CN207048823U - 一种透平机械叶片 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及透平技术领域，特别涉及一种透平机械叶片，包括内部中空的叶片本体，叶片本体内部设有第一隔板，第一隔板与叶片本体迎着气流的一端围成用于通入压缩冷气的第一气腔，第一隔板上设有若干第一气孔，叶片本体另一端为开口的尖端，叶片本体内部靠近尖端处成排设有互相平行的第一金属板，叶片本体厚度从尖端至相对的另一端逐渐增大。本实用新型的目的在于提供一种透平机械叶片，具有良好的结构强度。本实用新型具有以下有益效果：叶片本体具有良好的结构强度和换热效果，减少了压缩冷空气用量，高效且节能。

Description

一种透平机械叶片

技术领域

本实用新型涉及透平技术领域，特别涉及一种透平机械叶片。

背景技术

透平是意为旋转物体的英文音译，透平最主要的部件是安装在透平轴上的旋转元件（转子或称叶轮），具有沿圆周均匀排列的叶片，流体所具有的能量在流动中经过喷管时转换成动能，流体流过转子时冲击叶片，推动转子转动，从而驱动透平轴旋转，透平轴直接或经传动机构带动其他机械，输出机械功。透平按所用的流体介质不同而区分为水轮机、燃气轮机和空气透平等。

燃气轮机是一种重要的热-功转换装置，在当前全球能源紧缺的趋势下，各国的相关科研研究人员都努力提高燃气轮机效率，而提高燃气轮机性能的一个重要途径是提高透平进口燃气温度。随着透平进口燃气温度的不断提高，其运行温度已远高于金属允许温度，如目前最先进的航空燃气轮机中透平进口燃气温度已达2000K，先进重型燃气轮机的透平进口温度已达1873K，在研重型燃气轮机透平进口温度高达1973K。要保证燃气轮机在高温环境下能够长时间可靠运行主要有两种途径，一种是进一步提高叶片材料的耐热性能，另一种是采用先进的冷却技术来降低叶片温度。

如图1所示为一种叶片结构，叶片内部中空，通过从压气机抽取冷气通入到透平叶片内部，利用冷气与叶片之间的温差从叶片上吸热，从而实现对叶片的冷却，但这种叶片的结构强度较低，特别是在高温环境下的使用寿命较低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种透平机械叶片，具有良好的结构强度。

本实用新型的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：一种透平机械叶片，包括内部中空的叶片本体，叶片本体内部设有第一隔板，第一隔板与叶片本体迎着气流的一端围成用于通入压缩冷气的第一气腔，第一隔板上设有若干第一气孔，叶片本体另一端为开口的尖端，叶片本体内部靠近尖端处成排设有互相平行的第一金属板，叶片本体厚度从尖端至相对的另一端逐渐增大。

通过采用上述技术方案，第一隔板与叶片本体围成第一气腔，往第一气腔内通入压缩的冷空气，冷空气从第一隔板上的第一气孔进入叶片本体内腔中，再从叶片本体的尖端处喷出，由于第一隔板和靠近尖端处的第一金属板的支撑作用，加上叶片本体从尖端至另一端逐渐扩大的形状，保证了叶片本体具有较强的结构强度，叶片的使用寿命得到了一定提升。

优选的，第一金属板垂直于叶片本体内的气流方向设置，第一金属板上设有若干第二气孔。

通过采用上述技术方案，第一金属板可传导叶片本体上的热量，并在与冷空气接触的过程中换热，在第一金属板上开第二气孔，一定程度上可减缓冷空气通过速度，延长换热时间，从而提高换热效率。

优选的，叶片本体内还设有第二隔板，第二隔板与第一隔板围成第二气腔，第二气腔的壁上设有若干第三气孔。

通过采用上述技术方案，冷空气从第一气腔排出时进入第二气腔，再从第二气腔上的第三气孔排出至叶片本体内，如此设置也可减缓冷空气运动速度，从而延长冷空气与叶片本体内壁的换热时间，从而提高换热效率。

