燃气轮机的涡轮转子叶片及采用其的燃气轮机制造技术

本实用新型专利技术涉及一种燃气轮机的涡轮转子叶片及采用其的燃气轮机。一种燃气轮机的涡轮转子叶片，其包括叶片叶型、叶片叶根以及连接叶片叶型和叶片叶根的叶片平台；所述叶片叶型的外表面由吸力面和压力面构成，吸力面和压力面交界区域分别为叶片前缘和叶片尾缘；其中，所述叶片内部采用冷却通道结构，包括至少三个冷却叶片尾缘的冷却通道。本实用新型专利技术在靠近叶片尾缘区域，沿叶高方向至少将尾缘分成了三个区域，至少三个冷却尾缘的冷却通道入口的冷却空气流量可独立调节，从而比较容易达到预想的冷却分配效果，尤其是对于尾缘的叶根、叶尖区域，可大大减轻该区域的冷却设计难度。

【技术实现步骤摘要】
燃气轮机的涡轮转子叶片及采用其的燃气轮机
本技术涉及燃气轮机设计的
，尤其涉及一种燃气轮机的涡轮转子叶片及采用其的燃气轮机。
技术介绍
随着燃气轮机设计技术水平的提高，燃气轮机涡轮进口燃气温度不断提高，涡轮部件所面临的热负荷极高，早已超过高温材料能够承受的极限。为了保证涡轮叶片安全可靠工作，需要对其进行复杂的冷却设计，以使叶片本体的温度和应力分布保持在合理的水平。在涡轮叶片冷却设计过程中，叶片尾缘区域由于结构复杂，内部冷却气体和叶片金属都径向承受离心力作用，尾缘区域冷气量的分配往往沿径向不均匀；加上尾缘区域往往处于冷却流路的末端，冷气温度较高，冷却效果往往较差；尾缘区域由于结构为较薄，强度上也比较脆弱。在以上因素作用下，涡轮转子叶片尾缘区域极容易由于冷却空气分布不均匀而导致温度过高或者热应力过大而高温氧化，出现裂纹、甚至烧蚀等失效现象。因此，需要在不增加总冷却空气量的情况下，对叶型尾缘区域冷却空气的流动进行更加精准的控制，使其在径向的分布更加合理，更加可控，以降低所述叶片尾缘区域的温度和热应力水平。
技术实现思路
有鉴于此，本技术的主要目的在于提供一种燃气轮机的涡轮转子叶片，以期至少部分地解决上述技术问题中的至少之一。为了实现上述目的，本技术提供了一种燃气轮机的涡轮转子叶片，包括叶片叶型、叶片叶根以及连接叶片叶型和叶片叶根的叶片平台；所述叶片叶型的外表面由吸力面和压力面构成，吸力面和压力面交界区域分别为叶片前缘和叶片尾缘；其中，所述叶片内部采用冷却通道结构，包括至少三个冷却叶片尾缘的冷却通道。其中，所述至少三个冷却叶片尾缘的冷却通道中，至少一个冷却通道用于冷却叶型尾缘根部，至少一个冷却通道用于冷却叶型部分尾缘顶部，至少一个冷却通道用于冷却叶型尾缘中部。其中，所述至少三个冷却叶片尾缘的冷却通道的冷却空气能够独立调节和供应。其中，所述至少三个冷却叶片尾缘的冷却通道，内部进行了联通，但各个通道还是独立供气。其中，所述叶片尾缘内部布置了至少一个柱肋结构，并开有至少两个喷射通孔，每两个喷射通孔之间设置有一个喷射通孔分隔板。其中，所述叶片还包括用于所述叶片前缘冷却的冲击冷却回路；所述叶片前缘的壁上布置了至少一个气膜冷却孔，所述冲击冷却回路内设置有至少一个冲击冷却孔；所述冲击冷却回路内的冷却气体经过冲击冷却孔后，通过气膜冷却孔流出。其中，所述至少三个冷却叶片尾缘的冷却通道内，在冷却气流转弯处具有至少一个导流片结构，每个导流片结构将所在的转弯区域分成两部分，且每个导流片结构将进入每个导流片结构所在区域的冷却气体分成两股。其中，所述至少三个冷却叶片尾缘的冷却通道的内壁面上具有至少一个肋片结构或者其他扰流结构，以便增强该区域的换热效果。其中，所述至少三个冷却叶片尾缘的冷却通道为蛇形通道。基于上述技术方案可知，本技术的涡轮转子叶片相对于现有技术至少具有如下有益效果之一：(1)在靠近叶片尾缘区域，沿叶高方向至少将尾缘分成了三个区域。(2)至少三个冷却尾缘的冷却通道入口的冷却空气流量可独立调节，从而比较容易达到预想的冷却分配效果。(3)尤其是对于尾缘的叶根、叶尖区域，可大大减轻该区域的冷却设计难度。附图说明图1是本技术的燃气轮机的涡轮转子叶片的三维视图；图2是本技术的燃气轮机的涡轮转子叶片内部冷却系统截面示意图；图3是图2的A-A剖视图；图4是图2的B-B剖视图；图5是本技术燃气轮机的涡轮转子叶片的一个具体实施例；图6是图5的A-A剖视图；图7是图5的B-B剖视图；图8是图5的C-C剖视图。上述附图中，附图标记含义如下：1-根部冷却通道入口；2-气膜冷却孔；3-冲击冷却孔；4-喷射通孔；5-顶部气膜孔；11-叶片叶根；12-叶片平台；13-叶片叶型；15-肋片结构；16-柱肋结构；17-冷却通道分隔板；18-导流片结构；19-喷射通孔分隔板；20-叶型中弧线；21-第二冲击冷却通道；22-第一冲击冷却通道；23-尾缘第一冷却通道；24-尾缘第二叶却通道；25-尾缘第三叶却通道；26-蛇形通道；27-型芯支撑；28-冲击冷却分隔板；31-吸力面；32-压力面；33-叶片前缘；34-叶片尾缘；101-第一冷却通道入口；102-第二冷却通道入口；103-第三冷却通道入口；104-第四冷却通道入口；A-高温燃气；B-冷却空气。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本技术作进一步的详细说明。具体的，本技术提供了一种燃气轮机的涡轮转子叶片，包括叶片叶型、叶片叶根以及连接叶片叶型和叶片叶根的叶片平台；所述叶片叶型的外表面由吸力面和压力面构成，吸力面和压力面交界区域分别为叶片前缘和叶片尾缘；其中，所述叶片内部采用冷却通道结构，包括至少三个冷却叶片尾缘的冷却通道。其中，所述至少三个冷却叶片尾缘的冷却通道中，至少一个冷却通道用于冷却叶型尾缘根部，至少一个冷却通道用于冷却叶型部分尾缘顶部，至少一个冷却通道用于冷却叶型尾缘中部。其中，所述至少三个冷却叶片尾缘的冷却通道的冷却空气能够独立调节和供应。其中，所述至少三个冷却叶片尾缘的冷却通道，内部进行了联通，但各个通道还是独立供气。其中，所述叶片尾缘内部布置了至少一个柱肋结构，并开有至少两个喷射通孔，每两个喷射通孔之间设置有一个喷射通孔分隔板。其中，所述叶片还包括用于所述叶片前缘冷却的冲击冷却回路；所述叶片前缘的壁上布置了至少一个气膜冷却孔，所述冲击冷却回路内设置有至少一个冲击冷却孔；所述冲击冷却回路内的冷却气体经过冲击冷却孔后，通过气膜冷却孔流出。其中，所述至少三个冷却叶片尾缘的冷却通道内，在冷却气流转弯处具有至少一个导流片结构，每个导流片结构将所在的转弯区域分成两部分，且每个导流片结构将进入每个导流片结构所在区域的冷却气体分成两股。其中，所述至少三个冷却叶片尾缘的冷却通道的内壁面上具有至少一个肋片结构或者其他扰流结构，以便增强该区域的换热效果。其中，所述至少三个冷却叶片尾缘的冷却通道为蛇形通道。附图给出了本技术的一个具体的实施例。图1是燃气轮机高温转子叶片的三维视图，其包括叶片叶型13、叶片叶根11以及在叶片叶型和叶片叶根之间的叶片平台12。沿叶型中弧线20将叶片剖开，可以获得叶片内部的结构，如图2所示。叶片内部具有用于冷却气体流动的多个冷却通道。冷却气体输送到转子叶片的根部冷却通道入口，如图3所示，根部冷却通道入口的大小和数目根据所需冷却气体流量及叶片结构设计综合考虑进行设计。在叶片内部有至少三个冷却流路直接为尾缘区域提供冷却空气，如图2、图4所示，图4为图2的B-B剖视图，其包括：尾缘第一冷却通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃气轮机的涡轮转子叶片，其特征在于，包括叶片叶型、叶片叶根以及连接叶片叶型和叶片叶根的叶片平台；所述叶片叶型的外表面由吸力面和压力面构成，吸力面和压力面交界区域分别为叶片前缘和叶片尾缘；/n其中，所述叶片内部采用冷却通道结构，包括至少三个冷却叶片尾缘的冷却通道。/n

