[发明专利]一种燃气轮机涡轮无冠气膜冷却转子叶片

说明书

本发明属于燃气轮机设备技术领域,具体涉及一种燃气轮机涡轮无冠气膜冷却转子叶片，包括榫根、伸根、缘板及叶型，榫根与叶型通过伸根过渡连接，叶型上设有气膜孔，叶型顶部设有叶顶凸台；该叶片内部形成了第一前腔、第二前腔、第一后腔、第二后腔及尾缘劈缝，第一前腔内设有粗糙肋，第一前腔与第二前腔之间通过与叶身为一体的金属隔离板隔离，金属隔离板上设有不小于1排的冲击节流，第一后腔和第二后腔通过金属隔离板形成了倒置的U型空腔，第一后腔内布置有粗糙肋，第二后腔内设有扰流柱；叶型顶端设有排污孔；叶顶凸台为半封闭结构设计，其型线与叶型光滑过渡。本发明的结构简单，设计合理，冷气利用率高，高效节能，制造成本低。

技术领域：

本发明属于燃气轮机设备技术领域,具体涉及一种燃气轮机涡轮无冠气膜冷却转子叶片。

背景技术：

提高燃气轮机涡轮入口温度可以有效的提高机组的热效率，目前涡轮入口温度已经远远超过了金属材料的耐温极限，对涡轮叶片热防护的主要技术手段包括使用冷却空气进行冷却以及在叶片外喷涂热障涂层，随着材料科学发展，提高金属材料耐温极限越来越困难，潜力越来越小；可以预料，高效的冷却结构对于提高涡轮入口温度的贡献会越来越大。涡轮转子叶片在大部分寿命周期内都工作在高温、高压、高转速的恶劣环境中，内部高效冷却结构可以降低金属表面温度，延长叶片使用寿命，目前带冷却结构的涡轮转子叶片都是通过精密铸造加工的，因此冷却结构还必须利于铸造，以提高成品率。故此，设计一种能够提高冷气利用率高的燃气轮机涡轮无冠气膜冷却转子叶片是十分必要的。

发明内容：

本发明弥补和改善了上述现有技术的不足之处，提供了一种结构简单、设计合理、冷气利用率高、高效节能、制造成本低的一种燃气轮机涡轮无冠气膜冷却转子叶片，可以大规模地推广和使用。

本发明采用的技术方案为：一种燃气轮机涡轮无冠气膜冷却转子叶片，包括榫根、伸根、缘板及叶型，榫根与叶型通过伸根过渡连接，叶型上设有气膜孔，叶型顶部设有叶顶凸台；该叶片内部形成了第一前腔、第二前腔、第一后腔、第二后腔及尾缘劈缝，第一前腔内设有粗糙肋，第一前腔与第二前腔之间通过与叶身为一体的金属隔离板隔离，金属隔离板上设有不小于1排的冲击节流，第一后腔和第二后腔通过金属隔离板形成了倒置的U型空腔，第一后腔内布置有粗糙肋，第二后腔内设有扰流柱；所述的叶型顶端设有排污孔。

所述的第一前腔、第二前腔、第一后腔、第二后腔及尾缘劈缝形成了转子叶片的冷却通道结构，其中第一路冷气沿榫根底部进入第一前腔，经冲击节流孔分配后进入第二前腔，再通过前缘位置的气膜孔喷出；第二路冷气沿榫根部位进入第一后腔，经U型空腔转弯后位进入第二后腔，最终按照阻力分布沿尾缘劈缝的通道流出。

所述的第一前腔、第二前腔、第一后腔、第二后腔及尾缘劈缝所形成了转子叶片的冷却流通部分喷涂热障涂层，在热障涂层与金属之间喷涂粘结层防止热障涂层脱落，其叶片冷却通道可以渗金属防腐层，防止在高盐分工作环境中叶片内部腐蚀。

所述的叶顶凸台为半封闭结构设计，其型线与叶型光滑过渡，叶顶压力面侧靠近尾缘附近无凸台。

所述的第二前腔及第二后腔上设有堵头，其便于清除内流道型芯，在精密铸造时该位置是一个空腔，铸造叶片脱型芯时，冷却流道型芯的溶解液从该空腔流出，脱完型芯后，该位置使用堵头封闭。

所述的第二前腔的非气膜孔位置也可布置粗糙肋，并且在第二前腔的前缘位置布置2～3排气膜孔。

所述的第一后腔和第二后腔之间的金属隔离板上可布置旁通孔，以分配第二后腔内的冷气。

所述的扰流柱采用错排的方式布置于第二后腔内。

所述的尾缘劈缝的形状可设计为带倒圆角的矩形、圆形、带倒圆角的锯齿形。

所述的排污孔布置在每个流路叶片顶部位置，排污孔被叶顶凸台遮挡，以避免高速燃气冲刷影响排污效果，排污孔利用离心力将灰尘排出。