[發明專利]一種燃氣輪機靜葉結構

在審

• 申請號: 202210829430.9
• 申請日: 2022-07-15
• 公開（公告）號: CN115199342A
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發明（設計）人: 蔣旭旭;徐克鵬;陳春峰;王文三
• 申請（專利權）人: 北京全四維動力科技有限公司
• 主分類號: F01D9/02
• 分類號: F01D9/02;F01D9/04;F01D25/12
• 代理公司: 北京維正專利代理有限公司 11508
• 代理人: 莊博強

本申請公開了一種燃氣輪機靜葉結構，包括：葉片，所述葉片貫通有中空腔，所述葉片端部連接有端板，所述端板包括靠近葉片的端壁以及與所述端壁相背對的外表面；以及沖擊冷卻板，所述沖擊冷卻板為自由曲面形狀，所述沖擊冷卻板上開設有多個沖擊冷卻孔，所述沖擊冷卻板與所述端板外表面固定且與所述端板之間形成封閉的冷卻腔，所述沖擊冷卻孔的水力直徑為d，所述沖擊冷卻孔靠近端板一端的中心點與所述端板的垂直距離為z，且d與z的比值位于1:8至1:1之間。本申請提升沖擊冷卻孔的沖擊冷卻效率，進而提升冷卻換熱效率。

技術領域

本申請涉及燃氣輪機的技術領域，尤其是涉及一種燃氣輪機靜葉結構。

背景技術

隨著科技的發展及節能減排的需求，燃氣輪機葉片進氣溫度不斷提高，進氣溫度已遠超葉片材料的熔點，因此燃氣輪機內部的熱端部件一般采用沖擊冷卻的方式。

現有的燃氣輪機一般在葉片端板設置沖擊冷卻板，并在沖擊冷卻板開設沖擊冷卻孔，冷氣經過沖擊冷卻孔以冷卻葉片端板和靜葉。

然而，相關技術中沖擊冷卻板到葉片端板的沖擊距離為固定值，冷氣沖擊后形成冷氣橫流，冷氣的沖擊方向與冷氣橫流的流動方向垂直。葉片不同位置的冷氣橫流速率不同，當沖擊冷卻板的不同區域的沖擊距離為固定值時，沖擊冷氣形成的冷氣橫流流量沿著流動方向增多，使冷氣橫流速率增大，從而使冷氣橫流下游沖擊冷卻孔的沖擊冷卻效果降低，進而導致沖擊冷卻孔的沖擊冷卻效率不能達到最優。

發明內容

為了提高沖擊冷卻孔的沖擊冷卻效率，本申請提供一種燃氣輪機靜葉結構。

本申請提供的一種燃氣輪機靜葉結構采用如下技術方案：包括：葉片，所述葉片貫通有中空腔，所述葉片端部連接有端板，所述端板包括靠近葉片的端壁以及與所述端壁相背對的外表面；

以及沖擊冷卻板，所述沖擊冷卻板為自由曲面形狀，所述沖擊冷卻板上開設有多個沖擊冷卻孔，所述沖擊冷卻板與所述端板外表面固定且與所述端板之間形成封閉的冷卻腔，所述沖擊冷卻孔的水力直徑為d，所述沖擊冷卻孔靠近端板一端的中心點與所述端板的垂直距離為z，且d與z的比值位于1:8至1:1之間。

通過采用上述技術方案，每個沖擊冷卻孔的水力直徑d對應有最佳沖擊沖擊距離z，不同的沖擊距離形成自由曲面形狀的沖擊冷卻板，當冷氣對沖擊冷卻板進行沖擊時，能夠提升沖擊冷卻的換熱效率。

可選的，所述沖擊冷卻孔的形狀為圓形、橢圓形或者多邊形。

通過采用上述技術方案，不同形狀或不同截面面積的沖擊冷卻孔的水力直徑不同，從而導致對應的沖擊冷卻效率不同，通過選用合理的沖擊冷卻孔的水力直徑和沖擊距離以提升換熱效率。

可選的，所述沖擊冷卻孔包括進氣端與出氣端，所述進氣端位于沖擊冷卻板遠離端板的一側，所述出氣端位于沖擊冷卻板靠近端板的一側，所述進氣端的孔徑大于或等于所述出氣端的孔徑。

通過采用上述技術方案，當冷氣流至沖擊冷卻板表面時，由于進氣端的孔徑大于出氣端的孔徑，冷氣壓力增大，冷氣流速增強，提升了冷氣換熱效率。

可選的，所述端板開設有貫通中空腔的第一通氣孔，所述沖擊冷卻板在中空腔的對應位置開設有第二通氣孔，所述通氣孔的水力直徑大于沖擊冷卻孔的水力直徑。

通過采用上述技術方案，當冷氣對沖擊冷卻板進行沖擊時，冷氣先穿過第二通氣孔后進入冷卻腔，冷卻腔的冷氣從第一通氣孔進入中空腔內，對中空腔內壁進行冷卻。

可選的，沖擊冷卻板與端壁相對應的位置為第一開孔區，與中空腔對應的位置為第二開孔區；所述沖擊冷卻孔在第一開孔區的分布密度大于在所述第二開孔區的分布密度。

通過采用上述技術方案，因為中空腔有冷卻，除中空腔以外的端壁區域的熱負荷較大，在該區域增加沖擊冷卻孔的分布密度，以提高對端壁的冷卻效果。