[发明专利]一种船用燃气轮机涡轮动叶冷却结构

说明书

一种船用燃气轮机涡轮动叶冷却结构，它属于燃气轮机领域，它包括叶根、叶型压力面、叶型吸力面、叶片前缘和叶片尾缘；叶身前部设有前部带肋蛇形冷却通道，叶片前缘处布有与前部带肋蛇形冷却通道相通的气膜孔，叶身中部设有中部带肋蛇形冷却通道，叶片尾缘处设有扰流柱冷却通道，中部带肋蛇形冷却通道与扰流柱冷却通道相连，叶根底部布置有三个以上进气孔，H形槽的底部布置有三个以上的出气孔，叶片尾缘设有中间劈缝。本发明结构简单，加工制造方便，冷却效果好，降低了叶片的制造成本。

技术领域

本发明属于燃气轮机领域，具体涉及一种船用燃气轮机涡轮动叶冷却结构。

背景技术

随着现代燃气轮机技术的发展，燃气轮机涡轮进口温度不断提高，当前最新型高温合金材料的耐高温程度已不能满足涡轮叶片的使用要求。为保证涡轮叶片在高温环境下正常运行，达到设计寿命，必须采用先进、高效的冷却技术降低涡轮叶片温度。叶片冷却技术可分为内部冷却与外部冷却两种，内部冷却即冷却空气在叶片内部通道流动吸收叶片热量，外部冷却是指冷却空气在叶身表面覆盖，隔绝高温燃气与叶身的直接接触。动叶内部的冷却结构主要有带肋蛇形冷却通道、矩阵式等，蛇形冷却通道可以看作若干直通道流程与U形拐角连接组合而成的冷却结构，因其结构简单且冷却效果较好，得到了广泛的应用。动叶外部冷却主要采用叶身上布置气膜孔的方式，对叶片温度较高的区域进行冷却。动叶为旋转工作叶片，设计工况下的转速能达到每分钟近万转。该转速下，叶片所受离心力极大，为降低叶身中部所受离心力，必须降低叶片顶部的重量。

随着燃气初温的升高，涡轮动叶普遍采用定向高温合金、单晶高温合金等耐温等级更高的材料。随着材料的升级，叶片的铸造难度不断提高。为满足铸造工艺性的要求，并提高叶片的铸造成功率，动叶冷却结构需避免过于复杂的结构。

发明内容

本发明是为克服现有技术不足，提供一种船用燃气轮机涡轮动叶冷却结构，该结构相对简单，加工制造方便，冷却效果好。

本发明的技术方案是：

一种船用燃气轮机涡轮动叶冷却结构，包括叶根、叶型压力面、叶型吸力面、叶片前缘和叶片尾缘；

叶片的顶部具有H形槽，叶身前部设有前部带肋蛇形冷却通道，叶片前缘处布有与前部带肋蛇形冷却通道相通的气膜孔，叶身中部设有中部带肋蛇形冷却通道，叶片尾缘处设有扰流柱冷却通道，中部带肋蛇形冷却通道与扰流柱冷却通道相连，叶根底部布置有三个以上进气孔，H形槽的底部布置有三个以上的出气孔，叶片尾缘设有中间劈缝。

进一步地，前部带肋蛇形冷却通道主要由若干个直通道与U形拐角通道连接而成，首个直通道起始于叶跟底部靠叶片前缘的进气孔，在叶身中贯通叶根和气膜孔，并在分别接近H形槽底部和叶根底部的两个直通道通过U形拐角通道相连，最后一个直通道与H形槽底部的出气孔相连。

进一步地，中部带肋蛇形冷却通道主要由若干个直通道与U形拐角连接而成，首个直通道起始于叶根中部位置的进气孔，在叶身中贯通叶根，并在接近H形槽底部相邻两个直通道通过U形拐角通道相连，最后一个直通道与叶片尾缘的扰流柱式冷却通道相连。

本发明相比现有技术具有以下有益效果

该船用燃气轮机涡轮动叶冷却结构满足冷却效果及工艺性的双重要求。为降低叶片工作温度，在叶片前缘布有带空间角度的气膜孔，在叶片前部和中部采用带肋蛇形冷却通道，叶片尾缘采用扰流柱冷却通道。采用该结构的叶片冷却效果好，可保证叶片在高温燃气中安全且长寿命使用。同时，采用该冷却结构的叶片制造难度低，成品率高，有效的降低了叶片的制造成本。

附图说明

图1为采用该冷却结构的涡轮动叶立体结构图；

图2为从叶型吸力面看的涡轮动叶立体结构图；

图3为图2的B向视图；

图4为图2的A向视图；