CN106481366B - 冷却叶片和燃气涡轮 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种冷却叶片和燃气涡轮。冷却叶片包括叶根和设置于叶根上的叶片主体，叶片主体内设置有至少一个冷却腔，在靠近叶根的一端冷却腔设置有冷却流体入口，在靠近叶片主体的叶尖的一端冷却腔设置有冷却流体出口，冷却叶片还包括间隔设置于冷却腔内的多块横向隔板，从而在冷却腔内从冷却流体入口至冷却流体出口形成蛇形冷却通道。该冷却叶片可以更加合理的组织冷却流体流动，能合理利用冷却流体的冷却能力，减少冷却流体的流量。

Description

冷却叶片和燃气涡轮

技术领域

本发明涉及动力机械领域，特别涉及一种冷却叶片和燃气涡轮。

背景技术

为保证燃气涡轮中叶片长期安全工作，叶片的温度应不超出叶片强度对温度的要求。为此，需要在叶片中设置冷却结构而形成冷却叶片。设置冷却结构的作用是：合理的组织冷却气流，使得叶片尽可能少的利用冷却气流流量，在径向不均匀分布的燃气热负荷作用下，满足叶片径向截面平均温度分布的要求。

现有技术的冷却叶片的冷却通道通常为径向回转通道形式，冷却气流从叶根进气，沿径向回转通道径向迂回流动，沿程吸收燃气热量，冷却气流温度逐渐升高，冷却能力逐渐下降。

图1是现有技术的燃气轮机冷却叶片的剖面图。该冷却叶片即具有现有技术中典型的径向回转通道形式。如图1所示，该冷却叶片1'包括叶根13'和设置在叶根13'上的叶片主体14'。叶片主体14'内部设置有多块纵向隔板11'。多块隔板11'包括第一隔板111'、第二隔板112'和第三隔板113'。三块隔板11'将冷却通道12'分隔为第一通道121'、第二通道122'、第三通道123'和第四通道124'。在叶根13'设有冷却流体入口流道，在叶片主体14'的叶尖处开设有冷却流体出口。其中部分冷却流体入口流道将冷却流体从第一通道121'导入冷却叶片1'，部分冷却流体入口流道将冷却流体从第四通道124'导入冷却叶片1'，部分冷却流体出口将冷却流体从第一通道121'导出冷却叶片1'，部分冷却流体出口将冷却流体从第三通道123'导出冷却叶片1'、部分冷却流体出口将冷却流体从第四通道124'导出冷却叶片1'。第一通道121'、第二通道122'和第三通道123'首尾相接形成径向回转通道。

该冷却叶片1'中，第一通道121'、第三通道123'和第四通道124'从叶根13'到叶尖温度逐渐升高；而第二通道122'中叶片温度自叶尖至叶根13'逐渐升高。

在实现本发明的过程中，发明人发现以上现有技术具有如下不足之处：

图2为一个典型的冷却叶片的叶片径向截面平均温度分布要求曲线。叶片气动设计的特点是，气动载荷在叶片径向分布不均匀，它导致了叶片径向燃气热负荷分布的不均匀。如图2所示，在一个燃气涡轮的叶片中，出于叶片强度的需要，要求叶根区域的温度较低，而叶尖区域温度则可以相对较高。

以上冷却叶片1'的第二通道122'对应的叶片区域的径向截面平均温度分布与图2所示的叶片径向截面平均温度分布要求的分布趋势相反，在叶根区域满足安全系数要求时，叶尖区域的温度会远超需求；同时，随着气流流动，第三通道123'对应的叶片区域的温度一般会高于第一通道121'对应的叶片区域和第二通道122'对应的叶片区域的温度，在第三通道123'对应的叶片区域满足径向截面平均温度分布要求时，第一通道121'对应的叶片区域和第二通道122'对应的叶片区域的温度会超出需求，导致叶片局部过度冷却，这意味着气流流动组织的不合理和气流冷却能力或者气流冷却流量的浪费。

