CN109154199B - 燃气涡轮机叶片 - Google Patents

Abstract

公开了一种燃气涡轮机叶片。根据本发明的一个实施方式的燃气涡轮机叶片包括：设置在燃气涡轮机中的涡轮机叶片(33)；以及冷却单元(100)，冷却单元(100)各自均具有：冷却通道(110)，该冷却通道(110)用于冷却涡轮机叶片(33)；出口部分(120)，冷却空气通过该出口部分(120)排出；以及多个叶状部(130)，其中，出口部分(120)从冷却通道(110)的沿长度方向延伸的端部部分延伸至涡轮机叶片(33)的外表面，并且出口部分(120)的宽度从冷却通道(110)的一个端部至涡轮机叶片(33)的外表面逐渐增大，并且多个叶状部(130)从出口部分(120)的内壁面向彼此。

Description

燃气涡轮机叶片

技术领域

本公开涉及包括在涡轮机中的涡轮机叶片，并且更具体地，涉及其上方执行膜冷却的燃气涡轮机叶片，并且该涡轮机叶片与流动至其的热气体接触。

背景技术

通常，燃气涡轮机是下述类型的内燃机，该内燃机通过将高温高压燃烧气体喷射到涡轮机中来使涡轮机旋转，从而将热能转换成机械能，高温高压燃烧气体通过使燃料与压缩机中高压压缩的空气的混合物燃烧而产生。

对于这种涡轮机，已经广泛使用如下的结构：其中，多个涡轮机转子盘——所述多个涡轮机转子盘各自均具有布置在其外周表面上的多个涡轮机叶片——以多级方式构造成使得高温高压燃烧气体通过涡轮机叶片。

膜冷却通常用于冷却涡轮机的涡轮机叶片中的每个涡轮机叶片的表面，并且对膜冷却的描述将参照附图给出。

参照图1，为了对由于热气体供给至其表面的涡轮机叶片进行冷却，涡轮机叶片具有形成在其表面上的多个膜冷却元件7。

每个膜冷却元件7均包括具有圆形形状的入口7a和扩展部分7b，入口7a用于引入从涡轮机叶片内部供给的冷却空气，扩展部分7b具有左右对称性，同时从入口7a的延伸端向外扩展。

由于当从前方观察时入口7a的横截面为圆形，扩展部分7b以特定扩张角α延伸以向涡轮机叶片的表面供给大量的冷却空气。因此随着扩张角α的增大，在扩展部分7b中产生不均匀的分离。

在这种情况下，由于冷却空气不均匀地喷射到涡轮机叶片的表面上而可能使涡轮机叶片的表面上的冷却效果减小。

此外，由于入口7a的圆形横截面而发生环向应力，从而在特定位置处由于应力集中而产生变形或破裂。

发明内容

技术问题

本公开的示例性实施方式提供了一种涡轮机叶片，其中，多个涡轮机叶片可以被稳定地冷却，并且其冷却效率可以通过将设置在涡轮机叶片中每个膜冷却元件的形状改变成椭圆形形状而提高。

技术方案

根据本公开的第一方面，燃气涡轮机叶片包括设置在涡轮机中的涡轮机叶片33以及膜冷却元件100，膜冷却元件100各自均包括：冷却通道110，该冷却通道110用于冷却涡轮机叶片33；出口120，冷却空气通过该出口120排出；以及多个肋部130，其中，出口120从冷却通道110的纵向延伸端部延伸至涡轮机叶片33的外表面，并且出口120具有从冷却通道110的一个端部向涡轮机叶片33的外表面增大的宽度，并且肋部130在出口120的内壁上面向彼此。

冷却通道110可以具有筒形形状并朝向出口120延伸，并且出口120可以具有扩张角α并从冷却通道110的后端部以椭圆形的方式向外扩展。

扩张角α可以等于或大于15°。

扩张角α可以为15°至40°。

膜冷却元件100可以布置在涡轮机叶片33的压力侧33a和吸力侧33b中。

膜冷却元件100可以在从涡轮机叶片33的前缘34至后缘35的部段中以不同的间隔布置，以实现膜冷却。

膜冷却元件100可以设置在构成涡轮机叶片33的多个单元涡轮机叶片的第一级涡轮机叶片和第二级涡轮机叶片中的每一者中。

冷却通道33的长度可以为其直径D的四倍至八倍。

直径D可以为0.6mm至1.0mm。

出口120可以具有30°至40°的倾斜角α，该倾斜角α由出口120的纵向中心线和涡轮机叶片33的表面形成。

出口120从冷却通道110可以沿两个侧向方向以15°至20°的角度扩展。

肋部130在出口120中可以具有相同的突出长度e。

肋部130可以具有从冷却通道110的一个端部向涡轮机叶片33的外表面逐渐增大的突出长度e。

当从出口120的前端部至出口120的延伸至涡轮机叶片33的外表面的后端部的总长度被限定为“L”时，肋部130可以从与前端部间隔1/5×L的位置向后端部布置。

肋部130中的每个肋部均可以具有多棱锥形状。

肋部130中的每个肋部均可以具有形成在其中的开孔140，以用于引入冷却空气。

开孔140可以朝向出口120的内壁中的相关联的一个内壁敞开。

开孔140可以具有从肋部130的前部向后部减小的直径。

开孔140在从肋部130的前方观察时可以具有横向椭圆形形状，或者开孔140在从肋部130的前方观察时可以具有竖向椭圆形形状，并且开孔140与出口120的内壁中的相关联的一个内壁相邻。

燃气涡轮机叶片除了膜冷却元件100之外还可以包括第一膜冷却元件102，第一膜冷却元件102形成在涡轮机叶片33的前缘34中。

第一膜冷却元件102中的每个第一膜冷却元件均可以包括：第一冷却通道102a，冷却空气穿过该第一冷却通道102a；第一出口102b，该第一出口102b从第一冷却通道102a的纵向延伸端部延伸至涡轮机叶片33的外表面；以及第一肋部130a，第一肋部130a布置在第一出口102b的内壁上并且导引冷却空气以漩涡的方式朝向第一出口102b流动。

第一出口102b的纵向长度可以大于第一冷却通道102a的纵向长度。

第一肋部130a可以布置成面向彼此，并且第一肋部130a各自均可以具有C形环形状。

当第一肋部130a中的每个第一肋部的从第一出口102b向内突出的长度被限定为突出长度e并且间隔开的第一肋部130a的中心之间的距离被限定为分开间距p时，p/e可以为5mm至10mm。

第一肋部130a可以以交替的方式纵向地布置在第一出口102b的内壁上。

第一肋部130a可以以螺旋形式纵向地布置在第一出口102b的内壁上。

在第一膜冷却元件102中，当第一出口102b的总部段被限定为延伸部段S时，第一出口102b的从连接至第一冷却通道102a的位置至1/2×S的部段被限定为第一延伸部段S1，并且第一出口102b的剩余部段被限定为第二延伸部段S2，布置在第一延伸部段S1中的第一肋部130a之间的距离可以不同于布置在第二延伸部段S2中的第一肋部130a之间的距离。

布置在第一延伸部段S1中的第一肋部130a的中心之间的分开间距p可以短于布置在第二延伸部段S2中的第一肋部130a的中心之间的分开间距p。

在本公开中，提供了一种燃气涡轮机，其中，在涡轮机叶片33中设置有根据第一方面的膜冷却元件100。

根据本公开的第二方面，燃气涡轮机叶片包括：涡轮机叶片330，该涡轮机叶片330设置在涡轮机中；第一膜冷却元件1020，第一膜冷却元件1020设置在前缘340中，以用于冷却涡轮机叶片330；以及第二膜冷却元件1000，第二膜冷却元件1000设置在涡轮机叶片330的压力侧330a和吸力侧330b中。

第一膜冷却元件1020中的每个第一膜冷却元件均可以包括：第一冷却通道1020a，冷却空气穿过该第一冷却通道1020a；第一出口1020b，该第一出口1020b从第一冷却通道1020a的纵向延伸端部延伸至涡轮机叶片330的外表面，并且该第一出口1020b具有从第一冷却通道1020a的一个端部向涡轮机叶片330的外表面增大的宽度；以及第一肋部1300a，第一肋部130a在第一出口1020b的内壁上布置成面向彼此并导引冷却空气以漩涡的方式朝向第一出口1020b流动。

第一冷却通道1020a可以具有筒形形状并朝向第一出口1020b延伸，并且第一出口1020b可以具有扩张角α并从第一冷却通道1020a的后端部以椭圆形的方式向外扩展。

扩张角α可以为15°至40°。

第一出口1020b的纵向长度可以大于第一冷却通道1020a的纵向长度。

第一肋部1300a可以布置成面向彼此，并且第一肋部1300a各自均可以具有C形环形状。

当第一肋部1300a中的每个第一肋部的从第一出口1020b向内突出的长度被限定为突出长度e并且间隔开的第一肋部1300a的中心之间的距离被限定为分开间距p时，p/e可以为5mm至10mm。

第一肋部1300a可以以螺旋形式纵向地布置在第一出口1020b的内壁上。

第二膜冷却元件1000中的每个第二膜冷却元件均可以包括：第二冷却通道1100，冷却空气穿过第二冷却通道1100；第二出口1200，第二出口1200从第二冷却通道1100的纵向延伸端部延伸至涡轮机叶片330的外表面，并且第二出口1200具有从第二冷却通道1100的一个端部向涡轮机叶片330的外表面增大的宽度；以及多个第二肋部1300，多个第二肋部1300在第二出口1200的内壁上布置成面向彼此。

