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，其中，涡轮静子叶片包括叶片叶身、位于叶片叶身两端的端壁；所述叶片叶身的外表面由吸力面和压力面构成，吸力面和压力面交界区域分别为叶片前缘和叶片尾缘；叶片尾缘对应的端壁部位定义为端壁尾缘；其中，端壁尾缘设置有端壁尾缘空腔，所述端壁尾缘空腔在对应端壁尾缘区域设置至少一个冷气通孔。本实用新型专利技术在端壁尾缘区域设置端壁尾缘空腔，在不增加冷却空气量的情况下，降低涡轮静子叶片端壁尾缘区域的温度和应力水平。域的温度和应力水平。域的温度和应力水平。

【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]为满足日渐提高的环保要求，燃气轮机燃烧系统普遍采用了DLN低氮燃烧技术，这种技术使得燃气轮机进口温度剖面更加扁平——即减小了燃机进口温度峰值，但增大了端壁区域的温度水平。因此，在低氮燃烧的燃气轮机透平中，端壁设计难度进一步加大，涡轮静子叶片端壁尾缘区域冷却布置困难，极容易出现裂纹、高温氧化、甚至烧蚀等失效现象。

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，本技术的技术方案为：
[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，包括叶片叶身、位于叶片叶身两端的端壁；所述叶片叶身的外表面由吸力面和压力面构成，吸力面和压力面交界区域分别为叶片前缘和叶片尾缘；叶片尾缘对应的端壁部位定义为端壁尾缘；
[0007]其中，端壁尾缘设置有端壁尾缘空腔，所述端壁尾缘空腔在对应端壁尾缘区域设置至少一个冷气通孔。
[0008]作为本技术的另一个方面，还提供一种燃气轮机，采用了如上所述的涡轮静子叶片。
[0009]基于上述技术方案可知，本技术相对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：
[0010](1)本技术在端壁尾缘区域设置端壁尾缘空腔，在不增加冷却空气量的情况下，降低涡轮静子叶片端壁尾缘区域的温度和应力水平；
[0011](2)本技术的端壁尾缘空腔的进气设置方式多种，冷却气获取方式灵活，易于实现和应用；
[0012](3)端壁尾缘空腔内设置蛇形通道，形成多个连续冷却通道的对流冷却，可进一步降低该端壁尾缘区域的温度、温度梯度以及应力水平；
[0013](4)端壁尾缘空腔内布置冷却强化结构，如各种形状的凸起、扰流柱等，更进一步起到增强冷却的效果。
附图说明
[0014]图1是对比例1的燃气轮机的涡轮静子叶片示意图；
[0015]图2是图1的A
‑
A向剖面示意图；
[0016]图3是本技术实施例1的燃气轮机的涡轮静子叶片示意图；
[0017]图4是图3的B
‑
B向剖面示意图；
[0018]图5是本技术实施例2的燃气轮机的涡轮静子叶片示意图；
[0019]图6是图5的C
‑
C向剖面示意图；
[0020]图7是本技术实施例3的燃气轮机的涡轮静子叶片示意图；
[0021]图8是图7的D
‑
D向剖面示意图。
[0022]上述附图中，附图标记含义如下：
[0023]1‑
叶片叶身；2
‑
上端壁；3
‑
下端壁；4
‑
冲击衬套；5
‑
第一冲击冷却盖板；6
‑
第二冲击冷却盖板；7
‑
下端壁导轨；8
‑
上端壁导轨；9
‑
第一冷气喷射孔；10
‑
第二冷气喷射孔；11
‑
叶片前缘；12
‑
叶片尾缘；13
‑
第一挂钩；14
‑
第二挂钩；15
‑
支撑环；16
‑
端壁尾缘高温区；17
‑
上端壁冲击腔；18
‑
下端壁冲击腔；19
‑
叶片内部冲击腔；201、202、203
‑
下端壁尾缘空腔入口；21
‑
下端壁尾缘空腔；22
‑
下端壁尾缘空腔盖板；23
‑
下端壁尾缘空腔通孔；24
‑
隔板；25
‑
第一冷却通道；26
‑
第二冷却通道；27
‑
第三冷却通道。
具体实施方式
[0024]本技术在不增加总冷却空气量的情况下，对涡轮静子叶片尾缘端壁区域冷却进行设计，以降低涡轮静子叶片端壁尾缘区域的温度和应力水平。
[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，包括叶片叶身、位于叶片叶身两端的端壁；叶片叶身的外表面由吸力面和压力面构成，吸力面和压力面交界区域分别为叶片前缘和叶片尾缘；叶片尾缘对应的端壁部位定义为端壁尾缘；
[0027]其中，端壁尾缘设置有端壁尾缘空腔，端壁尾缘空腔在对应端壁尾缘区域设置至少一个冷气通孔。
[0028]在本技术的实施例中，冷气通孔的横截面形状包括但并不局限于圆形、椭圆形、方形或者菱形；只要能够实现流通冷却的效果即可。
[0029]在本技术的实施例中，冷气通孔可以但并不局限于通过铸造、电加工或者激光加工的工艺成型。
[0030]在本技术的实施例中，冷气通孔的延伸方向与端壁的壁面平行；冷气通孔包括多个，呈阵列布置。
[0031]更为具体的，冷气通孔数量、形状、尺寸和布置可以根据实际冷却空气的可用量和端壁尾缘区域的冷却设计需求确定。
[0032]在本技术的实施例中，叶片叶身内部采用空气冷却，端壁尾缘空腔内冷却空气来自于对叶片叶身内部冷却后的空气，定义对叶片叶身内部冷却后的空气为叶片叶身冷却空气乏气；
[0033]在端壁尾缘上设置端壁尾缘空腔入口，端壁尾缘空腔入口连通端壁尾缘空腔和叶
片叶身内部，叶片叶身冷却空气乏气通过端壁尾缘空腔入口进入端壁尾缘空腔。
[0034]更为具体的，叶片叶身内部设置冲击衬套，冲击衬套与叶片叶身之间的空间定义为叶片内部冲击腔；冷却空气进入冲击衬套内部后，对叶片叶身进行冲击冷却，冲击冷却后的叶片叶身冷却空气乏气在叶片内部冲击腔内。端壁尾缘空腔入口连通端壁尾缘空腔和叶片内部冲击腔，使叶片内部冲击腔内的叶片叶身冷却空气乏气进入端壁尾缘空腔内。
[0035]在本技术的实施例中，叶片叶身内部可以包括一个或者多个冲击衬套，冲击衬套采用冲击冷却形式。下端壁尾缘空腔内的叶片叶身冷却空气乏气可以来自一个或者多个叶片叶身的冲击衬套。
[0036]在本技术的另一个实施例中，叶片前缘对应的端壁部位定义为端壁前缘；在端壁前缘设置端壁冲击腔；端壁尾缘空腔内冷却空气本文档来自技高网...

