一種具有縱向相交肋冷卻結構的燃氣透平葉片的制作方法
【技術領域】
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[0001]本發(fā)明涉及一種燃氣輪機，具體涉及一種具有縱向相交肋冷卻結構的燃氣透平葉片。
【背景技術】
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[0002]隨著現(xiàn)代燃氣輪機對效率和輸出功率要求的不斷提高，渦輪的進口溫度也隨之提高，這會使渦輪部件熱負荷大大增加，開發(fā)新型高效冷卻結構關乎燃氣透平以致整臺燃氣輪機的性能。
[0003]目前渦輪冷卻結構設計時前緣多采用沖擊-氣膜冷卻，葉身高性能肋片設計和葉片尾緣的擾流柱肋設計。葉身的回轉(zhuǎn)通道冷卻結構在當今透平冷卻方式中占有極其重要的地位，是一種典型的高效強制對流換熱技術。冷卻氣流在葉片空腔內(nèi)部回轉(zhuǎn)流動，延長了氣流在內(nèi)部冷卻腔室的停留時間，在壓力面?zhèn)群臀γ鎮(zhèn)壤咂臄_流作用下，產(chǎn)生凌駕于主流之上的二次流，增強主流的湍流度以達到強化換熱的目的。
[0004]冷卻氣流在通道中流動，在回轉(zhuǎn)通道內(nèi)部形成一定厚度的熱邊界層，這將弱化冷卻氣流與葉片本體的換熱效果，一方面造成葉片本體溫度過高，增強了透平葉片的壽命損耗；另一方面冷卻氣體利用率較低，從尾緣和氣膜孔流出的冷卻氣流溫度較低，與高溫燃氣發(fā)生摻混，將產(chǎn)生較大的摻混損失。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0005]本發(fā)明的目的是提供一種具有縱向相交肋冷卻結構的燃氣透平葉片，該燃氣透平葉片有效的打破附著在內(nèi)部流道壁面熱邊界層，提高了冷卻氣體利用率，并減少燃氣透平葉片表面熱負荷。
[0006]為達到上述目的，本發(fā)明采用以下的技術方案來實現(xiàn)的:
[0007]一種具有縱向相交肋冷卻結構的燃氣透平葉片，包括一體化成型的葉身和葉根平臺，葉身的內(nèi)部設置有冷卻腔室，冷卻腔室由葉身的壓力面和吸力面，以及前緣和尾緣圍設而成，且在前緣上開設有若干前緣氣膜冷卻孔，在尾緣上開設有若干尾緣出氣孔，葉身的頂部設置有頂板，頂板上開設有若干葉頂氣膜冷卻孔，葉根平臺的中心處開設有與冷卻腔室相連通的進氣口；
[0008]葉身壓力面的內(nèi)表面和吸力面的內(nèi)表面之間通過若干縱向間隔設置的隔板相連，且設置在冷卻腔室中心處的第一隔板將葉根平臺中心處的進氣口分成兩部分；設置在冷卻腔室中心處的第一隔板左右兩側的隔板一端與葉根平臺相連，另一端為伸出端，或者一端與頂板相連，另一端為伸出端，且與葉根平臺相連的隔板和與頂板相連的隔板間隔設置；
[0009]相鄰兩個隔板之間以及最右側隔板與尾緣之間的葉身壓力面的內(nèi)表面和吸力面的內(nèi)表面上均設置有若干平行布置的擾流肋，且若干平行布置的擾流肋之間通過縱向設置的縱向相交肋貫穿。
[0010]本發(fā)明進一步的改進在于:設置在冷卻腔室中心處的第一隔板左側依次為與葉根平臺相連的第二隔板、與頂板相連的第三隔板以及與葉根平臺和頂板均相連的第四隔板，且在第四隔板上開設有若干沖擊孔；設置在冷卻腔室中心處的第一隔板右側依次為與葉根平臺相連的第五隔板以及與頂板相連的第六隔板。
[0011]本發(fā)明進一步的改進在于:尾緣處通過縱向間隔設置的若干擾流柱形成若干尾緣出氣孔。
[0012]本發(fā)明進一步的改進在于:每個擾流柱上至少開設有一個供氣流上下交換的通氣孔。
[0013]本發(fā)明進一步的改進在于:擾流肋和縱向相交肋均為矩形肋片。
[0014]本發(fā)明進一步的改進在于:擾流肋為斜向肋、V形肋或分離式V形肋。