优选的，第二气腔与叶片本体的两侧内壁围成厚薄均匀的气冷通道。

通过采用上述技术方案，冷空气从第二气腔排出后进入狭窄的、厚薄均匀的气冷通道，可将冷空气流量保持在较低水平，降低了冷空气通过速率，提高了换热效率，还可减少用气量。

优选的，多排第三气孔间隔均匀地设于第二气腔参与围设气冷通道的两侧壁上。

通过采用上述技术方案，冷空气从多处第三气孔中排入气冷通道，使距离第一气腔不同距离的多处第三气孔处排出的冷空气温度大致相当，保证了叶片本体的各处具有大致相同的冷却效果。

优选的，气冷通道内设有与气冷通道内的气流方向平行的第二金属板，第二金属板一端固定于叶片本体的内壁上，另一端固定于第二隔板上。

通过采用上述技术方案，第二金属板起到固定、支撑第二隔板的作用。

优选的，气冷通道内设有若干互相平行且间隔均匀的第二金属板。

通过采用上述技术方案，由于若干第二金属板平行于气冷通道内的气流方向设置，若干第二金属板还可传导叶片本体的热量，冷空气在经过若干第二金属板时与第二金属板换热，成排设置的第二金属板大大提高了冷空气与叶片本体的间接换热面积。

优选的，第二气腔正对两处气冷通道的壁内侧分别固定有若干第三金属板和第四金属板。

通过采用上述技术方案，由于若干第三金属板、第四金属板的阻挡，降低了冷空气在第二气腔中的流通速度，从而延长了冷空气与叶片本体的换热时间，提高了换热效率。

优选的，第三金属板与第四金属板交错设置，第四金属板插入相邻两片第三金属板之间，第三金属板插入相邻两片第四金属板之间。

通过采用上述技术方案，由于第三金属板与第四金属板设置呈犬牙交错状，第三金属板与第四金属板之间的冷空气通道呈弯曲状，从而降低了冷空气在第二气腔中的流通速度，从而延长了冷空气与叶片本体的换热时间，提高了换热效率。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

叶片本体具有良好的结构强度和换热效果，减少了压缩冷空气用量，高效且节能。

附图说明

图1为背景技术中透平机械叶片内部结构示意图；

图2为实施例1中透平机械叶片内部结构示意图；

图3为实施例2中透平机械叶片内部结构示意图。

附图标记：1、叶片本体；11、尖端；2、第一隔板；21、第一气孔；3、第二隔板；31、第三气孔；4、第一气腔；5、第二气腔； 6、第一金属板；61、第二气孔；7、气冷通道；8、第二金属板；9、第三金属板；10、第四金属板。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

实施例1

一种透平机械叶片，如图2所示，包括一端大而圆、另一端细而尖的叶片本体1，叶片本体1内部中空，其内部于大而圆的一端用开有若干第一气孔21的第一隔板2围设成第一气腔4，叶片本体1和第一隔板2均为金属板，将第一隔板2的两端直接焊接在叶片本体1上。叶片本体1实为一块金属板弯折而成，先将第一隔板2焊接在该金属板上，再弯折该金属板，将第一隔板2包于其内，该金属板的两端接近后不贴合，而是围成开口的尖端11，即上述叶片本体1细而尖的一端，且叶片本体1从尖端11至圆端的厚度逐渐增大。

将由金属板弯折而成的叶片本体1焊接固定至燃气轮机的透平轴上，透平轴将叶片本体1的与第一隔板2垂直的一端面完全封闭，从与该端面相对的另一开口端将一排排互相平行的第一金属板6焊接固定于叶片本体1内部，且使第一金属板6与第一隔板2垂直。在透平轴内接伸入第一气腔4的气管，可向第一气腔4内通入压缩的冷空气。

继续将一块呈弯曲状的第二隔板3固定于叶片本体1内，使第二隔板3的两端焊接固定于第一隔板2上，第二隔板3与第一隔板2围成第二气腔5，第一隔板2上的第一气孔21位于第二气腔5的覆盖范围内。将第二隔板3弯折成与叶片本体1的上下两侧内壁形成厚薄均匀的气冷通道7，并将多片与第一隔板2垂直的第二金属板8固定于上下两处气冷通道7内，使第二金属板8的两端分别与叶片本体1内壁、第二气腔5外壁焊接固定。

