[发明专利]涡轮转子叶片及包括其的燃气轮机

说明书

一种涡轮转子叶片及包括其的燃气轮机，其中涡轮转子叶片包括叶片叶身，所述叶片叶身包括冷气通道和冲击板；冷气通道，设置于所述叶片叶身内部；冲击板，设置于所述叶片叶身内部；其中，所述冲击板上设置冲击孔，所述冲击孔与所述冷气通道相连通，用于将冷气通道内的冷却空气经过冲击孔对叶片叶身顶部区域进行冲击强化冷却。本发明涡轮转子叶片内部采用了复杂的冷气通道结构，在叶片叶身内部冷气通道靠近叶尖区域采用了冲击强化冷却，利用转子叶片冷却空气压力裕度高，冲击冷却换热系数高的特点，降低转子叶片叶尖区域的金属温度，提高涡轮转子叶片寿命。

技术领域

本发明涉及燃气轮机技术领域，尤其涉及涡轮转子叶片及包括其的燃气轮机。

背景技术

随着燃气轮机设计技术水平的提高，燃气轮机涡轮进口燃气温度不断提高，涡轮部件所面临的热负荷极高，早已超过高温材料能够承受的极限。为了保证涡轮叶片安全可靠工作，需要对其进行复杂的冷却设计，以使叶片本体的温度和应力分布保持在合理的水平。

在各种内部冷却换热技术中，冲击冷却换热系数最高，换热效果最好，但是压力损失也最大，因此需要的冷却空气压力更高。

在涡轮叶片冷却设计过程中，叶尖区域存在泄露流动等三维流动结构，叶尖区域由于距离冷气入口较远，用于冷却的空气已经被加热升温，加上内部对流冷却结构换热系数相对较低，冷却效果往往较差。在以上因素作用下，涡轮转子叶片叶尖区域极容易由于冷却效果差而导致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

有鉴于此，本发明的主要目的是提供一种涡轮转子叶片及包括其的燃气轮机，以期至少部分地解决上述提及的技术问题的至少之一。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

作为本发明的一个方面，提供一种涡轮转子叶片，包括叶片叶身，所述叶片叶身包括冷气通道和冲击板；

冷气通道，设置于所述叶片叶身内部；

冲击板，设置于所述叶片叶身内部；

其中，所述冲击板上设置冲击孔，所述冲击孔与所述冷气通道相连通，用于将冷气通道内的冷却空气经过冲击孔对叶片叶身的叶尖区域进行冲击强化冷却。

作为本发明的另一个方面，还提供一种燃气轮机，包括如上述的涡轮转子叶片。

基于上述技术方案，本发明相较于现有技术，至少具有以下有益效果的其中之一或其中一部分：

本发明在不增加总冷却空气量的情况下，利用叶尖区域冷气压力高，热负荷高的特点，采用冲击冷却结构对叶顶和冲击后腔室壁面进行强化换热，从而有效降低叶尖区域金属温度。

附图说明

图1是本发明实施例1-3的涡轮转子叶片立体示意图；

图2是本发明实施例1的涡轮转子叶片内部结构截面示意图；

图3是图2的A-A截面剖视图；

图4是图2的B-B截面剖视图；

图5是图2的C-C截面剖视图；

图6是本发明实施例2的涡轮转子叶片内部结构截面示意图；

图7是图6的D-D截面剖视图；

图8是图6的E-E截面剖视图；

图9是图6的F-F截面剖视图。

图10是本发明实施例3的涡轮转子叶片内部结构截面示意图；

图11是图10的G-G截面剖视图；

图12是图10的H-H截面剖视图；