因此，具有径向回转通道的冷却叶片难以实现叶片径向截面平均温度分布要求，气流流动组织存在不合理的地方，气流冷却能力和气流冷却流量存在浪费。

发明内容

本发明的目的在于提供一种冷却叶片和燃气涡轮，旨在合理组织冷却流体流动，使叶片径向截面平均温度更加接近强度要求的温度，合理利用冷却流体的冷却能力，减少冷却流体流量。

本发明第一方面提供一种冷却叶片，所述冷却叶片包括叶根和设置于所述叶根上的叶片主体，所述叶片主体内设置有至少一个冷却腔，在靠近所述叶根的一端所述冷却腔设置有冷却流体入口，在靠近所述叶片主体的叶尖的一端所述冷却腔设置有冷却流体出口，所述冷却叶片还包括间隔设置于所述冷却腔内的多块横向隔板，从而在所述冷却腔内从所述冷却流体入口至所述冷却流体出口形成蛇形冷却通道。

进一步地，所述多块横向隔板包括交替布置的多块第一横向隔板和多块第二横向隔板，所述第一横向隔板与所述冷却腔的靠近所述前缘一侧的内壁面连接并从所述叶片主体的前缘一侧朝向所述叶片主体的尾缘一侧延伸且与所述冷却腔的靠近所述尾缘一侧的内壁面间隔设置，所述第二横向隔板与所述冷却腔的靠近所述尾缘一侧的内壁面连接并从所述尾缘一侧朝向所述前缘一侧延伸且与所述冷却腔的靠近所述前缘一侧的内壁面间隔设置。

进一步地，所述叶片主体内设置有一个所述冷却腔，其中，所述第一横向隔板到所述尾缘的内壁面的距离LTi的取值范围为5％～15％的所述冷却叶片的叶片弦长，和/或所述第二横向隔板到所述前缘的内壁面的距离LLi的取值范围为2％～8％的所述叶片弦长。

进一步地，所述叶片主体内设置有2个冷却腔或3个以上冷却腔，各所述冷却腔之间通过纵向隔板隔离。

进一步地，各所述纵向隔板的两端分别与所述冷却叶片的吸力侧的内壁面和压力侧的内壁面连接，以使各所述冷却腔从所述叶片主体的前缘向所述叶片主体的尾缘依次排列。

进一步地，所述横向隔板的厚度HLi的取值范围为0.6mm～1.5mm。

进一步地，所述冷却腔内相邻的所述横向隔板之间的纵向距离HHi的取值范围为2mm～6mm。

进一步地，所述冷却叶片还包括设置在所述冷却腔内的扰流肋。

进一步地，所述扰流肋设置于所述蛇形冷却通道的转弯处。

进一步地，所述冷却叶片还包括导流片，所述导流片设置于所述蛇形冷却通道的至少一个转弯处。

进一步地，在设置所述导流片的每个转弯处，一对所述导流片分别设置于该转弯处对应的横向隔板的延长面的两侧。

进一步地，所述冷却叶片还包括设置在所述冷却腔内的扰流肋，并且，在各所述冷却腔内，所述扰流肋设置于靠近所述叶片主体的前缘或尾缘的一侧的转弯处，所述导流片设置于远离所述叶片主体的前缘或尾缘的一侧的转弯处。

进一步地，所述叶片主体上设置有气膜孔。

本发明第二方面提供一种燃气涡轮，所述燃气涡轮包括冷却叶片，所述冷却叶片为本发明第一方面中任一项所述的冷却叶片。

基于本发明提供的冷却叶片和燃气涡轮，冷却叶片包括间隔设置于冷却腔内的多块横向隔板，在冷却腔内从冷却流体入口至冷却流体出口形成蛇形冷却通道。该冷却叶片的蛇形冷却通道为横向冷却通道结构，从冷却流体入口进入冷却腔内的冷却流体从叶根通过蛇形冷却通道至叶尖逐渐吸热温度升高，而冷却叶片的温度从叶根到叶尖温度也逐渐升高，使叶片径向截面平均温度更加接近强度要求的温度，与图2所示的冷却叶片的叶片径向截面平均温度分布要求曲线吻合，因此，该冷却叶片可以更加合理的组织冷却流体流动，能合理利用冷却流体的冷却能力，减少冷却流体的流量。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为现有技术的冷却叶片的剖面图。

