[实用新型]具有带变化直径的冷却通道的涡轮机部件

说明书

技术领域

本实用新型所公开的主题涉及涡轮机部件中的冷却通道，更具体地，涉及在其中具有带变化直径（例如，收敛形状、发散形状等）的成形管电化学加工（STEM）冷却孔的涡轮机喷嘴、护罩和/或叶片。

背景技术

在一些涡轮机（例如，燃气涡轮机）中，效率与沿着热气体路径流动并且驱动涡轮机叶片的涡轮机气体的温度成正比。这些燃气涡轮机典型地具有大约2700华氏度（1482摄氏度）左右的温度，所述温度可能施加应力和/或损坏涡轮机部件（例如，涡轮机叶片、护罩、喷嘴等）。为了耐受这些高温，部件由高级材料制造并且典型地包括带恒定直径的平滑腔孔冷却通道以便使冷却介质（典型地是压缩器排出空气）流动通过叶片。这些通道也典型地以恒定直径从径向内叶片根部延伸到径向外叶片尖端。

许多发电涡轮机叶片使用成形管电化学加工（STEM）圆形钻孔来形成涡轮机翼型的内部的径向冷却流动通道。STEM用于以例如300:1的纵横比（例如，孔的长度或深度与最大横向尺寸（例如，孔的直径）的比率，在某些具体应用中所述最大横向尺寸可以小至几毫米）在导电材料中非接触钻出小、深孔。STEM过程通过电解溶解去除原料，使用电流在电极和工件之间流动通过在居间中间中流动的电解液来形成径向冷却流动通道。

尽管已使用平滑腔孔通道，但是紊流促进器（例如，紊流器）也在许多燃气涡轮机叶片中使用以增强内部热传递效率。对于相同的冷却流率该热传递增强可以将热传递效率增加到平滑腔孔通道的两倍以上。紊流器常规地包括沿着冷却通道的内表面的内部脊或糙化表面。然而，这些平滑腔孔通道和/或紊流器的形成可能由涡轮机叶片内的壁厚度要求限制，特别是邻近典型地具有很小/薄尺寸的涡轮机叶片的尖端和/或后缘。这些限制导致平滑腔孔通道具有靠近涡轮机叶片的根部部段的小直径从而满足尖端中的壁厚度要求。

实用新型内容

本实用新型公开了具有带变化直径（例如，收敛形状、发散形状等）的成形管电化学加工（STEM）冷却孔的涡轮机部件（例如，涡轮机喷嘴、护罩和/或叶片）。

本实用新型的第一方面包括：一种涡轮机部件，其包括：至少一个长形冷却通道，所述至少一个长形冷却通道从叶片的根部延伸到叶片的尖端，其中所述长形冷却通道具有沿着所述叶片的长度的可变直径。

本实用新型的第二方面包括：一种涡轮机叶片，其包括：根部，所述根部配置成连接到涡轮机；基部，所述基部布置在所述根部上并且配置成延伸到涡轮机流动路径中，所述基部具有翼型形状并且包括尖端；以及至少一个长形冷却通道，所述至少一个长形冷却通道形成于所述根部和所述基部中，所述至少一个长形冷却通道包括：第一部段，所述第一部段邻近所述根部布置并且包括在所述至少一个长形冷却通道的末端处的孔，所述第一部段延伸到所述基部中，以及第二部段，所述第二部段流体地连接到所述第一部段并且邻近所述尖端布置，其中所述第二部段的第二直径小于所述第一部段的第一直径。

本实用新型的第三方面包括：一种涡轮机，其包括：定子；工作流体通道，所述工作流体通道大致由所述定子围绕；转子，所述转子在所述定子的径向内侧并且在所述工作流体通道中布置；以及连接到所述转子的涡轮机叶片，所述涡轮机叶片包括：至少一个长形冷却通道，所述至少一个长形冷却通道从所述涡轮机叶片的根部延伸到所述涡轮机叶片的尖端，其中所述长形冷却通道具有沿着所述叶片的长度的可变直径。

附图说明

从结合描绘本实用新型的各实施例的附图进行的本实用新型的各方面的以下详细描述将更容易理解本实用新型的这些和其它特征，其中：

图1显示根据本实用新型的实施例的涡轮机部件；

图2显示根据本实用新型的实施例的涡轮机部件；

图3显示根据本实用新型的实施例的冷却通道；

图4显示根据本实用新型的实施例的冷却通道；

图5显示根据本实用新型的实施例的冷却通道；

图6显示根据本实用新型的实施例的冷却通道；

图7显示根据本实用新型的实施例的冷却通道；

图8显示根据本实用新型的实施例的冷却通道的横截面图；

图9显示根据本实用新型的实施例的冷却通道的横截面图；

图10显示根据本实用新型的实施例的冷却通道的横截面图；

图11显示示意性方块图，示出根据本实用新型的实施例的联合循环发电机组系统的部分；以及

图12显示示意性方块图，示出根据本实用新型的实施例的单轴联合循环发电机组系统的部分。