器8，且没有言及关于路径部1及平台部3的冷却装置，所述湍流器8用于增加翼部2内部的热传递效率。换句话说，因为通过高速旋转的翼部2的负荷只能集中于路径部1，所以要求路径部1具有高水准的韧度。但在燃气涡轮驱动时，通过暴露在高温的燃烧气体中的翼部2，相当水准的热持续传递至平台部3和路径部1，因此如图1所示，如果不具有针对平台部3和路径部1的适当的冷却装置，则问题在于必定使路径部1的韧度显著下降，其结果是导致路径部1的破坏等。
技术实现思路
本专利技术是为了解决所述的问题而提出的，其目的在于提供一种涡轮叶片，所述涡轮叶片使冷却空气流动的冷却通道入口部具有涡流部，从而可增强路径部的冷却性能，并可进一步明显增加路径部的韧度。并且，本专利技术的目的在于提供一种涡轮叶片，其使冷却空气流动的冷却通道入口部具有涡流部，从而能够显著地提高翼部内部的热传递效率。根据本专利技术的涡轮叶片，其作为一种涡轮叶片包括：路径部、形成有前缘部和后缘部的翼部、以及具备于所述翼部和所述路径部之间的平台部，所述翼部在内部具有冷却空气流动的冷却通道，所述路径部在内部具有流体连通于所述冷却通道的入口部，并且所述入口部具有涡流部，所述涡流部构成为所述冷却空气沿着所述翼部的长度方向进行的同时形成涡流。并且，所述冷却通道包括：第一冷却通道，其邻接所述前缘部而形成，并朝所述叶片部的长度方向延长；以及第二冷却通道，其形成于所述第一冷却通道和所述后缘部之间，并朝所述长度方向延长，所述入口部包括第一入口部及第二入口部，所述第一入口部与所述第一冷却通道流体连通，所述第二入口部与所述第二冷却通道流体连通，所述涡流部包括第一涡流部及第二涡流部，所述第一涡流部设置在所述第一入口部，所述第二涡流部设置在所述第二入口部。并且，所述第一涡流部包括多个第一导向肋片(rib)，所述多个第一导向肋片从所述第一入口部的内周面凸出而形成，并相对所述长度方向形成规定的第一倾斜角，同时朝所述长度方向延长，所述第二涡流部包括多个第二导向肋片，所述第二导向肋片从所述第二入口部的内周面凸出而形成，并相对所述长度方向形成规定的第二倾斜角，同时朝所述长度方向延长。并且，所述第一导向肋片及第二导向肋片以直线形态朝所述长度方向延长。并且，所述第一导向肋片及第二导向肋片以曲线形态朝所述长度方向延长。并且，所述第一倾斜角和所述第二倾斜角互不相同，所述第一倾斜角可以比所述第二倾斜角更大。并且，所述多个第一导向肋片间的间隔可以和所述多个第二导向肋片间的间隔不同，或所述多个第一导向肋片间的间隔可以比所述多个第二导向肋片间的间隔更小。并且，所述多个第一导向肋片的个数可以和所述多个第二导向肋片的个数不同，或者所述多个第一导向肋片的个数可以比所述多个第二导向肋片的个数更多。并且，所述多个第一导向肋片从所述第一入口部的内周面凸出的高度，可以和所述多个第二导向肋片从所述第二入口部的内周面凸出的高度不同，或者所述多个第一导向肋片从所述第一入口部的内周面凸出的高度，可以比所述多个第二导向肋片从所述第二入口部的内周面凸出的高度更高。并且，沿着垂直于所述长度方向的方向，可将所述第一入口部的截面面积和所述第二入口部的截面面积构成为不同，或者沿着垂直于所述长度方向的方向，所述第一入口部的截面面积可以比所述第二入口部的截面面积更大。另外，根据本专利技术的涡轮叶片的冷却方法作为为一种涡轮叶片的冷却方法，所述涡轮叶片包括：路径部、形成有前缘部和后缘部的翼部、以及具备于所述翼部和所述路径部之间的平台部，并且在所述翼部的内部流动有冷却空气的冷却通道朝所述翼部的长度方向形成，所述涡轮叶片的冷却方法包括如下步骤：流体连通于所述冷却通道，并将空气供给至所述路径部所具备的入口部；对于通过所述入口部的冷却空气，利用所述入口部所具有的涡流部来产生涡流。另外，向所述入口部供给冷却空气的步骤包括如下步骤：向流体连通于第一冷却通道的第一入口部供给冷却空气，所述第一冷却通道邻接于所述前缘部，从而向所述翼部的长度方向延长而形成；向流体连通于第二冷却通道的第二入口部供给冷却空气，所述第二冷却通道在所述第一冷却通道与所述后缘部之间向所述长度方向延长而形成。另外，利用所述涡流部来产生涡流的步骤包括如下步骤：利用所述第一入口部所具备的第一涡流部来形成涡流；以及利用所述第二入口部所具备的第二涡流部来形成涡流。