一种涡轮导向叶片及其前冷气腔的冷气导流件的制作方法

本发明属于技术燃气轮机涡轮导向叶片领域，具体涉及一种涡轮导向叶片及其前冷气腔的冷气导流件。

背景技术：

1、涡轮是燃气轮机的重要部件之一，用来将燃烧室产生的热能转化为机械能。随着现代燃气轮机的涡轮进口温度不断提升，涡轮高温部件的热载荷也在增加，为了在不影响工况的前提下提高高温部件的使用寿命需要对其采取有效的冷却措施。

2、通常对涡轮导向叶片的冷却是通过向导向叶片内腔注入冷气，经由气膜孔在叶身表面形成冷气薄膜，对叶片外表面进行保护。部分导向叶片中还会有冷气导管，通过导管输入冷气与叶片内壁进行换热。但是对于高温部件涡轮导向叶片来说，不同位置的叶身表面温度有显著差异，叶片前缘温度要高于叶盆和叶背温度，前缘所受到的热腐蚀和热冲击要高于其他部位，这使得为满足前缘冷却需向叶片内腔注入更多的冷气，降低了冷气的利用效率。

3、为了实现对涡轮叶片的叶盆、叶背以及前缘等部位的冷气的分流，有必要设计一种涡轮导向叶片及其冷气导流件。

技术实现思路

1、为了解决现有涡轮导向的前冷气腔分流冷却的问题，本方案提供了一种涡轮导向叶片及其前冷气腔的冷气导流件。

2、本发明所采用的技术方案为：

3、一种涡轮导向叶片，包括叶身和冷气导流件；

4、所述叶身内设置有相互隔开的前冷气腔和后冷气腔；前冷气腔位于后冷气腔的前侧；在前冷气腔的叶盆侧的腔壁上设置有盆侧气膜孔，在前冷气腔的叶前侧的腔壁上设置有前气膜孔，在前冷气腔的叶背侧的腔壁上设置有背侧气膜孔；在叶身的内外两端均设置有进气口；

5、所述冷气导流件设置于前冷气腔内，并将前冷气腔分隔为前缘冷却腔、叶背冷却腔和叶盆冷却腔；前缘冷却腔与一个进气口连通，叶背冷却腔和叶盆冷却腔与另一个进气口连通；前缘冷却腔通过其腔壁上的前排气孔与前气膜孔连通；叶背冷却腔与背侧气膜孔连通；叶盆冷却腔与盆侧气膜孔连通。

6、作为上述涡轮导向叶片的备选结构或补充设计：在叶身的内端设置的进气孔为内进气孔，该内进气孔连通于前缘冷却腔；在叶身的外端设置的进气孔为外进气孔，该外进气孔连通于叶背冷却腔和叶盆冷却腔。

7、作为上述涡轮导向叶片的备选结构或补充设计：所述前缘冷却腔、叶背冷却腔和叶盆冷却腔沿各自的进气方向的截面面积不断降低。

8、作为上述涡轮导向叶片的备选结构或补充设计：所述冷气导流件一端伸至一个进气口处，并将该进气口隔开为第一上引气口和第二上引气口，所述第一上引气口连通于叶盆冷却腔，第二上引气口连通于叶背冷却腔；第一上引气口与第二上引气口的面积比变化时，叶背冷却腔和叶盆冷却腔中的进气量也发生变化。

9、作为上述涡轮导向叶片的备选结构或补充设计：所述涡轮导向叶片还包括外叶缘和内叶缘；外叶缘和内叶缘分别连接于叶身的外端和内端。

10、作为上述涡轮导向叶片的备选结构或补充设计：所述外叶缘的外侧设置有前冷气槽，所述前冷气槽与叶身外端设置的进气孔连通。

11、作为上述涡轮导向叶片的备选结构或补充设计：所述后冷气腔内设置有后导气管，所述后导气管的后侧设置有后排气孔；所述后排气孔与叶身尾部的排气尾缝连通。

12、作为上述涡轮导向叶片的备选结构或补充设计：所述冷气导流件包括后折板、背侧斜板、端盖、拱形部、盆侧承接板、背侧承接板和盆侧斜板；所述后折板、盆侧斜板和盆侧承接板连接形成第一槽部，叶盆冷却腔形成于第一槽部与前冷气腔的叶盆侧的腔壁之间；所述背侧斜板与背侧承接板连接形成第二槽部，叶背冷却腔形成于第二槽部与前冷气腔的叶背侧的腔壁之间；盆侧承接板、背侧承接板均与拱形部相连，第一槽部和第二槽部的一端相接、另一端相互分开；第一槽部与第二槽部之间的空间与盆侧承接板、背侧承接板和拱形部三者围成的空间共同形成前缘冷却腔；所述端盖封堵于拱形部的一端。

13、作为上述涡轮导向叶片的备选结构或补充设计：在冷气导流件远离端盖的一端设置有v字形的下引气口，在下引气口的口沿向外弯折并形成外折沿，该外折沿能够抵紧所述前冷气腔的其中一个进气口。

14、一种涡轮导向叶片前冷气腔的冷气导流件，包括后折板、背侧斜板、端盖、拱形部、盆侧承接板、背侧承接板和盆侧斜板；所述后折板、盆侧斜板和盆侧承接板连接形成第一槽部；所述背侧斜板与背侧承接板连接形成第二槽部；拱形部呈槽状，第二槽部与第一槽部分别连接于拱形部的两个槽沿处，第一槽部和第二槽部的一端相接、另一端相互分开；在拱形部的一端设置有端盖，该端盖靠近于第一槽部与第二槽部相接一端处，第一槽部与第二槽部相互分开的一端的开口与拱形部的另一端共同形成v字形的下引气口。

