一种具有纵向相交肋冷却结构的燃气透平叶片的制作方法
【技术领域】
:
[0001]本实用新型涉及一种燃气轮机，具体涉及一种具有纵向相交肋冷却结构的燃气透平叶片。
【背景技术】
:
[0002]随着现代燃气轮机对效率和输出功率要求的不断提高，涡轮的进口温度也随之提高，这会使涡轮部件热负荷大大增加，开发新型高效冷却结构关乎燃气透平以致整台燃气轮机的性能。
[0003]目前涡轮冷却结构设计时前缘多采用冲击-气膜冷却，叶身高性能肋片设计和叶片尾缘的扰流柱肋设计。叶身的回转通道冷却结构在当今透平冷却方式中占有极其重要的地位，是一种典型的高效强制对流换热技术。冷却气流在叶片空腔内部回转流动，延长了气流在内部冷却腔室的停留时间，在压力面侧和吸力面侧肋片的扰流作用下，产生凌驾于主流之上的二次流，增强主流的湍流度以达到强化换热的目的。
[0004]冷却气流在通道中流动，在回转通道内部形成一定厚度的热边界层，这将弱化冷却气流与叶片本体的换热效果，一方面造成叶片本体温度过高，增强了透平叶片的寿命损耗；另一方面冷却气体利用率较低，从尾缘和气膜孔流出的冷却气流温度较低，与高温燃气发生掺混，将产生较大的掺混损失。
【实用新型内容】:
[0005]本实用新型的目的是提供一种具有纵向相交肋冷却结构的燃气透平叶片，该燃气透平叶片有效的打破附着在内部流道壁面热边界层，提高了冷却气体利用率，并减少燃气透平叶片表面热负荷。
[0006]为达到上述目的，本实用新型采用以下的技术方案来实现的:
[0007]一种具有纵向相交肋冷却结构的燃气透平叶片，包括一体化成型的叶身和叶根平台，叶身的内部设置有冷却腔室，冷却腔室由叶身的压力面和吸力面，以及前缘和尾缘围设而成，且在前缘上开设有若干前缘气膜冷却孔，在尾缘上开设有若干尾缘出气孔，叶身的顶部设置有顶板，顶板上开设有若干叶顶气膜冷却孔，叶根平台的中心处开设有与冷却腔室相连通的进气口；
[0008]叶身压力面的内表面和吸力面的内表面之间通过若干纵向间隔设置的隔板相连，且设置在冷却腔室中心处的第一隔板将叶根平台中心处的进气口分成两部分；设置在冷却腔室中心处的第一隔板左右两侧的隔板一端与叶根平台相连，另一端为伸出端，或者一端与顶板相连，另一端为伸出端，且与叶根平台相连的隔板和与顶板相连的隔板间隔设置；
[0009]相邻两个隔板之间以及最右侧隔板与尾缘之间的叶身压力面的内表面和吸力面的内表面上均设置有若干平行布置的扰流肋，且若干平行布置的扰流肋之间通过纵向设置的纵向相交肋贯穿。
[0010]本实用新型进一步的改进在于:设置在冷却腔室中心处的第一隔板左侧依次为与叶根平台相连的第二隔板、与顶板相连的第三隔板以及与叶根平台和顶板均相连的第四隔板，且在第四隔板上开设有若干冲击孔；设置在冷却腔室中心处的第一隔板右侧依次为与叶根平台相连的第五隔板以及与顶板相连的第六隔板。
[0011]本实用新型进一步的改进在于:尾缘处通过纵向间隔设置的若干扰流柱形成若干尾缘出气孔。
[0012]本实用新型进一步的改进在于:每个扰流柱上至少开设有一个供气流上下交换的通气孔。
[0013]本实用新型进一步的改进在于:扰流肋和纵向相交肋均为矩形肋片。
[0014]本实用新型进一步的改进在于:扰流肋为斜向肋、V形肋或分离式V形肋。