图2为一个典型的冷却叶片的叶片径向截面平均温度分布要求曲线。

图3为本发明第一实施例的冷却叶片的剖面图。

图4为图3的A－A向剖面图。

图5为图3的B－B向剖面图。

图6为图3的C－C向剖面图。

图7为本发明第二实施例的冷却叶片的剖面图。

图8为本发明第三实施例的冷却叶片的剖面图。

图9为本发明第四实施例的冷却叶片的剖面图。

图10为本发明第五实施例的冷却叶片的剖面图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

本发明的冷却叶片包括叶根和设置于叶根上的叶片主体，叶片主体内设置有至少一个冷却腔，在靠近叶根的一端冷却腔设置有冷却流体入口，在靠近叶片主体的叶尖的一端冷却腔设置有冷却流体出口。冷却叶片还包括间隔设置于冷却腔内的多块横向隔板，从而在冷却腔内从冷却流体入口至冷却流体出口形成蛇形冷却通道。该冷却叶片可以更加合理的组织冷却流体流动，能合理利用冷却流体的冷却能力，减少冷却流体的流量。

以下将结合图3至图10对本发明各实施例进行进一步描述。

第一实施例

图3为本发明第一实施例的冷却叶片的剖面图。图4为图3的A－A向剖面图。图5为图3的B－B向剖面图。图6为图3的C－C向剖面图。

如图3至图6所示，本发明第一实施例的冷却叶片1包括叶根13和设置于叶根上的叶片主体14。如图4至图6所示，叶片主体14主要具有压力侧和吸力侧，压力侧和吸力侧分别通过前缘15和尾缘16连接。

叶片主体14内设置有一个冷却腔。冷却腔的靠近叶根13的一端设置有冷却流体入口，靠近叶片主体14的叶尖的一端设置有冷却流体出口。叶根13内部设置冷却流体输入流道131，冷却流体输入流道131通过冷却流体入口与冷却腔连通，用于将冷却流体送入冷却腔内以及对叶根13进行冷却。本实施例中，冷却流体输入流道131包括两个与冷却腔连通的孔道。冷却流体出口则包括设置于叶片主体14的叶尖顶端的多个通孔141。

冷却叶片1还包括间隔设置于冷却腔内的多块横向隔板11。横向隔板11大体沿着垂直于冷却叶片1的高度方向的方向设置。多块横向隔板11包括交替布置的多块第一横向隔板和多块第二横向隔板。第一横向隔板与冷却腔的靠近前缘一侧的内壁面连接(本实施例中，即与前缘的内壁面连接)并从叶片主体的前缘一侧朝向叶片主体的尾缘一侧延伸且与尾缘的内壁面间隔设置。第二横向隔板与冷却腔的靠近尾缘一侧的内壁面连接(本实施例中，即与尾缘的内壁面连接)并从尾缘一侧朝向前缘一侧延伸且与前缘的内壁面间隔设置。多块横向隔板11使得在冷却腔内从冷却流体入口至冷却流体出口形成蛇形冷却通道12。横向隔板11及蛇形冷却通道12的设置可以使冷却流体与叶片主体14进行充分的热交换。这样设置横向隔板的延伸方向利于提高冷却叶片的刚度。