15、本发明的有益效果为：本发明的冷气导流件通过钎焊固定到涡轮导向叶片的前冷却腔内后，能够将前冷却腔进行分隔，并将叶身内外两个方向注入冷气进行分流，使得冷气从叶片的前缘、叶盆和叶背等三处不同位置的气膜孔中流出，从而使得叶身外壁面形成冷气薄膜对其进行冷却，通过计算前冷却腔不同位置的腔壁的受热分布，可以调整冷气导流件的形状，从而改变前冷却腔的不同隔腔中的冷气流量，从而提高冷气的利用率。

技术特征：

1.一种涡轮导向叶片，其特征在于：包括叶身（1）和冷气导流件（2）；

2.根据权利要求1所述的涡轮导向叶片，其特征在于：在叶身（1）的内端设置的进气孔为内进气孔，该内进气孔连通于前缘冷却腔（a）；在叶身（1）的外端设置的进气孔为外进气孔，该外进气孔连通于叶背冷却腔（b）和叶盆冷却腔（c）。

3.根据权利要求1所述的涡轮导向叶片，其特征在于：所述前缘冷却腔（a）、叶背冷却腔（b）和叶盆冷却腔（c）沿各自的进气方向的截面面积不断降低。

4.根据权利要求1所述的涡轮导向叶片，其特征在于：所述冷气导流件（2）一端伸至一个进气口处，并将该进气口隔开为第一上引气口和第二上引气口，所述第一上引气口连通于叶盆冷却腔（c），第二上引气口连通于叶背冷却腔（b）；第一上引气口与第二上引气口的面积比变化时，叶背冷却腔（b）和叶盆冷却腔（c）中的进气量也发生变化。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的涡轮导向叶片，其特征在于：所述涡轮导向叶片还包括外叶缘（13）和内叶缘（14）；外叶缘（13）和内叶缘（14）分别连接于叶身（1）的外端和内端。

6.根据权利要求5所述的涡轮导向叶片，其特征在于：所述外叶缘（13）的外侧设置有前冷气槽（131），所述前冷气槽（131）与叶身（1）外端设置的进气孔连通。

7.根据权利要求5所述的涡轮导向叶片，其特征在于：所述后冷气腔内设置有后导气管（3），所述后导气管（3）的后侧设置有后排气孔（32）；所述后排气孔（32）与叶身（1）尾部的排气尾缝（16）连通。

8.根据权利要求1-4任意一项所述的涡轮导向叶片，其特征在于：所述冷气导流件（2）包括后折板（21）、背侧斜板（23）、端盖（24）、拱形部（26）、盆侧承接板（27）、背侧承接板（28）和盆侧斜板（210）；所述后折板（21）、盆侧斜板（210）和盆侧承接板（27）连接形成第一槽部，叶盆冷却腔（c）形成于第一槽部与前冷气腔的叶盆侧的腔壁之间；所述背侧斜板（23）与背侧承接板（28）连接形成第二槽部，叶背冷却腔（b）形成于第二槽部与前冷气腔的叶背侧的腔壁之间；盆侧承接板（27）、背侧承接板（28）均与拱形部（26）相连，第一槽部和第二槽部的一端相接、另一端相互分开；第一槽部与第二槽部之间的空间与盆侧承接板（27）、背侧承接板（28）和拱形部（26）三者围成的空间共同形成前缘冷却腔（a）；所述端盖（24）封堵于拱形部（26）的一端。

9.根据权利要求8所述的涡轮导向叶片，其特征在于：在冷气导流件（2）远离端盖（24）的一端设置有v字形的下引气口（29），在下引气口（29）的口沿向外弯折并形成外折沿（22），该外折沿（22）能够抵紧所述前冷气腔的其中一个进气口。

10.一种涡轮导向叶片前冷气腔的冷气导流件，其特征在于：包括后折板（21）、背侧斜板（23）、端盖（24）、拱形部（26）、盆侧承接板（27）、背侧承接板（28）和盆侧斜板（210）；所述后折板（21）、盆侧斜板（210）和盆侧承接板（27）连接形成第一槽部；所述背侧斜板（23）与背侧承接板（28）连接形成第二槽部；拱形部（26）呈槽状，第二槽部与第一槽部分别连接于拱形部（26）的两个槽沿处，第一槽部和第二槽部的一端相接、另一端相互分开；在拱形部（26）的一端设置有端盖（24），该端盖（24）靠近于第一槽部与第二槽部相接一端处，第一槽部与第二槽部相互分开的一端的开口与拱形部（26）的另一端共同形成v字形的下引气口（29）。

技术总结
本发明属于技术燃气轮机涡轮导向叶片领域，具体涉及一种涡轮导向叶片及其前冷气腔的冷气导流件，包括叶身和冷气导流件；叶身的在前冷气腔腔壁上分别设置有盆侧气膜孔、前气膜孔、背侧气膜孔；在叶身的内外两端均设置有进气口；所述冷气导流件设置于前冷气腔内，并将前冷气腔分隔为前缘冷却腔、叶背冷却腔和叶盆冷却腔；前缘冷却腔与一个进气口连通，叶背冷却腔和叶盆冷却腔与另一个进气口连通；不同冷却腔对应连通不同的气膜孔。本方案将送入叶身的前冷气腔的前缘、叶盆、叶背处的冷气进行分隔，并且能够通过分隔的方式来控制冷气流量，针对不同温度的部位注入不同温度的冷气以提高冷气效率。

技术研发人员：蔡鹏,王鸣,周江锋,陶思佚,徐世辉,王海林,逄波,杜治能
受保护的技术使用者：成都中科翼能科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/6