[发明专利]燃气轮机及其涡轮叶片

说明书

本发明公开了一种燃气轮机及其涡轮叶片，所述涡轮叶片包括叶片体和前缘隔板，叶片体具有在其弦向方向上相对的前缘和尾缘，叶片体具有在其高度方向上相对的叶顶和叶底，所述前缘处设有前缘冷却腔；前缘隔板沿叶片体的高度方向延伸，前缘隔板设置在前缘冷却腔内以将前缘冷却腔分隔为旋流腔和进气腔，旋流腔在叶片体的弦向方向上相比于进气腔更邻近前缘设置，叶底上设有与进气腔连通的前缘冷却气进口和与旋流腔连通的前缘冷却气出口，前缘隔板上设有与旋流腔和进气腔中的每一者连通的前缘通道。本发明实施例的涡轮叶片具有冷却效果好等优点。

技术领域

本发明涉及燃气轮机领域，具体涉及一种燃气轮机及其涡轮叶片。

背景技术

燃气轮机是以连续流动的气体为冷却气带动叶轮高速旋转，将燃料的能量转变为有用功的内燃式动力机械，是一种旋转叶轮式热力发动机。研究表明，燃气轮机的涡轮进口温度每提升55℃，燃气轮机的功率和效率可提高10％，因此，不断提高进气温度成为燃气轮机发展的必然要求。相关技术中，涡轮叶片的冷却效果不佳，导致燃气轮机的运行安全性较差。

发明内容

本发明是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识做出的：

涡轮叶片的缘到尾缘的外部流动复杂，热负荷高，相关技术中涡轮叶片的冷却结构往往只能对某些流动区域进行局部冷却，冷却效果不佳。本发明针针对前缘、中弦以及尾缘的结构特点设置对应的冷却结构，在制造技术允许的范围内，最大限度地提升涡轮叶片的换热能力，并减小流动损失，以提升涡轮叶片的体冷却效果，从而提高燃气轮机的功率和效率，维护其安全稳定运行。

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的实施例提出一种冷却效果好的涡轮叶片。

本发明的实施例提出一种燃气轮机，以解决燃气轮机功率低、效率低和运行安全性差的技术问题。

根据本发明实施例的涡轮叶片包括：

叶片体，所述叶片体具有在其弦向方向上相对的前缘和尾缘，所述叶片体具有在其高度方向上相对的叶顶和叶底，所述前缘处设有前缘冷却腔；和

前缘隔板，所述前缘隔板沿所述叶片体的高度方向延伸，所述前缘隔板设置在所述前缘冷却腔内以将所述前缘冷却腔分隔为旋流腔和进气腔，所述旋流腔在所述叶片体的弦向方向上相比于所述进气腔更邻近所述前缘设置，所述叶底上设有与所述进气腔连通的前缘冷却气进口和与所述旋流腔连通的前缘冷却气出口，所述前缘隔板上设有与所述旋流腔和所述进气腔中的每一者连通的前缘通道。

根据本发明实施例的涡轮叶片具有冷却效果好等优点。

在一些实施例中，所述前缘通道设有多个，多个所述前缘通道沿所述叶片体的高度方向间隔布置。

在一些实施例中，所述前缘上设有与所述旋流腔连通的气膜孔。

在一些实施例中，所述气膜孔设有多个，多个所述气膜孔沿所述叶片体的高度方向间隔布置。

在一些实施例中，所述叶片体具有在其厚度方向上相对的吸力面和压力面，所述前缘通道在所述叶片体的厚度方向上邻近所述吸力面或所述压力面设置。

在一些实施例中，所述叶片体具有在其弦向方向上位于前缘和尾缘之间的中弦，所述中弦处设有中弦冷却腔，所述叶底上设有与所述中弦冷却腔连通的中弦冷却气进口，所述叶片体上设有与所述中弦冷却腔连通的中弦冷却气出口。

在一些实施例中，所述中弦冷却腔包括第一中弦冷却腔和第二中弦冷却腔，所述第一中弦冷却腔和所述第二中弦冷却腔沿所述叶片体的弦向方向间隔布置；