CN112576316A - 涡轮叶片 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种涡轮叶片，所述涡轮叶片包括：叶片主体、顶板和多个连接件，叶片主体内具有第一腔，叶片主体包括压力侧壁和吸力侧壁，顶板包括彼此相连的第一板和第二板，顶板的至少部分设在第一腔内，顶板和叶片主体之间间隔开以形成通道，通道包括第一通道段和第二通道段，第一通道段形成在第一板和压力侧壁之间，第二通道段形成在第二板和吸力侧壁之间，一部分连接件设在第一通道段内以将第一通道段分成多个第一子通道，另一部分连接件设在第二通道段内以将第二通道段分成多个第二子通道。本发明实施例的涡轮叶片可以提高对流冷却效果，减少了涡轮叶片顶部的间隙泄露流对叶片本体的伤害。

Description

涡轮叶片

技术领域

本发明涉及涡轮叶片冷却的技术领域，更具体地，涉及一种涡轮叶片。

背景技术

提高燃气涡轮机的推重比和效率的一个有效方法就是采用更高的燃气温度，由此，导致涡轮入口处的燃气温度远高于涡轮叶片所用材料的耐温极限，必须使用有效的冷却措施对涡轮叶片进行保护，避免涡轮叶片受到高温腐蚀和损伤。同时，来自燃烧室的一部分高温燃气会从机匣和涡轮叶片之间的间隙流过，形成泄漏射流，这意味着涡轮叶片尤其是叶尖部分将承受更高的热负荷。

相关技术中，涡轮叶片采用凹槽叶尖与气膜孔冷却相结合的方式进行冷却。具体地，涡轮叶片顶部设有沿叶顶延伸的肋条，以使叶顶处形成一个平面凹槽，从压气机引入的冷气进入涡轮叶片内部的冷却腔中。同时，布置在涡轮叶片上的气膜冷却孔为叶片尖部提供边缘冷却，设在凹槽内的气膜冷却孔也为凹槽肋条提供额外的冷却。

然而，由于凹槽底部为平面，冷气流从气膜孔喷射出的速度受阻，不易对凹槽底部表面形成良好的贴附，导致对流冷却效果不足；叶尖凹槽的冷却空气的注入方向一定，使得冷气与间隙的热气流混合的能力不足，难以在凹槽表面形成一个明确的薄膜边界层，因此叶片顶部间隙泄露流对叶片本体的伤害较大；同时，为了给叶尖周围提供充足的冷却流量，需要在叶身侧壁及凹槽的底部设置大量的离散气膜孔，气膜孔的数量越多，叶片自身的强度越低，冷却空气的使用效率越低，不利于换热。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的实施例提出一种涡轮叶片，该涡轮叶片可以提高对流冷却效果，减少了涡轮叶片顶部的间隙泄露流对叶片本体的伤害。

根据本发明实施例的涡轮叶片包括：叶片主体，所述叶片主体内具有第一腔，所述叶片主体包括压力侧壁和吸力侧壁，所述压力侧壁和所述吸力侧壁均为弧形；顶板，所述顶板包括彼此相连的第一板和第二板，所述第一板大体沿所述压力侧壁的弧形延伸方向延伸，所述第一板具有在其厚度方向上相对布置的第一侧面和第二侧面，所述第二板大体沿所述吸力侧壁的弧形延伸方向延伸，所述第二板具有在其厚度方向上相对布置的第三侧面和第四侧面，所述第一侧面和所述第三侧面相交且成夹角，所述第二侧面和所述第四侧面相交且成夹角，所述顶板的至少部分设在所述第一腔内，所述顶板和所述叶片主体之间间隔开以形成通道，所述通道和所述第一腔连通，所述通道包括第一通道段和第二通道段，所述第一通道段形成在所述第一板和所述压力侧壁之间，所述第二通道段形成在所述第二板和所述吸力侧壁之间；多个连接件，一部分所述连接件沿所述压力侧壁的弧形延伸方向间隔的设在所述第一通道段内，该一部分所述连接件将所述第一通道段分成多个第一子通道，另一部分所述连接件沿所述吸力侧壁的弧形延伸方向间隔的设在所述第二通道段内，该另一部分所述连接件将所述第二通道段分成多个第二子通道。