该冷却叶片1的蛇形冷却通道为横向冷却通道结构，从冷却流体入口进入冷却腔内的冷却流体从叶根13通过蛇形冷却通道至叶尖逐渐吸热温度升高，而冷却叶片1的温度从叶根13到叶尖温度也逐渐升高，使叶片径向截面平均温度更加接近强度要求的温度，与图2所示的冷却叶片的叶片径向截面平均温度分布要求曲线吻合。从而可以更加合理的组织冷却流体流动，能合理利用冷却流体的冷却能力，减少冷却流体的流量。

冷却叶片1的与蛇形冷却通道有关的各参数可以根据冷却的需要设计。

如图3所示，第一实施例中优选地，横向隔板11的厚度HLi的取值范围为0.6mm～1.5mm。

如图3所示，第一实施例中优选地，冷却腔内相邻的第一横向隔板和第二横向隔板之间的纵向距离HHi的取值范围为2mm～6mm。

如图5所示，第一实施例中优选地，第一横向隔板到尾缘的内壁面的距离LTi的取值范围为5％～15％的冷却叶片1的叶片弦长。

如图6所示，第一实施例中优选地，第二横向隔板到前缘的内壁面的距离LLi的取值范围为2％～8％的叶片弦长。

合理地设置冷却叶片1的以上各参数，利于合理地控制冷却气流流量、流速等的关系，从而更加有效的利用气流冷却能力，减少冷却气流流量。

第二实施例

图7为本发明第二实施例的冷却叶片的剖面图。第二实施例与第一实施例的主要不同在于第二实施例的冷却叶片2具有2个冷却腔，2个冷却腔之间通过一个纵向隔板27隔离。纵向隔板27大体沿冷却叶片2的高度方向设置。

如图7所示，本发明第二实施例的冷却叶片2包括叶根23和设置于叶根23上的叶片主体24。叶片主体24内设置有2个冷却腔，分别为图7中位于左侧的第一冷却腔和图7中位于右侧的第二冷却腔。每个冷却腔的靠近叶根23的一端设置有冷却流体入口，靠近叶片主体24的叶尖的一端设置有冷却流体出口。

本实施例中，第一冷却腔通过其冷却流体入口与位于叶根23内的冷却流体输入通道231A连通，第一冷却腔的出口为设置于叶片主体24的叶尖顶端的多个第一通孔241A。第二冷却腔通过其冷却流体入口与位于叶根23内的冷却流体输入通道231B连通，第二冷却腔的出口为设置于叶片主体24的叶尖顶端的多个第二通孔241B。

第二实施例中优选地，纵向隔板27的两端分别与冷却叶片24的吸力侧的内壁面和压力侧的内壁面连接，以使2个冷却腔从叶片主体24的前缘向叶片主体24的尾缘依次排列。

第二实施例中，每个冷却腔内都间隔设置有多块横向隔板。横向隔板大体沿着垂直于冷却叶片2的高度方向的方向设置。

如图3所示，第二实施例中，第一冷却腔中设置有多块横向隔板21A，从而在第一冷却腔内从其冷却流体入口至其冷却流体出口形成第一蛇形冷却通道22A；第二冷却腔中设置有多块横向隔板21B，从而在第二冷却腔内从其冷却流体入口至其冷却流体出口形成第二蛇形冷却通道22B。

第一冷却腔中的多块横向隔板21A和第二冷却腔中的多块横向隔板21B各自包括交替布置的多块第一横向隔板和多块第二横向隔板。在各冷却腔内，第一横向隔板与其所在冷却腔的第一侧壁面连接并从其所在冷却腔的第一侧壁面向该冷却腔的与第一侧壁面相对的第二侧壁面延伸且与该冷却腔的第二侧壁面间隔设置；第二横向隔板与其所在冷却腔的第二侧壁面连接并从其所在冷却腔的第二侧壁面向该冷却腔的第一侧壁面延伸且与该冷却腔的第一侧壁面间隔设置。

