燃气轮机的涡轮静子叶片及采用其的燃气轮机制造技术

一种燃气轮机的涡轮静子叶片及采用其的燃气轮机，涡轮静子叶片包括：叶片叶身，叶片叶身包括压力面和吸力面；其中，由压力面和吸力面围绕形成叶片内部空腔；冲击导流衬套，设置于叶片内部空腔内；叶片内部空腔和冲击导流衬套之间的区域定义为环形空腔；至少一个限流结构，设置于环形空腔内；其中，冲击导流衬套上设置有冲击冷却射流孔，叶片叶身上设置有冷气孔；冲击导流衬套内部的冷却气通过冲击冷却射流孔冲击冷却射流至环形空腔，形成冲击冷却乏气通过冷气孔排出叶片叶身外；其中，限流结构用于限制环形空腔内的冲击冷却乏气的自由流动，显著提高冲击冷却效果。显著提高冲击冷却效果。显著提高冲击冷却效果。

【技术实现步骤摘要】
燃气轮机的涡轮静子叶片及采用其的燃气轮机


[0001]本技术涉及燃气轮机设计的
，尤其涉及一种燃气轮机的涡轮静子叶片及采用其的燃气轮机。

技术介绍

[0002]随着燃气轮机设计技术水平的提高，燃气轮机涡轮进口燃气温度不断提高，涡轮部件所面临的热负荷极高，早已超过高温材料能够承受的极限。为了保证涡轮叶片安全可靠工作，需要对其进行复杂的冷却设计，以使叶片本体的温度和应力分布保持在合理的水平。
[0003]在进行1000-1200摄氏度温度等级(对应E级燃气轮机第一级或F级燃气轮机第二级)燃气轮机透平叶片静子叶片冷却设计时，最通用的冷却设计方案为叶片内部采用冲击冷却，而外部采用尾缘喷射(或者压力面尾缘喷射)，吸力面近前缘区域气膜冷却(或者前缘喷淋气膜冷却)的冷却方案。内部冲击冷却工质需要从叶片表面气膜孔或者喷射孔排入主流燃气，在叶片表面气膜孔排数量较少的情况下，气膜孔的特征参数、位置等会对内部冷却工质在气膜孔排之间的分配产生明显影响，从而影响叶片内表面流体横向流动，这种横向流动会对叶片内表面换热产生显著影响。如何根据设计意图，合理控制叶片内部冷气的横向流动，使其对冷却产生积极影响，是燃气轮机冷却设计人员关注的问题。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本技术的主要目的在于提供一种燃气轮机的涡轮静子叶片及采用其的燃气轮机，以期至少部分地解决上述提及的技术问题中的至少之一。
[0005]为了实现上述目的，本技术的技术方案包括：
[0006]作为本技术的一个方面，提供一种燃气轮机的涡轮静子叶片，包括：
[0007]叶片叶身，所述叶片叶身包括压力面和吸力面；其中，由所述压力面和吸力面围绕形成叶片内部空腔；
[0008]冲击导流衬套，设置于所述叶片内部空腔内；所述叶片内部空腔和冲击导流衬套之间的区域定义为环形空腔；
[0009]至少一个限流结构，设置于所述环形空腔内；
[0010]其中，所述冲击导流衬套上设置有冲击冷却射流孔，所述叶片叶身上设置有冷气孔；所述冲击导流衬套内部的冷却气通过所述冲击冷却射流孔冲击冷却射流至所述环形空腔，形成冲击冷却乏气通过所述冷气孔排出叶片叶身外；其中，所述限流结构用于限制所述环形空腔内的所述冲击冷却乏气的自由流动。
[0011]作为本技术的另一个方面，还提供一种燃气轮机，包括如上所述的涡轮静子叶片。
[0012]基于上述技术方案可知，本技术相较于现有技术至少具有如下有益效果的其中之一或其中一部分：
[0013](1)叶片叶身内表面和冲击导流衬套之间的环形空腔内，至少布置有一个限流结构，限流结构与叶片叶身内表面和冲击导流衬套之间紧密配合，可以达到限制冲击冷却乏气的自由流动的目的；
[0014](2)冲击冷却乏气根据设计目标，有目的的进行流动的改变或限制，可显著提高冲击冷却效果，同时提高对流冷却水平，优化叶片表面冷气孔内的流动参数，优化叶片表面气膜覆盖效果，从而在不提高冷气量的前提下达到最优的冷却效果和燃机性能；
[0015](3)简化涡轮叶片结构并降低成本。
附图说明
[0016]图1是对比例1的燃气轮机的涡轮静子叶片的设计示意图；
[0017]图2是图1的A-A展开视图；
[0018]图3是本技术实施例1的燃气轮机的涡轮静子叶片设计示意图；
[0019]图4是图3的B-B展开视图；
[0020]图5是对比例2的燃气轮机的涡轮静子叶片的设计示意图；
[0021]图6是本技术实施例2的燃气轮机的涡轮静子叶片设计示意图。
[0022]上述附图中，附图标记含义如下：
