CN206668331U - 燃气轮机的涡轮叶片冷却结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出一种燃气轮机的涡轮叶片冷却结构，包括：冷却通道的截面构造成矩形；多个冷却肋片组沿冷却介质的流向间隔布置，每个冷却肋片组均设在第一侧壁上，其中，每个冷却肋片组包括第一肋片、第二肋片、第三肋片和第四肋片，第一肋片与第二肋片左右对称布置以构成八字形，第三肋片与第四肋片左右对称布置以构成V字形并位于第一肋片和第二肋片的下面，在垂直于冷却介质流向的平面上，第一肋片的投影与第三肋片的投影部分重合，第二肋片的投影与第四肋片的投影部分重合。根据本实用新型的燃气轮机的涡轮叶片冷却结构，可以消除冷却肋片背风面的换热盲区、提高换热效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种燃气轮机的涡轮叶片冷却结构。
背景技术
燃气轮机的涡轮叶片长期工作在高温高压环境下，温度高达1300度及以上，但是叶片本身的耐温大概在900度左右，所以需要使用压缩空气从叶片的内部以及表面来进行冷却。但是，冷却空气使用量的增加会降低整机的工作效率。
相关技术中，常在涡轮叶片的冷却通道壁上设置垂直于压缩空气流向的M字形冷却肋片以增加冷却通道的换热面积、增加冷却效果。但是，在M字形冷却肋片的背风面存在换热盲区(即M字形冷却肋片与冷却通道相接的区域)，影响换热效果。
实用新型内容
本实用新型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，本实用新型的一个目的在于提出一种可以消除冷却肋片背风面的换热盲区、提高换热效率的燃气轮机的涡轮叶片冷却结构。
根据本实用新型的燃气轮机的涡轮叶片冷却结构，包括：
冷却通道，所述冷却通道的截面构造成具有第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁和第四侧壁的矩形以用于供冷却介质通过，其中，所述第一侧壁与所述第二侧壁相对，所述第三侧壁与所述第四侧壁相对；
多个冷却肋片组，多个所述冷却肋片组沿冷却介质的流向间隔布置，每个所述冷却肋片组均设在所述第一侧壁上，其中，每个所述冷却肋片组包括第一肋片、第二肋片、第三肋片和第四肋片，所述第一肋片与所述第二肋片左右对称布置以构成八字形，所述第三肋片与所述第四肋片左右对称布置以构成V字形并位于所述第一肋片和所述第二肋片的下面，在垂直于冷却介质流向的平面上，所述第一肋片的投影与所述第三肋片的投影部分重合，所述第二肋片的投影与所述第四肋片的投影部分重合。
有利地，所述第一肋片与所述第二肋片的对称轴与所述第三肋片与所述第四肋片的对称轴重合。
有利地，所述第一肋片与所述第二肋片的对称轴与冷却介质流向平行，所述第三肋片与所述第四肋片的对称轴与冷却介质流向平行。
有利地，所述第一肋片的下端与所述第三侧壁相连，所述第二肋片的下端与所述第四侧壁相连。
有利地，所述第一肋片与所述第二肋片的夹角为90°，所述第三肋片与所述第四肋片的夹角为90°。
本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
图1是根据本实用新型的燃气轮机的涡轮叶片冷却结构的示意图；
图2是沿图1中的线A-A的剖视图。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
下面参考附图来详细描述根据本实用新型的燃气轮机的涡轮叶片冷却结构。
如图1和图2所示，根据本实用新型的燃气轮机的涡轮叶片冷却结构，包括：冷却通道100，多个冷却肋片组。
具体地说，冷却通道100的截面构造成具有第一侧壁101、第二侧壁102、第三侧壁103和第四侧壁104的矩形以用于供冷却介质通过，其中，第一侧壁101与第二侧壁102相对，第三侧壁103与第四侧壁104相对。
多个冷却肋片组沿冷却介质的流向间隔布置，每个冷却肋片组均设在第一侧壁101上，其中，每个冷却肋片组包括第一肋片210、第二肋片220、第三肋片230和第四肋片240，第一肋片210与第二肋片220左右对称布置以构成八字形，第三肋片230与第四肋片240左右对称布置以构成V字形并位于第一肋片210和第二肋片220的下面，在垂直于冷却介质流向的平面上，第一肋片210的投影与第三肋片230的投影部分重合，第二肋片220的投影与第四肋片240的投影部分重合。
有利地，第一肋片210与第二肋片220的对称轴与第三肋片230与第四肋片240的对称轴重合。第一肋片210与第二肋片220的对称轴与冷却介质流向平行，第三肋片230与第四肋片240的对称轴与冷却介质流向平行。第一肋片210的下端与第三侧壁103相连，第二肋片220的下端与第四侧壁104相连。第一肋片210与第二肋片220的夹角为90°，第三肋片230与第四肋片240的夹角为90°。
根据本实用新型的燃气轮机的涡轮叶片冷却结构，当冷却介质在冷却通道100内流通时(图2中的空心箭头为冷却介质流向)，冷却介质遇到第三肋片230与第四肋片240所构成的V字形结构至，会被它们的迎风面分割至两边，并分别被第一肋片210与第二肋片220的迎风面反弹一部分至第三肋片230与第四肋片240的背风面，以消除第三肋片230与第四肋片240的背风面的换热盲区；然后被构成八字型结构的第一肋片210与第二肋片220汇集后从八字型结构的开口进入下游，被位于下游的V字形结构的迎风面再次分割，一部分反弹至上游的八字型结构的第一肋片210与第二肋片220的背风面，以消除第一肋片210与第二肋片220的背风面的换热盲区。经测算，与当前应用的换热结构相比，根据本实用新型的燃气轮机的涡轮叶片冷却结构增强了85％换热效率。