第二实施例中具体地，第一冷却腔的第一侧壁面为叶片主体24的前缘的内壁面，第一冷却腔的第二侧壁面为纵向隔板27的左侧表面；第二冷却腔的第一侧壁面为纵向隔板27的右侧表面，第二冷却腔的第二侧壁面为叶片主体24的尾缘的内壁面。即在本实施例中，第一横向隔板与叶片主体的前缘一侧的内壁面连接并从叶片主体的前缘一侧朝向叶片主体的尾缘一侧延伸且与冷却腔的靠近尾缘一侧的内壁面间隔设置，第二横向隔板与叶片主体的尾缘一侧的内壁面连接并从尾缘一侧朝向前缘一侧延伸且与冷却腔的靠近前缘一侧的内壁面间隔设置，这样设置横向隔板的延伸方向利于提高冷却叶片的刚度。

冷却腔的数量可以根据冷却叶片的燃气侧换热分布情况和冷却叶片尺寸情况设置。第二实施例中，将冷却叶片2的内部分割为2个冷却腔，对各冷却腔分别设计蛇形冷却通道，通过控制各冷却腔的冷却流体流量，可以使得冷却叶片2的径向截面温度分布均匀。

第二实施例中其它未说明的部分可参考第一实施例。

第三实施例

图8为本发明第三实施例的冷却叶片的剖面图。第三实施例与第一实施例和第二实施例的主要不同在于冷却叶片3具有3个冷却腔，3个冷却腔之间通过两块纵向隔板——第一纵向隔板37A和第二纵向隔板37B隔离。两块纵向隔板大体沿冷却叶片3的高度方向设置。

如图8所示，本发明第三实施例的冷却叶片3包括叶根33和设置于叶根33上的叶片主体34。叶片主体34内设置有三个冷却腔，分别为图8中位于左侧的第一冷却腔、图8中位于中间的第二冷却腔和图8中位于右侧的第三冷却腔。每个冷却腔的靠近叶根33的一端设置有冷却流体入口，靠近叶片主体34的叶尖的一端设置有冷却流体出口。

本实施例中，第一冷却腔通过其冷却流体入口与位于叶根33内的第一冷却流体输入通道331A连通，第一冷却腔的冷却流体出口为设置于叶片主体34的叶尖顶端的多个第一通孔341A。第二冷却腔通过其冷却流体入口与位于叶根33内的第二冷却流体输入通道331B连通，第二冷却腔的冷却流体出口为设置于叶片主体34的叶尖顶端的多个第二通孔341B。第三冷却腔通过其冷却流体入口与位于叶根33内的第三冷却流体输入通道331C连通，第三冷却腔的冷却流体出口为设置于叶片主体34的叶尖顶端的多个第三通孔341C。

第三实施例中优选地，第一纵向隔板37A的两端分别与冷却叶片34的吸力侧的内壁面和压力侧的内壁面连接，第二纵向隔板37B的两端分别与冷却叶片34的吸力侧的内壁面和压力侧的内壁面连接，以使3个冷却腔从叶片主体34的前缘向叶片主体34的尾缘依次排列。

第三实施例中，每个冷却腔内都间隔设置有多块横向隔板。横向隔板大体沿着垂直于冷却叶片3的高度方向的方向设置。

如图8所示，第三实施例中，第一冷却腔中设置有多块横向隔板31A，从而在第一冷却腔内从其冷却流体入口至其冷却流体出口形成第一蛇形冷却通道32A；第二冷却腔中设置有多块横向隔板31B，从而在第二冷却腔内从其冷却流体入口至其冷却流体出口形成第二蛇形冷却通道32B；第三冷却腔中设置有多块横向隔板31C，从而在第三冷却腔内从其冷却流体入口至其冷却流体出口形成第三蛇形冷却通道32C。

