【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于燃气轮机，具体涉及一种燃气轮机复合空心冷却静叶片。
技术介绍
1、燃气轮机复合空心冷却静叶片的工作环境是在高温燃气中，目前f级燃气轮机燃气温度约1250-1400℃，燃气轮机复合空心冷却静叶片工作的环境温度已经远高于自身材料的耐热极限。
2、涡轮静叶片的内部冷却结构设计是影响涡轮静叶片冷却效率的关键因素。在多数情况下，涡轮静叶片冷却结构受制于其外部热负荷的分布情况，设计涡轮静叶片冷却结构需要与其外部热负荷相适应。由于静叶片外部的热负荷在不同的部位是不同的，静叶片的内部冷却通道的设计也必须与此相适应。因此，在涡轮静叶片的不同位置，所设计的内部冷却结构也应该有所不同。除了涡轮静叶片外部的热负荷，涡轮静叶片冷却结构的强度也是应该考虑的重要设计因素。
3、由于涡轮静叶片工作过程中的静叶片在各个区域的温度分布有所差别，前部温度最高，中后部温度较高但应力较大，传统布置方式需要在静叶片内部设置多个腔室，将冷气分配在各个腔室中，以实现静叶片整体温度载荷的降低。但是传统冷却方式常见的问题在于静叶片前部冷气量总是捉襟见肘，燃机运行时燃烧室出口燃气温度的不可预知的热斑波动就会导致静叶片前部承受的温度超过设计范围，导致静叶片前部产生热裂纹；而在叶片中部区域的部分区域的热负荷和强度负荷均比较大，如果采用传统的单一的空心插芯冲击冷却结构，涡轮静叶片的壁面较薄，在较高的热负荷和强度负荷工作状态下，特别是静叶片叶背面喉口下游位置，外部主流燃气压力骤降，静叶片腔室内外压差急剧增大，长期服役下叶背面中后部区域可能引起静叶片薄壁
4、为此，涡轮静叶片的内部冷却设计可以采用多种冷却结构组合而成的复合冷却结构。针对静叶片不同区域的热负荷和强度负荷使用不同的冷却结构对静叶片本体进行冷却，可以在保证静叶片冷却目标的同时，保证不同区域的结构强度满足工作要求。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是：
2、涡轮静叶片中部区域在高热负荷和高强度负荷工作状态下，可能引起叶背面疲劳裂纹现象，降低静叶片的使用寿命。
3、为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
4、一种燃气轮机复合空心冷却静叶片，静叶片具有叶盆面和叶背面，静叶片中部内壁上设有多个倾斜的交叉肋，所述交叉肋包括多组固定角度换热肋，其中叶盆面中部设置有第一组换热肋，对应位置的叶背面中部设置有第二组换热肋，所述第一组换热肋与所述第二组换热肋呈对称设置，冷气从静叶片前部进入后流经所述交叉肋后，从静叶片尾部排出。
5、进一步，静叶片中部内壁设置有第一汇流区，所述第一汇流区对应的静叶片内壁为光滑面，所述第一汇流区前的静叶片中部区域为第一区域，所述第一组换热肋、所述第二组换热肋设置于所述第一区域。
6、进一步，所述第一汇流区位置对应的叶盆面上至少设置有一列第二气膜孔。
7、进一步，所述第一汇流区后部的静叶片中部区域为第二区域，所述第二区域的叶盆面上设置有第三组换热肋，所述第一组换热肋与所述第三组换热肋呈对称设置；所述第二区域的叶背面上设置有第四组换热肋，所述第四组换热肋与所述第二组换热肋呈对称设置。
8、进一步，每组换热肋组内的换热肋之间互相平行。
9、进一步，所述静叶片内部前部设有空腔，所述空腔内部嵌套开设有通气孔的空心插芯，冷气从所述空心插芯内通入。
10、进一步，所述空腔对应的静叶片外表面上设置有多个第一气膜孔，所述第一气膜孔至少设置一列均匀分布于静叶片前部的叶盆面和叶背面。
11、进一步，所述第一气膜孔和所述第二气膜孔开口均朝向静叶片尾部设置。
12、进一步，所述空心插芯顶部高于所述交叉肋顶部。
13、进一步，所述第二区域与静叶片尾部之间设置有第二汇流区。
14、与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
15、1)本专利技术的冷气沿着交叉肋向静叶片中后部流动，并对静叶片进行换热，交叉肋的对称设置使得冷气的延程阻力增加，使得静叶片中部叶片内腔冷气压力降低，也即降低了静叶片中后部内腔冷气与外部燃气的压差，降低了静叶片承受的应力，避免了静叶片薄壁产生疲劳裂纹现象，提高静叶片的使用寿命；同时交叉肋的设置使得换热面积大大增加，静叶片内部换热冷却效率进一步提高。
