[发明专利]受热壁面冷却结构以及使用该冷却结构的燃气轮机叶片

权利要求书

1.一种受热壁面的冷却结构，具有致密壁面层(1)，该致密壁面层(1)开有供冷却剂通过的多个离散通孔(3)，其特征在于：该致密壁面层(1)的受热一侧覆盖有多孔介质层(2)，使多孔介质层(2)和开有多个离散通孔(3)的致密壁面层(1)构成双层叠置的结构，所述的多孔介质层(2)覆盖所有离散通孔(3)的出口；所述的多孔介质层(3)是连续分布的一整片，连续地完整覆盖在致密壁面层(1)受热的一侧面，使所有离散通孔(3)的出口被该一整片多孔介质层(3)覆盖；或者所述的多孔介质层(3)由不连续分布的多片组成，离散地局部覆盖在致密壁面层(1)受热的一侧面，使所有离散通孔(3)的出口分别被该多片多孔介质层(3)覆盖。

2.如权利要求1所述的一种受热壁面的冷却结构，其特征在于：所述的离散通孔(3)的直径为0.1～5mm，优选取0.4mm、0.8mm和1.2mm；离散通孔(3)的排列呈顺排或叉排分布；离散通孔(3)为倾斜孔、圆柱孔或出口带有局部扩散的扩散孔。

3.如权利要求1所述的一种受热壁面的冷却结构，其特征在于：所述的多孔介质层(2)的厚度为0.5～3倍离散通孔(3)的直径，优选取1倍和1.8倍离散通孔的直径；或者取为0.4～10mm，优选取为1.2mm和2mm。

4.如权利要求1所述的一种受热壁面的冷却结构，其特征在于：所述的多孔介质层(3)为青铜、不锈钢或镍基合金颗粒烧结而成，颗粒直径为10～5000微米，孔隙率在0.2～0.5之间；所述的多孔介质层(3)的另一选择是陶瓷多孔结构，陶瓷多孔结构的孔径大小等于5～500微米之间；所述的多孔介质层(3)的又一选择是铜、铜合金、不锈钢或镍基合金材质，结构为编织丝网或者泡沫金属，编织丝网或者泡沫金属的孔径大小等于100～1000微米。

5.如权利要求1所述的一种受热壁面的冷却结构，其特征在于：所述的不连续分布的多孔介质层(2)的每一片均沿高温主流的上游和下游方向延伸，使多孔介质层(2)的边缘距最近一排离散通孔(3)出口边缘的距离为0.5～10倍的离散通孔(3)的直径，优选取该距离为5倍和10倍的离散通孔的直径；所述的多孔介质层(2)成条状覆盖整排离散通孔(3)的出口。

6.如权利要求5所述的受热壁面的冷却结构，在所述的多孔介质层(2)沿高温主流的下游方向延伸的距离大于沿高温主流的上游方向延伸的距离。

7.一种具有受热壁面冷却结构的燃气轮机叶片，含有构成叶片基本结构的致密壁面层(1)，该致密壁面层(1)开有供冷却剂通过的多个离散通孔(3)，其特征在于：该致密壁面层(1)的外侧覆盖有多孔介质层(2)，使多孔介质层(2)和开有多个离散通孔(3)的致密壁面层(1)构成双层叠置的结构，所述的多孔介质层(2)覆盖所有离散通孔(3)的出口；所述的多孔介质层(2)的厚度为0.5～3倍离散通孔(3)的直径或者为0.4～10mm；所述的多孔介质层(3)是连续分布的一整片，连续地完整覆盖在致密壁面层(1)受热的外侧面，使所有离散通孔(3)的出口被该一整片多孔介质层(3)覆盖；或者所述的多孔介质层(3)由不连续分布的多片组成，离散地局部覆盖在致密壁面层(1)受热的外侧面，使所有离散通孔(3)的出口分别被该多片多孔介质层(2)覆盖。

8.如权利要求7所述的具有受热壁面冷却结构的燃气轮机叶片，其特征在于：所述的离散通孔(3)的直径为0.1～5mm；离散通孔(3)的排列呈顺排或叉排分布；离散通孔(3)是倾斜孔、圆柱孔或出口带有局部扩散的扩散孔。

9.如权利要求7或8所述的具有受热壁面冷却结构的燃气轮机叶片，其特征在于：所述的不连续分布的多孔介质层(2)的每一片均沿高温主流的上游和下游方向延伸，使多孔介质层(2)的边缘距最近一排离散通孔(3)出口边缘的距离为0.5～10倍的离散通孔(3)的直径。

10.如权利要求9所述的具有受热壁面冷却结构的燃气轮机叶片，其特征在于：所述的多孔介质层(2)沿高温主流的下游方向延伸的距离大于沿高温主流的上游方向延伸的距离；所述的多孔介质层(2)成条状覆盖整排离散通孔(3)的出口。

11.如权利要求7所述的具有受热壁面冷却结构的燃气轮机叶片，其特征在于：所述的多孔介质层(3)为青铜、不锈钢、镍基合金颗粒烧结而成，颗粒直径为10～5000微米，孔隙率在0.2～0.5之间；所述的多孔介质层(3)的另一选择是陶瓷多孔结构，其孔径大小等于5～500微米之间；所述的多孔介质层(3)的又一选择是铜、铜合金、不锈钢或镍基合金材质，结构为编织丝网或者泡沫金属。