[0015]本發(fā)明進一步的改進在于:縱向相交肋在若干平行布置的擾流肋上至少布置一條，且每一個縱向相交肋在若干平行布置的擾流肋上從第一條擾流肋延伸至最后一條擾流肋。
[0016]本發(fā)明進一步的改進在于:擾流肋為與氣流流動方向具有一定夾角的肋片，該夾角的范圍為30°?45°。
[0017]本發(fā)明進一步的改進在于:擾流肋和縱向相交肋均通過鑄造成型。
[0018]本發(fā)明進一步的改進在于:擾流肋高度為0.5mm?1mm，且擾流肋的寬度與高度保持一致。
[0019]相對于現(xiàn)有技術，本發(fā)明的優(yōu)點在于葉身冷卻腔室布置的與擾流肋相交的縱向相交肋，縱向相交肋改變了通道內(nèi)冷卻氣流的渦系結構，破壞冷卻氣流流動產(chǎn)生的熱邊界層，增大通道內(nèi)湍流度，強化渦輪內(nèi)部換熱，有效提高冷卻氣體利用率，減少葉片表面熱負荷，使所述渦輪葉片具有較好的整體冷卻性能。同時本發(fā)明的結構相對簡單，具有良好的加工性。
[0020]因此，本發(fā)明通過改變原有通道擾流肋結構，對冷卻氣流實現(xiàn)被動控制，降低透平葉片表面溫度，提高了葉片使用壽命。
【附圖說明】
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[0021]圖1為本發(fā)明燃氣透平葉片的縱向截面圖；
[0022]圖2(a)為本發(fā)明透平葉片的一種擾流肋和縱向相交肋布置形式，縱向相交肋從斜向肋的中部貫穿；
[0023]圖2(b)為本發(fā)明透平葉片的一種擾流肋和縱向相交肋布置形式，縱向相交肋從V形肋的中部夾角處貫穿；
[0024]圖2(c)為本發(fā)明透平葉片的一種擾流肋和縱向相交肋布置形式，縱向相交肋從分離式V形肋的中線處貫穿；
[0025]圖2(d)為本發(fā)明透平葉片的一種擾流肋和縱向相交肋布置形式，兩根縱向相交肋均布在斜向肋通道；
[0026]圖2(e)為本發(fā)明透平葉片的一種擾流肋和縱向相交肋布置形式，兩根縱向相交肋均布在兩列V形肋的中線處。
【具體實施方式】
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[0027]下面結合附圖對本發(fā)明做進一步的詳細描述:
[0028]如圖1所示，本發(fā)明一種具有縱向相交肋冷卻結構的燃氣透平葉片，包括一體化成型的葉身I和葉根平臺2，葉身I的內(nèi)部設置有冷卻腔室3，冷卻腔室3由葉身I的壓力面和吸力面，以及前緣4和尾緣5圍設而成，且在前緣4上開設有若干前緣氣膜冷卻孔401，在尾緣5上開設有若干尾緣出氣孔501，葉身I的頂部設置有頂板6，頂板6上開設有若干葉頂氣膜冷卻孔601，葉根平臺2的中心處開設有與相連通的進氣口 ；
[0029]葉身I壓力面的內(nèi)表面和吸力面的內(nèi)表面之間通過若干縱向間隔設置的隔板相連，且設置在冷卻腔室3中心處的第一隔板9將葉根平臺2中心處的進氣口分成兩部分；設置在冷卻腔室3中心處的第一隔板9左右兩側的隔板一端與葉根平臺2相連另一端為伸出端，或者一端與頂板6相連另一端為伸出端，且與葉根平臺2相連的隔板和與頂板6相連的隔板間隔設置；
[0030]相鄰兩個隔板之間以及最右側隔板與尾緣5之間的葉身I壓力面的內(nèi)表面和吸力面的內(nèi)表面上均設置有若干平行布置的擾流肋7，且若干平行布置的擾流肋7之間通過縱向設置的縱向相交肋8貫穿。其中，擾流肋7和縱向相交肋8均為矩形肋片。優(yōu)選地，擾流肋7為斜向肋、V形肋或分離式V形肋。優(yōu)選地，擾流肋7為與氣流流動方向具有一定夾角的肋片，該夾角的范圍為30°?45°，擾流肋7高度為0.5mm?1mm，且擾流肋7的寬度與高度保持一致。
[0031]優(yōu)選地，縱向相交肋8在若干平行布置的擾流肋7上至少布置一條，且