另外，利用所述第一涡流部来产生涡流的步骤包括如下步骤：利用多个第一导向肋片，使冷却空气产生涡流，所述多个第一导向肋片从所述第一入口部的内周面凸出而形成，并且利用所述第二涡流部来产生涡流的步骤包括如下步骤：利用多个第二导向肋片，使冷却空气产生涡流，所述多个第二导向肋片从所述第二入口部的内周面凸出而形成，所述多个第一导向肋片相对所述长度方向形成规定的第一倾斜角，并同时朝所述长度方向延长，所述多个第二导向肋片相对所述长度方向形成规定的第二倾斜角，并同时朝所述长度方向延长。根据本专利技术的涡轮叶片使冷却空气流动的冷却空气通道入口部具有涡流部，从而具有如下效果：可增强路径部的冷却性能，并可进一步明显增加路径部的韧度。另外，根据本专利技术的涡轮叶片使冷却空气流动的冷却空气通道入口部具有涡流部，从而具有如下效果：可显著提高翼部内部的热传递效率。附图说明图1是根据现有技术的涡轮叶片的截面图。图2是根据本专利技术的第一实施例的具有涡流部的涡轮叶片的长度方向截面图，图3是图2所示出的涡轮叶片的部分放大图。图4是根据本专利技术的第二实施例的具有涡流部的涡轮叶片的长度方向截面图。图5是根据本专利技术的第三实施例的具有涡流部的涡轮叶片的部分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种涡轮叶片，包括：路径部、形成有前缘部和后缘部的翼部、以及设置于所述翼部和所述路径部之间的平台部，其特征在于：所述翼部在内部具有冷却空气流动的冷却通道，所述路径部在内部具有流体连通于所述冷却通道的入口部，所述入口部具有涡流部，所述涡流部构成为使得冷却空气朝所述翼部的长度方向进行的同时产生涡流。

【技术特征摘要】
2014.01.16 KR 10-2014-00055861.一种涡轮叶片，包括：路径部、形成有前缘部和后缘部的翼部、以及设置于所述翼部和所述路径部之间的平台部，其特征在于：所述翼部在内部具有冷却空气流动的冷却通道，所述路径部在内部具有流体连通于所述冷却通道的入口部，所述入口部具有涡流部，所述涡流部构成为使得冷却空气朝所述翼部的长度方向进行的同时产生涡流，涡流部设置在平台部和路径部之间，并且从所述涡流部的上端向上侧隔离的位置配置有所述冷却通道，沿着所述冷却通道的长度方向，使得多个湍流器向与所述涡流部的倾斜方向相反的方向倾斜地配置，所述冷却通道以与所述前缘部邻接的形式配置。2.根据权利要求1所述的涡轮叶片，其特征在于：所述冷却通道，包括：第一冷却通道，其邻接所述前缘部而形成，并朝所述翼部的长度方向延长；以及第二冷却通道，其形成于所述第一冷却通道和所述后缘部之间，并朝所述翼部的长度方向延长，所述入口部包括第一入口部及第二入口部，所述第一入口部与所述第一冷却通道流体连通，所述第二入口部与所述第二冷却通道流体连通，所述涡流部包括第一涡流部及第二涡流部，所述第一涡流部设置在所述第一入口部，所述第二涡流部设置在所述第二入口部。3.根据权利要求2的涡轮叶片，其特征在于：所述第一涡流部，包括多个第一导向肋片，所述第一导向肋片从所述第一入口部的内周面凸出而形成，并相对所述翼部的长度方向形成规定的第一倾斜角，同时朝所述翼部的长度方向延长；所述第二涡流部，包括多个第二导向肋片，所述第二导向肋片从所述第二入口部的内周面凸出而形成，并相对所述翼部的长度方向形成规定的第二倾斜角，同时朝所述翼部的长度方向延长。4.根据权利要求3所述的涡轮叶片，其特征在于：所述第一导向肋片及第二导向肋片以直线形态朝所述翼部的长度方向延长。5.根据权利要求3所述的涡轮叶片，其特征在于：所述第一导向肋片及第二导向肋片以曲线形态朝所述翼部的长度方向延长。6.根据权利要求3所述的涡轮叶片，其特征在于：所述第一倾斜角和所述第二倾斜角互不相同。7.根据权利要求6所述的涡轮叶片，其特征在于：所述第一倾斜角比所述第二倾斜角大。8.根据权利要求3所述的涡轮叶片，其特征在于：多个所述第一导向肋片间的间隔和多个所述第二导向肋片间的间隔互不相同。9.根据权利要求8所述的涡轮叶片，其特征在于：多个所述第一导向肋片间的间隔比多个所述第二导向肋片间的间隔更小。10.根据权利要求3所述的涡轮叶片，其特征在于：多个所述第一导向肋片的个数和多个所述第二导向肋片的个数互不相同。11.根据权利要求10所述的涡轮叶片，其特征在于：多个所述第一导向肋片的个数比多个所述第二导向肋片的个数更多。12.根据权利要求3所述的涡轮叶片，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑成哲，
申请(专利权)人：斗山重工业株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR