用于燃气轮机的叶片以及制造这种叶片的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于燃气轮机的叶片（10），包括叶片翼型（11），所述叶片翼型（11）的叶片壁（18）围绕内部空间（17），其中，为了冷却所述叶片壁（18），在所述叶片壁（18）设置冷却结构（19），所述冷却结构（19）具有在所述叶片的纵向方向上延伸的径向通道（20），多个在所述叶片壁（18）中延伸的冷却通道（21,22）在横向方向上分支，并且多个薄膜冷却孔（23）在横向方向上通向外侧。通过所述薄膜冷却孔（23）沿所述径向通道（20）的分布独立于所述冷却通道（21,22）沿所述径向通道（20）的分布进行选择，能够得到特别有效的冷却。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及燃气轮机
本专利技术涉及ー种根据权利要求I前序部分所述的用于燃气轮机的叶片。本专利技术还涉及ー种用于制造这种叶片的方法。
技术介绍
随着燃气轮机中的热气体的温度日益升高，不仅必需在实践中用特殊材料制造动叶片和/或静叶片，而且还必需使用冷却介质以有效的方式冷却所述叶片。在这种情况下，所述冷却介质被引入到所述叶片的内部，流过在所述壁中设置的冷却通道，并且通过薄膜冷却孔排出到外侧，以便在特别热加载的位置在所述叶片外侧上形成冷却膜。例如从公开文献US 6，379，118B2已知叶片冷却技术的现有状态。所述壁中的冷却通道在这里与冲击冷却、涡流产生元件、回流和薄膜冷却组合使用，以便使所述壁温保持低温，从而使所述部件达到令人满意的使用寿命。 然而，在这个公开文献中描述的现有技术具有多种缺陷因为遵守冷却通道和薄膜冷却孔的严格顺序，所述薄膜冷却孔的间隔不能自由选择以便平衡不同的冷却机制(薄膜冷却和内部冷却)；不可能保护所述后壁同时引入所述薄膜冷却孔；以及不存在冷却位于所述叶片翼型和平台之间的圆角的方法，这对使用寿命是尤其关键的。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是创建一种用于燃气轮机的叶片，它的突出之处在于显著改善的冷却。本专利技术的目的还在于公开ー种用于制造这种叶片的方法。这些和其他目的利用根据权利要求I和10的特征的总和实现。本专利技术基于ー种用于燃气轮机的叶片，所述叶片包括叶片翼型，所述叶片翼型的叶片壁围绕内部空间，其中，为了冷却所述叶片壁，在所述叶片壁中设置冷却结构，所述冷却结构具有在所述叶片的纵向方向上延伸的径向通道并且多个在所述叶片壁中延伸的冷却通道在横向方向上从所述径向通道分支，多个薄膜冷却孔从所述叶片壁在横向方向上通向外側。所述叶片的突出之处在于，所述薄膜冷却孔沿所述径向通道的分布选择成独立于所述冷却通道沿所述径向通道的分布。本专利技术的一个改进方案的特征在于，所述径向通道以偏移方式从所述叶片壁中部朝向内部布置，以便能够形成所述薄膜冷却孔的扇状布置。作为偏移的结果，在所述径向通道和外侧之间的壁区域相当厚，使得存在用于扇状布置的足够的壁材料。另ー改进方案的突出之处在于，所述径向通道在一端从外侧可进入，并且利用随后附接的密封元件在那里密封。这个从外侧进入可能将条带插入到所述径向通道的内部以便在所述叶片机加工时保护所述内壁。又一改进方案的特征在于，所述叶片包括平台，所述叶片翼型在下端结合于所述平台，并且所述径向通道在所述叶片翼型和平台之间的过渡区域从外侧可进入。这样，所述可密封的通路位于所述叶片的内部。本专利技术的又另ー改进方案的特征在于，所述叶片包括平台，所述叶片翼型在下端结合于所述平台，形成圆角，并且冷却通道设置在所述圆角区域以冷却所述过渡区域。这样，最佳地冷却所述特别关键的过渡区域。根据本专利技术的另ー改进方案，涡流元件尤其是肋或销的形式，设置在所述冷却通道以改善所述冷却。又一改进方案的特征在于，设置冲击冷却孔，其从所述叶片的内部空间通向所述冷却通道。 另ー改进方案的突出之处在于，冷却通道只在一侧上从所述径向通道延伸。然而，还可想象冷却通道在两侧上从所述径向通道延伸。根据本专利技术的用于制造具有从外侧可进入的径向通道的叶片的方法，其特征在干，在第一步骤中，所述叶片被设置在一侧上开ロ的径向通道，在第二步骤中，条带状插入件被插入到所述开ロ的径向通道中，在第三步骤中，薄膜冷却孔被从外侧引入到所述叶片中，其中，在机加工过程中，所述径向通道的相对所述薄膜冷却孔的壁利用所述插入件保护，并且在第四步骤中，所述插入件从所述径向通道移除。根据本专利技术的方法的一个改进方案的特征在于，在移除所述插入件后，所述径向通道用密封元件密封。