[实用新型]陶瓷-金属相结合的透平导向叶片及其燃气轮机

说明书

一种陶瓷‑金属相结合的透平导向叶片，包括：后半叶身，设置于尾缘一侧，所述后半叶身的材质为金属；前半叶身，设置于前缘一侧，与所述后半叶身分体设计，且所述前半叶身与后半叶身形成完整叶型结构；其中，所述前半叶身的材质为陶瓷，用于降低冷却用冷气需求量。本实用新型采用分体设计方法，其中前半叶身采用陶瓷材料构成实心的叶片基体，后半叶身及内缘板和外缘板采用传统的金属材质，并采用传统空气冷却结构；因陶瓷的耐高温属性，不需要对前半叶身进行冷却，实现显著减少透平叶片需要的冷气量，且大幅提高了燃气轮机总体性能。

技术领域

本实用新型涉及燃气轮机透平叶片技术领域，尤其涉及一种陶瓷-金属相结合的透平导向叶片及其燃气轮机。

背景技术

未来燃气轮机的透平进口温度将达到1500℃以上，而当前最先进的高温合金材质叶片的安全工作温度约为900℃，透平一级导叶需要的综合冷效约为0.65～0.7，按照现有空气冷却技术水平，透平部件的冷气需求量将达到20％以上，冷气用量的增加将会降低燃气轮机的性能，这与高效燃气轮机的设计要求是相违背的，因此发展陶瓷叶片结构对于提升我国燃气轮机技术具有重要意义。

和金属叶一片相比较，陶瓷叶片以耐高温、耐磨损、高硬度、抗腐蚀等机械力学性能为主要特征，使其可以直接工作在高温燃气环境下。但多年来陶瓷叶片未获得批量工程应用，主要是陶瓷的韧性、弹性，和可安装性太差。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种陶瓷-金属相结合的透平导向叶片及其燃气轮机，以期至少部分地解决上述提及的技术问题中的至少之一。

为实现上述目的，作为本实用新型的一个方面，提供了一种陶瓷-金属相结合的透平导向叶片，包括：

后半叶身，设置于尾缘一侧，所述后半叶身的材质为金属；

前半叶身，设置于前缘一侧，与所述后半叶身分体设计，且所述前半叶身与后半叶身形成完整叶型结构；

其中，所述前半叶身的材质为陶瓷，用于降低冷却用冷气需求量。

作为本实用新型的另一个方面，还提供一种燃气轮机，包括如上述的陶瓷-金属相结合的透平导向叶片。

基于上述技术方案，本实用新型至少具有以下有益效果其中之一或其中一部分：

(1)叶片采用分体式结构，前半叶身采用陶瓷材料制成，由于陶瓷部分的叶身不需要进行冷却，因而在同样的燃气来流条件下，会大幅度降低冷气需求量；且考虑透平导向叶片尾缘太薄，通常为1mm左右，采用前缘一侧设置陶瓷材质的前半叶身，尾缘一侧设置金属的后半叶身的设计，避免纯陶瓷叶片的一个脆弱区域；

(2)因为内缘板与外缘板仍为金属材质，且与后半叶身相连，所以本实用新型保留了纯金属叶片的安装性能；

(3)本实用新型提出采用弹性垫片来对前半叶身进行封装，解决热态下陶瓷部分叶身由于线膨胀系数小于金属部分叶身而无法满足配合要求的问题。

附图说明

图1为本实用新型的陶瓷-金属相结合的透平导向叶片装配示意图；

图2为本实用新型的陶瓷-金属相结合的透平导向叶片内缘板装配示意图；

图3为本实用新型的陶瓷-金属相结合的透平导向叶片中部冷却结构示意图；

图4为本实用新型实施例的陶瓷-金属相结合的透平导向叶片横向半剖示意图；

图5为图4的A-A截面剖示图。

上述附图中，附图标记含义如下：

1、前半叶身；2、后半叶身；3、弹性垫片；4、盖板；5、气膜孔；6、凹槽；7、安装边；8、内缘板；801、定位凹槽；9、外缘板。