第一冷却腔中的多块横向隔板31A、第二冷却腔中的多块横向隔板31B和第三冷却腔中的多块横向隔板31C各自包括交替布置的多块第一横向隔板和多块第二横向隔板。在各冷却腔内，第一横向隔板与其所在冷却腔的第一侧壁面连接并从其所在冷却腔的第一侧壁面向该冷却腔的与第一侧壁面相对的第二侧壁面延伸且与该第二侧壁面间隔设置；第二横向隔板与其所在冷却腔的第二侧壁面连接并从其所在冷却腔的第二侧壁面向该冷却腔的第一侧壁面延伸且与该冷却腔的第一侧壁面间隔设置。

第三实施例中具体地，第一冷却腔的第一侧壁面为叶片主体34的前缘的内壁面，第一冷却腔的第二侧壁面为第一纵向隔板37A的左侧表面；第二冷却腔的第一侧壁面为第一纵向隔板37A右侧表面，第二冷却腔的第二侧壁为第二纵向隔板37B的左侧表面；第三冷却腔的第一侧壁面为第二纵向隔板37B的右侧表面，第三冷却腔的第二侧壁为叶片主体34的尾缘的内壁面。即在本实施例中，第一横向隔板与叶片主体的前缘一侧的内壁面连接并从叶片主体的前缘一侧朝向叶片主体的尾缘一侧延伸且与冷却腔的靠近尾缘一侧的内壁面间隔设置，第二横向隔板与叶片主体的尾缘一侧的内壁面连接并从尾缘一侧朝向前缘一侧延伸且与冷却腔的靠近前缘一侧的内壁面间隔设置，这样设置横向隔板的延伸方向利于提高冷却叶片的刚度。

第三实施例中，将冷却叶片3的内部分割为3个冷却腔，对各冷却腔分别设计蛇形冷却通道，通过控制各冷却腔的冷却流体流量，可以使得冷却叶片3的径向截面温度分布均匀。

第三实施例中其它未说明的部分可参考第一实施例和第二实施例。

第四实施例

图9为本发明第四实施例的冷却叶片的剖面图。第四实施例与第一实施例的不同在于第四实施例的冷却叶片4还包括扰流肋48。

如图9所示，冷却叶片4包括叶根43和设置于叶根43上的叶片主体44。叶片主体44内设置有一个冷却腔。冷却腔的靠近叶根43的一端设置有冷却流体入口，靠近叶片主体44的叶尖的一端设置有冷却流体出口。叶根43内部设置冷却流体输入流道431，冷却流体输入流道431通过冷却流体入口与冷却腔连通。冷却流体出口则包括设置于叶片主体44的叶尖顶端的多个通孔441。

冷却叶片4还包括间隔设置于冷却腔内的多块横向隔板41，在冷却腔内从冷却流体入口至冷却流体出口形成蛇形冷却通道42。

冷却叶片4还包括设置于冷却腔内的扰流肋48。通过扰流肋48可以增强蛇形冷却通道的局部换热强度，降低冷却叶片4的温度。扰流肋48可以包括直肋、斜肋或V型肋。

扰流肋可以根据冷却叶片的燃气侧换热分布情况进行设置。如图9所示，本实施例中，扰流肋48设置于叶片主体44的纵向中部。多个扰流肋48沿蛇形冷却流道42依次布置。在相邻的两个横向隔板41之间布置的扰流肋48相对于流体流动方向倾斜设置，在转弯处布置的扰流肋48相对于流体流动方向大致垂直。

第四实施例中其它未说明的部分可以参考第一实施例至第三实施例。

第五实施例

图10为本发明第五实施例的冷却叶片的剖面图。第五实施例的冷却叶片5与第二实施例的差别在于设置了扰流肋和导流片。

如图10所示，第五实施例的冷却叶片5具有2个冷却腔，2个冷却腔之间通过一个纵向隔板57隔离。纵向隔板57大体沿冷却叶片5的高度方向设置。

如图10所示，冷却叶片5包括叶根53和设置于叶根53上的叶片主体54。叶片主体54内设置有2个冷却腔，分别为图10中位于左侧的第一冷却腔和图10中位于右侧的第二冷却腔。每个冷却腔的靠近叶根53的一端设置有冷却流体入口，靠近叶片主体54的叶尖的一端设置有冷却流体出口。