根据本发明实施例的涡轮叶片，通过将顶板的横截面大体为V形，顶板的一部分设在第一腔内，顶板和叶片主体之间间隔开以形成通道，通道包括形成在第一板和压力侧壁之间的第一通道段和形成在第二板和吸力侧壁之间的第二通道段。由此，当第一腔内的冷却气体冲击到顶板的底部时，顶板对冷却气体的减速效果较小，冷却气体能够以更快的速度从第一通道段和第二通道段流出，使得冷却气体能够更好的对顶板和叶片主体进行冷却，以及减少了涡轮叶片顶部的间隙泄露流对叶片本体的伤害。进一步地，顶板的另一部分位于第一腔外，该顶板的另一部分通过多个连接件和叶片主体相连，多个连接件将第一通道段分成多个第一子通道，将第二通道段分成多个第二子通道。由此，当冷却气体从多个第一子通道和多个第二子通道中流出时，冷却气体与多个连接件接触，多个连接件有效地增加了涡轮叶片的换热面积，而且多个连接件扩大了冷却气体的扰动，加强了冷却气体来流与壁面的热量交换。

在一些实施例中，所述压力侧壁具有在其高度方向上相对设置的第一侧面和第二侧面，所述压力侧壁的第一侧面相比于所述压力侧壁的第二侧面邻近所述第一板，所述第一板的第二侧面相比于所述第一板的第一侧面邻近所述压力侧壁，所述第一通道段形成在所述第一板的第二侧面和所述压力侧壁的第一侧面之间；所述吸力侧壁具有在其高度方向上相对设置的第一侧面和第二侧面，所述吸力侧壁的第一侧面相比于所述吸力侧壁的第二侧面邻近所述第二板，所述第二板的第四侧面相比于所述第二板的第三侧面邻近所述吸力侧壁，所述第二通道段形成在所述第二板的第四侧面和所述吸力侧壁的第一侧面之间。

在一些实施例中，所述第一板的第二侧面和所述压力侧壁的第一侧面大体平行，所述第二板的第四侧面和所述吸力侧壁的第一侧面大体平行。

在一些实施例中，所述一部分连接件的长度方向垂直于所述压力侧壁的第一侧面，所述另一部分连接件的长度方向垂直于所述吸力侧壁的第一侧面。

在一些实施例中，所述的涡轮叶片还包括多个扰流件，多个所述扰流件中一部分所述扰流件沿所述压力侧壁的弧形延伸方向间隔的设在所述第一通道段内，该一部分所述扰流件和所述第一板之间具有间隙；多个所述扰流件中另一部分所述扰流件沿所述吸力侧壁的弧形延伸方向间隔的设在所述第二通道段内，该另一部分所述扰流件和所述第二板之间具有间隙。

在一些实施例中，所述一部分扰流件分别设在多个所述第一子通道内，和/或，所述另一部分扰流件分别设在多个所述第二子通道内。

在一些实施例中，所述扰流件大体为圆柱形。

在一些实施例中，所述第一板的第二侧面和所述第二板的第四侧面通过圆弧面连接。

在一些实施例中，所述的涡轮叶片还包括支撑板，所述支撑板设在所述第一腔内且位于所述顶板的底部，所述支撑板分别与所述压力侧壁的内侧面、所述吸力侧壁的内侧面和所述顶板的底面相连。