[0023]1-吸力面；2-压力面；3-前缘；4-尾缘；5-前缘滞止线；6-冲击导流衬套；7-吸力面前缘气膜孔；8-压力面尾缘喷射孔；9-环形空腔；10-冲击冷却射流；11-冲击冷却乏气滞止线；12、13-冲击冷却乏气；14、17-高压空腔；15-限流结构；16-冷却腔分隔板；18-通孔。
具体实施方式
[0024]本技术提供的涡轮静子叶片在不增加总冷却空气量的情况下，对涡轮静子叶片内部冷却通道进行合理设计，控制横向流动使其朝着有利于冷却设计的方向发展，从而最大限度的提高叶片冷却效率。
[0025]为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本技术作进一步的详细说明。
[0026]作为本技术的一个方面，提供一种燃气轮机的涡轮静子叶片，包括：
[0027]叶片叶身，叶片叶身包括压力面和吸力面；其中，由压力面和吸力面围绕形成叶片内部空腔；
[0028]冲击导流衬套，设置于叶片内部空腔内；叶片内部空腔和冲击导流衬套之间的区域定义为环形空腔；
[0029]至少一个限流结构，设置于环形空腔内；
[0030]其中，冲击导流衬套上设置有冲击冷却射流孔，叶片叶身上设置有冷气孔；冲击导流衬套内部的冷却气通过冲击冷却射流孔冲击冷却射流至环形空腔，形成冲击冷却乏气通过冷气孔排出叶片叶身外；其中，限流结构用于限制环形空腔内的冲击冷却乏气的自由流动。
[0031]在本技术的实施例中，限流结构的叶高方向长度小于等于叶片叶身的叶高。
[0032]更为具体的，叶片叶身内表面和冲击导流衬套之间的环形空腔内，限流结构可以占据整个叶高方向，也可以占据部分叶高方向，限流结构叶高方向长度根据冷气孔布置进
行调整。
[0033]在本技术的实施例中，限流结构的横截面形状包括矩形、梯形或者弧形。
[0034]更为具体的，叶片叶身内表面和冲击导流衬套之间的环形空腔内，限流结构在确保良好密封前提下，其截面形状可以为任意多边形，包括且不限于矩形、梯形、圆弧段等。
[0035]在本技术的实施例中，限流结构的两端分别与叶片叶身内表面和冲击导流衬套外表面密封接触。
[0036]值得一提的是，该密封接触具体指紧密配合，实现密封效果。
[0037]在本技术的实施例中，限流结构与叶片叶身一体铸造成型。
[0038]在本技术的其他实施例中，限流结构与冲击导流衬套一体加工成型。
[0039]在本技术的其他实施例中，限流结构为独立结构与叶片叶身或者冲击导流衬套焊接成型。
[0040]在本技术的实施例中，限流结构的位置、数量、形状、尺寸和布置可以根据冷却设计专业的没计需求确定。
[0041]在本技术的实施例中，静子叶片加工方式为精密铸造，叶片叶身可以为单个叶片独立铸造结构，也可以为多个叶片整体铸造结构。
[0042]在本技术的实施例中，叶片叶身上的冷气孔包括呈阵列设置的若干排喷射孔和/或气膜孔。
[0043]在本技术的实施例中，喷射孔包括尾缘喷射孔和/或压力面尾缘喷射孔；气膜孔包括吸力面气膜孔和/或吸力面前缘气膜孔。
[0044]在本技术的实施例中，冲击导本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃气轮机的涡轮静子叶片，其特征在于，包括：叶片叶身，所述叶片叶身包括压力面和吸力面；其中，由所述压力面和吸力面围绕形成叶片内部空腔；冲击导流衬套，设置于所述叶片内部空腔内；所述叶片内部空腔和冲击导流衬套之间的区域定义为环形空腔；至少一个限流结构，设置于所述环形空腔内；其中，所述冲击导流衬套上设置有冲击冷却射流孔，所述叶片叶身上设置有冷气孔；所述冲击导流衬套内部的冷却气通过所述冲击冷却射流孔冲击冷却射流至所述环形空腔，形成冲击冷却乏气通过所述冷气孔排出叶片叶身外；其中，所述限流结构用于限制所述环形空腔内的所述冲击冷却乏气的自由流动。2.如权利要求1所述的涡轮静子叶片，其特征在于，所述限流结构的叶高方向长度小于等于所述叶片叶身的叶高。3.如权利要求1所述的涡轮静子叶片，其特征在于，所述限流结构的横截面形状包括矩形、梯形或者弧形。4.如权利要求1所述的涡轮静子叶片，其特征在于，所述限流结构的两端分别与所述叶片叶身内表面和冲击导流衬套外表面密封接触。5.如权利要求4所述的涡轮静子叶片，其特征在于，所述限流结构与所述叶片叶身一体铸造成型；所述限流结构与所述冲击导流衬套一体加工成型；或者所述限流结构与所述叶片叶身或者冲击导流衬套焊接成...

【专利技术属性】
技术研发人员：张正秋，徐克鹏，陈春峰，王文三，蒋旭旭，陈江龙，杨珑，张磊，
申请(专利权)人：北京全四维动力科技有限公司，
类型：新型
国别省市：