本实施例中，第一冷却腔通过其冷却流体入口与位于叶根53内的冷却流体输入通道531A连通，第一冷却腔的出口为设置于叶片主体54的叶尖顶端的多个第一通孔541A；第二冷却腔通过其冷却流体入口与位于叶根53内的冷却流体输入通道531B连通，第二冷却腔的出口为设置于叶片主体54的叶尖顶端的多个第二通孔541B。

每个冷却腔内都间隔设置有多块横向隔板。如图10所示，第一冷却腔中设置有多块横向隔板51A，从而在第一冷却腔内从其冷却流体入口至其冷却流体出口形成第一蛇形冷却通道52A；第二冷却腔中设置有多块横向隔板51B，从而在第二冷却腔内从其冷却流体入口至其冷却流体出口形成第二蛇形冷却通道52B。

冷却叶片5还包括设置在各冷却腔内的扰流肋和导流片。扰流肋可以增强蛇形冷却通道的局部换热强度，降低冷却叶片5的温度；导流片可以降低冷却流体的流动损失。

本实施例中，扰流肋包括第一扰流肋58A和第二扰流肋58B。第一扰流肋58A设置在第一冷却腔中，位于蛇形冷却通道52A的靠近前缘的转弯处。第二扰流肋58B设置在第二冷却腔中，位于蛇形冷却通道52B的靠近尾缘的转弯处。

如图10所示，在每个布置有第一扰流肋58A的转弯处布置三条第一扰流肋58A，三条第一扰流肋58A中位于中间的第一扰流肋58A相对于流体流动方向大致垂直且基本沿与转弯处对应的横向隔板的延长面延伸。其余两条第一扰流肋58A分别对称布置在对应的横向隔板的延长面两侧且相对于流体流动方向倾斜设置。三条第一扰流肋58A从对应的横向隔板到前缘彼此之间的距离逐渐增加。在每个布置有第二扰流肋58B的转弯处布置三条第二扰流肋58B，三条第二扰流肋58B中位于中间的第二扰流肋58B相对于流体流动方向大致垂直且基本沿与转弯处对应的横向隔板的延长面延伸。其余两条第二扰流肋58B分别对称布置在对应的横向隔板的延长面两侧且相对于流体流动方向倾斜设置，三条第二扰流肋58B从对应的横向隔板到尾缘彼此之间的距离逐渐增加。

本实施例中，导流片包括第一导流片59A和第二导流片59B。第一导流片59A设置在第一冷却腔中，位于蛇形冷却通道52A的靠近纵向隔板57的转弯处。第二导流片59B设置在第二冷却腔中，位于蛇形冷却通道52B的靠近纵向隔板57的转弯处。

如图10所示，在设置第一导流片59A的每个转弯处，一对第一导流片59A分别设置于该转弯处对应的横向隔板的延长面的两侧。在设置第二导流片59B的每个转弯处，一对第二导流片59B分别设置于该转弯处对应的横向隔板的延长面的两侧。

第一导流片59A和第二导流片59B优选地均为翼型结构。

本实施例中，在各冷却腔内，扰流肋设置于靠近叶片主体的前缘或尾缘的一侧的转弯处，导流片设置于远离叶片主体的前缘或尾缘的一侧的转弯处。该扰流肋和导流片的位置设置利于更好地吸收冷却叶片的热量，对冷却叶片进行更好地冷却。

第五实施例中其它未说明的部分可以参考第一实施例至第四实施例。

以上各实施例的冷却叶片可以通过3D打印加工而成。

以上各实施例对本发明不应构成限制，例如：

虽然以上各实施例中均未提及，但是，本发明的叶片主体上优选地可以设置有气膜孔以增强冷却；

在具有多个冷却腔的冷却叶片中，各冷却腔的排列方式可以做出多种变化而不必是从前缘到尾缘依次排列；

横向隔板的延伸方向不需要一定是部分横向隔板从前缘一侧向尾缘一侧延伸，另一部分横向隔板从尾缘一侧向前缘一侧延伸，例如，也可以是部分横向隔板从压力侧向吸力侧延伸，另一部分横向隔板从吸力侧向压力侧延伸；