在一些实施例中，所述支撑板为多个，多个所述支撑板沿所述第一板的延伸方向间隔布置。

附图说明

图1是根据本发明实施例的涡轮叶片的立体图。

图2是图1中涡轮叶片的部分示意图，且示出了叶片主体、支撑板、连接件和扰流件。

图3是根据本发明实施例的涡轮叶片的俯视图。

图4是根据本发明实施例的涡轮叶片的仰视图。

图5是根据本发明实施例的涡轮叶片的顶板的俯视图。

图6是根据本发明实施例的涡轮叶片的顶板的仰视图。

图7是根据本发明实施例的涡轮叶片的纵截面视图，且示出了连接件。

图8是图7中涡轮叶片顶部的纵截面视图，且示出了冷却气体的流向。

图9是根据本发明实施例的涡轮叶片的纵截面视图，且示出了扰流件。

图10是图9中涡轮叶片顶部的纵截面视图，且示出了冷却气体的流向。

附图标记：

叶片主体1，第一腔10，压力侧壁11，吸力侧壁12，通道13，第一通道段14，第一子通道141，第二通道段15，第二子通道151，顶板2，第一板21，第一侧面211，第二侧面212，第二板22，第三侧面221，第四侧面222，圆弧面23，连接件3，扰流件4，支撑板5，冷却气体61，第一涡系62，第二涡系63，第三涡系64，第四涡系65，第五涡系66，第六涡系67，第七涡系68，第八涡系69，泄漏流70，第一热涡系71，第二热涡系72，第三热涡系73，第四热涡系74。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1-图10所示，根据本发明实施例的涡轮叶片包括叶片主体1、顶板和多个连接件3。

叶片主体1内具有第一腔10，叶片主体1包括压力侧壁11和吸力侧壁12，在工作状况下叶片主体1承受相对较高的流体压力的一侧壁称为压力侧壁，承受相对较低的流体压力的一侧壁称为吸力侧壁，压力侧壁11和吸力侧壁12均为弧形。具体地，压力侧壁11为朝向吸力侧壁12凹入的弧形，吸力侧壁12为朝向远离压力侧壁11凸出的弧形。如图1-图4所示，压力侧壁11的左侧端和吸力侧壁12的左侧端相连，压力侧壁11的右侧端和吸力侧壁12的右侧端相连，压力侧壁11和吸力侧壁12之间围成的腔体为第一腔10。

顶板2包括彼此相连的第一板21和第二板22。第一板21大体沿压力侧壁11的弧形延伸方向延伸，第一板21具有在其厚度方向上相对布置的第一侧面211(如图1中第一板21的上侧面)和第二侧面212(如图1中第一板21的下侧面)。第二板22大体沿吸力侧壁12的弧形延伸方向延伸，第二板22具有在其厚度方向上相对布置的第三侧面221(如图1中第二板22的上侧面)和第四侧面222(如图1中第二板22的下侧面)。第一侧面211和第三侧面221相交且成夹角，第二侧面212和第四侧面222相交且成夹角。顶板2的至少部分(如图1中所示的顶板2的下端部)设在第一腔10内，顶板2和叶片主体1之间间隔开以形成通道13，通道13和第一腔10连通，通道13包括第一通道段14和第二通道段15，第一通道段14形成在第一板21和压力侧壁11之间，第二通道段15形成在第二板22和吸力侧壁12之间。

如图1-如10所示，顶板2的横截面近似为V形，第一板21的第一侧面211和第二板22的第三侧面221相交，且第一侧面211和第三侧面221之间的夹角大于0度小于180度。同样地，第二侧面212和第四侧面222之间的夹角大于0度小于180度。

一部分连接件3沿压力侧壁11的弧形延伸方向间隔的设在第一通道段14内，该一部分连接件3将第一通道段14分成多个第一子通道141，另一部分连接件3沿吸力侧壁12的弧形延伸方向间隔的设在第二通道段15内，该另一部分连接件3将第二通道段15分成多个第二子通道151。

如图1-图4所示，多个连接件3间隔地设在叶片主体1上，其中，一部分连接件3沿压力侧壁11的弧形延伸方向间隔的设在压力侧壁11上，该一部分连接件3的下端和压力侧壁11相连，该一部分连接件3的上端和第一板21的下侧面相连，该一部分连接件3将第一通道段14分成多个第一子通道141。优选地，多个第一子通道141的流通面积相同，由此，当冷却气体从多个第一子通道141中流出时，对压力侧壁11的各部分的冲击更均匀，延长了压力侧壁11的使用寿命。

