涡轮叶片制造技术

涡轮叶片设置有至少一个冷却通道(20)和多个冷却孔(21)；每个冷却孔(21)设置有沿主轴线(E)具有细长形状的出口截面(26)；出口截面(26)的高度(H)意图作为出口截面(26)的沿着平行于主轴线(E)的方向的最大尺寸的度量，该高度(H)等于出口截面(26)的宽度(L)的至少两倍，该宽度(L)意图作为出口截面(26)的沿着正交于主轴线(E)的方向的最大尺寸。

turbine blade

The turbine blade is provided with at least one cooling channel (20) and a plurality of cooling holes (21); each of the cooling holes (21) are arranged along the main axis (E) outlet section having an elongated shape (26); the outlet section (26) (H) as the height of intention (26) along the exit section parallel to the main axis (E) to measure the maximum size of the direction, the height (H) is equal to the width of the outlet section (26) (L) at least two times the width (L) intended for exit (26) along the main axis (E) perpendicular to the direction of maximum size.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】涡轮叶片
本专利技术涉及一种涡轮叶片。特别地，本专利技术涉及一种电能产生设备中的燃气涡轮的叶片。
技术介绍
在电能产生设备的操作期间，燃气涡轮的叶片持续暴露于来自燃烧室的热气流中。在燃气涡轮中流动的热气体的温度影响设备的性能。特别地，设备的性能随着涡轮内流动的气体的温度的升高而提高。然而，燃气涡轮中流动的气体的温度的增加受到构成叶片的材料的耐热性的限制。为了克服这种限制，近几年已经采用包括多个孔的冷却系统，这些孔沿着叶片分布并且供给有冷却空气。这些孔成形和供给为沿着叶片的表面产生一种保护性膜。这种技术通常称为“膜冷却”，并且决定涡轮叶片的耐热性的提高。以这种方式，热气体的温度可以高于适合于缺乏冷却系统的叶片的温度。在任何情况下，已知类型的冷却系统允许有限的温度增加。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个目的是提供一种具有优化的冷却系统的叶片，该冷却系统能够改善叶片的耐热性能并且允许燃气涡轮中流动的气体的温度进一步增加，从而改善设备性能。根据该目的，本专利技术涉及一种涡轮叶片，其包括至少一个冷却通道和多个冷却孔；每个冷却孔设置有沿着主轴线具有细长形状的出口截面；该出口截面的高度等于出口截面的宽度的至少两倍，该高度意图作为出口截面的沿着平行于主轴线的方向的最大尺寸的度量，该宽度意图作为出口截面的沿着正交于主轴线的方向的最大尺寸。由于冷却孔具有细长形状的出口截面的事实，出现冷却流体膜分布的区域比使用现有技术的叶片孔可获得的区域更宽。本专利技术的另一个目的是提供一种允许使用温度比迄今为止使用的那些更高的气体的高性能电能产生设备。根据这些目的，本专利技术涉及一种包括根据权利要求1至22中任一项所述的叶片的电能产生设备。