16、2)本专利技术所述燃气轮机复合空心冷却静叶片所有冷气全部由前部空心插芯进入，不用从顶部提前分配到静叶片各个腔室，冷气量的富足使得静叶片前部能够从容面对不确定的燃烧室出口热斑导致的温度浮动，从而不会导致自身金属基体的超温服役。
17、3)本专利技术中冷气经静叶片中部第一组换热肋流过，与从第二组换热肋流过的冷气在第一汇流区汇集，汇集的作用是因为叶盆面和叶背面内换热有差别，叶盆面外表面换热系数更高，经由叶盆面第一组换热肋的冷气温升也会更高一些，汇集之后冷气掺混使得冷气温度变得均匀；通过第一汇流区之后，叶盆面和叶背面换热肋方向均进行了偏转，进一步增大了冷气延程阻力和换热面积，提高冷却效率。
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1.一种燃气轮机复合空心冷却静叶片，静叶片具有叶盆面和叶背面，其特征在于，静叶片中部内壁上设有多个倾斜的交叉肋，所述交叉肋包括多组固定角度换热肋，其中叶盆面中部设置有第一组换热肋，对应位置的叶背面中部设置有第二组换热肋，所述第一组换热肋与所述第二组换热肋呈对称设置，冷气从静叶片前部进入后流经所述交叉肋后，从静叶片尾部排出。
2.根据权利要求1所述的燃气轮机复合空心冷却静叶片，其特征在于，静叶片中部内壁设置有第一汇流区，所述第一汇流区对应的静叶片内壁为光滑面，所述第一汇流区前的静叶片中部区域为第一区域，所述第一组换热肋、所述第二组换热肋设置于所述第一区域。
3.根据权利要求2所述的燃气轮机复合空心冷却静叶片，其特征在于，所述第一汇流区位置对应的叶盆面上至少设置有一列第二气膜孔。
4.根据权利要求2所述的燃气轮机复合空心冷却静叶片，其特征在于，所述第一汇流区后部的静叶片中部区域为第二区域，所述第二区域的叶盆面上设置有第三组换热肋，所述第一组换热肋与所述第三组换热肋呈对称设置；所述第二区域的叶背面上设置有第四组换热肋，所述第四组换热肋与所述第二组换热
5.根据权利要求4所述的燃气轮机复合空心冷却静叶片，其特征在于，每组换热肋组内的换热肋之间互相平行。
6.根据权利要求3所述的燃气轮机复合空心冷却静叶片，其特征在于，所述静叶片内部前部设有空腔，所述空腔内部嵌套开设有通气孔的空心插芯，冷气从所述空心插芯内通入。
7.根据权利要求6所述的燃气轮机复合空心冷却静叶片，其特征在于，所述空腔对应的静叶片外表面上设置有多个第一气膜孔，所述第一气膜孔至少设置一列均匀分布于静叶片前部的叶盆面和叶背面。
8.根据权利要求7所述的燃气轮机复合空心冷却静叶片，其特征在于，所述第一气膜孔和所述第二气膜孔开口均朝向静叶片尾部设置。
9.根据权利要求6所述的燃气轮机复合空心冷却静叶片，其特征在于，所述空心插芯顶部高于所述交叉肋顶部。
10.根据权利要求6所述的燃气轮机复合空心冷却静叶片，其特征在于，所述第二区域与静叶片尾部之间设置有第二汇流区。
...【技术特征摘要】
1.一种燃气轮机复合空心冷却静叶片，静叶片具有叶盆面和叶背面，其特征在于，静叶片中部内壁上设有多个倾斜的交叉肋，所述交叉肋包括多组固定角度换热肋，其中叶盆面中部设置有第一组换热肋，对应位置的叶背面中部设置有第二组换热肋，所述第一组换热肋与所述第二组换热肋呈对称设置，冷气从静叶片前部进入后流经所述交叉肋后，从静叶片尾部排出。
2.根据权利要求1所述的燃气轮机复合空心冷却静叶片，其特征在于，静叶片中部内壁设置有第一汇流区，所述第一汇流区对应的静叶片内壁为光滑面，所述第一汇流区前的静叶片中部区域为第一区域，所述第一组换热肋、所述第二组换热肋设置于所述第一区域。
3.根据权利要求2所述的燃气轮机复合空心冷却静叶片，其特征在于，所述第一汇流区位置对应的叶盆面上至少设置有一列第二气膜孔。
4.根据权利要求2所述的燃气轮机复合空心冷却静叶片，其特征在于，所述第一汇流区后部的静叶片中部区域为第二区域，所述第二区域的叶盆面上设置有第三组换热肋，所述第一组换热肋与所述第三组换热肋呈对称设置；所述第二区...
【专利技术属性】
技术研发人员：隋永枫，初鹏，吴宏超，姚世传，蓝吉兵，张宇明，江航，刘青，
申请(专利权)人：浙江燃创透平机械有限公司，
类型：发明
国别省市：
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