一种用于燃气轮机的叶片的制作方法

本技术涉及燃气轮机，尤其涉及一种用于燃气轮机的叶片。

背景技术：

1、燃气轮机(gasturbine)是以连续流动的气体为工质带动叶轮高速旋转，将燃料的能量转变为有用功的内燃式动力机械，是一种旋转叶轮式热力发动机。燃气轮机在空气和燃气的主要流程中，只有压气机、燃烧室和燃气涡轮这三大部件组成的燃气轮机循环，通称为简单循环。大多数燃气轮机均采用简单循环方案。

2、压气机从外界大气环境吸入空气，并经过轴流式压气机逐级压缩使之增压，同时空气温度也相应提高；压缩空气被压送到燃烧室与喷入的燃料混合燃烧生成高温高压的气体；然后再进入到涡轮中膨胀做功，推动涡轮带动压气机和外负荷转子一起高速旋转，实现了气体或液体燃料的化学能部分转化为机械功，并输出电功。

3、燃气轮机叶片是燃气轮机的重要部件，因为燃烧柴油或天然气的内燃机，是用燃料与空气混合燃烧后产生的气体靠推动叶片做功的。由于其工作的环境温度极高，必然导叶片所受到的热负荷增加,而使其承受非常严重的热应力。为解决这个问题,除了不断发展新材料和新工艺以外,另一种方法是叶片采用先进的高效强化冷却技术。

4、叶片的冷却技术主要从两个方面进行：一是强化叶片内部冷却空气的扰动,增加叶片内部的换热面积；二是在叶片表面采用气膜冷却,以有效阻隔高温燃气对叶片的对流换热。为了在内部强化换热,大部分叶片采用在叶片内部加装粗糙肋片或者加装柱型扰流柱的结构。但这种结构存在如下不足之处：

5、(1)冷却空气流经这种结构时流阻损失较大,使得在相同的进口压力下冷却空气不足以满足对涡轮叶片冷却的需求；

6、(2)换热效果不佳,由于较大的流阻损失使得冷却空气较少,从而限制了换热效果。

7、因此，急需一种技术来解决上述技术问题。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于克服上述现有技术的问题，提供了一种用于燃气轮机的叶片，用于解决传统叶片的内部结构易造成流阻损失大，导致叶片整体冷热不均，进而印影响叶片使用寿命的技术问题。

2、上述目的是通过以下技术方案来实现：

3、一种用于燃气轮机的叶片，包括叶片本体和设置于所述叶片本体内部的冷却室，所述冷却室包括设置于中轴线位置的直流冷却室，和邻近所述直流冷却室的文丘里管冷却室，所述文丘里管冷却室的喉道处通过引流腔与所述直流冷却室连通；所述直流冷却室和所述文丘里管冷却室的顶部设置有叶尖挡板，所述叶尖挡板上开设有若干与所述直流冷却室和所述文丘里管冷却室连通的第一叶尖冷却孔。

4、进一步地，所述叶片本体包括压力面、吸力面，以及相互连接后构成的前缘和尾缘，在所述前缘设置有前缘冷却孔，在所述尾缘设置有尾缘流槽；所述冷却室还包括前缘冷却室和尾缘冷却室，所述前缘冷却孔与所述前缘冷却室连通，所述尾缘流槽与所述尾缘冷却室连通。

5、进一步地，在所述压力面上开设有若干列与可与所述直流冷却室和所述文丘里管冷却室连通的压力面冷却孔。

6、进一步地，所述前缘冷却室和所述尾缘冷却室的顶部设置有所述叶尖挡板。

7、进一步地，所述叶尖挡板上开设有若干与前缘冷却室和所述尾缘冷却室连通的第二叶尖冷却孔。

8、进一步地，所述叶尖挡板与所述压力面和所述吸力面之间构成叶尖凹槽，所述第一叶尖冷却孔和所述第二叶尖冷却孔均开设于所述叶尖挡板与所述压力面和所述吸力面的交界处。

9、进一步地，所述前缘冷却室、所述尾缘冷却室、所述直流冷却室和所述文丘里管冷却室相互平行。

10、进一步地，所述前缘冷却室、所述尾缘冷却室、所述直流冷却室和所述文丘里管冷却室的底部与开设于伸根上的冷却气进气口连通。

11、进一步地，所述引流腔包括与所述文丘里管冷却室连接的第一引流端，和与所述直流冷却室连接的第二引流端，所述第一引流端高于所述第二引流端；所述直流冷却室的内径不小于所述文丘里管冷却室的喉道内径。

