一种船用燃气轮机高压涡轮导叶冷却结构.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109139128A(43)申请公布日2019.01.04(21)申请号201811230895.2(22)申请日2018.10.22(71)申请人中国船舶重工集团公司第七0三研究所地址150036黑龙江省哈尔滨市香坊区红旗大街108号(72)发明人霍玉鑫姜爽侯隆安林洪飞牛夕莹刘宇李涛李越李宗全梁晨(74)专利代理机构哈尔滨市松花江专利商标事务所23109代理人牟永林(51)Int.Cl.F01D9/04(2006.01)F01D25/12(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称一种船用燃气轮机高压涡轮导叶冷却结构(57)摘要一种船用燃气轮机高压涡轮导叶冷却结构，它涉及一种高压涡轮导向叶片，具体涉及一种船用燃气轮机高压涡轮导叶冷却结构。本发明为了解决现有船用燃气轮机的高压涡轮导叶片使用寿命较短的问题。本发明包括叶片上缘板、叶片叶型和叶片下缘板，叶片上缘板、叶片叶型、叶片下缘板依次连接成一体，叶片叶型外表面由吸力面和压力面组成，吸力面和压力面交界区域分别是叶片前缘和叶片尾缘，叶片内部设有前腔和后腔，叶片下缘板下表面设有前腔入口和后腔入口，前腔入口与前腔连通，后腔入口与后腔连通。本发明属于船用燃气轮机设备领域。CN109139128ACN109139128A权利要求书1/1页1.一种船用燃气轮机高压涡轮导叶冷却结构，它包括叶片上缘板(1)、叶片叶型(2)和叶片下缘板(3)，叶片上缘板(1)、叶片叶型(2)、叶片下缘板(3)依次连接成一体，其特征在于：叶片叶型(2)外表面由吸力面(11)和压力面(12)组成，吸力面(11)和压力面(12)交界区域分别是叶片前缘(8)和叶片尾缘(10)，叶片内部设有前腔(6)和后腔(7)，叶片下缘板(3)下表面设有前腔入口(4)和后腔入口(5)，前腔入口(4)与前腔(6)连通，后腔入口(5)与后腔(7)连通。2.根据权利要求1所述一种船用燃气轮机高压涡轮导叶冷却结构，其特征在于：后腔(7)内插装有冲击套筒(13)。3.根据权利要求1或2所述一种船用燃气轮机高压涡轮导叶冷却结构，其特征在于：冲击套筒(13)朝向压力面(12)的一侧开有一排冲击套筒压力面冲击孔(14)；冲击套筒(13)朝向吸力面(11)的一侧开有一排冲击套筒吸力面冲击孔(15)。4.根据权利要求1所述一种船用燃气轮机高压涡轮导叶冷却结构，其特征在于：叶片尾缘(10)区域从叶根到叶顶设有多个扰流柱(16)，扰流柱(16)的一端与压力面(12)连接，扰流柱(16)的另一端与吸力面(11)连接。5.根据权利要求4所述一种船用燃气轮机高压涡轮导叶冷却结构，其特征在于：扰流柱(16)的横截面形状可以是圆形或者椭圆型，且单柱的尺寸可以不相等。6.根据权利要求4所述一种船用燃气轮机高压涡轮导叶冷却结构，其特征在于：相邻两个扰流柱(16)之间的轴向距离和径向距离均不相等。2CN109139128A说明书1/3页一种船用燃气轮机高压涡轮导叶冷却结构技术领域[0001]本发明涉及一种高压涡轮导向叶片，具体涉及一种船用燃气轮机高压涡轮导叶冷却结构，属于船用燃气轮机设备领域。背景技术[0002]船用燃气轮机是复杂且精密的高科技产品，工作在高温、高压、高转速及高烟雾腐蚀的恶劣环境下。其研制涉及到热力学、流体力学、传热学、燃烧学、结构强度、机械设计、材料学、制造工艺学以及控制科学等多个学科领域，其叶片的设计过程经历了一维、二维、三维结构设计，是一项多学科综合的、复杂的系统工程。[0003]从燃气轮机热力循环方面考虑，提高涡轮前燃气温度是提高发动机热机效率和功率的根本所在。随着燃气轮机性能要求的越来越高，涡轮进口燃气温度也越来越高。从涡轮进口燃气温度与叶片材料的发展分析，叶片材料耐受温度与涡轮进口的温度差距越来越大。显然为了达到大功率燃气轮机的技术指标，仅仅依靠材料的发展是不够的，合理引入冷却系统是解决问题的关键。高效的冷却技术可以延长受热部件的使用寿命、使用更经济的材料以降低成本，这些显著的优点使得冷却系统的设计在高性能燃气轮机研制中占有举足轻重的地位。[0004]高压涡轮导向叶片直接暴露于燃烧室出口，由于受到燃气轮机快速启停、变工况以及燃烧室出口不均匀度等因素的影响，其工作条件最为复杂。随着涡轮进口温度的不断提高，一方面燃烧室出口最大径向和周向不均匀度也会相应增加，这将导致叶片热负荷提高、热应力增大。另一方面，对涡轮效率要求的不断提高，这就造成叶片尾缘区域厚度不断变薄，外换热系数大，是涡轮叶片最难冷却的区域之一。因此对涡轮导向叶片尾缘区域进行高效冷却结构设计是燃气轮机设计的关键问题之一。发明内容[0005]本发明为解决现有船用燃气轮机的高压涡轮导叶片使用寿命较短