【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、位于叶片叶身两端的端壁；所述叶片叶身的外表面由吸力面和压力面构成，吸力面和压力面交界区域分别为叶片前缘和叶片尾缘；叶片尾缘对应的端壁部位定义为端壁尾缘；其中，端壁尾缘设置有端壁尾缘空腔，所述端壁尾缘空腔在对应端壁尾缘区域设置至少一个冷气通孔。2.如权利要求1所述的涡轮静子叶片，其特征在于，所述叶片叶身内部采用空气冷却，所述端壁尾缘空腔内冷却空气来自于对叶片叶身内部冷却后的空气，定义所述对叶片叶身内部冷却后的空气为叶片叶身冷却空气乏气；在所述端壁尾缘上设置端壁尾缘空腔入口，所述端壁尾缘空腔入口连通所述端壁尾缘空腔和所述叶片叶身内部，所述叶片叶身冷却空气乏气通过所述端壁尾缘空腔入口进入所述端壁尾缘空腔。3.如权利要求1所述的涡轮静子叶片，其特征在于，所述叶片前缘对应的端壁部位定义为端壁前缘；在所述端壁前缘设置端壁冲击腔；所述端壁尾缘空腔内冷却空气来自于端壁冲击腔内的端壁冲击冷却空气乏气；在所述端壁上设置端壁导轨，在所述端壁导轨上设置第一通孔，端壁冲击冷却空...

【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：