[实用新型]燃气轮机的涡轮转子叶片

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种燃气轮机的涡轮转子叶片，尤其是带多个冷却回路，强化叶片叶型尾缘根部冷却效果的转子叶片。

背景技术

随着燃气轮机涡轮进口燃气温度的不断提高，涡轮高温部件所面临的热负荷环境更加恶劣。为了保证高温涡轮叶片的合理寿命，需要对其进行有效地冷却，其中，尤其以高温涡轮转子叶片的冷却形式最为复杂。目前世界上最先进的涡轮转子叶片均采用多冷却回路、蛇形通道强化对流冷却的形式，以使叶片本体的温度场和应力分布保持在合理的水平。

由于叶片的结构特点，转子叶片在高速旋转时，叶片叶型与叶片平台交界处(即叶片叶型前缘、叶片尾缘根部)承受的拉伸应力很大。同时，在具有蛇形通道的转子叶片里，冷却气体在经过靠近叶片尾缘根部最后一个弯头后，将沿径向向叶顶方向流动。一方面，由于弯头几何特征，冷却气体经过弯头后较难进入尾缘根部区域的喷射孔，而离心力的作用更加剧了这一效果，大量的冷却气体向叶顶方向流动，而进入叶片尾缘根部区域的冷却气体较少，导致该叶片尾缘根部区域冷却效果较差，其温度和热应力较大。在以上两方面因素作用下，涡轮转子叶片尾缘根部区域极容易由于温度过高或者热应力过大而高温氧化，出现裂纹、甚至烧蚀等失效现象。

因此，需要在不增加总冷却空气量的情况下，对叶型尾缘根部区域进行更加有效合理的冷却，以降低所述叶片尾缘根部区域的温度和热应力水平。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种燃气轮机的涡轮转子叶片，使其在不增加总冷却空气量的情况下，对叶片尾缘根部区域进行更加有效合理的冷却，以降低叶片尾缘根部区域的温度。

本实用新型的技术方案如下：

一种燃气轮机的涡轮转子叶片，其特征在于：所述转子叶片包括叶片叶型、叶片叶根以及连接叶片叶型和叶片叶根的叶片平台；叶片叶型外表面由吸力面和压力面构成，吸力面和压力面交界区域分别为叶片前缘和叶片尾缘；

叶片内部包含三个冷却回路：用于所述叶片前缘冷却的冲击冷却回路、用于叶片顶部区域冷却的强化对流冷却回路、用于叶型中部和叶片尾缘冷却的柱肋及喷射冷却回路；每个冷却回路分别具有至少一个冷却通道；所述叶片尾缘内部布置了至少一个柱肋结构，并开有至少两个喷射通孔，每两个喷射通孔之间为一个喷射通孔分隔板；

在柱肋及喷射冷却回路内，在叶片尾缘靠近叶片叶根处具有一个弯头，在所述弯头内设置有至少一个导流片结构，每个导流片结构将所在的弯头区域分成两部分，所述每个导流片结构从所在的弯头区域入口一直延伸连接至所述喷射通孔分隔板中的一个上，将进入所述每个导流片结构所在的弯头区域的冷却气体分成两股。

所述每个导流片结构的厚度能改变，并且能够改变所述每个导流片结构所在的弯头区域内两股冷却气体入口通道的第一宽度d1和第二宽度d2。与所述每个导流片结构连接的喷射通孔分隔板(19)中的一个和叶片平台之间的距离d3能改变。所述至少一个导流片结构与叶片叶型一体铸造。

所述冲击冷却回路、所述强化对流冷却回路或所述柱肋及喷射冷却回路的至少一个冷却通道内壁面具有至少一个肋片结构。

所述叶片前缘布置了至少一个气膜冷却孔，所述冲击冷却回路内设置有至少一个冲击冷却孔；所述冲击冷却回路内冷却气体经过所述冲击冷却孔后，通过所述气膜冷却孔流出。

所述强化对流冷却回路中设有第二叶顶冷却通道，所述第二叶顶冷却通道具有通向燃气主流的至少一个开口。

本实用新型具有以下优点及突出性效果：在靠近叶片尾缘根部的弯头处，添加了至少一个导流片结构。每个导流片结构从所在的弯头区域的入口一直延伸连接至尾缘喷射通孔分隔板中的一个上，将进入每个导流片结构所在弯头区域的冷却气体分成两股。一股专门用于每个导流片结构所在的叶片尾缘根部区域的冷却，另一股则用于每个导流片结构所在的叶片尾缘其他区域的冷却。通过改变每个导流片结构的厚度或位置，可以改变两股冷气的流量分配，从而达到预想的冷却分配效果。同时，所述导流片结构还能起到减小弯头区损失系数的作用。

附图说明

图1是叶片三维视图。

图2是本实用新型的燃气轮机涡轮转子叶片内部冷却系统截面示意图。

图3是图2的A向视图。

图4是叶片尾缘根部的放大视图。

图5是图2的B-B剖视图。

图6是图2的C-C剖视图。