【技术特征摘要】
1.一种燃气轮机的涡轮转子叶片，其特征在于，包括叶片叶型、叶片叶根以及连接叶片叶型和叶片叶根的叶片平台；所述叶片叶型的外表面由吸力面和压力面构成，吸力面和压力面交界区域分别为叶片前缘和叶片尾缘；
其中，所述叶片内部采用冷却通道结构，包括至少三个冷却叶片尾缘的冷却通道。


2.如权利要求1所述的涡轮转子叶片，其特征在于，所述至少三个冷却叶片尾缘的冷却通道中，至少一个冷却通道用于冷却叶型尾缘根部，至少一个冷却通道用于冷却叶型部分尾缘顶部，至少一个冷却通道用于冷却叶型尾缘中部。


3.如权利要求1所述的涡轮转子叶片，其特征在于，所述至少三个冷却叶片尾缘的冷却通道的冷却空气能够独立调节和供应。


4.如权利要求1所述的涡轮转子叶片，其特征在于，所述至少三个冷却叶片尾缘的冷却通道，内部进行了联通，但各个通道还是独立供气。


5.如权利要求1所述的涡轮转子叶片，其特征在于，所述叶片尾缘内部布置了至少一个柱肋结构，并开有至少两个喷射通孔，每两个喷射通孔之间设置有一个...

【专利技术属性】
技术研发人员：张正秋，徐克鹏，陈春峰，王文三，蒋旭旭，
申请(专利权)人：北京全四维动力科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11