[发明专利]用于燃气涡轮的叶片和包括所述叶片的电力生成设备

说明书

本发明涉及用于燃气涡轮的叶片和包括所述叶片的电力生成设备。用于燃气涡轮(5)的叶片，设有翼型件(18)，其具有前缘(27)、后缘(28)、压力侧(24)和吸取侧(25)；该翼型件(18)包括外壁(35)和基本上由外壁(35)包围的内壁(36)；且设有冷却装置(29)，其包括至少部分地沿吸取侧(25)在外壁(35)和内壁(36)之间限定的吸取侧冷却路径(31a)；吸取侧冷却路径(31a)具有至少一个吸取侧入口(40)和至少一个吸取侧排放装置(41)；吸取侧入口(40)相比吸取侧排放装置(41)布置成更靠近后缘(28)。

优先权

本申请要求2017年6月7日提交的欧洲专利申请号17174866.8的优先权，其公开内容通过引用并入。

技术领域

本发明涉及用于燃气涡轮的叶片且涉及包括所述叶片的电力生成设备。具体地，本发明涉及燃气涡轮的叶片的改善的冷却。优选地，电力生成设备连接至电网。

背景技术

在电能生成设备的操作期间，燃气涡轮的叶片经常暴露于来自燃烧室的热气体流。

在燃气涡轮中流动的热气体的温度影响设备的性能。具体地，设备的性能随着在涡轮内部流动的热气体的增加的温度而增加。

然而，在燃气涡轮中流动的热气体的温度的增加由构成叶片的材料的热阻限制。

为了克服这种限制，近年来，用于叶片的冷却系统已经被采用。通常，从压缩机提取或来自专用冷却空气源的冷却空气被驱动穿过叶片。

设有冷却系统的叶片的示例在文件US 8,231,349或EP 2107215中公开。

然而，将大量冷却空气引入到燃气涡轮的叶片中将导致过度的热动力损失。

发明内容

本发明的对象因此是提供具有优化冷却系统的叶片，能够改善叶片的热阻，允许在燃气涡轮中流动的气体的温度的进一步增加且降低热动力损失，因而从而改善了设备性能。

根据本发明，提供了用于燃气涡轮的叶片，包括：

翼型件，具有前缘、后缘、压力侧和吸取侧；翼型件包括外壁和基本上由外壁包围的内壁；和

冷却装置，其包括至少部分地沿吸取侧在外壁和内壁之间限定的吸取侧冷却路径；吸取侧冷却路径具有至少一个吸取侧入口和至少一个吸取侧排放装置；吸取侧入口相比吸取侧排放装置布置成更靠近后缘。

这样，冷却流体沿吸取侧冷却路径的流是相对于在膨胀通道中热气体工作流体的流的反向流。该解决方案改善了热交换效率，因为随着反向流获得的热传导高于平行流交换。因为冷却效率增加，更低的冷却流体流率可被抽取用于冷却叶片。这导致设备效率的显著增加，因为冷却流体通常从设备的压缩机被抽取。

此外，由于吸取侧冷却路径的要求保护的结构，冷却流体当其行进穿过吸取侧冷却路径且然后通过靠近前缘的吸取侧排放装置释放时被加热。这样，加热的冷却流体被排放到热气体工作流体流中，降低了热动力损失。

根据本发明的一种优选实施例，吸取侧冷却路径包括多个处于流体联通且并排布置的吸取侧冷却室；多个吸取侧冷却室包括吸取侧入口室，其是最靠近后缘的吸取侧冷却室，和吸取侧排放室，其是最靠近前缘的吸取侧冷却室；吸取侧入口室包括吸取侧入口且吸取侧排放室包括吸取侧排放装置。

根据本发明的一种优选实施例，翼型件具有底座和尖端；多个吸取侧冷却室基本上沿从底座朝向尖端行进的方向延伸。

根据本发明的一种优选实施例，至少一个吸取侧冷却室设有至少一个湍流器。这样改善了吸取侧冷却路径的冷却效率。