燃气轮机涡轮叶片及燃气轮机制造技术

本发明专利技术提供了一种燃气轮机涡轮叶片和一种燃气轮机，所述燃气轮机涡轮叶片包括：一叶片叶型，所述叶片叶型内设有气体冷却通道；以及一顶部封盖，设置于所述叶片叶型的顶部，所述顶部封盖具有周缘和凸出部，所述凸出部设置于所述周缘的内侧并与所述周缘相连，所述凸出部上开设有顶部冷却孔，所述顶部冷却孔与所述气体冷却通道连通。本发明专利技术的燃气轮机涡轮叶片能在不显著增加重量的情况下，实现较佳的叶片顶部冷却效果，同时可降低涡轮叶片与燃气轮机的内缸刮擦的风险，从而提高涡轮叶片和燃气轮机的寿命。

Gas turbine blades and gas turbines

The present invention provides a gas turbine and a gas turbine, the gas turbine blade includes a leaf blade, the blade is arranged in the air cooling channel; and a top cover is arranged on the top of blade, the top cover and having a peripheral bulge part of the projecting part is arranged on the periphery of the inner side and the periphery is connected, the projection is arranged on the top of the cooling hole, the top of the cooling holes and the gas cooling passages. Gas turbine blades of the invention can not significantly increase the weight, achieve better cooling effect at the top of the blade, scraping the inner cylinder at the same time can reduce the risk of turbine blade and gas turbine, so as to improve the life of turbine blade and gas turbine.