第二冷却通道1100可以具有筒形形状并朝向第二出口1200延伸，并且第二出口1200可以具有扩张角α并从第二冷却通道1100的后端部以椭圆形的方式向外扩展。

扩张角α可以为15°至40°。

第一膜冷却元件1020和第二膜冷却元件1000可以设置在构成涡轮机叶片330的多个单元涡轮机叶片的第一级涡轮机叶片和第二级涡轮机叶片中的每一者中。

第二冷却通道33的长度可以为其直径D的四倍至八倍。

直径D可以为0.6mm至1.0mm。

第二出口1200可以具有30°至40°的倾斜角α，该倾斜角α由第二出口1200的纵向中心线和涡轮机叶片330的表面形成。

第二出口1200可以从第二冷却通道1100沿两个侧向方向以15°至20°的角度扩展。

在本公开中，提供了一种燃气涡轮机，其中，在涡轮机叶片330中设置有根据第二方面的第一膜冷却元件1020和第二膜冷却元件1000。

根据本公开的第三方面，燃气涡轮机叶片包括：涡轮机叶片330，该涡轮机叶片330设置在涡轮机中；膜冷却元件1000A，膜冷却元件1000A设置在涡轮机叶片330的压力侧330a和吸力侧330b中；以及前缘冷却元件2000，前缘冷却元件2000各自均具有开口2100和突出部2200，开口2100在前缘340处敞开，突出部2200以螺旋形式布置在开口2100中，用以以漩涡形式导引冷却空气，从而用于冷却涡轮机叶片330，其中，前缘冷却元件2000的开口2100根据前缘340的温度分布而在不同位置处且沿不同方向敞开。

前缘冷却元件2000中的每个前缘冷却元件的开口2100均可以具有筒形形状、椭圆形形状和梯形形状中的一种。

膜冷却元件1000A中的每个膜冷却元件均可以包括：冷却通道1100，冷却空气穿过该冷却通道1100；出口1200，该出口1200从冷却通道1100的纵向延伸端部延伸至涡轮机叶片330的外表面，并且该出口1200具有从所述冷却通道1100的一个端部向涡轮机叶片330的外表面增大的宽度；以及多个肋部1300，多个肋部1300在第二出口1200的内壁上布置成面向彼此。

冷却通道1100可以具有筒形形状并朝向出口1200延伸，并且出口1200可以具有扩张角α并从冷却通道1100的后端部以椭圆形的方式向外扩展，并且扩张角α可以为15°。

有利效果

根据本公开的示例性实施方式，可以通过形成在出口中的多个肋部使分离现象最小并可以将冷却空气——该冷却空气的流是稳定的——供给至涡轮机叶片的表面。

根据本公开的示例性实施方式，可以通过最大程度地利用膜冷却元件的有限区域来提高传热性能并因此增强涡轮机叶片的表面上的冷却效率。

根据本公开的示例性实施方式，可以使膜冷却元件中的分离或不均匀流最小，以提高冷却空气的流动稳定性。

附图说明

图1为示出了形成在常规涡轮机叶片中的膜冷却元件的视图。

图2为示出了配备有根据本公开的涡轮机叶片的燃气涡轮机的纵向横截面图。

图3为示出了根据本公开的第一实施方式的燃气涡轮机叶片和膜冷却元件的放大立体图。

图4为示出了包括在根据本公开的第一实施方式的每个膜冷却元件中的肋部的另一示例的立体图。

图5和图6为示出了通过如下肋部的冷却空气流的视图，该肋部包括在根据本公开的第一实施方式的膜冷却元件中。

图7和图8为示出了根据本公开的膜冷却元件的细节的视图。

图9和图10为示出了根据本公开的第一实施方式的肋部的各种示例的视图。

图11至图15为示出了形成在根据本公开的第一实施方式的肋部中的开孔的各种形状的视图。

图16至图18为示出了根据本公开的第一实施方式的第一膜冷却元件的视图。

图19为示出了根据本公开的第一实施方式的第一膜冷却元件的另一示例的视图。

图20和图21为示出了包括在根据本公开的第一实施方式的每个第一膜冷却元件中的第一肋部的侧视图。

图22为示出了包括在根据本公开的第一实施方式的第一膜冷却元件中的第一肋部的另一示例的视图。

图23为示出了根据本公开的第二实施方式的燃气涡轮机叶片的视图。

图24为示出了根据本公开的第三实施方式的燃气涡轮机叶片的立体图。

图25为示出了其中根据本公开的第三实施方式前缘冷却元件通过使用工具进行加工的状态的视图。

图26为示出了根据本公开的第三实施方式的膜冷却元件的立体图。

具体实施方式

在对公开的实施方式进行描述之前，将参照附图对燃气涡轮机的构型进行描述。

参照图2，燃气涡轮机包括壳体10和扩散器，壳体10限定燃气涡轮机的外观，扩散器布置在壳体10后方(在图2中为右侧)以排出已经通过涡轮机的燃烧气体。

燃气涡轮机包括布置在扩散器的前方的燃烧器11，燃烧器11待被供给有用于燃烧的压缩空气。

在空气的流动方向上，压缩机12布置在壳体10的前方，并且涡轮机30布置在壳体10的后方。

扭矩管14布置在压缩机12与涡轮机30之间，以将产生在涡轮机30中的旋转扭矩传递至压缩机12。

压缩机12包括多个压缩机转子盘(例如，14个盘)，所述多个压缩机转子盘通过拉杆15被紧固成轴向上彼此不发生分离。

压缩机转子盘轴向以使拉杆15穿过其中心的状态对准。在各个压缩机转子盘外周部分的附近以如下的方式轴向地突出有凸缘：使得凸缘联接至相邻的转子盘以便使其不能相对旋转。

压缩机转子盘中的每一者均具有径向地联接至其外周表面的多个压缩机叶片。压缩机叶片中的每一者均具有待紧固至压缩机转子盘的燕尾形件。

燕尾形件的紧固方法为切向型或轴向型。该类型可以根据商用燃气涡轮机的所需结构来选择。在一些情况中，可以使用除了燕尾形件之外的紧固件将压缩机叶片紧固至压缩机转子盘。

拉杆15布置成穿过多个压缩机转子盘的中心。拉杆15的一个端部紧固至定位在最上游侧处的压缩机转子盘，并且拉杆15的另一端部固定在扭矩管中。

拉杆可以根据燃气涡轮机的结构而具有各种形状，并且因此拉杆不限于具有图中所示出的形状。

例如，一个拉杆可以形成为穿过压缩机转子盘的中心，多个拉杆可以周向布置或者可以使用拉杆的组合。

尽管未在图中示出，但是燃气涡轮机的压缩机中可以安装有在扩散器的随后位置中用作导引翼片并且被称为回流器的翼片，该翼片用以将在流体压力增大之后进入燃烧器的入口的流体的流动角度调节成设计的流动角度。

燃烧器11将引入其中的压缩空气与用于燃烧的燃料混合，以产生具有高能量的高温高压燃烧气体，并且燃烧器11将燃烧气体的温度升高至燃烧器和涡轮机部件在恒定压力燃烧过程中所能够抗热的温度。

燃气涡轮机的燃烧系统的组成燃烧器可以包括在壳体中以壳形式布置的多个燃烧器，并且包括具有燃料喷射喷嘴等的燃烧装置、形成燃烧室的燃烧器衬套以及作为燃烧器与涡轮机之间的连接件的过渡件。

详细地，衬套限定燃烧空间，在该燃烧空间中从燃料喷嘴喷射的燃料与来自压缩机的压缩空气混合以用于燃烧。衬套可包括火焰容器和流动套管，火焰容器限定用于使燃料与空气的混合物燃烧的燃烧空间，流动套管限定环形空间同时围绕火焰容器。

燃料喷嘴联接至衬套的前端部，并且点火塞联接至衬套的侧壁。

过渡件连接至衬套的后端部以将由点火塞燃烧的燃烧气体传送至涡轮机。

过渡件构造成使得过渡件的外壁被从压缩室供给的压缩空气冷却，以便防止由于燃烧气体的高温造成的过渡件的损坏。

为此目的，过渡件具有形成为用于将空气喷射到过渡件中的冷却孔，并且压缩空气通过孔引入到过渡件中以冷却过渡件中的主体并且然后流动至衬套。

用于冷却过渡件的冷却空气可以在衬套的环形空间中流动，并且可以在冷却空气从流动套管的外部通过形成在流动套管中的冷却孔被供给时在衬套的外壁冲击压缩空气。

在涡轮机中，从燃烧器排出的高温高压燃烧气体向涡轮机的转子叶片施加冲击力或反作用力同时膨胀以产生机械能。

在涡轮机中获得的机械能中的一些机械能被提供为用作在压缩机中压缩空气所需的能量，并且机械能的其余部分用于产生用于驱动发电机的电力。

涡轮机包括交替地布置在涡轮机中的多个定子和转子，并且转子由燃烧气体驱动以使连接至发电机的输出轴旋转。

为此目的，涡轮机30包括多个涡轮机转子盘。基本上，涡轮机转子盘中的每个涡轮机转子盘均具有与压缩机转子盘类似的结构。

涡轮机转子盘中的每个涡轮机转子盘还具有联接至相邻的涡轮机转子盘的凸缘，并且均包括径向布置的多个涡轮机叶片33(参见图3)。涡轮机叶片33中的每个涡轮机叶片也可以以燕尾形件的方式联接至涡轮机转子盘。

在具有上述结构的燃气涡轮机中，在引入到燃气涡轮机中的空气在压缩机12中压缩并用于在燃烧器11中燃烧之后，空气流动至涡轮机30以驱动涡轮机，并且然后，空气通过扩散器排放至大气。

提高燃气涡轮机的效率的代表性方法为提高引入到涡轮机30中的气体的温度，然而在这种情况下，涡轮机30的入口温度可能会升高。

此外，包括在涡轮机30中的涡轮机叶片33可能产生问题，并且由于涡轮机叶片33的温度的局部升高涡轮机叶片33中可能发生热应力。如果该热应力持续很长时间，则该热应力可能由于蠕变导致涡轮机叶片33的损坏。

为了弥补涡轮机叶片33的上述问题，将冷却空气供给到涡轮机叶片33中。冷却空气用于在沿着形成在涡轮机叶片33中的通道流动的同时对涡轮机叶片33进行冷却，并且其描述将在下面给出。