附图说明参照附图的视图，本专利技术的另外的特征和优点将根据下面的非限制性示例性实施方式的描述变得清楚，在附图中：图1是用于产生能量的燃气涡轮设备的示意图；图2是根据本专利技术的叶片的一部分的立体图，其中为了清楚起见一些部分为剖视并且一些部分被移除；图3是图2的叶片的第一细节的剖视图，其中为了清楚起见一些部分为剖视并且一些部分被移除；图4是图2的叶片的第二细节的立体图，其中为了清楚起见一些部分为剖视并且一些部分被移除；图5是图2的叶片的第三细节的侧视图，为了清楚起见一些部分被移除。具体实施方式图1用附图标记1表示电能产生设备的一部分。电能产生设备1为已知类型，并且包括内部有空气流流动的压缩机2、供应有来自压缩机2的空气和燃料的燃烧室3、来自燃烧室3的气体在内部流动的燃气涡轮4以及机械地连接到燃气涡轮4和压缩机2的相同轴6并且接合到配电网络7的发电机5。压缩机2和燃气涡轮4沿着纵轴线A延伸并且分别限定压缩通道和膨胀通道，围绕轴线A旋转的转子叶片(未在图1中示出)的径向阵列与径向成排的定子叶片(未在图1中示出)沿着压缩通道和膨胀通道交替。图2部分示出了沿着燃气涡轮4的膨胀通道设置的叶片8。优选地，叶片8是转子叶片。清楚的是，本专利技术也可以用于定子叶片。叶片8包括径向相对于轴线A沿着相应的延伸轴线B延伸的细长主体9(在图2中部分示出)、使用时接合到燃气涡轮4的相应的转子盘的第一锚固部(未在图2中示出)以及冷却装置10(在图2中部分示出)。主体9优选是中空的并且包括设置有内面13和外面14的壁12。壁12成形为沿着外面14限定通常称为“前缘”的入口边缘15、通常称为“后缘”的出口边缘16、称为腹部的凹面17(通常称为“压力面”)以及称为背部的凸面18(通常称为“吸力面”)。冷却装置10包括多个冷却通道20(仅其中一些在图2中可见)以及在叶片8的壁12中制作的多个冷却孔21。冷却通道20在主体9内部延伸并且供给有冷却流体。优选地，冷却流体为从压缩机2的压缩通道引出的空气。优选沿着叶片8的压力面17在壁12中制作冷却孔21。根据变型，还沿着吸力面18和/或接近叶片8的前缘15和/或接近叶片8的后缘16制作冷却孔21。根据另一变型，冷却孔还沿着叶片8的锚固部制作，优选沿着叶片的与细长主体9接触的平台制作。优选地，冷却孔21基本上彼此相同。因此，为了简便起见，在下文中只描述其中一个冷却孔21的特征和形状。参照图3，每个冷却孔21穿过主体9的壁12并且包括入口部分23和出口部分24。入口部分23与相应的冷却通道20连通(图2)并且通过具有恒定截面的管道限定，该管道沿着延伸轴线C延伸。入口部分23的截面影响来自冷却通道20的、可以通过冷却孔21供给的冷却流体的流率。入口部分23的截面越大，冷却流体通过冷却孔21的流率越大。入口部分23的管道具有横向于延伸轴线C测得的最大尺寸D。在这里描述和图示的非限制性示例中，入口部分23的管道具有圆形横截面并且最大尺寸D与管道的直径一致。在这里描述和图示的非限制性示例中，入口部分的管道的直径D在0.40mm和0.80mm之间。参照图3和图4，入口部分23沿着延伸轴线C延伸，延伸轴线C优选相对于壁12的内面13成第一角度α倾斜。角度α在10°和50°之间，例如在30°和50°之间，例如在30°和40°之间。在这里描述和图示的非限制性示例中，角度α等于36°。出口部分24连接到入口部分23并且通过截面朝向壁12的外面14逐渐增大的管道限定。优选地，出口部分24保持与入口部分23相同的倾斜度，并且沿图4所示的延伸轴线C延伸。根据未示出的变型，出口部分24相对于入口部分23成0°和5°之间的角度倾斜。参照图3，出口部分24具有与入口部分23连通的入口截面25以及沿着壁12的外面14形成的出口截面26。入口截面25具有优选为圆形或四边形的形状，而出口截面26优选为四边形。优选地，出口截面26以延伸轴线C为中心。参照图2和图5，出口截面26沿着主轴线E具有细长形状，并且以最大高度H和宽度L为特征，该高度H意图作为出口截面26的沿着平行于主轴线E的方向的最大尺寸的度量，宽度L意图作为出口截面26的在正交于主轴线E的方向上的最大尺寸。优选地，高度H等于宽度L的至少两倍。根据变型，高度H等于宽度L的至少3倍。