另一部分连接件3沿吸力侧壁12的弧形延伸方向间隔的设在吸力侧壁12上，该另一部分连接件3的下端和吸力侧壁12相连，该另一部分连接件3的上端和第二板22的下侧面相连，该另一部分连接件3将第二通道段15分成多个第二子通道151。优选地，多个第二子通道151的流通面积相同，由此，当冷却气体从多个第二子通道151中流出时，对吸力侧壁12的各部分的冲击更均匀，延长了吸力侧壁12的使用寿命。

发明人通过研究发现，现有技术中具有平面顶板的涡轮叶片，并在平面顶板设有气膜孔，冷却气体61从气膜孔喷射出的速度容易受平面顶板的底面的阻挡，不易在平面顶板底面形成良好的贴附，导致对流冷却效果差。而发明人通过设置本发明实施例的涡轮叶片，其中顶板2的横截面近似为V形且与叶片主体1之间形成通道13，第一腔10内流通的冷却气体61冲击到顶板2的底部时，冷却气体61可以以更高的喷射速度分别从通道13中流出，从而使冷却气体61易与外界的热气流对流，冷却气体61有利于在顶板2的上表面上形成冷却层。同时，由于顶板2的横截面近似为V形，冷却气体61便于带走顶板2底部的热量，提高顶板2的冷却效果。因此，本发明实施例的涡轮叶片冷却效果更好。

进一步地，顶板2可以将冷却气体61从叶片主体1的内部斜向外喷出，以使从第一通道段14中喷射出的冷却气体61与外界热气流的流向相反，形成冷热对流，由此，降低了间隙泄露流的流速。从第二通道段15中喷射出的冷却气体61将外界热气流向上推移，使冷却气体61的气动损失进一步减少，提高了冷却气体61对涡轮叶片的冷却效果。因此，顶板2对叶片主体1的上端的间隙泄露流的抑制效果更好。

更进一步地，本申请中通过多个连接件3将第一通道段14分成多个第一子通道141，以及将第二通道段15分成多个第二子通道151，当冷却气体61从多个第一子通道141和多个第二子通道151中流出时，冷却气体61与多个连接件3接触，多个连接件3有效地增加了涡轮叶片的换热面积，而且多个连接件3扩大了冷却气体61的扰动，加强了冷却气体61来流与壁面的热量交换。

在一些实施例中，压力侧壁11具有在其高度方向(如图1中所示的上下方向)上相对设置的第一侧面(如图2中压力侧壁11的上侧面)和第二侧面(如图2中压力侧壁11的下侧面)，压力侧壁11的第一侧面相比于压力侧壁11的第二侧面邻近第一板21，第一板21的第二侧面212相比于第一板21的第一侧面211邻近压力侧壁11，第一通道段14形成在第一板21的第二侧面212和压力侧壁11的第一侧面之间。

吸力侧壁12具有在其高度方向(如图1中所示的上下方向)上相对设置的第一侧面(如图2中吸力侧壁12的上侧面)和第二侧面(如图2中吸力侧壁12的下侧面)，吸力侧壁12的第一侧面相比于吸力侧壁12的第二侧面邻近第二板22，第二板22的第四侧面222相比于第二板22的第三侧面221邻近吸力侧壁12，第二通道段15形成在第二板22的第四侧面222和吸力侧壁12的第一侧面之间。

如图1和图2所示，压力侧壁11具有上侧面和下侧面，其中，压力侧壁11的上侧面为倾斜面，压力侧壁11的上侧面的一侧边和压力侧壁11的外侧面相连，压力侧壁11的上侧面的另一侧边和压力侧壁11的内侧面相连，且在上下方向上，压力侧壁11的外侧面的高度高于压力侧壁11的内侧面的高度，第一通道段14形成在第一板21的第二侧面212和压力侧壁11的上侧面之间。