在下文中，将参照附图对根据本公开的第一实施方式的燃气涡轮机叶片进行描述。

参照图2至图4，在根据本公开的第一实施方式的燃气涡轮机叶片中，涡轮机叶片33的外周表面在热空气被供给至该外周表面时需要被稳定地冷却。

因此，本公开的目的在于通过膜冷却元件100在涡轮机叶片33的表面上执行膜冷却，膜冷却元件100使供给到涡轮机叶片33中的冷却空气能够到达涡轮机叶片33的外周表面。

为此目的，本公开包括形成在从涡轮机叶片33的前缘34至后缘35的部段中的多个膜冷却元件100。膜冷却元件100设置成以冷却空气被供给到涡轮机叶片33中并且然后喷射到涡轮机叶片33的表面上的方式实现膜冷却。

膜冷却元件100中的每个膜冷却元件均包括：冷却通道110，冷却空气穿过该冷却通道110；出口120，该出口120从冷却通道110的纵向延伸端部延伸至涡轮机叶片33的外表面，并且该出口120具有从冷却通道110的一个端部向涡轮机叶片33的外表面增大的宽度；以及多个肋部130，所述多个肋部130在出口120的内壁上面向彼此。

作为参考，出口120具有形成在出口120中面向彼此的内壁121和122，并且如图所示，肋部130布置在内壁121和122上。

膜冷却元件100在涡轮机叶片33的与沿涡轮机叶片33的外周表面流动的热气体接触的表面上执行膜冷却。

在膜冷却元件100中，膜冷却通过下述方式实现：在冷却空气通过出口120供给时在涡轮机叶片33的表面上交换热，并且在冷却空气朝向涡轮机叶片33的表面稳定地分散时将热气体的高温降低至预定温度。

特别地，膜冷却元件100有利于均匀地保持冷却效率，这是因为当冷却空气通过出口120流动至涡轮机叶片33的外周表面时，膜冷却元件100可以使由于出口120的内部区域中的分离导致的不均匀流最小。

由于本公开包括位于内壁121和122上的肋部130来维持出口120中的冷却空气的均匀流，因此可以使由于分离而产生的不稳定流最小并且同时提高冷却空气的流动稳定性。

多个肋部130以规则间隔沿出口120的内壁朝向作为涡轮机叶片33外表面的外周表面布置。例如，肋部130的数量等于图中所示的数量，并且肋部130在内壁121和122上面向彼此。

当在内壁121和122中的每一者上的各个肋部130向内(即，向出口的中心)突出的长度定义为突出长度e时，一个肋部130与另一肋部130之间的距离可以等于或大于5e。

每个肋部130的突出长度e和肋部130之间的距离影响传热性能。因此，肋部130之间的距离设定为上述距离，这是因为肋部130之间的距离等于或大于5e而不是小于5e有利于传递大量的热以用于冷却。

作为参考，由于每个肋部130的突出长度e根据出口120的尺寸而变化，因此每个肋部130的突出长度e通过单独分析或模拟来设定。

当从出口120的前端部120a至后端部120b的总长度被限定为“L”时，多个肋部130从与前端部120a间隔1/5×L的位置开始向后端部120b布置。

在出口120中，冷却空气在前端部120a保持与后端部120b相比均匀的流动，并且在朝向后端部与前端部120a间隔1/5×L的位置周围开始分离。因此，可以从该位置布置有肋部130时可以使由于分离引起的不稳定流最小。

参照图4，在本实施方式中，肋部130在出口120中具有相同的突出长度e，或者肋部130的突出长度e可以朝向出口120的横向中心从出口120的前端部120a向后端部120b增大。

在后一种情况中，后端部120b的面积增大，并且出口120的横向中心中的流与前端部120a中的流相比可能是不稳定的。因此，可以通过增大肋部130的突出长度e来导引冷却空气进行稳定的流动。

冷却通道110的一个端部连接至涡轮机叶片33的内部以用于引入冷却空气，并且冷却通道110的另一端部向涡轮机叶片33的外部延伸并具有圆形横截面，但是可以具有椭圆形形状。

在本实施方式中，出口120具有扩张角α，并且出口120从冷却通道110的后端部沿出口120的横向方向以椭圆形的方式扩展。

冷却通道110具有筒形形状并朝向出口120延伸，并且扩张角α等于或大于15°。

扩张角α设定为上述角度以便抑制分离的发生并在冷却空气通过出口120供给至涡轮机叶片33的表面之前导引稳定流。

在本实施方式中，由于冷却空气流在扩张角α在15°至40°的范围内在冷却通道110中被稳定地且最佳地导引，因此可以产生膜冷却效果。

在本实施方式中，通过肋部130和扩张角可以在冷却空气流动时减小分离的发生并导引冷却空气的均匀流沿出口120的中心流动。

在图中，肋部130布置在内壁121和122中的每一者上并且相对于出口120的横向中心对称。当冷却空气沿出口120的内部区域流动时，冷却空气在内壁121和122上的流量可能减小，由此导致分离现象。因此，在内壁上布置多个肋部130。

当冷却空气沿具有恒定直径的冷却通道110流动并且然后在出口120的内部区域中流动至出口120时，可能在内壁121和122上发生分离。

最优选地，冷却空气在出口120的内部区域中均匀地流动，但是冷却空气在出口120的内壁121和122上的流量接近“0”(零)。因此，在内壁121和122上流动的冷却空气的流量和粘性与沿出口的横向中心流动的冷却空气的流量和粘性不同。

可能由于冷却空气的不同流量而发生分离现象，这是因为沿横向中心流动的冷却空气在出口120的内部区域中不是直线地向前流动而是以相对低的速度朝向内壁121和122流动。因此，本公开包括肋部130以使该分离现象最小。

参照图3或图5和图6，为了使发生在出口120的内部区域中的分离最小，本公开产生一种涡流现象(eddy phenomenon)，在该涡流现象中，当冷却空气流动通过安装在内壁121和122上的肋部130时形成小漩涡。

涡流现象能够通过防止沿出口120的内壁121和122流动的冷却空气的不必要的分离而使冷却空气稳定地流动。

此外，当冷却空气通过出口120供给至涡轮机叶片33的表面时，可以通过提高传热性能来提高涡轮机叶片33的整体冷却性能。

例如，通过SolidWorks Flow Simulation(其被称为“CFD”)测试了沿出口120的内部区域到达涡轮机叶片33的表面的冷却空气流，并且其结果在附图中示出。

与冷却空气中形成非常大的漩涡的分离现象不同，在涡流现象中内壁121和122上的冷却空气中形成小漩涡。该小漩涡不会影响冷却空气的整体流动，但是该小漩涡将内壁121和122上的冷却空气的流动方向向出口120的横向中心导引，如附图所示出的。

尤其可以观察到的是，冷却空气的漩涡在肋部130中的每个肋部周围较小，并且漩涡的程度在间隔开的肋部130之间变弱。

在本实施方式中，多个肋部130形成在内壁121和122上以用于利用涡流现象。因此，可以通过导引冷却空气在出口120的横向中心中均匀流动而使由于特定的扩张角可能不必要引起的分离现象最小，由此确保冷却空气流被稳定地导引。

此外，可以在冷却空气通过出口120均匀地流动至涡轮机叶片33的表面时同时提高传热性能。

膜冷却元件100布置在涡轮机叶片33的压力侧33a和吸力侧33b中的每一者的不同位置处，并且这些位置对应于热气体沿涡轮机叶片33的表面流动的位置。

在冷却空气如箭头所示沿涡轮机叶片33的表面流动的同时在压力侧33a和吸力侧33b上稳定地保持膜冷却效果，结果可以实现涡轮机叶片33的膜冷却。

作为示例，为了实现本实施方式中的膜冷却，膜冷却元件100可以在从涡轮机叶片33的前缘34至后缘35的部段中以不同的间隔布置。

对于布置在涡轮机叶片33的压力侧33a和吸力侧33b上的膜冷却元件100而言，可以在高温部段中密集地布置大量的膜冷却元件，并且可以在相对低温部段中布置少量的膜冷却元件。

膜冷却元件100设置在构成涡轮机叶片33的多个单元涡轮机叶片的第一级涡轮机叶片和第二级涡轮机叶片中的每一者中。第一级涡轮机叶片和第二级涡轮机叶片和与已经通过燃烧器的热气体直接或间接接触的部件相对应。

在这种情况下，冷却效果可以根据沿压力侧33a和吸力侧33b流动的热气体的流动轨迹和温度分布而变化。然而，在本实施方式中，涡轮机叶片33的表面上的膜冷却效果可以例如通过在压力侧33a和吸力侧33b上以不同方式构造膜冷却元件的布局或分布来改善。

因此，由于涡轮机叶片33的与热气体接触的表面上的膜冷却效果得到改善，即使在涡轮机叶片使用了很长时间的情况下也可以防止涡轮机叶片的变形。

参照图7和图8，膜冷却元件100中的每个膜冷却元件主要包括冷却通道110和出口120，并且冷却通道110的长度可以是其直径D的四倍至八倍。

直径D为例如0.6mm至1.0mm但不限于此，并且直径D可以根据燃气涡轮机的规格以各种方式改变。

当在示例中冷却通道110的直径D为0.6mm并且冷却通道110的长度为2.4mm时，可以在涡轮机叶片33上获得最大的膜冷却效果，并且因此可以稳定地保持传热效果。

冷却通道110可以具有4.8mm的最大长度，但是本公开在冷却通道110的长度为其直径D的四倍至八倍时不必限于此。

出口120具有30°至40°的倾斜角α，该倾斜角α由出口120的纵向中心线和涡轮机叶片33的表面形成。

如果倾斜角α小于30°，则冷却通道110可能不必要地伸长。如果倾斜角α大于40°，则冷却空气可能不会喷射到涡轮机叶片33的表面上，或者只有一部分冷却空气可以流动至涡轮机叶片33的表面。因此，仅当倾斜角α被设定为上述角度时，才可以在涡轮机叶片33上产生稳定的膜冷却效果。

