[实用新型]一种透平机械叶片

说明书

技术领域

本实用新型涉及透平技术领域，特别涉及一种透平机械叶片。

背景技术

透平是意为旋转物体的英文音译，透平最主要的部件是安装在透平轴上的旋转元件（转子或称叶轮），具有沿圆周均匀排列的叶片，流体所具有的能量在流动中经过喷管时转换成动能，流体流过转子时冲击叶片，推动转子转动，从而驱动透平轴旋转，透平轴直接或经传动机构带动其他机械，输出机械功。透平按所用的流体介质不同而区分为水轮机、燃气轮机和空气透平等。

燃气轮机是一种重要的热-功转换装置，在当前全球能源紧缺的趋势下，各国的相关科研研究人员都努力提高燃气轮机效率，而提高燃气轮机性能的一个重要途径是提高透平进口燃气温度。随着透平进口燃气温度的不断提高，其运行温度已远高于金属允许温度，如目前最先进的航空燃气轮机中透平进口燃气温度已达2000K，先进重型燃气轮机的透平进口温度已达1873K，在研重型燃气轮机透平进口温度高达1973K。要保证燃气轮机在高温环境下能够长时间可靠运行主要有两种途径，一种是进一步提高叶片材料的耐热性能，另一种是采用先进的冷却技术来降低叶片温度。

如图1所示为一种叶片结构，叶片内部中空，通过从压气机抽取冷气通入到透平叶片内部，利用冷气与叶片之间的温差从叶片上吸热，从而实现对叶片的冷却，但这种叶片的结构强度较低，特别是在高温环境下的使用寿命较低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种透平机械叶片，具有良好的结构强度。

本实用新型的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：一种透平机械叶片，包括内部中空的叶片本体，叶片本体内部设有第一隔板，第一隔板与叶片本体迎着气流的一端围成用于通入压缩冷气的第一气腔，第一隔板上设有若干第一气孔，叶片本体另一端为开口的尖端，叶片本体内部靠近尖端处成排设有互相平行的第一金属板，叶片本体厚度从尖端至相对的另一端逐渐增大。

通过采用上述技术方案，第一隔板与叶片本体围成第一气腔，往第一气腔内通入压缩的冷空气，冷空气从第一隔板上的第一气孔进入叶片本体内腔中，再从叶片本体的尖端处喷出，由于第一隔板和靠近尖端处的第一金属板的支撑作用，加上叶片本体从尖端至另一端逐渐扩大的形状，保证了叶片本体具有较强的结构强度，叶片的使用寿命得到了一定提升。

优选的，第一金属板垂直于叶片本体内的气流方向设置，第一金属板上设有若干第二气孔。

通过采用上述技术方案，第一金属板可传导叶片本体上的热量，并在与冷空气接触的过程中换热，在第一金属板上开第二气孔，一定程度上可减缓冷空气通过速度，延长换热时间，从而提高换热效率。

优选的，叶片本体内还设有第二隔板，第二隔板与第一隔板围成第二气腔，第二气腔的壁上设有若干第三气孔。

通过采用上述技术方案，冷空气从第一气腔排出时进入第二气腔，再从第二气腔上的第三气孔排出至叶片本体内，如此设置也可减缓冷空气运动速度，从而延长冷空气与叶片本体内壁的换热时间，从而提高换热效率。

优选的，第二气腔与叶片本体的两侧内壁围成厚薄均匀的气冷通道。

通过采用上述技术方案，冷空气从第二气腔排出后进入狭窄的、厚薄均匀的气冷通道，可将冷空气流量保持在较低水平，降低了冷空气通过速率，提高了换热效率，还可减少用气量。

优选的，多排第三气孔间隔均匀地设于第二气腔参与围设气冷通道的两侧壁上。

通过采用上述技术方案，冷空气从多处第三气孔中排入气冷通道，使距离第一气腔不同距离的多处第三气孔处排出的冷空气温度大致相当，保证了叶片本体的各处具有大致相同的冷却效果。

优选的，气冷通道内设有与气冷通道内的气流方向平行的第二金属板，第二金属板一端固定于叶片本体的内壁上，另一端固定于第二隔板上。

通过采用上述技术方案，第二金属板起到固定、支撑第二隔板的作用。

优选的，气冷通道内设有若干互相平行且间隔均匀的第二金属板。

通过采用上述技术方案，由于若干第二金属板平行于气冷通道内的气流方向设置，若干第二金属板还可传导叶片本体的热量，冷空气在经过若干第二金属板时与第二金属板换热，成排设置的第二金属板大大提高了冷空气与叶片本体的间接换热面积。

优选的，第二气腔正对两处气冷通道的壁内侧分别固定有若干第三金属板和第四金属板。

通过采用上述技术方案，由于若干第三金属板、第四金属板的阻挡，降低了冷空气在第二气腔中的流通速度，从而延长了冷空气与叶片本体的换热时间，提高了换热效率。