[发明专利]一种涡轮动叶冷却空气增压装置

说明书

本发明的目的在于提供一种涡轮动叶冷却空气增压装置，包括涡轮动叶、轮盘，涡轮动叶安装在轮盘上，每一片涡轮动叶均设置一个引气管，引气管的外部设置导流盘，引气管通过导流盘固定，引气管与涡轮动叶前缘部分的冷气流道的进气口相连，引气管在周向与垂直中心线偏一个角度，使得引气管下部进气口方向与转子旋转方向一致，进气口为与转子旋转方向相同的斜切进气口。本发明实现了根据需要对进入动叶不同位置的冷却空气的压力的控制，降低了对冷却空气压力的要求，提高了冷却空气的利用效率。

技术领域

本发明涉及的是一种燃气轮机，具体地说是燃气轮机的冷却结构。

背景技术

涡轮第1级动叶是燃气轮机转子中工作温度最高的零部件，长时间工作在高温高应力的环境下，第1级动叶是燃机中危险性较高的零部件，一般情况下，第1级动叶均为空心结构，造成叶片实体部分尺寸小，壁厚薄，结构强度相对较差，设计安全无法提高，对加工质量的要求高。一旦一级动叶发生故障，基本意味着至少涡轮通流部分所有叶片的损坏，损害大，维修成本高，时间长，难度大，因此如何提供第1级动叶的可靠性和设计安全裕度是燃机设计的关键技术。众所周知，当温度升高时，材料的性能相应下降，为了使材料能够满足第1级动叶的强度要求，一般会采用两种方式，一是使用高等级的高温合金，二是给叶片供冷却空气降低叶片的温度。想要提升高温合金的耐温和强度代价大，难度高，短时间内无法实现，因此对叶片的冷却技术的研究就成为了重中之重。由于叶片进气侧与气流方向正对，所受动压最高，因此叶片进气侧所需的冷却空气压力最高，叶身中部和排气侧所需的压力与进气侧相比偏低，但为了满足叶片进气侧冷却空气的要求，再设计时要通过减小压力损失，选择高压的抽气点等手段保证冷却空气的压力，设计难度大，机组损失大。

发明内容

本发明的目的在于提供降低对冷却空气压力的要求，提高冷却空气的流速和压力的一种涡轮动叶冷却空气增压装置。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种涡轮动叶冷却空气增压装置，其特征是：包括涡轮动叶、轮盘，涡轮动叶安装在轮盘上，每一片涡轮动叶均设置一个引气管，引气管的外部设置导流盘，引气管通过导流盘固定，引气管与涡轮动叶前缘部分的冷气流道的进气口相连，引气管在周向与垂直中心线偏一个角度，使得引气管下部进气口方向与转子旋转方向一致，进气口为与转子旋转方向相同的斜切进气口。

本发明还可以包括：

1、一分部冷却空气通过泵吸作用被增压后，经引气管供入涡轮动叶前缘空腔内，其余部分冷却空气经由没有增压效果的导流盘和轮盘形成的空气流道引入。

2、所述引气管为变径结构，靠近涡轮动叶方向的直径大于远离涡轮动叶方向的直径。

3、静止状态时，引气管被导流盘小孔挡住，从而防止脱出，运行状态时，在离心力作用下，引气管顶在涡轮动叶前缘部分的冷气流道的进气口中。

本发明的优势在于：本发明实现了根据需要对进入动叶不同位置的冷却空气的压力的控制，降低了对冷却空气压力的要求，提高了冷却空气的利用效率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为A向视图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1-2，一种涡轮动叶冷却空气增压装置包括导流盘3和引气管4。在涡轮动叶1和轮盘2前部，为每一片叶片设置了引气管，引气管在周向与垂直中心线偏一定角度，引气管4下部进气口方向与转子旋转方向一致，并且在进气口加工与旋转方向相同的斜切进气口。由于叶片进气侧与气流方向正对，所受动压最高，因此叶片进气侧所需的冷却空气压力最高，因此将引气管4与动叶1前缘部分的冷气流道的进气口相连，使经过引气管4增压的冷气进入叶片前缘，而叶片其余内腔的冷却空气经由没有增压效果的导流盘3和轮盘2形成的空气流道引入。转子旋转时，带动引气管4一同旋转，引气管4的斜切进气口与转子旋转方向相同，这样，气体从引气管4的斜切进气口强行吸入引气管4，引气管4起到了类似于离心泵的作用，由于离心力的作用，将冷气甩出给冷气进行了增压，增压后通过叶片前缘冷气进气口进入第1级动叶进气侧内腔，实现了将增压后的冷气引入前缘，不增压的冷气引入叶片其余位置。在引气管4外部的导流盘3，用于固定引气管4，引气管4采用变径结构，靠近叶片的方向直径大，远离叶片的方向直径小，静止状态时，引气管4被导流盘3小孔挡住，防止脱出，运行时由于离心力的作用，引气管4被甩出，顶在叶片的冷却空气接口中。这种结构增加了第1级动叶片的冷气流量、压力和流速，增加了冷却换热效果，降低了对冷却空气压力的要求。