出口120从冷却通道110沿两个侧向方向以15°至20°的倾斜角β扩展。冷却空气喷射到涡轮机叶片33的表面上的扩张角可以根据出口120的扩展角而改变，并且该角度是可以最佳地保持涡轮机叶片33的表面上的膜冷却效果的角度。

因此，出口120的角度设定为15°至20°的角度，使得可以通过将冷却空气喷射到涡轮机叶片33的表面上以实现有效冷却而保持最大的膜冷却效果。

参照图9和图10，每个肋部130均可以是例如顶点具有小于90°且大于0°的角度的多面体。多面体不限于特定的多面体，但是在此使用其中通过CFD发生稳定的涡流现象的多面体。也就是说，肋部130具有多棱锥形状。

在肋部130具有多面体形状的情况下，可以通过增大与冷却空气的接触面积来提高传热性能。

肋部可以是例如顶点具有90°的角度的长方体。顶点以上述角度形成的原因是因为在用于在冷却空气中形成小漩涡时这种角度的顶点而不是环形或圆形是有利的。

参照图11，涡轮机叶片包括多个肋部130，所述多个肋部130在出口120中的面向彼此的内壁121和122的每一者上彼此间隔开，其中，肋部130中的每个肋部均具有在其前方敞开的开孔140，以用于向该肋部供给冷却空气。

在本实施方式中，开孔140形成在肋部130中，以导引冷却空气的流动方向并同时实现冷却空气的稳定流和传热性能的提高。

在本实施方式中，肋部130的开孔140朝向出口120的相关联的内壁121和122敞开。作为参考，开孔140中的每个开孔均可以通过单独模拟或流动分析而具有最佳尺寸的面积。

由于开孔140朝向内壁121和122敞开，因此可以向内壁121和122供给一定量的冷却空气，在这种情况下，可以通过供给至内壁121和122的冷却空气来提高传热效率。

当冷却空气流动至内壁121和122时，冷却空气流动至肋部130并且在冷却空气在间隔开的肋部130之间的区域中循环的同时执行热传递之后与形成在肋部130中的小漩涡混合。

当冷却空气通过冷却通道110流动至肋部130时，发生形成小漩涡的涡流现象。与冷却空气中形成非常大的漩涡的分离现象不同，在涡流现象中内壁121和122上的冷却空气中形成小漩涡。该小漩涡不会影响冷却空气的整体流动，而是其将内壁121和122上的冷却空气的流动方向向出口120的横向中心导引。

特别地，冷却空气的漩涡在肋部130中的每个肋部周围较小，并且漩涡的程度在间隔开的肋部130之间变弱。

在本实施方式中，多个肋部130形成在内壁121和122上以用于利用涡流现象。因此，可以通过导引冷却空气在出口120的横向中心中均匀的流动使由于特定的扩张角可能不必要地引起的分离现象最小，由此确保冷却空气流被稳定地导引。

因此，在肋部130中的每个肋部发生的小漩涡与已经通过开孔140的冷却空气混合之后，冷却空气沿着出口120的横向中心均匀地流动至涡轮机叶片。

在本实施方式中，开孔140中的每个开孔均具有从相关联的肋部130的前部至后部的恒定的直径。在这种情况下，流动至内壁121和122的空气的量被均匀地保持。

参照图12，在示例中，每个开孔140的面积均可以随着开孔140靠近出口120的后端端部120b而增大。在这种情况下，开孔140布置成使得开孔140的排出冷却空气的部分朝向相关联的内壁121或122引导。

由于冷却空气以分散的形式流动至内壁121和122，与具有恒定尺寸的开孔相比，更大量的冷却空气通过开孔140朝向内壁121和122流动。因此，可以提高内壁121和122上的传热效率并提高涡轮机叶片的冷却性能。

参照图13，在示例中，每个开孔140在从相关联的肋部130的前方观察时均可以具有横向椭圆形形状。在开孔140具有椭圆形形状的情况下，通过最大程度地利用膜冷却元件100的有限高度可以使大量的冷却空气供给至内壁121和122，以用于提高传热效率。在一个肋部中，可以形成一个开孔140或多个开孔140，并且一个开孔140或多个开孔140的尺寸没有被特别限定。

参照图14，在示例中，每个开孔140在从相关联的肋部130的前方观察时均可以具有竖向椭圆形状，并且每个开孔140均与出口120的相关联的内壁121或122相邻。在这种情况下，可以在一个肋部中形成多个开孔140，并且肋部具有增大的开口面积。因此，冷却空气可以稳定地供给至内壁121和122。

在开孔140在肋部130的竖向方向上敞开的情况下，由于冷却空气的流动方向朝向内壁121和122导引，因此可以提高传热效率。

参照图15，在示例中，每个开孔140均具有从相关联的肋部130的前部向后部减小的直径。在这种情况下，冷却空气在冷却空气通过开孔140时冷却空气的流量增大的状态下流动至间隔开的肋部130之间的空间。

该位置处的冷却空气以比在出口120的横向中心中流动的冷却空气的速度更高的速度流动至肋部130。然后，冷却空气与形成在肋部130中的小漩涡混合，并且然后冷却空气稳定地流动至出口120的后端部120b。

在冷却空气如上所述地流动的情况下，冷却空气在与内壁121和122热交换之后不停留的情况下与形成在突出肋部130附近中的漩涡混合，并且然后流动至出口120。

参照图16和图17，燃气涡轮机叶片除了膜冷却元件100之外还包括第一膜冷却元件102，该第一膜冷却元件102形成在涡轮机叶片33的前缘34中。第一膜冷却元件102具有与上面提及的膜冷却元件100部分相同的构型，但是它们的细节不同。

第一膜冷却元件102中的每个第一膜冷却元件均包括：第一冷却通道102a，冷却空气通过该第一冷却通道102a；第一出口102b，该第一出口102b从第一冷却通道102a的纵向延伸端部延伸至涡轮机叶片33的外表面；以及多个第一肋部130a，所述多个第一肋部130a布置在第一出口102b的内壁上并导引冷却空气以漩涡的方式朝向第一出口102b流动。

作为参考，第一出口120b具有形成在第一出口120b中面向彼此的内壁102c和102d，并且如图所示，第一肋部130a布置在内壁102c和102d上。

第一膜冷却元件102形成在涡轮机叶片33的外周表面的前缘34中，以在前缘34的与热气体接触的表面上执行膜冷却。

在第一膜冷却元件102中，膜冷却通过下述方式实现：在冷却空气通过第一出口102b供给时在涡轮机叶片33的前缘34的表面上交换热，并且在冷却空气朝向涡轮机叶片33的前缘34的表面稳定地分散时将热气体的高温降低至预定温度。

第一膜冷却元件102有利于均匀地保持冷却效率，这是因为当冷却空气通过第一出口102b流动至涡轮机叶片33的前缘34时，第一膜冷却元件102可以使由于第一出口102b的内部区域中的分离导致的不均匀流最小。

由于本公开包括位于内壁102c和102d上的第一肋部130a来维持第一出口102b中的冷却空气的均匀流，因此可以使由于分离而产生的不稳定流最小并且同时提高冷却空气的流动稳定性。

与上面提及的肋部130不同，第一肋部130a沿第一出口102b的内壁102c和102d成螺旋形地布置。这用于在第一出口102b中导引冷却空气朝向涡轮机叶片33的表面螺旋地流动。

第一肋部130a面向彼此，并且第一肋部130a各自均具有C形环形状。在第一肋部130a中的每个第一肋部均具有C形环形状的情况下，发生冷却空气的一部分沿内壁102c和102d流动的第一流，并且发生冷却空气的一部分沿C形第一肋部130a流动的第二流。

在这种情况下，冷却空气朝向涡轮机叶片33以螺旋形漩涡的形式流动，并且然后喷射到涡轮机叶片33上。在这种情况下，由于冷却空气以冷却空气与第一出口102b的内壁102c和102d接触的状态流动，因此抑制了内壁102c和102d上的由于分离而引起的不稳定流。

在本实施方式中，第一肋部130a可以导引冷却空气以螺旋形漩涡的形式流动，并且第一肋部130a可以如图中所示出的在发生冷却空气的主流的第一出口102b中改变冷却空气流。因此，可以有效地实现保持在高温下的前缘34的冷却。

特别地，由于前缘34对应于与热气体最初接触的部分，因此前缘34的膜冷却可能不稳定地执行，或者前缘34的表面温度可能由于热气体而快速地升高。

如果前缘34的表面温度升高，即使压力侧33a和吸力侧33b被稳定地冷却，则涡轮机叶片33的整体冷却效率也可能降低。

然而，在本实施方式中，可以通过稳定地冷却前缘34来提高涡轮机叶片33的整体冷却性能，并且可以通过导引冷却空气螺旋地流动通过形成在前缘34中的第一膜冷却元件102以减小分离来稳定地冷却涡轮机叶片33。

第一出口102b的纵向长度可以大于第一冷却通道102a的纵向长度。这是因为这有利于使冷却空气的旋动增大并且在涡轮机叶片33上保持冷却空气的螺旋形涡流。

例如，如果第一出口102b具有小于第一冷却通道102a的长度，则可能难以保持冷却空气的螺旋形涡流。

为了防止该问题，在本实施方式中，如附图所示，第一出口102b具有大于第一冷却通道102a的长度。因此，在冷却空气通过第一肋部130a时稳定地发生冷却空气的螺旋形旋动。

因此，该螺旋形涡流即使在冷却空气喷射到涡轮机叶片33的表面上时也可以保持。

第一肋部130a面向彼此，并且第一肋部130a各自均具有C形环形状。这是因为这样的有利之处在于，第一肋部130a具有环形形状或C形形状以保持冷却空气的螺旋形涡流。

第一肋部130a可以具有环形形状，或者可以优选地，第一肋部130a具有图中所示出的C形形状，以用于在第一出口102b具有小的内部区域时容易加工，但是本公开不限于此。

例如，第一肋部130a可以具有使得冷却空气的流能够容易地变为螺旋流的不同的形状。

参照图16或图18，多个第一肋部130a沿第一出口102b的内壁102c和102d以规则间隔布置。例如，第一肋部130a的数量等于图中所示的数量，并且第一肋部130a在内壁102c和102d上面向彼此。

