[發明專利]一種燃氣輪機渦輪動片的冷卻結構

有效

• 申請號: 202010698046.0
• 申請日: 2020-07-20
• 公開（公告）號: CN111810245B
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發明（設計）人: 隋永楓;王博;周靈敏;余沛坰;謝健;初鵬;藍吉兵;朱子奇
• 申請（專利權）人: 浙江燃創透平機械有限公司
• 主分類號: F01D5/18
• 分類號: F01D5/18;F01D25/00
• 代理公司: 北京精金石知識產權代理有限公司 11470
• 代理人: 尉月麗

本發明公開了一種燃氣機渦輪動葉的冷卻結構，包括葉片內依次排列的四個通道，第一通道，緊鄰葉片前緣；第二通道，與第一通道間隔設置的蛇形通道；第三通道，與第二通道間隔設置的蛇形通道；第四通道，與第三通道和葉片尾緣形成的蛇形通道；葉片頂部，位于所述第一通道、所述第二通道、所述第三通道和所述第四通道的上端，所述葉片頂部為不完整凹槽結構；葉片底部，位于所述第一通道、所述第二通道、所述第三通道和所述第四通道的下端。相比現有技術，本發明能夠充分冷卻葉片前緣、葉片頂部和葉身其他部分，冷卻效果較好，且制造簡單。

技術領域

本發明涉及地面重型燃氣輪機渦輪葉片技術領域，尤其是公開了一種冷卻效果較好，且制造簡單的燃氣輪機渦輪動片的冷卻結構。

背景技術

為了提高燃氣輪機整機效率，渦輪燃氣溫度在逐年升高，目前的燃氣進口溫度遠高于金屬材料的可承受溫度，因此渦輪葉片的冷卻設計成為了燃氣輪機設計的關鍵技術之一，需要在冷氣流量不超過目標值的情況下將葉片冷卻至可接受的溫度水平。其中，葉片前緣及其附近的換熱系數很大，可以達到葉片外表面平均換熱系數的2～4倍。對動葉片而言，由于其前緣直徑小，該問題更加突出，前緣的換熱系數很大，導致冷卻難度很大。同時，動葉葉片頂部的泄漏流導致葉頂的換熱系數一般也較高，且由于幾何尺寸和空間限制，葉片頂部難以布置合適的冷卻結構，所以動葉葉片頂部的冷卻設計問題也比較突出。

發明內容

為了解決以上技術問題，本發明提供了一種燃氣輪機渦輪動葉的冷卻結構，該結構能夠充分冷卻葉片前緣、葉片頂部和葉身其他部分，冷卻效果較好，且制造簡單。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種燃氣輪機渦輪動葉動葉的冷卻結構，包括葉片內依次排列的四個通道，

第一通道，緊鄰葉片前緣；

第二通道，與第一通道間隔設置的蛇形通道；

第三通道，與第二通道間隔設置的蛇形通道；

第四通道，與第三通道和葉片尾緣形成的蛇形通道；

葉片頂部，位于所述第一通道、所述第二通道、所述第三通道和所述第四通道的上端，所述葉片頂部為凹槽結構；

葉片底部，位于所述第一通道、所述第二通道、所述第三通道和所述第四通道的下端。

優選地，所述第一通道的葉片前緣設有至少1列氣膜孔。

優選地，所述氣膜孔為圓形直孔，所述氣膜孔的孔徑DM的范圍為0.025D1≤DM≤0.05D1，所述氣膜孔的孔節距T的范圍為0.17D1≤T≤0.25D1。

優選地，所述氣膜孔為兩列，進一步優選地，所述氣膜孔包括第一列氣膜孔和第二列氣膜孔，所述第一列氣膜孔和第二列氣膜孔分別位于葉片前緣滯止點的壓力面和吸力面。

優選地，所述第一列氣膜孔和第二列氣膜孔的復合角均為30°。

優選地，所述通道內設擾流肋或擾流柱。

優選地，所述擾流肋或擾流柱設置在葉片通道的壓力面和吸力面，通道的兩個側壁面不布置擾流肋或擾流柱。

優選地，所述擾流肋與氣體流動方向均呈+45°夾角。

優選地，所述擾流肋的高度S范圍為0.025D1≤S≤0.042D1，所述擾流肋的寬度W范圍為0.025D1≤W≤0.042D1，所述擾流肋的肋節距P范圍為0.25D1≤P≤0.42D1。

優選地，所述擾流柱的橫截面為圓形，所述擾流柱的直徑YF范圍為0.083D1≤YF≤0.167D1，所述擾流柱的高度WF范圍為0.11D1≤WF≤0.33D1，所述擾流柱的徑向節距ZF范圍為0.25D1≤ZF≤0.42D1，所述擾流柱的軸向截距XF范圍為0.25D1≤XF≤0.42D1。