双层壁透平叶片和燃气轮机制造技术

本发明专利技术公开了一种双层壁透平叶片和燃气轮机，双层壁透平叶片包括外壳和内壳，外壳套设内壳，外壳与内壳之间形成环绕内壳的环形流道，叶片的尾缘处设有尾缘流道和与尾缘流道连通的出气口，尾缘流道位于环形流道的后侧，内壳内在靠近叶片的前缘处限定出前缘流道，内壳的前壁设有连通前缘流道和与环形流道的冲击孔，内壳内在前缘流道后侧限定出内壳流道，内壳的后侧设有连通内壳流道与尾缘流道的开口，叶片还具有与前缘流道与内壳流道中的每一者相连通的进气口。通过双层壁结构设计在外壳和内壳之间限定出环形流道，能够显著增加冷气在叶片内部的换热面积，大大提升冷却效率和换热能力，显著提高对叶片压力面和吸力面的冷却效果。果。果。

【技术实现步骤摘要】
双层壁透平叶片和燃气轮机


[0001]本专利技术涉及燃气轮机
，尤其是涉及一种双层壁透平叶片和具有该双层壁透平叶片的燃气轮机。

技术介绍

[0002]燃气轮机是一种重要的动力机械，在航空推进、船舶推进、发电等诸多领域都有其重要应用。目前燃气轮机的透平进口温度已远高于高温合金的耐热极限温度，必须采取相应措施来降低叶片运行温度，所以叶片冷却成为保障叶片安全可靠运行的燃机重大关键技术之一。
[0003]透平高温叶片普遍采用空心结构，通过从压气机抽取的高压气体来对叶片内部进行冷却。目前广泛使用的叶片的冷却方式主要包括冲击冷却、带肋蛇形通道冷却、柱肋冷却、气膜冷却等，但是这些冷却方式的强化换热能力仍然有限，无法满足更高热载荷的先进燃机运行条件。并且随着几十年的技术发展，对上述冷却方式的研究已相对充分，其冷却效果已接近自身的技术极限，若想大幅提升冷却效果，现有典型叶片内部结构较难实现。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的实施例提出一种具有强化换热能力和冷却效率的双层壁透平叶片。
[0005]本专利技术的实施例还提出一种具有该双层壁透平叶片的燃气轮机。
[0006]本专利技术实施例的双层壁透平叶片，包括：外壳和内壳，所述外壳套设所述内壳，所述外壳与所述内壳之间形成环绕所述内壳的环形流道，所述叶片的尾缘处设有尾缘流道和与所述尾缘流道连通的出气口，所述尾缘流道位于所述环形流道的后侧，所述内壳内在靠近所述叶片的前缘处限定出前缘流道，所述内壳的前壁设有连通所述前缘流道和与所述环形流道的冲击孔，所述内壳内在所述前缘流道后侧限定出内壳流道，所述内壳的后侧设有连通所述内壳流道与所述尾缘流道的开口，所述叶片还具有与所述前缘流道与所述内壳流道中的每一者相连通的进气口。
[0007]本专利技术实施例提供的燃气轮机的叶片通过双层结构设计，外壳和内壳之间限定出环形流道，冷却气从内壳的前侧的冲击孔喷出对前缘的内壁面进行冲击冷却，而后分为两部分分别沿着环形流道向后流动，在该过程中两股冷却气分别流经压力面的内壁面和吸力面的内壁面，并最终从尾缘处喷出。如此设置能够显著增加冷气在叶片内部的换热面积，流量不变的情况下冷气能够带走更多的热量，大大提升冷却效率和换热能力，显著提高对叶片压力面和吸力面的冷却效果。
[0008]在一些实施例中，所述环形流道内设有第一柱肋结构，所述第一柱肋结构包括若干第一柱肋，所述第一柱肋的一端与所述内壳相连，所述第一柱肋的另一端与所述外壳相连。
[0009]在一些实施例中，所述第一柱肋位于所述内壳的两侧。
[0010]在一些实施例中，所述尾缘处设有第二柱肋结构，所述第二柱肋结构包括若干第二柱肋，若干所述第二柱肋限定出所述尾缘流道。
[0011]在一些实施例中，所述内壳中设有隔板，所述隔板用于隔离所述前缘流道与所述内壳流道。
[0012]在一些实施例中，所述内壳中设有沿叶片长度方向延伸的若干流道壁，所述若干流道壁限定出蛇形的所述内壳流道，蛇形的所述内壳流道包括沿叶片长度方向延伸的若干流道段。
[0013]在一些实施例中，所述若干流道壁在前缘
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尾缘方向上间隔设置，靠近所述前缘的所述流道段与所述进气口连通，靠近所述尾缘的所述流道段与所述开口贯通。
[0014]在一些实施例中，所述内壳的前壁为平板结构，所述内壳的两个侧壁为弧形结构。
[0015]在一些实施例中，所述出气口位于所述尾缘流道的后方。
[0016]本专利技术另一方面实施例的燃气轮机，包括根据上述任一项实施例中的叶片。
附图说明
[0017]图1是本专利技术实施例提供的燃气轮机的叶片的轮廓图。
[0018]图2是本专利技术实施例提供的燃气轮机的叶片的A
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A截面图。