吸力侧壁12具有上侧面和下侧面，其中，吸力侧壁12的上侧面为倾斜面，吸力侧壁12的上侧面的一侧边和吸力侧壁12的外侧面相连，吸力侧壁12的上侧面的另一侧边和吸力侧壁12的内侧面相连，且在上下方向上，吸力侧壁12的外侧面的高度高于吸力侧壁12的内侧面的高度，第二通道段15形成在第二板22的第四侧面222和吸力侧壁12的上侧面之间。

发明人通过研究发现，将压力侧壁11和吸力侧壁12的上侧面设计为倾斜面可以提高对叶顶间隙泄露流的抑制效果，该倾斜面可以减小冷却气体61的流动阻力，且倾斜着从第一通道段14中流出的冷却气体61方向与高温来流方向相反，削减了泄露流流速，倾斜着从第二通道段15中流出的冷却气体61加速了二次流向上流动，并将泄漏流推向叶片外部的空气。

其中，顶板2中第一板21和第二板22的倾斜角度，顶板2两侧的倾斜面的倾斜角度、顶板2与叶片主体1之间的通道13的宽度和冷却气流沿狭缝喷射的方向都可以根据不同的工作环境进行匹配设计。

在一些实施例中，第一板21的第二侧面212和压力侧壁11的第一侧面大体平行，第二板22的第四侧面222和吸力侧壁12的第一侧面大体平行。

如图7-图10所示，顶板2的横截面大体为V形，且顶板2的上端部位于叶片主体1的上方，第一板21的第二侧面212和压力侧壁11的上侧面大体平行，第二板22的第四侧面222和吸力侧壁12的上侧面大体平行。由此，冷却气体61从第一通道段14和第二通道段15流出时，冷却气体61的流出方向不会受到顶板2和叶片主体1的干扰。

在一些实施例中，如图7和图8所示，一部分连接件3的长度方向垂直于压力侧壁11的第一侧面，另一部分连接件3的长度方向垂直于吸力侧壁12的第一侧面。由此，连接件3的两端受到的拉力在同一方向上，使得连接件3与叶片主体1和顶板2之间的连接更稳定。

在一些实施例中，涡轮叶片还包括多个扰流件4，多个扰流件4中一部分扰流件4沿压力侧壁11的弧形延伸方向间隔的设在第一通道段14内，该一部分扰流件4和第一板21之间具有间隙。

多个扰流件4中另一部分扰流件4沿吸力侧壁12的弧形延伸方向间隔的设在第二通道段15内，该另一部分扰流件4和第二板22之间具有间隙，由此，扰流件4的扰流效果更好。

如图1-图10所示，多个扰流件4中一部分扰流件4间隔的设在压力侧壁11的上侧面上，该一部分扰流件4的下端和压力侧壁11的上侧面相连，该一部分扰流件4的上端朝向第一板21的下侧面延伸且与第一板21的下侧面之间具有间隙。多个扰流件4中另一部分扰流件4间隔的设在吸力侧壁12的上侧面上，该另一部分扰流件4的下端和吸力侧壁12的上侧面相连，该另一部分扰流件4的上端朝向第二板22的下侧面延伸且与第二板22的下侧面之间具有间隙。

在一些实施例中，一部分扰流件4分别设在多个第一子通道141内，和/或，另一部分扰流件4分别设在多个第二子通道151内。

如图1-图10所示，扰流件4的数量等于第一子通道141的数量和第二子通道151的数量之和，多个扰流件4分别设在多个第一子通道141和多个第二子通道151内。

可以理解的是，在另一些实施例中，扰流件4的数量也可以不等于第一子通道141的数量和第二子通道151的数量之和，即第一子通道141和第二子通道151内可能设置0个、1个或多个扰流件4。

在一些实施例中，如图1-图10所示，扰流件4大体为圆柱形。由此，当冷却气体61冲击到扰流件4上时，冷却气体61会沿不同的方向流动，扰流件4为圆柱形可以提高扰流件4的扰流效果。