第一肋部130a中的每个第一肋部在内壁102c和102d中的每一者上向内(即，向第一出口的中心)突出，并且具有突出长度e。第一肋部130a彼此间隔开分开间距p。

在示例中，当每个第一肋部130a的从第一出口102b向内突出的长度被限定为突出长度e并且间隔开的第一肋部130a的中心之间的距离被限定为分开间距p时，p/e可以是5mm至10mm。

p/e优选等于或大于至少5mm，以导引冷却空气的稳定的螺旋流。如果p/e小于上述距离，则冷却空气的流动稳定性可能降低。

在本示例中，考虑到突出长度e和分开间距p以各种方式变化，p/e最大为10mm并且被设定为上述范围。

参照图19和图20，在示例中，第一肋部130a可以以交替的方式纵向地布置在第一出口102b的内壁上。在这种情况下，保持冷却空气的螺旋形流可能是进一步有利的。

在本示例中，当从侧面观察时，第一肋部130a可以垂直于第一出口102b布置。

参照图21，在另一示例中，每个第一肋部130a均可以具有C形形状并且当从侧面观察时以第一倾斜角θ1倾斜。第一肋部130a以第一倾斜角度θ1倾斜的原因是因为当冷却空气的流动方向在冷却空气与第一肋部130a进行初始接触之后被导引时冷却空气与第一肋部130a以直角接触。

在本示例中，第一肋部130a以第一倾斜角度θ1倾斜，以导引冷却空气与第一肋130a以直角接触。在这种情况下，在冷却空气与第一肋部130a接触之后冷却空气的一部分向前流动且冷却空气的一部分螺旋地流动时，因为由于冲击引起的损坏减小，因此可以改善冷却空气的旋动。

参照图22，当第一出口102b的总部段被限定为延伸部段S时，第一出口102b的从连接至第一冷却通道102a的位置至1/2×S的部段被限定为第一延伸部段S1,并且第一出口102b的剩余部段被限定为第二延伸部段S2，第一膜冷却元件102可以构造成使得布置在第一延伸部段S1中的第一肋部130a之间的距离不同于布置在第二延伸部段S2中的第一肋部130a之间的距离。

第一延伸部段S1和第二延伸部段S2是当冷却空气引入到第一肋部130a中时在其中通过第一肋部130a以螺旋形式发生冷却空气的旋动的部段，并且第一肋部130a之间的距离如上所述地构造成彼此不同，以便在考虑第一出口102b的长度的情况下最佳地调节第一肋部130a之间的距离。

例如，布置在第一延伸部段S1中的第一肋部130a之间的分开间距p可以短于布置在第二延伸部段S2中的第一肋部130a之间的分开间距p。

在这种情况下，在引入到第一出口102b中的冷却空气通过第一延伸部段S1中的第一肋部130a时发生的冷却空气的旋动大于在第二延伸部段S2中发生的冷却空气的旋动。

此外，保持冷却空气的旋动足以使冷却空气可以稳定地喷射到涡轮机叶片33的表面上，而不会减小第二延伸部段S2中的冷却空气的旋动。因此，即使在布置在第二延伸部段S2中的第一肋部130a之间的分开间距p大于布置在第一延伸部段S1中的第一肋部130a之间的分开间距p情况下，也可以稳定地保持冷却空气的螺旋涡流。

当制造涡轮机叶片33时，膜冷却元件100可以通过一起铸造而形成。肋部130或第一肋部130a可以通过能够进行精确加工的铸造容易地加工。

除了上述铸造之外，膜冷却元件100还可以通过放电加工、三维印刷和激光加工中的一种加工。

在本实施方式中，膜冷却元件100可以安装在具有涡轮机叶片33的涡轮机中，在这种情况下，可以通过膜冷却稳定地保持与热气体接触的涡轮机叶片33的冷却效率并改善冷却效果。

在下文中，将参照附图对根据本公开的第二实施方式的燃气涡轮机叶片进行描述。

参照图23，燃气涡轮机叶片包括：涡轮机叶片330，该涡轮机叶片330设置在涡轮机中；第一膜冷却元件1020，所述第一膜冷却元件1020形成在前缘340中以冷却涡轮机叶片330；以及第二膜冷却元件1000，所述第二膜冷却元件1000设置在涡轮机叶片330的压力侧330a和吸力侧330b中。

第一膜冷却元件1020和第二膜冷却元件1000在涡轮机叶片330的与沿涡轮机叶片33的外周表面流动的热气体接触的表面上执行膜冷却。

在第一膜冷却元件1020和第二膜冷却元件1000中，膜冷却通过下述方式实现：在冷却空气供给至涡轮机叶片330的表面时在涡轮机叶片330的表面上交换热，并且在冷却空气朝向涡轮机叶片330的表面稳定地分散时将热气体的高温降低至预定温度。

第一膜冷却元件1020和第二膜冷却元件1000有利于均匀地保持冷却效率，这是因为当冷却空气通过第一出口1020b和第二出口1200流动至涡轮机叶片330的外周表面时，第一膜冷却元件1020和第二膜冷却元件1000可以使由于第一出口1020b和第二出口1200的内部区域中的分离导致的不均匀流最小。

在本公开中，由于在第一出口1020b和第二出口1200中分别包括有第一肋部1300a和第二肋部1300以均匀地保持冷却空气流，因此可以使由于分离而引起的不稳定流最小，并且同时提高冷却空气的流动稳定性。

第一膜冷却元件1020中的每个第一膜冷却元件均包括：第一冷却通道1020a，冷却空气穿过该第一冷却通道1020a；以及第一出口1020b，该第一出口1020b从第一冷却通道1020a的纵向延伸端部延伸至涡轮机叶片330的外表面，并且该第一出口1020b具有从第一冷却通道1020a的一个端部向涡轮机叶片330的外表面增大的宽度。

此外，第一膜冷却元件1020包括多个第一肋部1300a，所述多个第一肋部1300a在第一出口1020b的内壁上布置成面向彼此并导引冷却空气以漩涡形式朝向第一出口1020b流动。

第一冷却通道1020a具有圆形形状、椭圆形形状和筒形形状中的一种并且朝向第一出口1020b延伸，并且第一出口1020b具有扩张角α并从第一冷却通道1020a的后端部以椭圆形的方式向外扩展。

多个第一肋部1300a以规则间隔沿第一出口1020b的内壁1021c和1022d朝向作为涡轮机叶片330外表面的外周表面布置。例如，第一肋部1300a的数量等于图中所示的数量，并且第一肋部1300a在内壁1021c和1022d上面向彼此。

当位于内壁1021c和1022d中的每一者上的各个第一肋部1300a的从第一出口1020b向内突出的长度限定为突出长度e时，一个第一肋部1300a与另一第一肋部1300a之间的距离可以等于或大于5e。

每个第一肋部130的突出长度e和第一肋部1300a之间的距离影响传热性能。因此，第一肋部1300a之间的距离设定为上述距离，这是因为第一肋部1300a之间的距离等于或大于5e而不是小于5e有利于传递大量的热以用于冷却。当间隔开的第一肋部1300a的中心之间的距离被限定为分开间距p时，p/e可以等于或大于5mm。

p/e优选等于或大于至少5mm，以导引冷却空气发生稳定的螺旋流。如果p/e小于上述距离，则冷却空气的流动稳定性可能降低。

在另一示例中，当每个第一肋部1300a的从第一出口1020b向内突出的长度被限定为突出长度e并且间隔开的第一肋部1300a的中心之间的距离被限定为分开间距p时，p/e可以是5mm至10mm。

在本示例中，考虑到突出长度e和分开间距p以各种方式变化，p/e最大为10mm并且被设定为上述范围。

当从第一出口1020a的前端部1020aa至后端部1020bb的总长度被限定为“L”时，多个第一肋部1300a从与前端部1020aa间隔1/5×L的位置开始向后端部1020bb布置。

在第一出口1020b中，冷却空气在前端部1020aa中保持与后端部1020bb相比均匀的流动，并且在朝向后端部1020bb与前端部1020aa间隔1/5×L的位置周围开始分离。因此，在第一肋部1300a从该位置布置时可以使由于分离引起的不稳定流最小。

在本实施方式中，第一肋部1300a在第一出口1020b中具有相同的突出长度e，或者第一肋部1300a的突出长度e可以朝向第一出口1020b的横向中心从第一出口1020b的前端部1020aa向后端部1020bb增大。

在后一种情况中，后端部1020bb的面积增大，并且第一出口1020b的横向中心中的流与前端部1020aa中的流相比可能是不稳定的。因此，可以通过增大第一肋部1300a的突出长度e来导引冷却空气进行稳定的流动。

第一冷却通道1020a的一个端部连接至涡轮机叶片330的内部以用于引入冷却空气，并且第一冷却通道1020a的另一端部向涡轮机叶片330的外部延伸并具有圆形横截面，但是可以具有椭圆形形状。

在本实施方式中，第一出口1020b具有扩张角α，并且第一出口1020b从第一冷却通道1020a的后端部沿第一出口1020b的横向方向以椭圆形的方式扩展。

第一冷却通道1020a具有筒形形状并朝向第一出口1020b延伸，并且扩张角α等于或大于15°。

扩张角α设定为上述角度以便抑制分离的发生并在冷却空气通过第一出口1020b供给至涡轮机叶片330的表面之前导引稳定流。

在本实施方式中，由于冷却空气流在扩张角α在15°至40°的范围内在第一冷却通道1020a中被稳定地且最佳地导引，因此可以产生膜冷却效果。

在图中，第一肋部1300a布置在内壁1021c和1022d中的每一者上并且相对于第一出口1020b的横向中心对称。当冷却空气沿第一出口1020b的内部区域流动时，在内壁1021c和1022d上的冷却空气的流量可能减小，由此导致分离现象。因此，在内壁上布置多个第一肋部1300a。

