[發(fā)明專利]用于渦輪機的葉片

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380070023.3
• 申請日: 2013-12-27
• 公開（公告）號: CN104884741B
• 公開（公告）日: 2016-10-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: J.西雅托;E.烏特里艾嫩
• 申請（專利權(quán)）人: 西門子公司
• 主分類號: F01D5/18
• 分類號: F01D5/18
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 佘鵬;宣力偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于渦輪機的葉片，并且更具體而言，涉及渦輪機的葉片的翼型部。

背景技術(shù)

在現(xiàn)代的渦輪機中，渦輪機的各種部件都在非常高的溫度下操作。這些部件包括翼型形狀的葉片（blade）或者輪葉（vane）部件。在本申請中，僅有“葉片”，但說明書能夠轉(zhuǎn)到輪葉。渦輪機操作期間的高溫可損壞葉片部件，因此葉片部件的冷卻是很重要的。一般通過使冷卻流體穿過鑄成葉片部件的核心通路路徑來實現(xiàn)這些部件的冷卻，所述冷卻流體可包括來自渦輪機的壓縮機的空氣。

葉片通常包括通過平臺分開的翼型部和根部。通過導引冷卻流體流動通過形成于葉片的翼型部中的徑向通路，來冷卻葉片的翼型部。通常，與徑向通路中的一個或多個連接的若干個小的軸向通路形成于葉片翼型內(nèi)，使得冷卻空氣在翼型的表面上被導引，例如前緣和后緣或者吸入表面和壓力表面。在冷卻空氣離開葉片后，它進入流動通過渦輪部段的熱氣體并與之混合。

通常，通過將來自壓縮機的冷卻流體供應(yīng)至葉片中的冷卻通道，來實現(xiàn)葉片的冷卻。所述冷卻通道通常包括多個流動路徑，這些流動路徑被設(shè)計成將渦輪葉片的所有方面維持在相對均勻的溫度。

現(xiàn)有技術(shù)水平中已提出了基于對流、沖擊（impingement）以及外部基于薄膜的冷卻的結(jié)合的若干不同的冷卻布置。

葉片的現(xiàn)有設(shè)計中的一些要求過多量的冷卻流體穿過其中的通道和腔，以給葉片提供期望的冷卻。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明的目的在于提供一種用于葉片的并且此外高效地利用冷卻流體來冷卻葉片的改進和高效的冷卻布置。

所述目的通過提供根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于渦輪機的葉片來實現(xiàn)。

根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于渦輪機的葉片。所述葉片包括翼型部和根部，所述翼型部包括：具有壓力側(cè)、吸入側(cè)、前緣和后緣的外壁，所述外壁在所述翼型部的前緣和后緣之間延伸；所述壓力側(cè)和第一內(nèi)壁之間的第一腔；以及所述吸入側(cè)和第二內(nèi)壁之間的第二腔，其中，所述第一內(nèi)壁和所述第二內(nèi)壁在它們之間形成接收腔，其中，所述接收腔被流體連接到所述第一腔和所述第二腔兩者，其中，第一腔和第二腔中的冷卻流體沿從所述后緣至所述前緣的方向被引導，并且其中，所述接收腔中的冷卻流體沿從所述前緣至所述后緣的方向被引導。

通過將冷卻流體導引至所述第一腔和所述第二腔中，所述冷卻流體在所述第一腔和所述第二腔中沿從后緣至前緣的方向被引導，從而冷卻所述葉片的熱的外壁。此外，流體從所述第一腔和所述第二腔被導引至所述接收腔中，并且其后至所述后緣腔，以提供冷卻。這樣的布置使得能夠高效地利用冷卻流體來冷卻葉片。

在一個實施例中，冷卻流體通過所述葉片的根部被導引至所述翼型部的第一腔和第二腔中，這樣的布置使得冷卻流體能夠存在于所述根部處或者位于所述葉片外的冷卻流體源處。此外，在操作期間，由于離心力，流體從所述根部被導引至所述翼型部。

在一個實施例中，葉片包括后區(qū)域、前區(qū)域和核心區(qū)域。所述三個區(qū)域可以通過冷卻通道和/或腔的錯綜復雜的迷宮被依賴性地或者獨立地冷卻。

在一個實施例中，第一腔、第二腔和接收腔位于所述核心區(qū)域處，以使對所述葉片的核心區(qū)域的強化冷卻能夠?qū)崿F(xiàn)。

在另一個實施例中，所述前區(qū)域包括前緣腔，并且所述后區(qū)域包括后緣腔，分別用于使得能夠冷卻后區(qū)域和前區(qū)域。

在一個實施例中，所述后緣腔通過多個通道流體連接到所述接收腔。這樣的布置使得所述接收腔中的冷卻流體能夠被導引至所述后緣腔，并且隨后從所述后緣中的開口流出到熱氣路徑（hot?gas?path）中。

如已提及的，所述第一腔和所述第二腔中的冷卻流體沿從后緣至前緣的方向被引導。這使得能夠冷卻壓力側(cè)壁和吸入側(cè)壁，并且之后冷卻葉片中的內(nèi)壁和內(nèi)部結(jié)構(gòu)。通過具有這樣的布置，實現(xiàn)了冷卻流體的高效利用和強化的冷卻。

在一個實施例中，外壁形成從所述壓力側(cè)至所述吸入側(cè)的跨越部，所述跨越部防止所述第一腔和所述第二腔中的冷卻流體進入所述前緣腔。此外，跨越部通過將冷卻流體導引到所述接收腔中改變冷卻流體的流動方向。

在另一個實施例中，所述第一內(nèi)壁和所述第二內(nèi)壁與所述外壁的跨越部隔開，以在它們之間形成間隙。所述間隙允許冷卻流體被導引至所述接收腔中，并且防止到所述第一腔和所述第二腔中的回流。

附圖說明

現(xiàn)在將參照本發(fā)明的附圖解說本發(fā)明的以上提及的特征和其它特征。說明的實施例意在說明而不是限制本發(fā)明。附圖包含以下的圖，其中在通篇的描述和附圖中，相同的附圖標記表示相同的零部件。