这里需要说明的是，本文中是以多个冷却肋片组均设在一个侧壁上为例来进行描述的。可以理解的是，在矩形冷却通道的四个侧壁上或者其中的一些侧壁上设置多个冷却肋片组均是可以实现的。
在本实用新型的描述中，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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
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一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本实用新型中，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；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。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实用新型中的具体含义。
在本实用新型中，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。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述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实用新型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实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，均落入本实用新型的保护范围。
Claims (5)
1.一种燃气轮机的涡轮叶片冷却结构，其特征在于，包括：
冷却通道，所述冷却通道的截面构造成具有第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁和第四侧壁的矩形以用于供冷却介质通过，其中，所述第一侧壁与所述第二侧壁相对，所述第三侧壁与所述第四侧壁相对；
多个冷却肋片组，多个所述冷却肋片组沿冷却介质的流向间隔布置，每个所述冷却肋片组均设在所述第一侧壁上，其中，每个所述冷却肋片组包括第一肋片、第二肋片、第三肋片和第四肋片，所述第一肋片与所述第二肋片左右对称布置以构成八字形，所述第三肋片与所述第四肋片左右对称布置以构成V字形并位于所述第一肋片和所述第二肋片的下面，在垂直于冷却介质流向的平面上，所述第一肋片的投影与所述第三肋片的投影部分重合，所述第二肋片的投影与所述第四肋片的投影部分重合。
2.根据权利要求1所述的燃气轮机的涡轮叶片冷却结构，其特征在于，所述第一肋片与所述第二肋片的对称轴与所述第三肋片与所述第四肋片的对称轴重合。
3.根据权利要求2所述的燃气轮机的涡轮叶片冷却结构，其特征在于，所述第一肋片与所述第二肋片的对称轴与冷却介质流向平行，所述第三肋片与所述第四肋片的对称轴与冷却介质流向平行。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的燃气轮机的涡轮叶片冷却结构，其特征在于，所述第一肋片的下端与所述第三侧壁相连，所述第二肋片的下端与所述第四侧壁相连。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的燃气轮机的涡轮叶片冷却结构，其特征在于，所述第一肋片与所述第二肋片的夹角为90°，所述第三肋片与所述第四肋片的夹角为90°。
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN110043327A (zh) * | 2019-04-26 | 2019-07-23 | 哈尔滨工程大学 | 一种用于燃气轮机涡轮叶片的间断肋内部冷却结构 |
| CN110985133A (zh) * | 2019-11-18 | 2020-04-10 | 南京航空航天大学 | 一种用于流动换热实验的涡轮叶片带肋内冷通道 |
| CN114872909A (zh) * | 2022-05-06 | 2022-08-09 | 中国航发四川燃气涡轮研究院 | 飞机型涡轮叶片冷却通道换热结构 |
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2017
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| CN114872909A (zh) * | 2022-05-06 | 2022-08-09 | 中国航发四川燃气涡轮研究院 | 飞机型涡轮叶片冷却通道换热结构 |
| CN114872909B (zh) * | 2022-05-06 | 2023-03-24 | 中国航发四川燃气涡轮研究院 | 飞机型涡轮叶片冷却通道换热结构 |
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