特别地，所述密封元件是硬钎焊的。根据本专利技术的方法的另ー改进方案的突出之处在于，所述薄膜冷却孔利用激光钻孔引入，并且PTFE条带用作所述插入件。附图说明基于示例性实施例，结合附图，随后将更详细地解释本专利技术。在附图中图I以透视侧视图显示具有平台的燃气轮机叶片，在所述叶片的壁中设置具有径向通道和向所述侧伸出的冷却通道的冷却结构；图2显示穿过根据本专利技术示例性实施例的具有冷却结构的叶片壁的横截面(图2a)和同一冷却结构的侧视图(图2b)；图3显示可与图2b相比较的视图，示出了具有在两侧上从所述径向通道伸出的冷却通道的冷却结构；图4显示可与图2b相比较的视图，示出了具有从另ー侧上从所述径向通道伸出的冷却通道和更密集布置的薄膜冷却孔的冷却结构；图5显示在具有冷却结构的平台和叶片翼型之间的过渡区域穿过根据本专利技术示例性实施例的叶片的截面；以及图6显示在所述叶片翼型和平台之间的过渡区域的叶片的横截面，所述平台具有从底部可进入的径向通道并且根据本专利技术方法的示例性实施例用于机加工的插入件插入所述径向通道中。具体实施例方式本专利技术涉及一种用于燃气轮机的叶片，如图I中以透视侧视图的实例所显示的。叶片10可以是燃气轮机的动叶片或静叶片，包括叶片翼型11，叶片翼型11如常规那样具有前缘13、后缘14、压カ侧15和吸入侧16。叶片翼型11的纵轴线在径向方向上延伸，叶片翼型11在所述根部结合到平台中，形成圆角24。叶片翼型11具有叶片壁18，叶片壁18围绕中空的内部空间17。冷却结构19 (用虚线显示)容纳在叶片壁18中，并且引导冷却介质，例如冷却空气，从内部穿过所述壁，然后将所述冷却介质导向到外侧以形成冷却膜。冷却结构19在这个实例中包括中央径向通道20，冷却通道21、22在两侧上从中央径向通道20等距离地伸出。而且，薄膜冷却孔23从径向通道20向外延伸，冷却介质穿过薄膜冷却孔23排出到外侧以形成薄膜。利用这种类型的冷却结构，现在对本专利技术很重要的是，薄膜冷却孔23的分布或密度或周期独立于冷却通道21、22的分布或密度或周期来选择，以便独立于内壁冷却来优化叶片10外侧上的薄膜冷却。在图2中以横截面(图2a)和侧视图(图2b)的方式重现了根据本专利技术的冷却结构 的示例性实施例。冷却结构19a具有径向通道20，冷却通道21从径向通道20只朝向ー侧等距离地伸出。本身已知的涡流元件26能够布置在冷却通道21中以便通过形成涡流来改善冷却介质和壁之间的热传递。涡流元件26能够设计成例如肋或销的形式。此外，沿冷却通道21能够设置冲击冷却孔25，冷却介质从叶片10的内部空间17穿过冲击冷却孔25流入到冷却通道21中并且利用冷却效应冲击冷却通道21的相对内壁。如从图2a能够看出的，径向通道20以偏移的方式从叶片壁18的中部朝向内部(在图2a中向下)布置。结果，所述壁区段设有在径向通道20和外侧之间的更大的厚度d，为形成薄膜冷却孔23的扇状布置，并因此改善在外侧上形成冷却薄膜，这是必需的。在图3和图4中再现冷却结构的其他示例性实施例。图3的冷却结构19b的突出之处在于，冷却通道21和22在两侧上从中央径向通道20伸出并且配置有相应的冲击冷却孔25。在这种情况下，冷却通道21和22的布置不是必需在两侧上从径向通道20对称地伸出；冷却通道21和22因此能够沿着径向通道20不同地分布。图4的冷却结构19c的突出之处在于，冷却通道22只在另ー侧上从径向通道20伸出，并且薄膜冷却孔23在径向通道20中具有特别小的间隔。如已提及的，对于冷却而言，在叶片翼型11和平台12之本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于燃气轮机的叶片（10），包括叶片翼型（11），所述叶片翼型（11）的叶片壁（18）包围内部空间（17），其中，为了冷却所述叶片壁（18），在所述叶片壁（18）中设置冷却结构（19，19a？c），所述冷却结构（19,19a？c）具有在所述叶片纵向方向上延伸的径向通道（20）并且多个在所述叶片壁（18）中延伸的冷却通道（21,22）从所述径向通道（20）沿横向方向分支，并且多个薄膜冷却孔（23）从所述径向通道（20）沿横向方向通向外侧，其特征在于，所述薄膜冷却孔（23）沿着所述径向通道（20）的分布选择成独立于所述冷却通道（21,22）沿着所述径向通道（20）的分布。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·施尼德，J·克鲁克尔斯，
申请(专利权)人：阿尔斯通技术有限公司，
类型：发明
国别省市：