[发明专利]一种透平叶片及其冷却系统

说明书

技术领域

本发明涉及燃气轮机透平叶片技术。

背景技术

燃气轮机是一种将高温燃气的热能转化为机械能的透平机械。燃机的热效率与透平的进口温度密切相关，透平进口温度的增加将直接提升燃机的热效率，随着透平叶片材料性能的不断提升、热障涂层的发展、叶片冷却设计的不断完善及制造加工技术的改进，叶片在保证可靠使用的前提下其工作温度也在不断提高。在以往的航空发动机涡轮冷却设计中，冷却介质采用从压气机抽取来的温度相对较低的空气，冷却形式从简单的对流冷却发展到了气膜保护、对流冷却加冲击冷却等多样综合的冷却方式。冷却结构也相应变得越来越精巧。现阶段燃机透平的冷却设计沿用了航空发动机的冷却模式。但是已有的燃气轮机透平中的冷却介质仍然采用从压气机抽取空气，这对于重型气轮机而言，这样大的冷却空气消耗量，会显著地降低燃机热效率，影响燃机效益。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于用蒸汽代替空气进行强效冷却的透平叶片及其冷却系统。

本发明提供一种透平叶片，其特征在于：叶片5上缘板上设置了注入蒸汽的进口1和回收蒸汽的出口2，叶片内腔用径向肋3分成了A、B、C和D四个分隔腔。

本发明提供的透平叶片，其隔腔中可以设置有强化散热筋4。

本发明提供的透平叶片，其强化散热筋4的设置方向可以是不同的。

本发明还提供一种透平叶片的冷却系统，其特征在于：由蒸汽发生器6、蒸汽分配腔7、蒸汽收集器8和叶片5组成，蒸汽分配腔7、蒸汽收集器8和叶片5在透平气缸里，蒸汽分配腔7与叶片的入口相连，蒸汽收集器8与叶片5的出口相连，蒸汽发生器6通过各自的外部管路分别与蒸汽分配腔7和蒸汽收集器8相连；叶片5上缘板上设置了注入蒸汽的进口1和回收蒸汽的出口2，叶片内腔用径向肋3分成了A、B、C和D四个分隔腔。

本发明提供的透平叶片的冷却系统，其隔腔中可以设置有强化散热筋4，强化散热筋4的设置方向可以是不同的。

本发明提供的透平叶片，其优点在于：降低燃机冷却空气消耗量，增加流过透平的工质流量，在保持燃机透平进口温度的条件下，进一步提高透平的输出功率和效率，进而增加燃机的输出功率，提高燃机的热效率。

附图说明

图1为透平叶片的结构示意图(横截面)；

图2为透平叶片的结构示意图(纵剖面)；

图3为透平叶片冷却系统的结构示意图。

具体实施方式

实施例1透平叶片

透平叶片，其结构如图1和2所示，叶片5上缘板上设置了注入蒸汽的进口1和回收蒸汽的出口2，叶片内腔用径向肋3分成了A、B、C和D四个分隔腔，隔腔中设置有方向不同的强化散热筋4。

工作时，叶片使用的冷却蒸汽是外置蒸汽发生器产生的，蒸汽具有一定压力和温度。蒸汽经外部管路从气缸外引至叶片的蒸汽入口1，蒸汽从此处注入叶片内腔A。腔A位于叶片前缘，前缘是整个叶片受热侵蚀最严重的部位，需进行重点冷却；腔中的强化散热筋4将气流导向叶片头部的作用。注入腔A的冷却蒸汽经过蛇行回路从腔B、腔C流到腔D中，蒸汽在流动过程中对叶片进行冷却。流过叶片后的蒸汽从位于腔D上方的出口2导出，并经管路引到气缸外，实现蒸汽的闭环流动。

实施例2透平叶片的冷却系统

透平叶片的冷却系统，其结构如图3所示，由蒸汽发生器6、蒸汽分配腔7、蒸汽收集器8和叶片5组成，蒸汽分配腔7、蒸汽收集器8和叶片5在透平气缸里，蒸汽分配腔7与叶片的入口相连，蒸汽收集器8与叶片5的出口相连，蒸汽发生器6通过各自的外部管路分别与蒸汽分配腔7和蒸汽收集器8相连；叶片5上缘板上设置了注入蒸汽的进口1和回收蒸汽的出口2，叶片内腔用径向肋3分成了A、B、C和D四个分隔腔。

叶片5的结构如图1和2所示，其上缘板上设置了注入蒸汽的进口1和回收蒸汽的出口2，叶片内腔用径向肋3分成了A、B、C和D四个分隔腔，隔腔中设置有方向不同的强化散热筋4。

工作时，叶片使用的冷却蒸汽是外置蒸汽发生器6产生的，蒸汽具有一定压力和温度。蒸汽自蒸汽发生器6经外部管路从气缸外引至蒸汽分配腔7，再到叶片的蒸汽入口1，蒸汽从此处注入叶片内腔A。腔A位于叶片前缘，前缘是整个叶片受热侵蚀最严重的部位，需进行重点冷却；腔中的强化散热筋4将气流导向叶片头部的作用。注入腔A的冷却蒸汽经过蛇行回路从腔B、腔C流到腔D中，蒸汽在流动过程中对叶片进行冷却。流过叶片后的蒸汽从位于腔D上方的出口2导出到蒸汽收集器8，并经管路返回到蒸汽发生器6，实现蒸汽的闭环流动。