发明人通过研究发现，现有技术中具有气膜孔的涡轮叶片，冷却气体61从气膜孔喷射出容易对涡轮叶片本身的结构强度造成影响，且气膜孔的冷却效果不高。而发明人通过设置本发明实施例的涡轮叶片，在第一通道段14和第二通道段15内设置多个扰流件4,第一腔10内部的冷却气流与扰流件4的表面接触，不仅增大了冷却气体61与叶片内部的换热面积，而且扩大了冷却气体61的扰动，加强了冷却气体61与叶片主体1的热量交换。

其中，顶板2与叶片主体1之间还进行着热传导，有助于通道13保持稳定的低温状态，极大地增加了换热的效率。在本申请中通过改变通道13的倾斜角度、连接件3的展向宽度、扰流件4的位置和尺寸可以更好地与高温气流相匹配，以获得更好的换热效果。

在一些实施例中，第一板21的第二侧面212和第二板22的第四侧面222通过圆弧面连接。

如图4所示，第二侧面212的内侧边和第四侧面222的内侧边之间通过圆弧面23相连，在第一腔10内的冷却气体61冲击到圆弧面23上时，圆弧面23使得顶板2收到的冲击力更小，顶板2和叶片主体1的连接更稳定。

在一些实施例中，涡轮叶片还包括支撑板5，支撑板5设在第一腔10内且位于顶板2的底部，支撑板5分别与压力侧壁11的内侧面、吸力侧壁12的内侧面和顶板2的底面相连。

如图1-图4所示，支撑板5沿上下方向延伸并设在第一腔10内，支撑板5近似为直板，上下方向即为支撑板5的长度方向。由此，当冷却气体61从第一腔10的下口流向第一腔10的上口时，冷却气体61的流向和支撑板5的长度方向大体平行，即支撑板5不会干扰冷却气体61的流向。支撑板5分别与压力侧壁11的内侧面、吸力侧壁12的内侧面和顶板2的底面相连，支撑板5使得顶板2和叶片主体1的连接更稳定。

在一些实施例中，支撑板5为多个，多个支撑板5沿第一板21的延伸方向间隔布置。

如图1-图4所示，支撑板5为4个，4个支撑板5沿左右方向间隔的设在第一腔10内。

下面参考附图1-10描述根据本发明的一些具体示例性的涡轮叶片。

如图1-10所示，根据本发明实施例的涡轮叶片包括叶片主体1、顶板、多个连接件3、多个扰流件4和多个支撑板5。

叶片主体1内具有第一腔10，叶片主体1包括压力侧壁11和吸力侧壁12，压力侧壁11和吸力侧壁12均为弧形。

顶板2的横截面近似为V形，顶板2包括彼此相连的第一板21和第二板22。第一板21具有在其厚度方向上相对布置的上侧面和下侧面，第二板22具有在其厚度方向上相对布置的上侧面和下侧面。顶板2的下端部设在第一腔10内，顶板2和叶片主体1之间间隔开以形成通道13，通道13和第一腔10连通，通道13包括第一通道段14和第二通道段15，第一通道段14形成在第一板21和压力侧壁11之间，第二通道段15形成在第二板22和吸力侧壁12之间。

压力侧壁11具有在上下方向上相对设置的上侧面和下侧面，第一通道段14形成在第一板21的第二侧面212和压力侧壁11的上侧面之间。其中，压力侧壁11的上侧面为倾斜面，压力侧壁11的上侧面的一侧边和压力侧壁11的外侧面相连，压力侧壁11的上侧面的另一侧边和压力侧壁11的内侧面相连，且在上下方向上，压力侧壁11的外侧面的高度高于压力侧壁11的内侧面的高度。

吸力侧壁12具有在上下方向上相对设置的上侧面和下侧面，第二通道段15形成在第二板22的第四侧面222和吸力侧壁12的上侧面之间。其中，吸力侧壁12的上侧面为倾斜面，吸力侧壁12的上侧面的一侧边和吸力侧壁12的外侧面相连，吸力侧壁12的上侧面的另一侧边和吸力侧壁12的内侧面相连，且在上下方向上，吸力侧壁12的外侧面的高度高于吸力侧壁12的内侧面的高度。