冷却叶片中可以单独设置导流片而不设置扰流肋等等。

本发明实施例还提供一种燃气涡轮，燃气涡轮包括前述的冷却叶片。

综上所述，本发明以上各实施例具有如下优点：冷却叶片更加符合叶片冷却的需求，可以合理的组织冷却流体，使冷却叶片的径向截面平均温度更加接近强度要求的温度，合理利用冷却流体的冷却能力，减少冷却流体的流量。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1.一种冷却叶片，其特征在于，所述冷却叶片包括叶根和设置于所述叶根上的叶片主体，所述叶片主体内设置有至少一个冷却腔，在靠近所述叶根的一端所述冷却腔设置有冷却流体入口，在靠近所述叶片主体的叶尖的一端所述冷却腔设置有冷却流体出口，所述冷却叶片还包括间隔设置于所述冷却腔内的多块横向隔板，从而在所述冷却腔内从所述冷却流体入口至所述冷却流体出口形成蛇形冷却通道；其中，所述冷却叶片还包括设置于所述蛇形冷却通道的至少一个转弯处的导流片和设置在所述冷却腔内的扰流肋，并且，在各所述冷却腔内，所述扰流肋设置于靠近所述叶片主体的前缘或尾缘的一侧的转弯处，所述导流片设置于远离所述叶片主体的前缘或尾缘的一侧的转弯处。

2.根据权利要求1所述的冷却叶片，其特征在于，所述多块横向隔板包括交替布置的多块第一横向隔板和多块第二横向隔板，所述第一横向隔板与所述冷却腔的靠近所述前缘一侧的内壁面连接并从所述叶片主体的前缘一侧朝向所述叶片主体的尾缘一侧延伸且与所述冷却腔的靠近所述尾缘一侧的内壁面间隔设置，所述第二横向隔板与所述冷却腔的靠近所述尾缘一侧的内壁面连接并从所述尾缘一侧朝向所述前缘一侧延伸且与所述冷却腔的靠近所述前缘一侧的内壁面间隔设置。

3.根据权利要求2所述的冷却叶片，其特征在于，所述叶片主体内设置有一个所述冷却腔，其中，所述第一横向隔板到所述尾缘的内壁面的距离LTi的取值范围为5％～15％的所述冷却叶片的叶片弦长，和/或所述第二横向隔板到所述前缘的内壁面的距离LLi的取值范围为2％～8％的所述叶片弦长。

4.根据权利要求1所述的冷却叶片，其特征在于，所述叶片主体内设置有2个冷却腔或3个以上冷却腔，各所述冷却腔之间通过纵向隔板隔离。

5.根据权利要求4所述的冷却叶片，其特征在于，各所述纵向隔板的两端分别与所述冷却叶片的吸力侧的内壁面和压力侧的内壁面连接，以使各所述冷却腔从所述叶片主体的前缘向所述叶片主体的尾缘依次排列。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的冷却叶片，其特征在于，所述横向隔板的厚度HLi的取值范围为0.6mm～1.5mm。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的冷却叶片，其特征在于，所述冷却腔内相邻的所述横向隔板之间的纵向距离HHi的取值范围为2mm～6mm。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的冷却叶片，其特征在于，在设置所述导流片的每个转弯处，一对所述导流片分别设置于该转弯处对应的横向隔板的延长面的两侧。

9.根据权利要求1至5中任一项所述的冷却叶片，其特征在于，所述叶片主体上设置有气膜孔。

10.一种燃气涡轮，所述燃气涡轮包括冷却叶片，其特征在于，所述冷却叶片为根据权利要求1至9中任一项所述的冷却叶片。