CN1004291B - 燃气轮机叶片用的多室翼面冷却插入件 - Google Patents

Abstract

一种翼面形状的燃气轮机叶片，它有一个单一整体的插入件２２，插入件由多块径向延伸的肋板３８、４０、４２分隔为一个前室３０和接续的后室３２、３４、３６，后室入口处装有节流装置４８，而流入前塞的空气流４６则不受限制，使前室的压力比后室高，因而通过冲击气孔５６喷出的冲击气流其速度高于从低压后室通过冲击气孔５８和６０喷出的冲击气流的速度。

Description

燃气轮机叶片用的多室翼面冷却插入件

本发明涉及一种燃气轮机，特别是涉及一种翼面形状的具有前沿壁的空心的燃气轮机叶片。此种燃气轮机翼面形叶片装有一个插入件，整体安排成提供叶片的空气冷却。

已知静叶片的不同段位需要不同的冷却程度。叶片结构是特征的，处于要求低的或中等冷却程度的段位，该冷却程度可以利用对准叶片内壁的冲击气流来达到。即使对于那些不需要高度冷却的叶片来说，叶片上不同部位所需的冷却程度也可能不同，叶片的前沿区通常具有较高的热负载，而在后边靠近叶片的后沿处，热负载可能相当低。

为了获得这样的不同冷却率，如美国专利第U.S.4，056，332号所示的燃气轮机叶片中有许多插入件，使得冷却气流到最需冷却的适当的内表面区域。但是，这些插入件必须分开插入并保持在适当的相对位置上，以便保证适宜的冷却空气的分配。

本发明的目的是提供一种叶片和插入件的结构，在这种结构中叶片具有单一的内腔，其中安装了一个单一的整体的空心插入件，插入件具有隔室和气流冲击气孔，它们都是为了使对叶片内壁的冲击冷却与外部热负载互相联系起来而特制的。

鉴于此目的，本发明属于一种具有翼面形状的空心的轮机叶片的燃气轮机;轮机叶片有前沿壁，带有空气出口槽缝的后沿部分，和两面耐压和耐抽吸的侧壁，两面侧壁构成一个与上述空气出口槽缝相连通的内腔;空心插入件的截面大体上与翼面形状互补，插入件置于上述空腔内，沿弦向延伸到大致充满整个上述空腔的程度，且与侧壁呈间隔关系，其特征在于：该插入件内有多块径向延伸的隔板，将内部分为一个位于上述叶片前沿部分内的前室和至少两个彼此相通的分开而接续的后室，在所有上述前室和后室的插入件侧壁上有许多冲击气孔，上述前室和后室的一个径向端部与一个冷却空气源相连通，插入件带有使流入上述后室的空气节流的装置，使上述前室中的压力相对地高于上述后室中的压力，因此，通过上述前室的气孔喷向上述前沿部分叶片内壁的冲击气流其速度要显著地高于从上述后室的气孔喷出的冲击气流的速度。

使流入后室的空气节流的装置，使得前室中的压力相对地高于上述后室中的压力。因此，通过上述前室的气孔喷向上述沿部分叶片内壁的冲击气流其速度要显著地高于从后室的气孔喷出的冲击气流的速度。整体的插入件是预先组装的，其气流冲击孔为预定尺寸，因此，相对的冷却空气流速度趋于保持在设计值。另外，整体构件便于插入空心的叶片，而无需相对于其他的孔洞调整位置。

下面作为例子参考附图描述本发明，附图中

图1是通过叶片和插入件的弦向截面图，它取自沿图2的Ⅰ-Ⅰ线截取的截面;

图2是叶片和插入件的部分正视图和部分截面图，对应于沿图1中Ⅱ-Ⅱ线截取的视图。

图1表示一个具有单一内腔的空心叶片，内腔由前沿部、凹形侧壁14、凸形侧壁16形成，后两个相对侧壁的下游部构成了一个带有槽缝20的后沿部分18。热气通过叶片的总方向如图1中虚线箭头所示。

单一的整体的空气冷却的空心插入件22的截面具有翼面形状，与叶片的翼面形状互补，它沿弦向延伸到大致充满整个叶片空腔的程度。虽然插入件具有翼面的全部形状，但从图1中可以见到，插入件在前沿部分24稍许鼓胀，在后沿部分26也同样地出现鼓胀。在前后鼓胀之间的中间部分28的壁，与叶片壁之间的距离基本均匀。

整体插入件22的内部由径向延伸的分隔件38、40和42分隔为前室30和依次向后排布的隔室32、34、36，分隔件38、40和42也起结构连结作用。

Claims (6)

1、一种带有翼面形状的燃气轮机空心轮机叶片，其轮机叶片（12）有一个前沿壁，一个带有空气出口槽缝（20）的后沿部分（18），和两面耐压和耐抽吸的侧壁（14，16），两面侧壁构成一个与上述出口槽缝相通的内腔，空心插入件（22）的截面大体上与翼面形状互补，插入件置于上述空腔内，沿弦向延伸到大致充满整个上述空腔的程度且与上述侧壁呈间隔开关系，其特征在于，上述插入件（22）是单一的整体构件，每个插入件内有多块径向延伸的隔板（38，40，42），将内部分为一个位于上述叶片（12）前沿部分内的前室（30）和至少两个彼此相通的分开而接续的后室（32，34，36），在所有上述前室和后室（30-36）的插入件侧壁上，开有许多冲击气孔（56，58，60），上述前室和后室（30，36）的一个径向端部与一个冷却空气源相连通，插入件带有使流入上述后室（32-36）的空气节流的装置（52，54），使上述前室（30）中的压力相对地高于上述后室中的压力，通过上述前室（30）的气孔（56）的气体喷向上述前沿部分叶片内壁（14，16）的冲击气流其速度要显著地高于从上述后室（32，34，36）的气孔（58，60）喷出的冲击气流的速度。

2、如权利要求1中所要求的燃气轮机叶片，其特征是在该轮机叶片中上述前室（30）中的冲击气孔（56）的行距比上述后室（32，34，36）中的大多数冲击气孔（58，60）的行距更宽。

3、如权利要求1或2中所要求的燃气轮机叶片，其特征是：在该轮机中叶片上述节流装置包括插入件（22）在上述后室（32，34，36）径向外端处的径向外延部分（48），以及上述插入件（22）径向外延部分（48）上的许多个节流孔（54）。

4、如权利要求1所要求的燃气轮机叶片，其特征是：在该轮机叶片中上述后室至少包括三个隔室（32，34，36）。

5、如权利要求1所要求的燃气轮机叶片，其特征是：在该轮机叶片中上述隔开件（38，40，42）由坚硬的延伸肋板构成，在使上述前室（30）与第一个接续的后室（32）相分开的第一块肋板（38）上不穿孔，而后面接续的两块肋板（40，42）上面有开孔（62）。

6、如权利要求5中所要求的燃气轮机叶片，其特征是：在该轮机叶片中上述后面两块肋板（40，42）径向向外延伸的长度小于上述第一块肋板（38），使得上述后室（32，34，36）在其径向外端部彼此敞开连通。