【技术实现步骤摘要】
燃气轮机涡轮叶片及燃气轮机
本专利技术涉及能源
，特别涉及一种燃气轮机涡轮叶片和一种燃气轮机。
技术介绍
燃气轮机(GasTurbine)是一种以连续流动的气体作为工质、把热能转换为机械功的旋转式动力机械。燃气轮机一般由压缩机(Compressor)、燃烧室(Combustor)和涡轮部(Turbine)三大部件构成。工作时，压缩机从外界大气环境吸入空气，并经过轴流式压缩机逐级压缩使之增压，同时空气温度也相应提高；压缩空气被压送到燃烧室与喷入的燃料混合燃烧生成高温高压的燃气；然后高温高压的燃气再进入到涡轮部中膨胀做功，推动涡轮部带动压缩机和外负荷转子一起高速旋转，实现了气体或液体燃料的化学能部分转化为机械功，并输出电功。涡轮叶片是燃气轮机的重要零部件之一，其设于涡轮部。涡轮叶片，尤其是涡轮转子叶片，需要在高温环境下工作；通常情况下，涡轮叶片的内部设有气体冷却通道，顶部设有供气体流过的顶部冷却孔。一种现有的燃气轮机涡轮叶片，其顶部盖板的边缘处设有一环状凸起。所述环状凸起不同位置的宽度大致相同，且其上开设有顶部冷却孔，所述顶部冷却孔与涡轮叶片内的气体冷却通道连通。由于环状凸起上需开设顶部冷却孔，环状凸起的宽度不能设置得太窄，一方面增加了涡轮叶片的重量；另一方面，一旦涡轮叶片与燃气轮机的内缸接触，顶部盖板与所述固定件间的接触面较大，容易发生刮擦。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提出一种燃气轮机涡轮叶片和一种燃气轮机，可实现良好的冷却性能，且可降低涡轮叶片与燃气轮机的内缸刮擦的风险。本专利技术提供了一种燃气轮机涡轮叶片，其包括：一叶片叶型，所述叶片叶型内设有气体冷却通道；以及一顶部封盖，设置于所述叶片叶型的顶部，所述顶部封盖具有周缘和凸出部，所述凸出部设置于所述周缘的内侧并与所述周缘相连，所述凸出部上开设有顶部冷却孔，所述顶部冷却孔与所述气体冷却通道连通。在燃气轮机涡轮叶片的一种示意性实施例中，所述凸出部为弧形凸起。在燃气轮机涡轮叶片的一种示意性实施例中，所述凸出部的数量为复数个，相邻的所述凸出部间的间距相同或不同。在燃气轮机涡轮叶片的一种示意性实施例中，所述顶部冷却孔为阶梯孔，其包括：一第一冷却孔部，所述第一冷却孔部位于远离所述叶片叶型的一端；一第二冷却孔部，所述第二冷却孔部位于靠近所述叶片叶型的一端，且与所述第一冷却孔部连通，所述第一冷却孔部的孔径大于所述第二冷却孔部的孔径。在燃气轮机涡轮叶片的一种示意性实施例中，所述顶部冷却孔为直通孔。在燃气轮机涡轮叶片的一种示意性实施例中，所述顶部封盖还包括：一顶板部，所述周缘环设于所述顶板部的周围，且在所述燃气轮机涡轮叶片的长度方向上相对于所述顶板部凸出。在燃气轮机涡轮叶片的一种示意性实施例中，所述叶片叶型具有一叶片压力面、一叶片吸力面、一叶片前缘和一叶片尾缘，所述叶片压力面和所述叶片吸力面相对，所述叶片前缘和所述叶片尾缘分别位于所述叶片压力面和所述叶片尾缘交界的区域；所述叶片前缘的壁上开设有复数气膜冷却孔。在燃气轮机涡轮叶片的一种示意性实施例中，所述气体冷却通道的内部靠近所述叶片尾缘的位置设有复数柱肋结构，所述柱肋结构连接所述叶片吸力面和所述叶片压力面。本专利技术还提出一种燃气轮机，所述燃气轮机包括上述任意一种燃气轮机涡轮叶片。从上述方案中可以看出，在本专利技术的燃气轮机涡轮叶片及燃气轮机中，由于顶部封盖的凸出部设置于周缘的内侧，顶部冷却孔开设于凸出部上，即需要开设顶部冷却孔的位置才设置凸出部，而无需将整个周缘的宽度加大，不仅可节省材料，降低成本，还能在不显著增加涡轮叶片重量的情况下，实现较佳的叶片顶部冷却效果，同时可降低涡轮叶片与燃气轮机的内缸刮擦的风险，从而提高涡轮叶片和燃气轮机的寿命。附图说明下面将通过参照附图详细描述本专利技术的优选实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本专利技术的上述及其它特征和优点，附图中：图1为本专利技术第一实施例的燃气轮机涡轮叶片的剖面示意图。图2为图1所示的燃气轮机涡轮叶片的局部立体示意图。图3为本专利技术第二实施例的燃气轮机涡轮叶片的顶部封盖的凸出部的示意图。图4为图3所示的凸出部沿顶部冷却孔轴向的剖面示意图。图5为本专利技术第三实施例的燃气轮机涡轮叶片的局部立体示意图。图6为本专利技术第四实施例的燃气轮机的局部立体示意图。在上述附图中，所采用的附图标记如下：10燃气轮机涡轮叶片100燃气轮机101冷却通道入口102第一冷却通道入口103第二冷却通道入口20叶片叶型22气体冷却通道23叶片压力面24叶片吸力面25叶片前缘252气膜冷却孔26叶片尾缘30顶部封盖32周缘33凸出部332顶部冷却孔332a第一冷却孔部332b第二冷却孔部34顶板部40压缩机50燃烧室60涡轮部62内缸70转子具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举实施例对本专利技术进一步详细说明。第一实施例图1为本专利技术第一实施例的燃气轮机涡轮叶片的剖面示意图。图2为图1所示的燃气轮机涡轮叶片的局部立体示意图。请参见图1和图2，本实施例的燃气轮机涡轮叶片10包括叶片叶型20和顶部封盖30，叶片叶型20内设有气体冷却通道22。顶部封盖30设置于叶片叶型20的顶部，顶部封盖30具有周缘32和凸出部33，凸出部33设置于周缘32的内侧并与周缘32相连，凸出部33上开设有顶部冷却孔332，顶部冷却孔332与气体冷却通道22连通。具体地，叶片叶型20具有叶片压力面23、叶片吸力面24、叶片前缘25及叶片尾缘26，叶片压力面23和叶片吸力面24相对，并共同构成叶片叶型20的外表面。叶片前缘25和叶片尾缘26分别位于叶片压力面23和叶片尾缘26交界的区域，且叶片前缘25和叶片尾缘26相对设置。需要说明的是，在叶片前缘25的壁上开设有复数气膜冷却孔252，冷却气体会对部分叶片前缘25内侧壁进行冲击冷却，接着，冷却气体从气膜冷却孔252喷出，从而形成气膜覆盖在叶片吸力面24和叶片压力面23上，从而将高温燃气隔开，起到保护燃气轮机涡轮叶片10的作用。叶片压力面23侧的气压大于叶片吸力面24侧的气压。叶片叶型20内的气体冷却通道22的数量为复数个，如图1所示，一部分气体冷却通道22沿直线延伸，另一部分气体冷却通道22沿曲线延伸，冷却气体从冷却通道入口101流入叶片叶型20。在本实施例中，冷却通道入口101包括第一冷却通道入口102和第二冷却通道入口103，冷却通道入口101的大小及数量可根据所需冷却气体流量及叶片强度综合考虑进行选定。冷却气体从冷却通道入口101进入叶片叶型20内的气体冷却通道22内后，一部分气体从叶片叶型20的底部流向叶片叶型20的顶部，并从顶部封盖30流出，由于部分气体冷却通道22沿曲线延伸，一部分气体沿着弯曲的气体冷却通道22从叶片叶型20的底部流向顶部，再由顶部流向底部，接着由底部流向顶部，最后从顶部封盖30流出。气体冷却通道22的内部靠近叶片尾缘26的位置设有复数柱肋结构222，柱肋结构222可强化叶片尾缘26的对流冷却效果；此外，柱肋结构222还可连接叶片吸力面24和叶片压力面23，起到强化叶片结构强度的效果。需要说明的是，叶片叶型20的内侧壁上还设有复数肋片结构301，肋片结构301均匀片排布于叶片叶型20的内侧壁上，用于强化冷却气体的对流冷却效果。顶部封盖30本文档来自技高网...