第二隔板3上事先加工好了多排第三气孔31，多排第三气孔31等距设置，每排第三气孔31的排布方向与第一隔板2平行。

第二隔板3参与围设上侧气冷通道7的一侧内壁上焊接固定有一排等距且互相平行的第三金属板9，第二隔板3参与围设下侧气冷通道7的一侧内壁上也焊接固定有一排等距且互相平行的第四金属板10，第四金属板10与第三金属板9平行，且两者呈犬牙交错状设置，即任意一片第三金属板9插入相邻两片第四金属板10之间，任意一片第四金属板10插入相邻两片第三金属板9之间，而且第三金属板9与第四金属板10互不接触。

完成叶片本体1内部结构的焊接后，将垂直于第一隔板2的开口面图1中垂直于图纸朝外的一面用金属板焊接封死，该金属板与叶片本体1的端部、第一隔板2的端部、第二隔板3的端部均焊接固定，使得第一气腔4、第二气腔5互相独立。

向第一气腔4内通入压缩冷空气后，冷空气通过第一气孔21进入第二气腔5，第二气腔5内的冷空气在由第三金属板9和第四金属板10围成的弯曲的通道内流动，并从第三气孔31排入气冷通道7，再依次流经由多片第二金属板8组成的栅栏、由多片第一金属板6组成的栅栏，最后从叶片本体1的尖端11喷出。

实施例2

一种透平机械叶片，与实施例1不同的是，如图3所示，第一金属板6不与第一隔板2垂直，而是与从第一气腔4流至尖端11的冷空气流动方向垂直，并且每块第一金属板6上均开设有若干第二气孔61。

本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (9)

1.一种透平机械叶片，包括内部中空的叶片本体（1），其特征在于：所述叶片本体（1）内部设有第一隔板（2），第一隔板（2）与叶片本体（1）迎着气流的一端围成用于通入压缩冷气的第一气腔（4），第一隔板（2）上设有若干第一气孔（21），叶片本体（1）另一端为开口的尖端，叶片本体（1）内部靠近尖端处成排设有互相平行的第一金属板（6），叶片本体（1）厚度从尖端至相对的另一端逐渐增大。

2.根据权利要求1所述的一种透平机械叶片，其特征在于：所述第一金属板（6）垂直于叶片本体（1）内的气流方向设置，第一金属板（6）上设有若干第二气孔（61）。

3.根据权利要求1所述的一种透平机械叶片，其特征在于：所述叶片本体（1）内还设有第二隔板（3），第二隔板（3）与第一隔板（2）围成第二气腔（5），第二气腔（5）的壁上设有若干第三气孔（31）。

4.根据权利要求3所述的一种透平机械叶片，其特征在于：所述第二气腔（5）与叶片本体（1）的两侧内壁围成厚薄均匀的气冷通道（7）。

5.根据权利要求4所述的一种透平机械叶片，其特征在于：多排所述第三气孔（31）间隔均匀地设于第二气腔（5）参与围设气冷通道（7）的两侧壁上。

6.根据权利要求5所述的一种透平机械叶片，其特征在于：所述气冷通道（7）内设有与气冷通道（7）内的气流方向平行的第二金属板（8），第二金属板（8）一端固定于叶片本体（1）的内壁上，另一端固定于第二隔板（3）上。

7.根据权利要求6所述的一种透平机械叶片，其特征在于：所述气冷通道（7）内设有若干互相平行且间隔均匀的第二金属板（8）。

8.根据权利要求7所述的一种透平机械叶片，其特征在于：所述第二气腔（5）正对两处气冷通道（7）的壁内侧分别固定有若干第三金属板（9）和第四金属板（10）。

9.根据权利要求8所述的一种透平机械叶片，其特征在于：所述第三金属板（9）与第四金属板（10）交错设置，第四金属板（10）插入相邻两片第三金属板（9）之间，第三金属板（9）插入相邻两片第四金属板（10）之间。