12、进一步地，沿所述直流冷却室的内壁设置有若干扰流肋，位于最底端的所述扰流肋高于所述第二引流端的高度。

13、有益效果

14、本实用新型所提供的一种用于燃气轮机的叶片，采用竖直向直通冷却室可有效降低流阻损失，通过设置若干文丘里管冷却室，利用其喉道流速快的特点，有效吸收相邻直流冷却室中温度较低的冷却气体，使得流入文丘里管冷却室扩散段的温度进一步降低，进而可对叶片本体进行整体均匀散热降温。本叶片不仅结构简单，易于加工过，且能使得叶片上下部温差进一步降低，能有效对叶片形成保护，增加其使用寿命。

技术特征：

1.一种用于燃气轮机的叶片，包括叶片本体(1)和设置于所述叶片本体(1)内部的冷却室(3)，其特征在于：所述冷却室(3)包括设置于中轴线位置的直流冷却室(31)，和邻近所述直流冷却室(31)的文丘里管冷却室(32)，所述文丘里管冷却室(32)的喉道(38)处通过引流腔(33)与所述直流冷却室(31)连通；所述直流冷却室(31)和所述文丘里管冷却室(32)的顶部设置有叶尖挡板(11)，所述叶尖挡板(11)上开设有若干与所述直流冷却室(31)和所述文丘里管冷却室(32)连通的第一叶尖冷却孔(12)。

2.根据权利要求1所述的一种用于燃气轮机的叶片，其特征在于，所述叶片本体(1)包括压力面(13)、吸力面(14)，以及相互连接后构成的前缘(15)和尾缘(16)，在所述前缘(15)设置有前缘冷却孔(17)，在所述尾缘(16)设置有尾缘流槽(18)；

3.根据权利要求2所述的一种用于燃气轮机的叶片，其特征在于，在所述压力面(13)上开设有若干列与可与所述直流冷却室(31)和所述文丘里管冷却室(32)连通的压力面冷却孔(19)。

4.根据权利要求2所述的一种用于燃气轮机的叶片，其特征在于，所述前缘冷却室(34)和所述尾缘冷却室(35)的顶部设置有所述叶尖挡板(11)。

5.根据权利要求3所述的一种用于燃气轮机的叶片，其特征在于，所述叶尖挡板()上开设有若干与前缘冷却室(34)和所述尾缘冷却室(35)连通的第二叶尖冷却孔(110)。

6.根据权利要求5所述的一种用于燃气轮机的叶片，其特征在于，所述叶尖挡板(11)与所述压力面(13)和所述吸力面(14)之间构成叶尖凹槽(111)，所述第一叶尖冷却孔(12)和所述第二叶尖冷却孔(110)均开设于所述叶尖挡板(11)与所述压力面(13)和所述吸力面(14)的交界处。

7.根据权利要求2所述的一种用于燃气轮机的叶片，其特征在于，所述前缘冷却室(34)、所述尾缘冷却室(35)、所述直流冷却室(31)和所述文丘里管冷却室(32)相互平行。

8.根据权利要求7所述的一种用于燃气轮机的叶片，其特征在于，所述前缘冷却室(34)、所述尾缘冷却室(35)、所述直流冷却室(31)和所述文丘里管冷却室(32)的底部与开设于伸根(4)上的冷却气进气口(5)连通。

9.根据权利要求1所述的一种用于燃气轮机的叶片，其特征在于，所述引流腔(33)包括与所述文丘里管冷却室(32)连接的第一引流端(311)，和与所述直流冷却室(31)连接的第二引流端(312)，所述第一引流端(311)高于所述第二引流端(312)；所述直流冷却室(31)的内径不小于所述文丘里管冷却室(32)的所述喉道(38)的内径。

10.根据权利要求9所述的一种用于燃气轮机的叶片，其特征在于，沿所述直流冷却室(31)的内壁设置有若干扰流肋(6)，位于最底端的所述扰流肋(6)高于所述第二引流端(312)的高度。

技术总结
本技术涉及燃气轮机技术领域，具体是一种用于燃气轮机的叶片，包括叶片本体和设置于所述叶片本体内部的冷却室，所述冷却室包括设置于中轴线位置的直流冷却室，和邻近所述直流冷却室的文丘里管冷却室，所述文丘里管冷却室的喉道处通过引流腔与所述直流冷却室连通；所述直流冷却室和所述文丘里管冷却室的顶部设置有叶尖挡板，所述叶尖挡板上开设有若干与所述直流冷却室和所述文丘里管冷却室连通的第一叶尖冷却孔。本叶片不仅结构简单，易于加工过，且能使得叶片上下部温差进一步降低，能有效对叶片形成保护，增加其使用寿命。

技术研发人员：张蕴峰
受保护的技术使用者：珠海深能洪湾电力有限公司
技术研发日：20230717
技术公布日：2024/1/15