多个连接件3间隔的设在叶片主体1上，其中，一部分连接件3沿压力侧壁11的弧形延伸方向间隔的设在压力侧壁11上，该一部分连接件3的下端和压力侧壁11相连，该一部分连接件3的上端和第一板21的下侧面相连，该一部分连接件3将第一通道段14分成多个第一子通道141。另一部分连接件3沿吸力侧壁12的弧形延伸方向间隔的设在吸力侧壁12上，该另一部分连接件3的下端和吸力侧壁12相连，该另一部分连接件3的上端和第二板22的下侧面相连，该另一部分连接件3将第二通道段15分成多个第二子通道151。

多个扰流件4中一部分扰流件4间隔的设在压力侧壁11的上侧面上，该一部分扰流件4的下端和压力侧壁11的上侧面相连，该一部分扰流件4的上端朝向第一板21的下侧面延伸且与第一板21的下侧面之间具有间隙。多个扰流件4中另一部分扰流件4间隔的设在吸力侧壁12的上侧面上，该另一部分扰流件4的下端和吸力侧壁12的上侧面相连，该另一部分扰流件4的上端朝向第二板22的下侧面延伸且与第二板22的下侧面之间具有间隙。

支撑板5为多个，多个支撑板5沿上下方向延伸并沿左右方向间隔布置在第一腔10内，支撑板5分别与压力侧壁11的内侧面、吸力侧壁12的内侧面和顶板2的底面相连。

根据本发明实施例的涡轮叶片在使用时，涡轮叶片的具体冷却过程如下：

如图7-图10所示，在涡轮叶片使用过程中，涡轮叶片被外界热气流所包裹，压气机为涡轮叶片供应冷却气体61，冷却气体61从第一腔10的下口通入第一腔10内，冷却气体61在第一腔10内从下向上流动，并分成两个部分流出第一腔10。

其中，第一部分的冷却气体61通过多个第一子通道141直接流向叶片外部，同时，第一部分的冷却气体61冲击位于第一子通道141内的扰流件4，第一部分的冷却气体61在压力侧壁11的外部形成气膜覆盖。

第二部分的冷却气体61通过多个第二子通道151直接流向叶片外部，同时，第二部分的冷却气体61冲击位于第二子通道151内的扰流件4，第二部分的冷却气体61在吸力侧壁12的外部形成气膜覆盖。

具体地，泄漏流70会在叶片主体1的上方分流，并形成第一热涡系71、第二热涡系72、第三热涡系73和第四热涡系74。

从图10中可以看出：冷却气体61向上流动，第一部分的冷却气体61流经第一子通道141内的扰流件4，会在扰流件4的周围分别形成第一涡系62和第二涡系63。第二部分的冷却气体61流经第二子通道151内的扰流件4，会在扰流件4的周围分别形成第三涡系64和第四涡系65。扰流件4使得冷却气体61的流向更加复杂，有利于提高冷却气体61和第一热涡系71之间的对抗效果。

从图8中可以看出：冷却气体61向上流动，第一部分的冷却气体61流经第一通道段14内的连接件3，会在连接件3的周围分别形成第五涡系66和第六涡系67。第二部分的冷却气体61流经第二通道段15内的连接件3，会在连接件3的周围分别形成第七涡系68和第八涡系69。连接件3使得冷却气体61的流向更加复杂，有利于提高冷却气体61和第一热涡系71之间的对抗效果。

连接件3将顶板2的边缘与叶片主体1相互连接，有利于提高顶板2与叶片主体1之间的热传导效率，冷却气体61可以快速的为叶片主体1的叶顶区域降温，增加了冷却效率。

同时，连接件3有效增强了涡轮叶片的结构强度。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种涡轮叶片，其特征在于，包括：

