[发明专利]具有至少一个冷却通道的用于燃气轮机的能内部冷却的构件

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于燃气轮机的能内部冷却的构件，所述构件具有至少一个冷却通道，在所述构件的内表面上设置有横向于冷却介质的主流动方向延伸的湍流器形式的涡流元件。

背景技术

作为此类能内部冷却的构件，已知例如固定式燃气轮机的涡轮机叶片，所述涡轮机叶片在内部具有直线地或者也可以是曲折形设置的冷却通道。这类涡轮机叶片从EP1431514A2中得知。在其内表面上大多设置有横向于冷却介质例如冷却空气的主流动方向延伸的湍流器，也称为散热片。散热片提高从壁到冷却介质中的热传递，因为由此冷却介质被更好地混合。同时根据EP1431514A2，在散热片之间的冷却通道的中间部段中还设置有所谓的销，所述销的高度依据其沿着弦的位置是不同的。

在此不利的是，散热片提高流动阻力并且导致较高的压力损耗。在压力损耗过大的情况下，可能导致热气体穿过冷却空气出口进入，实际上冷却介质应通过所述冷却空气出口流出。这可能导致叶片的损坏。因此并且也出于效率的原因，出现在冷却通道中的压力损耗应被保持为尽可能小。

通常冷却通道横截面以及湍流器的形状、大小和设置和分布彼此相配合，使得在冷却空气出口处能够提供足够的冷却介质压力，以至于不出现热气体进入。

发明内容

但是存在如下需求，即进一步降低内部冷却的燃气轮机构件的冷却通道中的压力损耗。因此本发明的目的在于提供用于燃气轮机的能够被尤其有效地内部冷却的构件。

基于本发明的目的借助于根据权利要求1的特征的能内部冷却的构件来实现。本发明的优选的设计方案在从属权利要求中给出，其中在各个从属权利要求中给出的特征能够以任意的类型和方式彼此组合。

根据本发明提出，在冷却介质的主流动方向上来观察，相继地安置于湍流器之间的销具有不同的高度。在两个散热片之间的面装配有销，所述销与散热片相比显示出更低的流动阻力并且不对流动施加纵向涡流，而是仅干扰边界层或干扰边界层形成并且因此增强冷却介质中的湍流。因此可能的是，相对于肋状的湍流器之间的常规的间距提高间距并且降低压力损耗，而同时不降低冷却效果。

在此优选提出，销的高度沿着主流动逐渐增长。优选销的平均高度相应于边界层厚度。高度的逐渐增长在此遵循增长的边界层厚度。因此仅边界层混合。因此能够避免在冷却通道的中心流动的主流动的混合，所述混合主要仅会导致压力损耗，但是不导致热传递的值得注意的增强。以这种方式，随之而来的压力损耗被保持得小并且热传递被最大化。

显然，能内部冷却的构件能够设计为涡轮机叶片，例如涡轮机导向叶片、涡轮机转子叶片或者也可以是引导环段。引导环段与转子叶片的叶身的梢部相对置并且限制燃气轮机的热气体路径。

有利的是，肋状的湍流器相对于主流动方向以预定的角度、优选45°倾斜。

附图说明

根据优选的实施例在接下来的附图描述中详细阐述本发明的其它优点和特征。

附图示出：

图1以纵向部分横截面示出燃气轮机，

图2以立体图示出作为能内部冷却的构件的涡轮机叶片，

图3示出贯穿具有设置在其内表面上的湍流器和销的冷却通道的纵剖面，

图4示出穿过相继的销的横截面。

具体实施方式

图1以纵向部分剖面示出固定式燃气轮机10。燃气轮机10在内部具有围绕旋转轴线12转动安装的转子14，所述转子也被称为涡轮机转子。沿着转子14相继设有吸入壳体16、轴流式涡轮压缩机18、具有多个彼此旋转对称地设置的燃烧器22的环面状的环形燃烧室20、涡轮机单元24和排气壳体26。

轴流式涡轮压缩机18包括环形地构成的压缩机通道25，所述压缩机通道具有在其中级联的相继的由转子叶片环和导向叶片环组成的压缩机级。设置在转子14上的转子叶片27通过其自由终止的叶身梢部29与外部的通道壁相对置。压缩机通道25经由压缩机输出扩散器36通入集气室38中。在其中设置有环形燃烧室20，所述环形燃烧室具有其燃烧腔28，所述燃烧腔与涡轮机单元24的环形的热气体通道30连通。在涡轮机单元24中设置有四个相继连接的涡轮机级32。在转子14上耦联有发电机或者做功机器（均未示出）。