当冷却空气沿具有恒定直径的第一冷却通道1020a流动并且然后在第一出口1020b的内部区域中流动至第一出口1020b时，可能在内壁1021c和1022d上发生分离。

最优选地，冷却空气在第一出口1020b的内部区域中均匀地流动，但是冷却空气在第一出口1020b的内壁1021c和1022d上的流量接近“0”(零)。因此，在内壁1021c和1022d上流动的冷却空气的流量和粘性与沿第一出口的横向中心流动的冷却空气的流量和粘性不同。

分离现象可能由于冷却空气的不同流量而发生，这是因为沿横向中心流动的冷却空气在第一出口1020b的内部区域中不是直线地向前流动而是以相对低的速度朝向内壁1021c和1022d流动。因此，本公开包括第一肋部1300a以使该分离现象最小。

为了使发生在第一出口1020b的内部区域中的分离最小，本公开产生一种涡流现象(eddy phenomenon)，在该涡流现象中，当冷却空气流动通过安装在内壁1021c和1022d上的第一肋部1300a时形成小漩涡。

涡流现象能够通过防止沿第一出口1020b的内壁1021c和1022d流动的冷却空气的不必要的分离而使冷却空气稳定地流动。此外，当冷却空气通过第一出口1020b供给至涡轮机叶片330的表面时，可以通过提高传热性能来提高涡轮机叶片330的整体冷却性能。

第一膜冷却元件1020形成在涡轮机叶片330的外周表面的前缘340中，以在前缘340的与热气体接触的表面上执行膜冷却。

在第一膜冷却元件1020中的每个第一膜冷却元件中，膜冷却通过下述方式实现：在冷却空气通过第一出口1020b供给时在涡轮机叶片330的前缘340的表面上交换热，并且在冷却空气朝向涡轮机叶片330的前缘340的表面稳定地分散时将热气体的高温降低至预定温度。

第一膜冷却元件1020有利于均匀地保持冷却效率，这是因为当冷却空气通过第一出口1020b流动至涡轮机叶片330的前缘340时，第一膜冷却元件102可以使由于第一出口1020b的内部区域中的分离导致的不均匀流最小。

由于本公开包括位于内壁1021c和1022d上的第一肋部1300a来维持第一出口1020b中的冷却空气的均匀流，因此可以使由于分离而产生的不稳定流最小并且同时提高冷却空气的流动稳定性。

与上面提及的肋部130不同，第一肋部1300a沿第一出口1020b的内壁1021c和1022d成螺旋形地布置。这用于在第一出口1020b中导引冷却空气朝向涡轮机叶片330的表面螺旋形地流动。

第一肋部1300a面向彼此，并且第一肋部1300a各自均具有C形环形状。在第一肋部1300a中的每个第一肋部均具有C形环形状的情况下，发生冷却空气的一部分沿内壁1021c和1022d流动的第一流，并且发生冷却空气的一部分沿C形第一肋部1300a流动的第二流。

在这种情况下，冷却空气朝向涡轮机叶片330以螺旋形漩涡的形式流动，并且然后喷射到涡轮机叶片330上。在这种情况下，由于冷却空气以冷却空气与第一出口1020b的内壁1021c和1022d接触的状态流动，因此抑制了内壁1021c和1022d上由于分离而引起的不稳定流。

在本实施方式中，第一肋部1300a可以导引冷却空气以螺旋形漩涡的形式流动，并且第一肋部1300a可以如图中所示出的在发生冷却空气的主流的第一出口1020b中改变冷却空气流。因此，可以有效地实现保持在高温下的前缘340的冷却。

特别地，由于前缘340对应于与热气体最初接触的部分，因此前缘340的膜冷却可能不稳定地执行，或者前缘340的表面温度可能由于热气体而快速地升高。

如果前缘340的表面温度升高，即使压力侧330a和吸力侧330b被稳定地冷却，则涡轮机叶片330的整体冷却效率也可能降低。

然而，在本实施方式中，可以通过稳定地冷却前缘340来提高涡轮机叶片330的整体冷却性能，并且可以通过导引冷却空气螺旋地流动通过形成在前缘340中的第一膜冷却元件1020以减小分离来稳定地冷却涡轮机叶片330。

第一出口1020b可以具有大于第一冷却通道1020a的纵向长度。这是因为这有利于使冷却空气的旋动增大并且在涡轮机叶片330上保持冷却空气的螺旋形涡流。

例如，如果第一出口1020b具有小于第一冷却通道1020a的长度，则可能难以保持冷却空气的螺旋形涡流。

为了防止该问题，第一出口1020b构造成使得在冷却空气通过第一肋部1300a时稳定地发生冷却空气的螺旋形旋动。因此，该螺旋形涡流即使在冷却空气喷射到涡轮机叶片330的表面上时也可以保持。

第一肋部1300a面向彼此，并且第一肋部1300a各自均具有C形环形状。这是因为这样的有利之处在于，第一肋部1300a具有环形形状或C形形状以保持冷却空气的螺旋形涡流。

第一肋部1300a可以具有环形形状，或者可以优选地，第一肋部1300a具有图中所示出的C形形状，以用于在第一出口1020b具有小的内部区域时容易加工，但是本公开不限于此。

例如，第一肋部1300a可以具有使得冷却空气的流能够容易地变为螺旋流的不同的形状。

在本公开的实施方式中，第二膜冷却元件1000中的每个第二膜冷却元件均包括：第二冷却通道1100，冷却空气穿过该第二冷却通道1100；第二出口1200，该第二出口1200从第二冷却通道1100的纵向延伸端部延伸至涡轮机叶片330的外表面，并且该第二出口1200具有从第二冷却通道1100的一个端部向涡轮机叶片330的外表面增大的宽度；以及多个第二肋部1300，所述多个第二肋部1300在第二出口1200的内壁上面向彼此。

设置第二薄膜冷却元件1000以冷却涡轮级叶片330的压力侧330a和吸力侧330b并产生涡流现象，在该涡流现象中，当冷却空气流动通过安装在内壁1210和1220上的第二肋部1300时形成小漩涡，以便使发生在第二出口1200的内部区域中分离最小。

涡流现象能够通过防止沿第二出口1200的内壁1210和1220流动的冷却空气的不必要的分离而使冷却空气稳定地流动。

此外，当冷却空气通过第二出口1200供给至涡轮机叶片330的表面时，可以通过提高传热性能来提高涡轮机叶片330的整体冷却性能。

与冷却空气中形成非常大的漩涡的分离现象不同，在涡流现象中内壁1210和1220上的冷却空气中形成小漩涡。

该小漩涡不会影响冷却空气的整体流动，但是该小漩涡将内壁1210和1220上的冷却空气的流动方向向第二出口1200的横向中心导引。

在本实施方式中，多个第二肋部1300形成在内壁1210和1220上以用于利用参照图5和图6所描述的涡流现象。因此，可以通过导引冷却空气在第二出口1200的横向中心中均匀的流动使由于特定的扩张角而可能不必要地引起的分离现象最小，由此确保冷却空气流被稳定地导引。

此外，可以在冷却空气通过第二出口1200均匀地流动至涡轮机叶片330的表面时同时提高传热性能。

第二膜冷却元件1000布置在涡轮机叶片330的压力侧330a和吸力侧330b中的每一者的不同位置处，并且这些位置对应于热气体沿涡轮机叶片330的表面流动的位置。

在冷却空气沿涡轮机叶片330的表面流动的同时在压力侧330a和吸力侧330b上稳定地保持膜冷却效果，结果可以实现涡轮机叶片330的膜冷却。

作为示例，为了实现本实施方式中的膜冷却，第二膜冷却元件1000可以在从涡轮机叶片330的前缘340至后缘350的部段中以不同的间隔布置。

对于布置在涡轮机叶片330的压力侧330a和吸力侧330b上的第二膜冷却元件1000而言，可以在高温部段中密集地布置大量的第二膜冷却元件，并且可以在相对低温部段中布置少量的第二膜冷却元件。

第二膜冷却元件1000设置在构成涡轮机叶片330的多个单元涡轮机叶片的第一级涡轮机叶片和第二级涡轮机叶片中的每一者中。第一级涡轮机叶片和第二级涡轮机叶片和与已经通过燃烧器的热气体直接或间接接触的部件对应。

在这种情况下，冷却效果可以根据沿压力侧330a和吸力侧330b流动的热气体的流动轨迹和温度分布而变化。然而，在本实施方式中，涡轮机叶片330的表面上的膜冷却效果可以例如通过在压力侧330a和吸力侧330b上以不同方式构造第二膜冷却元件的布局或分布来改善。

因此，由于涡轮机叶片330的与热气体接触的表面上的膜冷却效果得到改善，即使在涡轮机叶片使用了很长时间的情况下也可以防止涡轮机叶片的变形。

第二膜冷却元件1000中的每个第二膜冷却元件主要包括第二冷却通道1100和第二出口1200，并且第二冷却通道1100的长度可以是其直径D的四倍至八倍。直径D为例如0.6mm至1.0mm但不限于此，并且直径D可以根据燃气涡轮机的规格以各种方式改变。

第二出口1200具有30°至40°的倾斜角α，该倾斜角α由第二出口1200的纵向中心线和涡轮机叶片330的表面形成。

如果倾斜角α小于上述角度，则第二冷却通道1100可能不必要地伸长。如果倾斜角α大于上述角度，则冷却空气可能不会喷射到涡轮机叶片330的表面上，或者只有一部分冷却空气可以流动至涡轮机叶片330的表面。因此，仅当倾斜角α被设定为上述角度时，才可以在涡轮机叶片330上产生稳定的膜冷却效果。

第二出口1200从第二冷却通道1100沿两个侧向方向以15°至20°的角度扩展。冷却空气喷射到涡轮机叶片330的表面上的扩张角可以根据第二出口1200的扩展角而改变，并且该角度是可以最佳地保持涡轮机叶片330的表面上的膜冷却效果的角度。

