[发明专利]供冷却燃气透平叶片后缘用的冷却流道的构造

说明书

本发明涉及燃气透平用的诸如一种静叶的翼面。更具体地说，涉及一种具有改进的冷却空气流道的翼面。

燃气透平采用若干成排排到在透平区圆周上静叶。由于这些叶片暴露于自燃烧区排出的灼热燃气，因此，这些叶片的冷却是非常重要的。通常，由经叶片翼面内构成的一些腔道的流动冷却空气来实现冷却。

按照一种方法，叶片翼面的冷却是借助于将一个或多个管形插入物插入到各翼面空腔内，从而在该插入物和该翼面壁之间构成包围该插入物的通道来实现的。插入物具有许多沿其周边分布的孔，这些孔将冷却空气沿这些通道周围分布。

按照另一种方法，每一翼面空腔包含许多条径向延伸的通道，通常为3条，构成螺旋形排列。供给叶片外侧板的冷却空气，进入第一通道，并径向向内流动，直到它达到叶片内侧板。冷却空气的第一部分经内侧板流出叶片，进入位于相邻排转子盘之间的空腔内。空腔内的冷却空气用来冷却转子盘的表面。冷却空气的第二部分变换方向，径向向外流经第二通道，直达它达到外侧板，随后它再次改变方向，并径向向内流经第三通道。

叶片后缘部分由于薄其冷却是特别困难的。在传统的开环冷却系统中，冷却空气自叶片内腔经翼面后缘内的轴向通道排入热燃气流道内。在闭环系统中，叶片翼面的后缘部分可将冷却空气经包围的流道沿翼驻方向引入后缘中来冷却。然而，这种方法导致了厚的后缘，从空气动力学的观点看是不希望的，并增加了制造复杂性。

按照另一种方法，冷却空气经在内、外侧板之间延伸的翼展方向的径向孔引入，空气或者自内侧板径向向外流到外侧板，或者自外侧板径向向内流到内侧板。遗憾的是这种方法具有几个缺点。首先，由于冷却空气到达孔端的时间而被充分加热，使它的冷却效果不够，从而导致邻近内侧板或外侧板的后缘部分过热。而且，若这些孔径较小，则孔的长度会导致不希望有的大的冷却空气压降。然而，用增加孔径来减小压降会导致不希望有的厚的后缘。

而且翼展径向孔难以制造。若翼面是铸造的，则采用长的小直径的翼展径向孔能导致长的无支撑的，因而足够的型芯。此外，这种长的冷却孔使它难以保持壁厚公差，从而导致长的渗漏时间。

因此，希望提供一种供冷却翼面后缘部分用的冷却方案，它克服了前述方法所存在的问题，包括由于冷却流体到达冷却通道端部的时间而被加热以及冷却流体经受的压降两者均被减至最小。

因此，本发明总的目的是提供一种供冷却翼面后缘部分用的方案，它克服了前述方法所存在的问题，包括由冷却流体到达冷却通道端部的时间而被加热以及冷却流体经受的压降两者均被减至最小。

简单地说，本发明的这一目的以及其它的目的是通过采用一种燃气透平翼面来实现的。它包括：(ⅰ)一前缘和一后缘；(ⅱ)第一和第二端，第一端自第二端径向向外配置；(ⅲ)第一和第二侧壁；(ⅳ)在第一和第二侧壁之间构成的第一通道，它有一进口，接收被引至该翼面的冷却流体流；(ⅴ)一个配置在在第一和第二端之间的压力空间，与第一通道连通；(ⅵ)若干与所述压力空间连通的第二通道，自该压力空间沿大致径向方向朝第一端延伸；(ⅶ)若干与该压力空间连通的第三通道，自该压力空间沿大致径向方向朝第二端延伸。

在本发明的一个优先实施例中，该压力空间配置在邻近该翼面后缘的大致中间高度上。

图1是经本发明燃气透平叶片的纵剖面图；

图2是经图1中Ⅱ-Ⅱ线所取的横剖面图；

图3是经图1中Ⅲ-Ⅲ线所取的横剖面图；

图4是图1所示叶片后缘部分的等角投影图。

参照各附图，在图1-4中表示一种供燃气透平的透平区用的具有本发明的翼面的叶片1。该叶片1由在一端具有一内侧板2和在另一端具有一外侧板4的翼面6组成。如图2清楚表示，叶片1的翼面部分6由相对两侧壁9和11构成，它们会合形成一前缘8和一后缘10。本发明涉及一用以冷却翼面6，最好冷却邻近后缘10的翼面部分的装置。

翼面6的主部是空心的。横向延伸肋48、50和52将翼面6的空心内部分隔成了3个冷却空气通道32、34和36。第一通道32是却空气输送通道，是在邻近前缘8的翼面6的部分中形成的。第二通道34也是冷却空气输送通道，但是在后缘10邻近形成的。内侧板2中的通道17连接通道32和34。第三通道36是在翼面6的中弦区内形成的，构成冷却空气排出通道。

参照图1，冷却流体输送管道13与外侧板4相连接。外侧板4中的开口18允许输送管13跟在外侧板内形成的通道16连通。外侧板通道16跟翼面6中的通道32和34连接。