根据另一变型，高度H等于宽度L的至少4倍。在这里描述和图示的非限制性示例中，高度H比宽度L大4倍。在这里描述和图示的非限制性示例中，主轴线E基本上平行于叶片8的轴线B。参照图3和图5，出口部分24通过两个底壁28和两个侧壁29限定，两个底壁28优选为彼此平行，两个侧壁29朝向出口截面26彼此岔开以限定截面朝向出口截面26增加的管道。参照图5，侧壁29是岔开的并且在它们之间限定角度β。优选地，角度β在35°和60°之间，例如在40°和60°之间。在这里描述和图示的非限制性示例中，角度β为大约50°。根据未示出的变型，角度β为约40°。优选地，侧壁29相对于对称轴对称。在这里描述和图示的非限制性示例中，对称轴与延伸轴线C重合。侧壁29优选与底壁28正交。优选地，侧壁29和底壁28之间的边缘被弄圆，以改善结构的稳定性。根据未示出的变型，侧壁29相对于底壁28倾斜，例如以限定具有梯形形状的增大横截面的管道。底壁28和侧壁29从入口截面25延伸到出口截面26。参照图2，冷却孔21沿着压力面17交错，以确保它们面向的叶片8的部分均匀冷却。特别地，冷却孔21分布成多排32的对齐的孔。多排32优选彼此平行并且沿着平行于主轴线E的方向设置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种涡轮叶片，其包括至少一个冷却通道(20)和多个冷却孔(21)；每个冷却孔(21)设置有沿着主轴线(E)具有细长形状的出口截面(26)；出口截面(26)的高度(H)等于出口截面(26)的宽度(L)的至少两倍，该高度(H)意图作为出口截面(26)的沿着平行于主轴线(E)的方向的最大尺寸的度量，该宽度(L)意图作为出口截面(26)的沿着正交于主轴线(E)的方向的最大尺寸的度量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.11.07 IT MI2014A0019271.一种涡轮叶片，其包括至少一个冷却通道(20)和多个冷却孔(21)；每个冷却孔(21)设置有沿着主轴线(E)具有细长形状的出口截面(26)；出口截面(26)的高度(H)等于出口截面(26)的宽度(L)的至少两倍，该高度(H)意图作为出口截面(26)的沿着平行于主轴线(E)的方向的最大尺寸的度量，该宽度(L)意图作为出口截面(26)的沿着正交于主轴线(E)的方向的最大尺寸的度量。2.根据权利要求1所述的叶片，其包括中空的主体(9)，主体(9)沿着纵轴线(B)延伸并且设置有具有外面(14)和内面(13)的壁(12)；冷却通道(20)在主体(9)内部延伸。3.根据权利要求2所述的叶片，其中，冷却孔(21)在壁(12)中制作并且与冷却通道(20)连通。4.根据前述权利要求中任一项所述的叶片，其中，出口截面(26)为四边形。5.根据权利要求2至4中任一项所述的叶片，其中，壁(12)成形为沿着外面(14)限定前缘(15)、后缘(16)、压力面(17)和吸力面(18)；冷却孔(21)至少沿着压力面(17)在壁(12)中制作。6.根据权利要求2至5中任一项所述的叶片，其中，主轴线(E)平行于叶片(8)的纵轴线(B)。7.根据权利要求2至6中任一项所述的叶片，其中，每个冷却孔(21)包括与相应的冷却通道(20)连通的入口部分(23)以及包括出口截面(26)的出口部分(24)。8.根据权利要求7所述的叶片，其中，入口部分(23)包括具有恒定截面并且沿着延伸轴线(C)延伸的管道。9.根据权利要求7或8所述的叶片，其中，延伸轴线(C)优选相对于壁(12)的内面(13)成第一角度(α)倾斜。10.根据权利要求7至9中任一项所述的叶片，其中，出口部分(24)包括截面朝向壁(12)的外面(14)逐渐增大的管道。11.根据权利要求7至10中任一项所述的叶片，其中，出口部分(24)相对...

【专利技术属性】
技术研发人员：维托里奥·奥德蒙多，
申请(专利权)人：安萨尔多能源公司，
类型：发明
国别省市：意大利,IT