因此，第二出口1200的角度设定为15°至20°的角度，使得可以通过将冷却空气喷射到涡轮机叶片330的表面上以实现有效冷却而保持最大的膜冷却效果。

在本实施方式中，由于在涡轮机叶片330中设置有第一膜冷却元件1020和第二膜冷却元件1000，因此可以通过稳定地冷却与热气体接触的涡轮机叶片330来提高燃气涡轮机的效率。

在下文中，将参照附图对根据本公开的第三实施方式的燃气涡轮机叶片进行描述。

参照图24和图25，根据本实施方式的燃气涡轮机叶片包括：涡轮机叶片330，该涡轮机叶片330设置在涡轮机中；膜冷却元件1000A，所述膜冷却元件1000A设置在涡轮机叶片330的压力侧330a和吸力侧330b中；以及前缘冷却元件2000，所述前缘冷却元件2000各自均具有在前缘340处敞开的开口2100和在开口2100中以螺旋形式布置的突出部2200，用以以涡旋形式导引冷却空气，从而用于冷却涡轮机叶片330。

前缘冷却元件2000的开口2100根据前缘340的温度分布而在不同位置处敞开且沿不同方向敞开。

本实施方式的膜冷却元件1000A与上面提及的第一实施方式和第二实施方式的膜冷却元件类似，但是本实施方式与第一实施方式和第二实施方式的不同之处在于通过借助于前缘冷却元件2000稳定地冷却涡轮机叶片330的前缘340来提高燃气涡轮机的冷却效率。

本实施方式旨在通过将冷却空气喷射到前缘340的表面上而在前缘340上执行膜冷却，或者通过在不同位置处且沿不同方向形成开口2100来改善前缘340的膜冷却效率。

前缘冷却元件2000中的每个前缘冷却元件的开口2100均具有筒形形状、椭圆形形状和梯形形状中的一种。例如，在开口2100具有筒形形状的情况下，通过允许冷却空气以与筒形开口2100的直径成比例的流量流动，可以在前缘340的表面上执行膜冷却。

前缘冷却元件2000在其纵向方向上具有从涡轮机叶片330至开口2100的恒定的直径，并且突出部2200以规则间隔布置。

突出部2200在形成开口2100时可以通过一起攻丝来形成。在这种情况下，开口2100可以沿以特定角度倾斜的方向敞开。

攻丝是用于加工阴螺纹件比如螺母的简单加工方法，并且使得前缘冷却元件2000能够通过机器或工人的手工直接形成在前缘340上。

此外，由于可以与涡轮机叶片330的前缘340一起容易地加工大量前缘冷却元件2000，因此可以实现工作效率和大规模生产的改进。

突出部2200形成在前缘冷却元件2000的纵向内侧，并且突出部2200通过攻丝同时地形成。因此，与铸造或激光加工相比，突出部2000可以容易地形成。

突出部2200之间的距离可以通过为了攻丝而安装的工具6来改变，并且该距离被设定为考虑通过将冷却空气穿过突出部2200喷射到前缘340的表面上而进行膜冷却的特定距离。

通过工人使用工具6可以容易地一次或更多次加工前缘冷却元件2000。

突出部2200可以例如以螺旋形式布置，在这种情况下，突出部2200可以形成在开口2100的内侧。

突出部2200可以布置成在开口2100的纵向内侧以半圆形环形式面向彼此，或者突出部2200可以仅限制地局部布置在部分部段中。

特别地，在通过攻丝加工突出部2200的情况下，可以通过使用先前以各种形式制造的工具根据前缘340的位置加工不同形状的突起2200来改善膜冷却效果。

例如，工人可以通过根据前缘340的表面上的温度分布数据将开口2100的位置和方向选择性地改变成使得冷却空气被喷射到保持在高温下的位置来执行加工。

也就是说，工人可以通过根据前缘340的前上部部分和前下部部分以及中心的温度分布通过攻丝容易地将开口2100加工成使得开口2100在不同位置处敞开且沿不同方向敞开。

在这种情况下，优选地，前缘340的通过攻丝加工开口2100的部分以不同的颜色显示或者通过单独的标记(未示出)显示，使得工人可以在通过攻丝加工开口2100之前在视觉上识别每个部段依据温度分布的上述部分。

例如，在前缘340的要被加工的部分以不同颜色显示的情况下，工人可以精确地执行攻丝而不会混淆，因为仅该部分通过使用不同的工具来攻丝加工。

在工人通过攻丝对涡轮机叶片330的前缘冷却元件2000进行加工之后，从开口2100移除所有碎屑以防止开口2100中的部分堵塞。

突出部2200的向外突出长度可以朝向开口2100增大，在这种情况下，改善了冷却空气的流动稳定性并且稳定地实现了冷却空气的螺旋涡流。因此，可以更有效地实现膜冷却。

膜冷却元件1000A中的每个膜冷却元件均包括：冷却通道1100，冷却空气穿过该冷却通道1100；出口1200，该出口1200从冷却通道1100的纵向延伸端部延伸至涡轮机叶片330的外表面，并且该出口120具有从冷却通道1100的一个端部向涡轮机叶片330的外表面增大的宽度；以及多个肋部1300，所述多个肋部130在出口1200的内壁上面向彼此。

出口1200具有形成在出口1200中面向彼此的内壁1210和1220，并且如图所示，肋部1300布置在内壁1210和1220上。

膜冷却元件1000A在涡轮机叶片330的与沿涡轮机叶片330的外周表面流动的热气体接触的表面上执行膜冷却。

在膜冷却元件1000A中，膜冷却通过下述方式实现：在冷却空气通过出口1200供给时在涡轮机叶片330的表面上交换热，并且在冷却空气朝向涡轮机叶片330的表面稳定地分散时将热气体的高温降低至预定温度。

特别地，膜冷却元件1000A有利于均匀地保持冷却效率，这是因为当冷却空气通过出口1200流动至涡轮机叶片330的外周表面时，膜冷却元件1000A可以使由于出口1200的内部区域中的分离导致的不均匀流最小。

由于本公开包括位于内壁1210和1220上的肋部1300来维持出口1200中的冷却空气的均匀流，因此可以使由于分离而产生的不稳定流最小并且同时提高冷却空气的流动稳定性。

多个肋部1300以规则间隔沿出口1200的内壁1210和1220朝向作为涡轮机叶片330外表面的外周表面布置。例如，肋部1300的数量等于图中所示的数量，并且肋部1300在内壁1210和1220上面向彼此。

当在内壁1210和1220中的每一者上的各个肋部1300向内(即，向出口的中心)突出的长度限定为突出长度e时，一个肋部1300与另一肋部1300之间的距离可以等于或大于5e。

每个肋部1300的突出长度e和肋部1300之间的距离影响传热性能。因此，肋部1300之间的距离设定为上述距离，这是因为肋部1300之间的距离等于或大于5e而不是小于5e有利于传递大量的热以用于冷却。作为参考，由于每个肋部1300的突出长度e根据出口1200的尺寸而变化，因此每个肋部130的突出长度e通过单独分析或模拟来设定。

当从出口1200的前端部1200a至后端部1200b的总长度被限定为“L”时，多个肋部1300从与前端部1200a间隔1/5×L的位置开始向后端部1200b布置。

在出口1200中，冷却空气在前端部1200a中保持与后端部1200b相比均匀的流动，并且在朝向后端部与前端部1200a间隔1/5×L的位置周围开始分离。因此，在肋部1300从该位置布置时可以使由于分离引起的不稳定流最小。

参照图26，在本实施方式中，肋部1300在出口1200中具有相同的突出长度e，或者肋部1300的突出长度e可以朝向出口1200的横向中心从出口1200的前端部1200a向后端部1200b增大。

在后一种情况中，后端部1200b的面积增大，并且出口1200的横向中心中的流可能比前端部1200a中的流不稳定。因此，可以通过增大肋部1300的突出长度e来导引冷却空气的稳定流。

冷却通道1100的一个端部连接至涡轮机叶片330的内部以用于引入冷却空气，并且冷却通道1100的另一端部向涡轮机叶片330的外部延伸并具有圆形横截面但是可以具有椭圆形形状。

在本实施方式中，出口1200具有扩张角α，并且出口1200从冷却通道1100的后端部沿出口1200的横向方向以椭圆形方式扩展。

冷却通道1100具有筒形形状并朝向出口1200延伸，并且扩张角α等于或大于15°。

扩张角α设定为上述角度以便抑制分离的发生并在冷却空气通过出口1200供给至涡轮机叶片330的表面之前导引稳定流。

在本实施方式中，由于冷却空气流在扩张角α在15°至40°的范围内在冷却通道1100中被稳定地且最佳地导引，因此可以产生膜冷却效果。

在本实施方式中，通过肋部1300和扩张角可以在冷却空气流动时减小分离的发生并导引冷却空气的均匀流沿出口1200的中心流动。

在图中，肋部1300布置在内壁1210和1220中的每一者上并且相对于出口1200的横向中心对称。当冷却空气沿出口1200的内部区域流动时，冷却空气在内壁1210和1220上的流量可能减小，由此导致分离现象。因此，在内壁上布置多个肋部1300。

当冷却空气沿具有恒定直径的冷却通道1100流动并且然后在出口1200的内部区域中流动至出口1200时，在内壁1210和1220上可能发生分离。

最优选地，冷却空气在出口1200的内部区域中均匀地流动。然而，由于在内壁1210和1220上流动的冷却空气的流量和粘度与沿出口的横向中心流动的冷却空气的流量和粘度之间的差异，可能发生分离现象。

特别地，由于出口1200的内壁1210和1220上的冷却空气的流量接近“0”(零)，因此在内壁1210和1220上流动的冷却空气的流量与沿出口的横向中心流动的冷却空气的流量不同。

可能由于冷却空气的不同流量而发生分离现象，这是因为沿横向中心流动的冷却空气在出口1200的内部区域中不是直线地向前流动而是以相对低的速度朝向内壁1210和1220流动。因此，本公开包括肋部1300以使该分离现象最小。

为了使发生在出口1200的内部区域中的分离最小，本公开产生一种涡流现象(eddy phenomenon)，在该涡流现象中，当冷却空气流动通过安装在内壁1210和1220上的肋部1300时形成小漩涡。

