一种强化换热的燃气轮机透平冷却叶片的制作方法

本技术涉及燃气轮机，具体涉及一种强化换热的燃气轮机透平冷却叶片。

背景技术：

1、透平是重型燃气轮机的核心部件，作为主要做功元件的透平叶片，其工作条件非常恶劣，不仅需要承受上千摄氏度的高温环境，并且长时间处于高速旋转状态，因此保证透平叶片安全可靠性是重型燃气轮机安全运行的重要前提。

2、目前重型燃气轮机透平叶片是通过内部冷却腔室与外部气膜冷却相结合方式来降低叶片温度，从而预防叶片金属在高温下变形或烧蚀。对于燃气轮机透平叶片，当叶片叶型沿叶片高度方向有一定的弯扭时，衬套装配难度较高，因此一般采用径向冷却方式，即叶片从上端壁进入蛇形通道后从尾缘冷却孔排出。但具有蛇形冷却通道的透平叶片存在通道末端冷却不到位，尾缘冷却孔冷却风分配不均匀等问题，导致叶片靠近上下端壁处温度分布不均匀，影响叶片使用寿命，严重危害燃气轮机安全运行。

技术实现思路

1、本实用新型所要解决的技术问题在于：如何解决目前透平叶片存在通道末端冷却不到位，进而导致叶片温度分布不均匀的问题。

2、为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：

3、一种强化换热的燃气轮机透平冷却叶片，包括包括外框架，所述外框架内部一侧开设有空腔，其中外框架内且位于空腔的一侧沿高度方向依次开设有若干个流道，若干个流道均通过进气口连通空腔，每组所述流道内均设有空气换热组件；所述外框架的另一侧为叶片尾缘，且叶片尾缘位于外框架的后端，其中叶片尾缘上沿其高度方向布置若干冷却孔，该冷却孔与若干流道连通。

4、本发明通过设置若干个流道，每个流道内均设有空气换热组件，空气换热组件的末端有冷却孔，通过设置若干个流道，其内部的空气换热组件能够使得冷风进入到多个流道内独立进行换热处理，多个流道独立运行提高换热的效率，均匀作用到叶片尾端，同时增加了换热面积，又增强冷却空气的扰动，实现了对叶片高效均匀的冷却效果，且还解决了传统叶片尾缘冷却孔冷却风分配不均匀等问题。

5、作为本实用新型进一步的方案：所述空腔呈倒“梯形”结构，其中空腔的底部开设冷气通孔。

6、作为本实用新型进一步的方案：若干流道包括有第一流道、第二流道、第三流道和第四流道，其中第一流道、第二流道、第三流道和第四流道从下往上依次分布，且内部高度从下往上依次增大；所述第一流道、第二流道、第三流道和第四流道前侧的进气口的数量逐渐增加。

7、作为本实用新型进一步的方案：所述空气换热组件包括有肋板、肋柱和分流挡板，所述肋柱靠近叶片尾缘设置、肋柱背向尾缘的一侧设分流挡板，所述分流挡板背向叶片尾缘的一侧为肋板。

8、作为本实用新型进一步的方案：所述肋板设有若干个，且若干个肋板交错分布，经过若干个肋板的风呈“蛇形”状通过。

9、作为本实用新型进一步的方案：每个所述肋板朝向空腔的一侧均设有若干个表面凸起的挡块。

10、作为本实用新型进一步的方案：所述分流挡板设有若干个，且若干个分流挡板呈竖直状分布，相邻两个分流挡板之间留有间隙。

11、与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

12、首先，本发明通过设置若干个流道，每个流道内均设有空气换热组件，空气换热组件的末端有冷却孔，通过设置若干个流道，其内部的空气换热组件能够使得冷风进入到多个流道内独立进行换热处理，多个流道独立运行提高换热的效率，同时增加了换热面积，又增强冷却空气的扰动，实现了对叶片高效均匀的冷却效果；

13、其次，本发明将空腔设置成倒“梯形”状结构，能够通过增大空腔上方空间来实现空气流量的增大，使其上方有更多的冷风来进行换热；同时每个流道内的均设有呈交错分布的肋板，经过若干个肋板的风呈“蛇形”状通过，从而增强冷却空气的扰动，形成湍流，提高换热的效率；

14、最后，本发明流道内部在肋板的后侧还设有分流挡板，分流挡板后侧还设有若干个肋柱，其中分流挡板能够对冷风进行分流，使内部流动的空气形成一个均匀的通流效果，使其能够分成多段从分流挡板流出，然后又经过相应的肋柱后流出，从而增加了换热面积，提高对叶片高效均匀的冷却效果。

技术特征：

1.一种强化换热的燃气轮机透平冷却叶片，其特征在于，包括外框架(13)，所述外框架(13)内部一侧开设有空腔(12)，其中外框架(13)内且位于空腔(12)的一侧沿高度方向依次开设有若干个流道，若干个流道均通过进气口(2)连通空腔(12)，每组所述流道内均设有空气换热组件；

2.根据权利要求1所述的一种强化换热的燃气轮机透平冷却叶片，其特征在于：所述空腔(12)呈倒“梯形”结构，其中空腔(12)的底部开设冷气通孔(3)。

3.根据权利要求1所述的一种强化换热的燃气轮机透平冷却叶片，其特征在于：若干流道包括有第一流道(11)、第二流道(10)、第三流道(9)和第四流道(8)，其中第一流道(11)、第二流道(10)、第三流道(9)和第四流道(8)从下往上依次分布，且内部高度从下往上依次增大；

4.根据权利要求1所述的一种强化换热的燃气轮机透平冷却叶片，其特征在于：所述空气换热组件包括有肋板(1)、肋柱(6)和分流挡板(7)，所述肋柱(6)靠近叶片尾缘(5)设置、肋柱(6)背向尾缘(5)的一侧设分流挡板(7)，所述分流挡板(7)背向叶片尾缘(5)的一侧为肋板(1)。

5.根据权利要求4所述的一种强化换热的燃气轮机透平冷却叶片，其特征在于：所述肋板(1)设有若干个，且若干个肋板(1)交错分布，经过若干个肋板(1)的风呈“蛇形”状通过。

6.根据权利要求5所述的一种强化换热的燃气轮机透平冷却叶片，其特征在于：每个所述肋板(1)朝向空腔(12)的一侧均设有若干个表面凸起的挡块。

7.根据权利要求4所述的一种强化换热的燃气轮机透平冷却叶片，其特征在于：所述分流挡板(7)设有若干个，且若干个分流挡板(7)呈竖直状分布，相邻两个分流挡板(7)之间留有间隙。

技术总结
本技术公开了一种强化换热的燃气轮机透平冷却叶片，包括外框架，所述外框架内部前端开设有空腔，其中外框架内且位于空腔的尾端沿高度方向依次开设有若干个流道，若干个流道的前侧均通过进气口连通空腔；每组所述流道内均设有空气换热组件，空气换热组件的末端为叶片尾缘，且叶片尾缘位于外框架的后端。本发明通过设置若干个流道，每个流道内均设有空气换热组件，空气换热组件的末端有冷却孔，通过设置若干个流道，其内部的空气换热组件能够使得冷风进入到多个流道内独立进行换热处理，多个流道独立运行提高换热的效率，同时增加了换热面积，又增强冷却空气的扰动，实现了对叶片高效均匀的冷却效果。

技术研发人员：王守成,刘冠军,吴光明,李杰
受保护的技术使用者：中国大唐集团科学技术研究总院有限公司华东电力试验研究院
技术研发日：20230421
技术公布日：2024/1/15