叶片主体，所述叶片主体内具有第一腔，所述叶片主体包括压力侧壁和吸力侧壁，所述压力侧壁和所述吸力侧壁均为弧形；

顶板，所述顶板包括彼此相连的第一板和第二板，所述第一板大体沿所述压力侧壁的弧形延伸方向延伸，所述第一板具有在其厚度方向上相对布置的第一侧面和第二侧面，所述第二板大体沿所述吸力侧壁的弧形延伸方向延伸，所述第二板具有在其厚度方向上相对布置的第三侧面和第四侧面，所述第一侧面和所述第三侧面相交且成夹角，所述第二侧面和所述第四侧面相交且成夹角，所述顶板的至少部分设在所述第一腔内，所述顶板和所述叶片主体之间间隔开以形成通道，所述通道和所述第一腔连通，所述通道包括第一通道段和第二通道段，所述第一通道段形成在所述第一板和所述压力侧壁之间，所述第二通道段形成在所述第二板和所述吸力侧壁之间；

多个连接件，一部分所述连接件沿所述压力侧壁的弧形延伸方向间隔的设在所述第一通道段内，该一部分所述连接件将所述第一通道段分成多个第一子通道，另一部分所述连接件沿所述吸力侧壁的弧形延伸方向间隔的设在所述第二通道段内，该另一部分所述连接件将所述第二通道段分成多个第二子通道。

2.根据权利要求1所述的涡轮叶片，其特征在于，所述压力侧壁具有在其高度方向上相对设置的第一侧面和第二侧面，所述压力侧壁的第一侧面相比于所述压力侧壁的第二侧面邻近所述第一板，所述第一板的第二侧面相比于所述第一板的第一侧面邻近所述压力侧壁，所述第一通道段形成在所述第一板的第二侧面和所述压力侧壁的第一侧面之间；

所述吸力侧壁具有在其高度方向上相对设置的第一侧面和第二侧面，所述吸力侧壁的第一侧面相比于所述吸力侧壁的第二侧面邻近所述第二板，所述第二板的第四侧面相比于所述第二板的第三侧面邻近所述吸力侧壁，所述第二通道段形成在所述第二板的第四侧面和所述吸力侧壁的第一侧面之间。

3.根据权利要求2所述的涡轮叶片，其特征在于，所述第一板的第二侧面和所述压力侧壁的第一侧面大体平行，所述第二板的第四侧面和所述吸力侧壁的第一侧面大体平行。

4.根据权利要求2所述的涡轮叶片，其特征在于，所述一部分连接件的长度方向垂直于所述压力侧壁的第一侧面，所述另一部分连接件的长度方向垂直于所述吸力侧壁的第一侧面。

5.根据权利要求1所述的涡轮叶片，其特征在于，还包括多个扰流件，多个所述扰流件中一部分所述扰流件沿所述压力侧壁的弧形延伸方向间隔的设在所述第一通道段内，该一部分所述扰流件和所述第一板之间具有间隙；

多个所述扰流件中另一部分所述扰流件沿所述吸力侧壁的弧形延伸方向间隔的设在所述第二通道段内，该另一部分所述扰流件和所述第二板之间具有间隙。

6.根据权利要求5所述的涡轮叶片，其特征在于，所述一部分扰流件分别设在多个所述第一子通道内，和/或，所述另一部分扰流件分别设在多个所述第二子通道内。

7.根据权利要求5所述的涡轮叶片，其特征在于，所述扰流件大体为圆柱形。

8.根据权利要求1所述的涡轮叶片，其特征在于，所述第一板的第二侧面和所述第二板的第四侧面通过圆弧面连接。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的涡轮叶片，其特征在于，还包括支撑板，所述支撑板设在所述第一腔内且位于所述顶板的底部，所述支撑板分别与所述压力侧壁的内侧面、所述吸力侧壁的内侧面和所述顶板的底面相连。

10.根据权利要求9所述的涡轮叶片，其特征在于，所述支撑板为多个，多个所述支撑板沿所述第一板的延伸方向间隔布置。

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