[0019]图3是图2的B
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B截面图。
[0020]图4是本专利技术一个实施例提供的第二柱肋结构的示意图。
[0021]图5是本专利技术另一个实施例提供的第二柱肋结构的示意图。
[0022]附图标记：
[0023]叶片100、
[0024]外壳1、环形流道12、第一柱肋121、
[0025]内壳2、内壳流道21、开口22、流道壁23、流道段24、冲击孔25、
[0026]前缘3、前缘流道31、
[0027]尾缘4、尾缘流道41、出气口42、第二柱肋43、
[0028]压力面5、吸力面6、隔板71、
[0029]第一进气口81、第二进气口82。
具体实施方式
[0030]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0031]下面根据图1
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图5描述本专利技术实施例提供的双层壁透平叶片100。叶片100具有前缘3 和尾缘4，本领域的技术人员可知，前缘3为叶片100的外轮廓较宽的一侧，尾缘4为叶片100的外轮廓较窄的一侧。叶片100的两个外侧壁面分别为向内凹陷的压力面5和向外突出的吸力面6。
[0032]叶片100包括外壳1和内壳2，外壳1套设内壳2，外壳1与内壳2之间形成环绕内壳 2的环形流道12，叶片100的尾缘4处设有尾缘流道41和与尾缘流道41连通的出气口42，尾缘流道41位于环形流道12的后侧，即尾缘流道41相比环形流道12靠近叶片100的尾缘4。内壳2内在靠近叶片100的前缘3处限定出前缘流道31，内壳2的前壁设有连通前缘流道31和与环
形流道12的冲击孔25，即内壳2的靠近叶片100的前缘3的壁面上设有贯穿内壳2的冲击孔25，使前缘流道31中的冷却气通过冲击孔25进入环形流道12，冲击前缘3对应的内壁面，对前缘3进行冷却，而后沿着环形流道12向尾缘4处流动，在该过程中冷却气流经压力面5和吸力面6中的每一者对应的内壁面，进入尾缘流道41，并沿着尾缘流道41流动后从尾缘4处的出气口42喷出。冷却气在环形流道12中的流动能够对压力面5和吸力面6实现有效的冷却。
[0033]内壳2内在前缘流道31后侧限定出内壳流道21，即内科流道21位于前缘流道31的后侧，内壳2的后侧设有连通内壳流道21与尾缘流道41的开口22，内壳流道21的冷却气通过开口22流出内壳2进入尾缘流道41，与环形流道12中的冷却气汇合后沿着尾缘流道 41流动后从尾缘4处的出气口42喷出，以实现对叶片100的尾缘4的冷却。
[0034]叶片100还具有与前缘流道31与内壳流道21中的每一者相连通的进气口。冷却气从进气口进入前缘流道31和内壳流道21。
[0035]本专利技术实施例提供的燃气轮机的叶片通过双层结构设计，外壳和内壳之间限定出环形流道，冷却气从内壳的前侧的冲击孔喷出对前缘的内壁面进行冲击冷却，而后分为两部分分别沿着环形流道向后流动，在该过程中两股冷却气分别流经压力面的内壁面和吸力面的内壁面，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双层壁透平叶片，其特征在于，包括：外壳和内壳，所述外壳套设所述内壳，所述外壳与所述内壳之间形成环绕所述内壳的环形流道，所述叶片的尾缘处设有尾缘流道和与所述尾缘流道连通的出气口，所述尾缘流道位于所述环形流道的后侧，所述内壳内在靠近所述叶片的前缘处限定出前缘流道，所述内壳的前壁设有连通所述前缘流道和与所述环形流道的冲击孔，所述内壳内在所述前缘流道后侧限定出内壳流道，所述内壳的后侧设有连通所述内壳流道与所述尾缘流道的开口，所述叶片还具有与所述前缘流道与所述内壳流道中的每一者相连通的进气口。2.根据权利要求1所述的双层壁透平叶片，其特征在于，所述环形流道内设有第一柱肋结构，所述第一柱肋结构包括若干第一柱肋，所述第一柱肋的一端与所述内壳相连，所述第一柱肋的另一端与所述外壳相连。3.根据权利要求2所述的双层壁透平叶片，其特征在于，所述第一柱肋位于所述内壳的两侧。4.根据权利要求1所述的双层壁透平叶片，其特征在于，所述尾缘处设有第二柱肋结构，所述第二柱肋结构包括若干...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐进，田一土，于志强，翟芳芳，王睿男，武安，吴宏，
申请(专利权)人：中国联合重型燃气轮机技术有限公司，
类型：发明
国别省市：