涡流现象能够通过防止沿出口1200的内壁1210和1220流动的冷却空气的不必要的分离而使冷却空气稳定地流动。此外，当冷却空气通过出口1200供给至涡轮机叶片330的表面时，可以通过提高传热性能来提高涡轮机叶片330的整体冷却性能。

与冷却空气中形成非常大的漩涡的分离现象不同，在涡流现象中内壁1210和1220上的冷却空气中形成小漩涡。该小漩涡不会影响冷却空气的整体流动，但是该小漩涡将内壁1210和1220上的冷却空气的流动方向向出口1200的横向中心导引。

特别地，冷却空气的漩涡在肋部1300中的每个肋部周围较小，并且漩涡的程度在间隔开的肋部1300之间变弱。

在本实施方式中，多个肋部1300形成在内壁1210和1220上以用于利用涡流现象。因此，可以通过导引冷却空气在出口1200的横向中心中均匀的流动而使由于特定的发散角而可能不必要地引起的分离现象最小，由此确保冷却空气流被稳定地导引。

此外，可以在冷却空气通过出口1200均匀地流动至涡轮机叶片330的表面时同时提高传热性能。

膜冷却元件1000A布置在涡轮机叶片330的压力侧330a和吸力侧330b中的每一者的不同位置处，并且这些位置对应于热气体沿涡轮机叶片330的表面流动的位置。

在冷却空气沿涡轮机叶片330的表面流动的同时在压力侧330a和吸力侧330b上稳定地保持膜冷却效果，结果可以实现涡轮机叶片330的膜冷却。

作为示例，为了实现本实施方式中的膜冷却，膜冷却元件1000A可以在从涡轮机叶片330的前缘340至后缘350的部段中以不同的间隔布置。

对于布置在涡轮机叶片330的压力侧330a和吸力侧330b上的膜冷却元件1000A而言，可以在高温部段中密集地布置大量的膜冷却元件，并且可以在相对低温部段中布置少量的膜冷却元件。

膜冷却元件1000A设置在构成涡轮机叶片330的多个单元涡轮机叶片的第一级涡轮机叶片和第二级涡轮机叶片中的每一者中。第一级涡轮机叶片和第二级涡轮机叶片与和已经通过燃烧器的热气体直接或间接接触的部件相对应。

在这种情况下，冷却效果可以根据沿压力侧330a和吸力侧330b流动的热气体的流动轨迹和温度分布而变化。然而，在本实施方式中，涡轮机叶片330的表面上的膜冷却效果可以例如通过在压力侧330a和吸力侧330b上以不同方式构造膜冷却元件的布局或分布来改善。

因此，由于涡轮机叶片330的与热气体接触的表面上的膜冷却效果得到改善，即使在涡轮机叶片使用了很长时间的情况下也可以防止涡轮机叶片的变形。

膜冷却元件1000A中的每个膜冷却元件主要包括冷却通道1100和出口1200，并且冷却通道1100的长度可以是其直径D的四倍至八倍。直径D为例如0.6mm至1.0mm但不限于此，并且直径D可以根据燃气涡轮机的规格以各种方式改变。

当在示例中冷却通道1100的直径D为0.6mm并且冷却通道1100的长度为2.4mm时，可以在涡轮机叶片330上获得最大的膜冷却效果，并且因此可以稳定地保持传热效果。

冷却通道1100可以具有4.8mm的最大长度，但是本公开在冷却通道1100的长度为其直径D的四倍至八倍时不必限于此。

出口1200具有30°至40°的倾斜角α，该倾斜角α由出口1200的纵向中心线和涡轮机叶片330的表面形成。

如果倾斜角α小于上述角度，则冷却通道1100可能不必要地伸长。如果倾斜角α大于上述角度，则冷却空气可能不会喷射到涡轮机叶片330的表面上，或者只有一部分冷却空气可以流动至涡轮机叶片330的表面。因此，仅当倾斜角α被设定为上述角度时，才可以在涡轮机叶片330上产生稳定的膜冷却效果。

出口1200从冷却通道1100沿两个侧向方向以15°至20°的角度扩展。冷却空气喷射到涡轮机叶片330的表面上的扩张角可以根据出口1200的扩展角而改变，并且该角度是可以最佳地保持涡轮机叶片330的表面上的膜冷却效果的角度。

因此，出口1200的角度设定为15°至20°的角度，使得可以通过将冷却空气喷射到涡轮机叶片330的表面上以实现有效冷却而保持最大的膜冷却效果。

工业适用性

根据本公开的示例性实施方式的燃气涡轮机叶片包括多个肋部，所述多个肋部有效地布置成稳定地冷却由于热气体的膜冷却元件，由此实现膜冷却元件的冷却。

Claims (15)

1.一种燃气涡轮机叶片，包括：

涡轮机叶片(33)，所述涡轮机叶片(33)具有外表面(33a、33b)；以及

多个膜冷却元件(100)，其设置成用于实现所述涡轮机叶片的膜冷却，每个膜冷却元件(100)均包括：

冷却通道(110)，所述冷却通道(110)具有一个端部，冷却空气通过所述一个端部引导至所述膜冷却元件；

出口(120)，所述出口(120)从所述冷却通道纵向地延伸至所述涡轮机叶片的所述外表面，以便排出所述冷却空气，所述出口具有位于相对的内壁(121、122)之间的从所述冷却通道向所述涡轮机叶片的所述外表面增大的宽度，所述出口具有扩张角(α)并从所述冷却通道(110)的后端部以椭圆形的方式向外扩展；以及

多个肋部(130)，所述多个肋部(130)在所述出口(120)的内壁上面向彼此。

2.根据权利要求1所述的燃气涡轮机叶片，其中，所述冷却通道具有从所述出口延伸的筒形形状。

3.根据权利要求2所述的燃气涡轮机叶片，其中，所述扩张角(α)的范围为15°至40°。

4.根据权利要求1所述的燃气涡轮机叶片，其中，所述多个肋部分别从所述出口的相对的所述内壁突出，并且每个肋部均具有下述突出长度(e)：所述突出长度(e)为相等的长度和从所述冷却通道向所述涡轮机叶片的外表面逐渐增大的长度中的一种。

5.根据权利要求1所述的燃气涡轮机叶片，其中，所述出口具有总长度L和朝向所述涡轮机叶片的所述外表面定位的后端部(120b)，并且所述肋部以1/5×L的间隔间隔开并从距与所述后端部相反的前端部1/5×L的位置开始布置。

6.根据权利要求1所述的燃气涡轮机叶片，其中，所述多个肋部中的每个肋部均构造成使冷却空气通过开孔(140)穿过，所述开孔(140)穿过所述肋部形成，并且所述开孔朝向所述出口的所述内壁中的相关联的一个内壁敞开。

7.根据权利要求6所述的燃气涡轮机叶片，其中，所述开孔(140)具有从所述肋部(130)的前部向后部减小的直径。

8.根据权利要求6所述的燃气涡轮机叶片，其中，所述开孔(140)在从所述肋部(130)的前方观察时具有横向椭圆形形状，或者所述开孔(140)在从所述肋部(130)的前方观察时具有竖向椭圆形形状，并且所述开孔(140)与所述出口(120)的所述内壁中的相关联的一个内壁相邻。

9.根据权利要求1所述的燃气涡轮机叶片，还包括：

多个第一膜冷却元件(102)，所述多个第一膜冷却元件(102)形成在所述涡轮机叶片的前缘(34)中，每个第一膜冷却元件均包括：

第一冷却通道(102a)，冷却空气穿过所述第一冷却通道(102a)；

第一出口(102b)，所述第一出口(102b)从所述第一冷却通道延伸至所述涡轮机叶片的所述前缘，并且所述第一出口(102b)具有相对的内壁(102c、102d)；以及

多个第一肋部(130a)，所述多个第一肋部(130a)分别布置在所述第一出口的相对的所述内壁上，并且所述多个第一肋部(130a)分别构造成将来自所述第一冷却通道的冷却空气导引成以漩涡形式通过所述第一出口。

10.根据权利要求9所述的燃气涡轮机叶片，其中，所述第一出口(102b)的纵向长度大于所述第一冷却通道(102a)的纵向长度。

11.根据权利要求9所述的燃气涡轮机叶片，其中，所述多个第一肋部分别从所述第一出口的相对的所述内壁突出，并且每个第一肋部均具有C形环形状和突出长度(e)，并且

其中，所述多个第一肋部按照建立在所述多个第一肋部中相邻布置的第一肋部的C形环形状的中心之间的分开间距(p)间隔开，以使得距离的比值p/e为5至10。

12.根据权利要求9所述的燃气涡轮机叶片，其中，所述多个第一肋部沿所述第一出口的相对的所述内壁中的每个内壁纵向地布置，以便以交替的方式布置。

13.根据权利要求12所述的燃气涡轮机叶片，其中，交替的布置方式遵循在所述第一出口的相对的所述内壁上形成螺旋形。

14.根据权利要求9所述的燃气涡轮机叶片，其中，所述第一出口包括：延伸部段(S)，所述延伸部段(S)具有第一延伸部段(S1)和第二延伸部段(S2)，所述第一延伸部段(S1)的长度为所述延伸部段(S)的长度的1/2并从所述第一冷却通道延伸；以及第二延伸部段(S2)，所述第二延伸部段(S2)从所述第一延伸部段延伸，并且

其中，所述多个第一肋部以一定间隔彼此间隔开并布置在所述第一延伸部段和所述第二延伸部段中的每一者中，位于所述第一延伸部段中的第一肋部的间隔不同于位于所述第二延伸部段中的第一肋部的间隔。

15.根据权利要求14所述的燃气涡轮机叶片，其中，所述多个第一肋部按照建立在所述多个第一肋部中的相邻布置的第一肋部之间的分开间距(p)而间隔开，并且位于所述第一延伸部段中的第一肋部之间的分开间距短于位于所述第二延伸部段中的第一肋部之间的分开间距。

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