[发明专利]涡轮机叶片以及涡轮机叶片冷却方法

说明书

技术领域

本发明涉及涡轮机领域，并且更具体地，本发明涉及包括冲击冷却腔的涡轮机叶片。

背景技术

总体而言，燃气涡轮机燃烧能够释放热能的燃料/空气混合物从而形成高温气流。高温气流通过热气路径被引导至涡轮。在涡轮中，高温气流通过多个叶片并且作用在多个涡轮轮叶上。涡轮轮叶将来自高温气流的热能转化为使涡轮轴转动的机械能。涡轮可以用于多种应用中，例如向泵或发电机提供动力。

在操作中，由于与高温气流的相互作用以及其它因素，多个涡轮叶片的温度增加。为了延长使用寿命，要对多个涡轮叶片进行冷却。将冷却空气自涡轮机的燃烧室部分转移并导向涡轮。接着，冷却空气通过多个涡轮叶片的翼型部分以及平台部分，从而降低局部温度。

发明内容

本发明提供一种涡轮机，包括：壳体；至少一个涡轮叶片，所述至少一个涡轮叶片布置在所述壳体内并且包括翼型部分和操作性地连接至所述翼型部分的平台部分，所述平台部分包括第一表面、相对的第二表面以及连接所述第一表面与所述第二表面的侧表面；冷却腔，所述冷却腔形成在所述平台部分中并且包括第一壁、相对于所述第一壁布置的第二壁、连接所述第一壁与所述第二壁的第三壁以及连接所述第一壁与所述第二壁且相对于所述第三壁定位的第四壁；以及冲击冷却板，所述冲击冷却板延伸至所述冷却腔中并且限定了内腔部分和外腔部分，所述冲击冷却板包括至少一个冲击冷却通路，所述至少一个冲击冷却通路被构造和设置成将冲击冷却流引导至所述冷却腔的所述第一壁、所述第二壁、所述第三壁和所述第四壁中的至少一个上。

所述冲击冷却板包括第一冲击冷却表面和第二冲击冷却表面。所述第一冲击冷却表面大致平行于所述第一壁延伸，并且所述第二冲击冷却表面大致平行于所述第四壁延伸。在所述第一冲击冷却表面中形成有至少一个冲击冷却通路。所述至少一个冲击冷却通路包括形成在所述第一冲击冷却表面中的第一冲击冷却冷却通路和形成在所述第二冲击冷却表面中的第二冲击冷却冷却通路。所述至少一个涡轮叶片包括开口，所述开口形成在所述平台部分的所述第一表面和所述第二表面中的一个中，并且所述开口通向所述冷却腔。所述开口被所述翼型部分的轴向范围所覆盖。所述涡轮机进一步包括跨过所述开口延伸的冷却腔罩，所述冷却腔罩可拆卸地安装至所述平台部分并且保持在所述翼型部分的轴向范围内。所述涡轮机进一步包括冷却剂供给通道，所述冷却剂供给通道穿过所述平台部分延伸至所述冷却腔中。所述涡轮机进一步包括薄膜冷却通路，所述薄膜冷却通路自所述冷却腔延伸穿过所述平台部分并且包括暴露于所述第一表面处的开口。所述涡轮机进一步包括另一个薄膜冷却通路，所述另一个薄膜冷却通路自所述冷却腔延伸穿过所述平台部分并且包括暴露于所述侧表面处的开口。

本发明还提供一种涡轮叶片，包括：翼型部分；平台部分，所述平台部分操作性地联结至所述翼型部分并且包括第一表面、相对的第二表面以及连接所述第一表面与所述第二表面的侧表面；

冷却腔，所述冷却腔形成在所述平台部分中并且包括第一壁、相对于所述第一壁布置的第二壁、连接所述第一壁与所述第二壁的第三壁、以及连接所述第一壁与所述第二壁且相对于所述第三壁定位的第四壁；以及冲击冷却板，所述冲击冷却板延伸至所述冷却腔中并且限定了内腔部分和外腔部分，所述冲击冷却板包括至少一个冲击冷却通路，所述至少一个冲击冷却通路被构造和设置成将冲击冷却流引导至所述冷却腔的所述第一壁、所述第二壁、所述第三壁和所述第四壁中的至少一个上。

所述冲击冷却板包括第一冲击冷却表面和第二冲击冷却表面。所述第一冲击冷却表面大致平行于所述第一壁延伸，并且所述第二冲击冷却表面大致平行于所述第四壁延伸。在所述第一冲击冷却表面中形成有至少一个冲击冷却通路。所述至少一个冲击开口包括形成在所述第一冲击冷却表面中的第一冲击冷却通路和形成在所述第二冲击冷却表面中的第二冲击冷却通路。所述至少一个涡轮叶片包括一个开口，所述开口形成在所述平台部分的所述第一表面和所述第二表面中的一个中，并且所述开口通向所述冷却腔。所述开口包括外边缘，所述外边缘并未延伸超过所述翼型部分的轴向范围。所述涡轮叶片进一步包括跨过所述开口延伸的冷却腔罩，所述冷却腔罩可拆卸地安装至所述平台部分并且保持在所述翼型部分的轴向范围内。所述涡轮叶片进一步包括薄膜冷却通路，所述薄膜冷却通路自所述冷却腔延伸穿过所述平台部分并且包括暴露于所述第一表面处的开口。