[发明专利]涡轮叶片

说明书

本发明提供了一种涡轮叶片，其包括叶片主体和叶尖，叶尖设置在所述叶片主体的上方，叶尖上设有凹槽，在叶片主体的前缘区域内设有一空腔，空腔从涡轮叶片的叶顶沿涡轮叶片的径向延伸；叶片主体的前缘区域内还设有一内腔，内腔从所述涡轮叶片的叶顶沿涡轮叶片的径向延伸，且所述内腔与所述空腔之间开设有至少一个冷气进气孔，在所述空腔靠近所述叶顶处开设有冷气排气孔，使得冷气由所述内腔经由所述冷气进气孔流入所述空腔，对所述空腔的内外壁面进行对流换热，之后所述冷气由所述冷气排气孔排出。本发明涡轮叶片采用了新型的叶尖冷却结构，对凹槽侧壁及叶顶区域进行冷却，降低其温度水平。这样可以有效地冷却涡轮叶片叶尖区域，降低其温度水平。

技术领域

本发明涉及燃气轮机叶片冷却领域，特别涉及一种涡轮叶片。

背景技术

在先进的航空发动机中，涡轮叶片多采用带凹槽的叶尖结构，以减少叶尖间隙的泄漏，提高涡轮工作效率。对于这种结构而言，叶顶及凹槽侧壁面的冷却设计受到一定限制。

目前，涡轮叶片叶尖区域的冷却主要依靠叶片内部的回转通道对叶顶的冷却，以及部分排布在叶片压力面靠近叶顶区域的离散气膜孔冷却。内部回转通道中的冷气通过对流换热的形式带走部分热量，而排布在压力面靠近叶顶区域的气膜孔出流的冷气越过叶顶，对叶顶形成局部保护。

由于凹槽的特殊结构形式，压力面离散孔出流的冷气在横越叶顶时，难以保证较好的贴附性，冷却效率极低。

此外，凹槽侧壁面通常并未采取冷却措施。承受着较大热负荷的涡轮叶片叶尖及凹槽侧壁面往往因得不到有效冷却而出现局部高温区。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中涡轮叶片承受较大热负荷，容易出现局部高温区的缺陷，提供一种涡轮叶片。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种涡轮叶片，其特点在于，所述涡轮叶片包括叶片主体和叶尖，所述叶尖设置在所述叶片主体的上方，所述叶尖上设有凹槽，在所述叶片主体的前缘区域内设有一空腔，所述空腔从所述涡轮叶片的叶顶沿所述涡轮叶片的径向延伸；

所述叶片主体的前缘区域内还设有一内腔，所述内腔从所述涡轮叶片的叶顶沿所述涡轮叶片的径向延伸，且所述内腔与所述空腔之间开设有至少一个冷气进气孔，在所述空腔靠近所述叶顶处开设有冷气排气孔，使得冷气由所述内腔经由所述冷气进气孔流入所述空腔，对所述空腔的内外壁面进行对流换热，之后所述冷气由所述冷气排气孔排出。

较佳地，所述冷气进气孔和所述冷气排气孔的角度为可调式，所述冷气进气孔和所述冷气排气孔的截面形状为圆形或多边形气膜孔。

较佳地，所述冷气进气孔和所述冷气排气孔的角度调整范围为0°-60°。

较佳地，所述冷气进气孔分布在所述空腔的下部。

较佳地，所述冷气进气孔的直径为0.1mm-1mm。

较佳地，所述空腔的宽度为所述叶片的内外壁的厚度的1/5-1/3。

较佳地，所述空腔的高度为所述叶片的高度的1％-10％。

较佳地，所述空腔的截面形状为扇形、方形、圆形或多边形。

较佳地，所述冷气排气孔的直径为0.1mm-1mm。

较佳地，所述空腔内设置有扰流柱或扰流肋。

本发明的积极进步效果在于：

本发明涡轮叶片采用了新型的叶尖冷却结构，对凹槽侧壁及叶顶区域进行冷却，降低其温度水平。这样可以有效地冷却涡轮叶片叶尖区域，降低其温度水平。

附图说明