[0015]本实用新型进一步的改进在于:纵向相交肋在若干平行布置的扰流肋上至少布置一条，且每一个纵向相交肋在若干平行布置的扰流肋上从第一条扰流肋延伸至最后一条扰流肋。
[0016]本实用新型进一步的改进在于:扰流肋为与气流流动方向具有一定夹角的肋片，该夹角的范围为30°?45°。
[0017]本实用新型进一步的改进在于:扰流肋和纵向相交肋均通过铸造成型。
[0018]本实用新型进一步的改进在于:扰流肋高度为0.5mm?1mm，且扰流肋的宽度与高度保持一致。
[0019]相对于现有技术，本实用新型的优点在于叶身冷却腔室布置的与扰流肋相交的纵向相交肋，纵向相交肋改变了通道内冷却气流的涡系结构，破坏冷却气流流动产生的热边界层，增大通道内湍流度，强化涡轮内部换热，有效提高冷却气体利用率，减少叶片表面热负荷，使所述涡轮叶片具有较好的整体冷却性能。同时本实用新型的结构相对简单，具有良好的加工性。
[0020]因此，本实用新型通过改变原有通道扰流肋结构，对冷却气流实现被动控制，降低透平叶片表面温度，提高了叶片使用寿命。
【附图说明】
:
[0021]图1为本实用新型燃气透平叶片的纵向截面图；
[0022]图2(a)为本实用新型透平叶片的一种扰流肋和纵向相交肋布置形式，纵向相交肋从斜向肋的中部贯穿；
[0023]图2(b)为本实用新型透平叶片的一种扰流肋和纵向相交肋布置形式，纵向相交肋从V形肋的中部夹角处贯穿；
[0024]图2(c)为本实用新型透平叶片的一种扰流肋和纵向相交肋布置形式，纵向相交肋从分离式V形肋的中线处贯穿；
[0025]图2(d)为本实用新型透平叶片的一种扰流肋和纵向相交肋布置形式，两根纵向相交肋均布在斜向肋通道；
[0026]图2(e)为本实用新型透平叶片的一种扰流肋和纵向相交肋布置形式，两根纵向相交肋均布在两列V形肋的中线处。
【具体实施方式】
:
[0027]下面结合附图对本实用新型做进一步的详细描述:
[0028]如图1所示，本实用新型一种具有纵向相交肋冷却结构的燃气透平叶片，包括一体化成型的叶身I和叶根平台2，叶身I的内部设置有冷却腔室3，冷却腔室3由叶身I的压力面和吸力面，以及前缘4和尾缘5围设而成，且在前缘4上开设有若干前缘气膜冷却孔401，在尾缘5上开设有若干尾缘出气孔501，叶身I的顶部设置有顶板6，顶板6上开设有若干叶顶气膜冷却孔601，叶根平台2的中心处开设有与相连通的进气口 ；
[0029]叶身I压力面的内表面和吸力面的内表面之间通过若干纵向间隔设置的隔板相连，且设置在冷却腔室3中心处的第一隔板9将叶根平台2中心处的进气口分成两部分；设置在冷却腔室3中心处的第一隔板9左右两侧的隔板一端与叶根平台2相连另一端为伸出端，或者一端与顶板6相连另一端为伸出端，且与叶根平台2相连的隔板和与顶板6相连的隔板间隔设置；
[0030]相邻两个隔板之间以及最右侧隔板与尾缘5之间的叶身I压力面的内表面和吸力面的内表面上均设置有若干平行布置的扰流肋7，且若干平行布置的扰流肋7之间通过纵向设置的纵向相交肋8贯穿。其中，扰流肋7和纵向相交肋8均为矩形肋片。优选地，扰流肋7为斜向肋、V形肋或分离式V形肋。优选地，扰流肋7为与气流流动方向具有一定夹角的肋片，该夹角的范围为30°?45°，扰流肋7高度为0.5mm?1mm，且扰流肋7的宽度与高度保持一致。
[0031]优选地，纵向相交肋8在若干平行布置的扰流肋7上