[發明專利]具有葉頂冷卻結構的燃氣輪機渦輪轉子葉片

在審

• 申請號: 201911197124.2
• 申請日: 2019-11-29
• 公開（公告）號: CN110700895A
• 公開（公告）日: 2020-01-17
• 發明（設計）人: 陳偉;羅曉波
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: F01D5/18
• 分類號: F01D5/18
• 代理公司: 51229 成都正華專利代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 李蕊

本發明公開了一種具有葉頂冷卻結構的燃氣輪機渦輪轉子葉片，包括葉片葉根、具有葉片前緣和葉片尾緣的葉片葉型以及連接葉片葉根和葉片葉型的葉片平臺；葉片葉型頂部設置有具有凹槽的頂部封蓋，凹槽內分別設置有至少一個氣膜孔和至少一個凸起結構，且凸起結構沿氣膜孔中心連線方向間隔分布，凸起結構的兩側與所述凹槽兩側邊緣之間均具有間隙；通過凸起結構增大了氣膜的覆蓋區域，同時改變了氣膜流向，增強了葉頂凹槽面兩側的氣膜覆蓋效果，在不增加總冷卻空氣量的情況下，使葉頂凹槽面得到均勻合理的氣膜冷卻，強化渦輪葉片頂部冷卻效果。并且通過凸起結構引起的凹槽內流動分離，能增大凹槽內的流動摻混，減小葉頂泄漏量和泄漏損失。

技術領域

本發明涉及燃氣輪機渦輪轉子葉片技術領域，具體涉及一種具有葉頂冷卻結構的燃氣輪機渦輪轉子葉片。

背景技術

隨著燃氣輪機渦輪進口燃氣溫度的不斷提高，渦輪高溫部件所面臨的熱負荷環境更加惡劣。為了保證高溫渦輪葉片的合理壽命，需要對其進行有效地冷卻。其中，尤其以高溫渦輪轉子葉片的冷卻形式最為復雜。由于制造上的特點，葉片在完成內部冷卻通道腔室的精密鑄造后，在葉片頂部會將頂部封蓋以焊接的形式完成內部冷卻回路的封閉。同時，在渦輪高溫燃氣流道中，由于燃氣在轉子葉片葉頂的泄漏流動，渦輪轉子葉片的葉頂極容易由于溫度過高或者熱應力過大而高溫氧化，出現裂紋、甚至燒蝕等失效現象。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有葉頂冷卻結構的燃氣輪機渦輪轉子葉片，以解決現有燃氣輪機渦輪轉子葉片的葉頂冷卻效果差的問題。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：具有葉頂冷卻結構的燃氣輪機渦輪轉子葉片，包括葉片葉根、具有葉片前緣和葉片尾緣的葉片葉型以及連接葉片葉根和葉片葉型的葉片平臺；所述葉片葉型內部設置有用于葉片頂部冷卻的蛇形通道強化對流冷卻回路；

所述葉片葉型頂部設置有具有凹槽的頂部封蓋，所述凹槽內分別設置有至少一個氣膜孔和至少一個凸起結構，且所述凸起結構沿所述氣膜孔中心連線方向間隔分布，所述凸起結構的兩側與所述凹槽兩側邊緣之間均具有間隙。

進一步，所述凸起結構的中心線連線方向與葉片前緣向葉片尾緣的彎曲弧線方向一致。

進一步，所述凸起結構的高度與所述凹槽的深度之間的比值為0.1-0.3。

進一步，所述頂部封蓋表面涂覆有抗氧化涂層和隔熱涂層。

進一步，所述凸起結構為矩形結構、半球形結構或肋片結構。

進一步，所述凸起結構與所述頂部封蓋為一體式結構。

本發明具有以下有益效果：發明所提供的一種具有葉頂冷卻結構的燃氣輪機渦輪轉子葉片，通過凸起結構增大了氣膜的覆蓋區域，同時改變了氣膜流向，增強了葉頂凹槽面兩側的氣膜覆蓋效果。在不增加總冷卻空氣量的情況下，使葉頂凹槽面得到均勻合理的氣膜冷卻，強化渦輪葉片頂部冷卻效果。并且通過凸起結構引起的凹槽內流動分離，能增大凹槽內的流動摻混，減小葉頂泄漏量和泄漏損失。

附圖說明

圖1為本發明結構示意圖；

圖2為本發明中凸起結構與氣膜孔配合示意圖；

圖1至圖2中所示附圖標記分別表示為：1-葉片葉根，20-葉片前緣，21-葉片尾緣，3-葉片平臺，4-凹槽，5-頂部封蓋，6-氣膜孔，7-凸起結構，8-間隙。

具體實施方式

以下結合附圖對發明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋發明，并非用于限定發明的范圍。

如圖1至圖2所示，具有葉頂冷卻結構的燃氣輪機渦輪轉子葉片，包括葉片葉根1、具有葉片前緣20和葉片尾緣21的葉片葉型2以及連接葉片葉根1和葉片葉型2的葉片平臺3；葉片葉型2內部設置有用于葉片頂部冷卻的蛇形通道強化對流冷卻回路。