[发明专利]具有叶顶冷却结构的燃气轮机涡轮转子叶片

说明书

本发明公开了一种具有叶顶冷却结构的燃气轮机涡轮转子叶片，包括叶片叶根、具有叶片前缘和叶片尾缘的叶片叶型以及连接叶片叶根和叶片叶型的叶片平台；叶片叶型顶部设置有具有凹槽的顶部封盖，凹槽内分别设置有至少一个气膜孔和至少一个凸起结构，且凸起结构沿气膜孔中心连线方向间隔分布，凸起结构的两侧与所述凹槽两侧边缘之间均具有间隙；通过凸起结构增大了气膜的覆盖区域，同时改变了气膜流向，增强了叶顶凹槽面两侧的气膜覆盖效果，在不增加总冷却空气量的情况下，使叶顶凹槽面得到均匀合理的气膜冷却，强化涡轮叶片顶部冷却效果。并且通过凸起结构引起的凹槽内流动分离，能增大凹槽内的流动掺混，减小叶顶泄漏量和泄漏损失。

技术领域

本发明涉及燃气轮机涡轮转子叶片技术领域，具体涉及一种具有叶顶冷却结构的燃气轮机涡轮转子叶片。

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。由于制造上的特点，叶片在完成内部冷却通道腔室的精密铸造后，在叶片顶部会将顶部封盖以焊接的形式完成内部冷却回路的封闭。同时，在涡轮高温燃气流道中，由于燃气在转子叶片叶顶的泄漏流动，涡轮转子叶片的叶顶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。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有叶顶冷却结构的燃气轮机涡轮转子叶片，以解决现有燃气轮机涡轮转子叶片的叶顶冷却效果差的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：具有叶顶冷却结构的燃气轮机涡轮转子叶片，包括叶片叶根、具有叶片前缘和叶片尾缘的叶片叶型以及连接叶片叶根和叶片叶型的叶片平台；所述叶片叶型内部设置有用于叶片顶部冷却的蛇形通道强化对流冷却回路；

所述叶片叶型顶部设置有具有凹槽的顶部封盖，所述凹槽内分别设置有至少一个气膜孔和至少一个凸起结构，且所述凸起结构沿所述气膜孔中心连线方向间隔分布，所述凸起结构的两侧与所述凹槽两侧边缘之间均具有间隙。

进一步，所述凸起结构的中心线连线方向与叶片前缘向叶片尾缘的弯曲弧线方向一致。

进一步，所述凸起结构的高度与所述凹槽的深度之间的比值为0.1-0.3。

进一步，所述顶部封盖表面涂覆有抗氧化涂层和隔热涂层。

进一步，所述凸起结构为矩形结构、半球形结构或肋片结构。

进一步，所述凸起结构与所述顶部封盖为一体式结构。

本发明具有以下有益效果：发明所提供的一种具有叶顶冷却结构的燃气轮机涡轮转子叶片，通过凸起结构增大了气膜的覆盖区域，同时改变了气膜流向，增强了叶顶凹槽面两侧的气膜覆盖效果。在不增加总冷却空气量的情况下，使叶顶凹槽面得到均匀合理的气膜冷却，强化涡轮叶片顶部冷却效果。并且通过凸起结构引起的凹槽内流动分离，能增大凹槽内的流动掺混，减小叶顶泄漏量和泄漏损失。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明中凸起结构与气膜孔配合示意图；

图1至图2中所示附图标记分别表示为：1-叶片叶根，20-叶片前缘，21-叶片尾缘，3-叶片平台，4-凹槽，5-顶部封盖，6-气膜孔，7-凸起结构，8-间隙。

具体实施方式

以下结合附图对发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释发明，并非用于限定发明的范围。

如图1至图2所示，具有叶顶冷却结构的燃气轮机涡轮转子叶片，包括叶片叶根1、具有叶片前缘20和叶片尾缘21的叶片叶型2以及连接叶片叶根1和叶片叶型2的叶片平台3；叶片叶型2内部设置有用于叶片顶部冷却的蛇形通道强化对流冷却回路。