横截面为圆形的冷却专用通道，贯通叶片叶身、上缘板5与下缘板6，孔延伸方向与叶片外部燃气流动方向近乎垂直;上回转腔7和下回转腔8同样具有一定的扭曲规律，上回转腔7两侧壁面为沿压力面与吸力面叶型向上缘板外侧的延伸，下回转腔8两侧壁面为沿压力面与吸力面叶型向下缘板外侧的延伸，这样可以更好地顺应冷气流动。
[0017]上缘板5用于安装并固定在燃气轮机涡轮机匣上，直列孔位于叶片外壁面和内壁面之间，其中前缘处和叶型内壁末端孔径相对较大，尾缘处设有一处楔形冷却通道。另外，位于叶型内壁和上下缘板内壁处存在一处空腔，为了避免形成死腔，空腔顶部上缘板侧至少设置一处通气孔。叶型的壁面中至少布置一个直列孔，直列孔是在叶型壁面中贯通叶片的下缘板5、叶身和叶片的上缘板6的圆孔型通道，用于通流冷却用蒸汽，根据叶型壁厚度，进行直列冷却孔数量、分布的设计;直列孔中至少一个具有沿径向的扭曲规律，扭曲规律来自叶型外部设计，位于叶片前缘的直列孔孔径大于叶片压力面和吸力面上的直列孔孔径，同样，位于叶片尾缘位置、叶片内腔后部的直列孔，至少有一个孔径大于叶片压力面和吸力面上的直列孔孔径。所述尾缘楔形冷却通道，作为末端冷却蒸汽的流动区域，位于叶片的尾缘位置，贯穿叶片上下缘板与叶身，具有沿径向的扭曲规律，扭曲规律来自叶型外部设计。上回转腔7及下回转腔8适合叶型设计，两侧型面为叶型压力面I和叶型吸力面2向上、下缘板的延伸部分，结合顶盖和侧边盖板，合围成上回转腔7和下回转腔8。从冷气流动方向上来看，上回转腔7用于将第一组进气直列孔的气流方向进行回转，回转后的气流经过第二组直列孔流入下回转腔8，下回转腔8将气流方向再次回转后，经过第三组直列孔由上缘板5顶部排出叶身，每组直列孔中至少包含一个位于叶型压力面的直列孔和一个位于叶型吸力面的直列孔。叶片下缘板6底部包含至少一个进气导管9，所有进气导管9顶部处于一个半径高度位置;叶片上缘板5顶部包含至少一个排气导管10，所有排气导管10顶部处于一个半径高度位置。
[0018]涡轮导向叶片用来实现燃气轮机高温涡轮叶片的蒸汽冷却，冷却用蒸汽通过叶片底部进气导管9进入叶型壁面内部的直列孔，采用对流的冷却方式对叶身壁面进行冷却，通过上回转腔7和下回转腔8将大量冷却直列孔分为三组，每组孔内气体流向固定，最终由叶片顶部排气导管10流出，由此确定了整个冷却用蒸汽的流路，形成了单一进口、单一出口并且燃气与冷气通道相隔离的闭式冷却结构叶片，提高了冷气利用率。本发明的结构简单，设计合理，冷气利用率高，高效节能，安全环保，易于大规模地推广和使用。
【主权项】
1.一种采用回转直列孔通道封闭式冷却结构的涡轮导向叶片，包括叶型压力面(I)、叶型吸力面(2)、叶型压力面(I)与叶型吸力面(2)交界的叶型前缘(3)和叶型尾缘(4)、上缘板(5)及下缘板(6)，其特征在于:上缘板(5)外侧的顶部设有上回转腔(7)和排气导管(10)，下缘板(6)外侧底部设有下回转腔(8)和进气导管(9);所述的叶型压力面(I)及叶型吸力面(2)上设有第一组直列孔(11 )、第二组直列孔(12)及第三组直列孔(13);第一组直列孔(11)包括前缘直列孔(14)、第一压力面直列孔(15)及第一吸力面直列孔(16)，其中前缘直列孔(14)的数量为I个，第一压力面直列孔(15)及第一吸力面直列孔(16)的数量均大于I个;第二组直列孔(12)包括第二压力面直列孔(17)和第二吸力面直列孔(18)，且第二压力面直列孔(17)和第二吸力面直列孔(18)的数量均大于I个;第三组直列孔(13)包括第三压力面直列孔(19)、第三吸力面直列孔(20)、叶片内腔后部直列孔(21)及尾缘通道(22)，其中第三压力面直列孔(19)、第三吸力面直列孔(20)及叶片内腔后部直列孔(21)的数量均大于I个;所述的上缘板(5)设有通气孔(23)。2.根据权利要求1所述的一种采用回转直列孔通道封闭式冷却结构的涡轮导向叶片，其特征在于:所述的进气导管(9)的数量及位置分布与第一组直列孔(11) 一致;所述的排气导管(10)的数量及位置分布与第三组直列孔(13)—致。3.根据权利要求1所述的一种采用回转直列孔通道封闭式冷却结构的涡轮导向叶片，其特征在于:所述的上回转腔(7)和下回转腔(8)的外形尺寸及轮廓与对应的叶型压力面(I)及叶型吸力面(2)部位的外形尺寸及轮廓一致。4.根据权利要求1所述的一种采用回转直列孔通道封闭式冷却结构的涡轮导向叶片，其特征在于:所述的进气导管(9)的内孔口边缘设有45度直倒角。5.根据权利要求1所述的一种采用回转直列孔通道封闭式冷却结构的涡轮导向叶片，其特征在于:所述的尾缘通道(22)为楔形设计。
【专利摘要】本发明属于燃气轮机设备技术领域,具体涉及一种采用回转直列孔通道封闭式冷却结构的涡轮导向叶片，包括叶型压力面、叶型吸力面、上缘板及下缘板，上缘板外侧的顶部设有上回转腔和排气导管，下缘板外侧底部设有下回转腔和进气导管；叶型压力面及叶型吸力面上设有第一组直列孔、第二组直列孔及第三组直列孔；第一组直列孔包括前缘直列孔、第一压力面直列孔及第一吸力面直列孔；第二组直列孔包括第二压力面直列孔和第二吸力面直列孔；第三组直列孔包括第三压力面直列孔、第三吸力面直列孔、叶片内腔后部直列孔及尾缘通道；上缘板设有通气孔。本发明的结构简单，设计合理，冷气利用率高，高效节能，安全环保。
【IPC分类】F01D25/12, F01D9/04
【公开号】CN105649683
【申请号】
【发明人】何建元, 王志强, 张立超, 徐波, 王林, 宋少雷, 舒春英, 赵旭东, 牛夕莹, 霍玉鑫
【申请人】中国船舶重工集团公司第七 三研究所
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2016年3月31日