【技术保护点】
燃气轮机涡轮叶片(10)，其特征在于，包括：一叶片叶型(20)，所述叶片叶型(20)内设有气体冷却通道(22)；以及一顶部封盖(30)，设置于所述叶片叶型(20)的顶部，所述顶部封盖(30)具有周缘(32)和凸出部(33)，所述凸出部(33)设置于所述周缘(32)的内侧并与所述周缘(32)相连，所述凸出部(33)上开设有冷却孔(332)，所述顶部冷却孔(332)与所述气体冷却通道(22)连通。

【技术特征摘要】
1.燃气轮机涡轮叶片(10)，其特征在于，包括：一叶片叶型(20)，所述叶片叶型(20)内设有气体冷却通道(22)；以及一顶部封盖(30)，设置于所述叶片叶型(20)的顶部，所述顶部封盖(30)具有周缘(32)和凸出部(33)，所述凸出部(33)设置于所述周缘(32)的内侧并与所述周缘(32)相连，所述凸出部(33)上开设有冷却孔(332)，所述顶部冷却孔(332)与所述气体冷却通道(22)连通。2.如权利要求1所述的燃气轮机涡轮叶片(10)，其特征在于，所述凸出部(33)为弧形凸起。3.如权利要求1所述的燃气轮机涡轮叶片(10)，其特征在于，所述凸出部(33)的数量为复数个。4.如权利要求1所述的燃气轮机涡轮叶片(10)，其特征在于，所述冷却孔(332)为阶梯孔，其包括：一第一冷却孔部(332a)，所述第一冷却孔部(332a)位于远离所述叶片叶型(20)的一端；一第二冷却孔部(332b)，所述第二冷却孔部(332b)位于靠近所述叶片叶型(20)的一端，且与所述第一冷却孔部(332a)连通，所述第一冷却孔部(332a)的孔径大于所述第二冷却孔部(332b)的孔径。5.如权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王列科，J齐雅托，S布鲁奈罗，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE