[发明专利]强化静叶内部冷却的结构及方法

说明书

本发明涉及透平静叶冷却技术领域，尤其涉及一种强化静叶内部冷却的结构，包括连接在静叶平台上的静叶身，静叶身内部设有冷却通道后腔室，冷却通道后腔室远离静叶平台的一端设有用于通入冷却气体主流的冷气入口，静叶平台上开设有与冷却通道后腔室相连通的通气孔，通气孔用于向冷却通道后腔室的末端通入强化冷却气体，静叶身的尾缘设有尾缘劈缝。还涉及一种强化静叶内部冷却的方法，从静叶身远离静叶平台的一侧向静叶身内部的冷却通道后腔室通入冷却气体主流，从静叶平台的底部向冷却通道后腔室的末端通入强化冷却气体，强化冷却气体与冷却气体主流掺混后从静叶的尾缘劈缝流出。能够防止静叶身靠近内部冷却通道末端的尾缘区域发生过热。

技术领域

本发明涉及透平静叶冷却技术领域，尤其涉及一种强化静叶内部冷却的结构及方法。

背景技术

燃气轮机透平静叶通常会采用一定的内部冷却方式来降低叶片的温度从而保证叶片能够正常服役。而为了加强内部换热，让冷气能够带走更多的热量，通常会采用一些特定的内部冷却结构。

尾缘劈缝是常见的静叶内部冷却结构之一，采用该内部冷却结构，冷却空气进入静叶内部冷却通道后最终从静叶尾缘的尾缘劈缝流出，冷却空气在静叶内部冷却通道内沿静叶的叶高方向流动的同时从尾缘劈缝水平流出与静叶外部的热通道主流混合。对于这种冷却结构，位于静叶内部冷却通道末端的尾缘劈缝出口处实为冷却空气分配的末端，一旦冷却空气量减少，该区域将最先发生过热。

透平静叶采用的冷却空气是从燃气轮机的压气机引入的，其引入路径通常是从压气机静叶持环，经过燃气轮机外部管道，最后引入透平静叶内部冷却通道。通过这条路径进入透平静叶的冷气通常带有一定的杂质和粉尘，需要静叶持环上的滤网过滤。然而，随着燃气轮机运行时间的累积，滤网上的粉尘日积月累很容易导致堵塞，这样一来，冷却空气量就会减少，燃气轮机透平静叶靠近内部冷却通道末端的尾缘区域就会因此发生过热问题，对燃气轮机透平静叶的正常服役带来安全隐患。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种强化静叶内部冷却的结构及方法，能够防止静叶靠近内部冷却通道末端的尾缘区域发生过热，以克服现有技术的上述缺陷。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种强化静叶内部冷却的结构，包括连接在静叶平台上的静叶身，静叶身内部在靠近静叶身的尾缘处设有冷却通道后腔室，冷却通道后腔室远离静叶平台的一端设有用于向冷却通道后腔室通入冷却气体主流的冷气入口，静叶平台上开设有与冷却通道后腔室相连通的通气孔，通气孔用于向冷却通道后腔室的末端通入强化冷却气体，静叶身的尾缘设有连通冷却通道后腔室与静叶身外部空间的尾缘劈缝。

优选地，通气孔从静叶平台的底部延伸至冷却通道后腔室。

优选地，通气孔的出口在冷却通道后腔室靠近尾缘劈缝的一侧与冷却通道后腔室相连通。

优选地，通气孔的出口的直径不大于冷却通道后腔室的末端的直径。

优选地，通气孔的轴线和冷气入口的轴线均垂直于静叶平台。

优选地，在静叶平台的轴平面上，通气孔的轴线与静叶平台之间形成夹角α且满足：90°＜α＜180°；在静叶平台的径向平面上，通气孔的轴线与静叶平台之间形成夹角β且满足：45°＜β＜135°。

优选地，通气孔的入口和出口均与静叶平台之间设有倒圆角。

本发明还提供一种强化静叶内部冷却的方法，从静叶身远离静叶平台的一侧向静叶身内部的冷却通道后腔室通入冷却气体主流，从静叶平台的底部向冷却通道后腔室的末端通入强化冷却气体，强化冷却气体与冷却气体主流掺混后从静叶身的尾缘劈缝流出。

优选地，在静叶平台上开设从静叶平台的底部延伸至冷却通道后腔室的用于通入强化冷却气体的通气孔，并使通气孔的出口在冷却通道后腔室靠近尾缘劈缝的一侧与冷却通道后腔室相连通。