CN213574236U - 一种涡轮转子叶片平台冷却结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种涡轮转子叶片平台冷却结构，包括：涡轮转子叶片的叶身，与之相连的平台，叶身设置有内部冷却通道，冷却气体来自叶片叶根下部的冷却气体入口，平台具有内部冷却结构，包括：平台空腔，形成于平台压力面侧和吸力面侧非叶身型线包络范围内，平台空腔内部设置有若干网格状的上下交错的肋，由上下交错的肋与平台空腔形成平台的冷却通道，平台冷却通道由叶身内部冷却通道提供冷却气体，完成对平台的冷却作用后自设置于平台的进气侧、出气侧、压力面侧和吸力面侧的出流孔流出进入叶片通道主流。本实用新型平台冷却结构具有网格状的交错肋通道冷却结构及相应的冷气进气通道和出流孔，其可降低平台温度梯度，减少冷气出流对主流的掺混损失。

Description

一种涡轮转子叶片平台冷却结构

技术领域

本实用新型属于燃气轮机技术领域，具体涉及一种涡轮转子叶片平台冷却结构。

背景技术

随着现代燃气轮机对效率和输出功率要求的不断提高，涡轮的进口温度也随之提高，这会使涡轮部件热负荷大大增加，开发新型高效冷却结构关乎燃气透平以致整台燃气轮机的性能。

透平叶片的平台承受着较高的热负荷，叶栅通道内由于复杂二次流的存在使平台区域难以布置气膜冷却，而且冷气出流与主流、二次流的相互作用还将对通道内平台区域的流动和换热规律产生强烈影响。目前，常规的透平叶片的平台冷却结构主要有离散气膜孔、端壁冷却槽缝、叶栅通道端壁的冷却槽缝和中空平台冷却结构。中空平台冷却结构可在平台内部设置冷却通道，降低平台温度梯度，减少冷气出流对主流的掺混损失，开发先进的中空平台冷却结构是透平叶片平台冷却技术的重要发展方向。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种涡轮转子叶片平台冷却结构。

本实用新型采用如下技术方案来实现的：

一种涡轮转子叶片平台冷却结构，包括：涡轮转子叶片的叶身，与之相连的平台，叶身设置有内部冷却通道，冷却气体来自叶片叶根下部的冷却气体入口，所述平台具有内部冷却结构，包括：平台空腔，形成于平台压力面侧和吸力面侧非叶身型线包络范围内，平台空腔内部设置有若干网格状的上下交错的肋，由上下交错的肋与平台空腔形成平台的冷却通道，平台冷却通道由叶身内部冷却通道提供冷却气体，完成对平台的冷却作用后自设置于平台的进气侧、出气侧、压力面侧和吸力面侧的出流孔流出进入叶片通道主流。

本实用新型进一步的改进在于，平台冷却结构限定于平台的范围内。

本实用新型进一步的改进在于，平台空腔的轮廓形状随平台结构的变化而变化。

本实用新型进一步的改进在于，平台空腔内设置有网格状的交错肋通道，交错肋通道的周围具有设定宽度的气体槽道。

本实用新型进一步的改进在于，交错肋通道由上下交错布置的第一肋条和第二肋条组成，形成了第一通道和第二通道，气体在交错肋通道中与叶片平台换热后经设置于平台边缘的出流孔喷出，进入主流。

本实用新型进一步的改进在于，交错肋通道内的肋条同一侧相互平行，两侧肋条间夹角在20°～90°。

本实用新型进一步的改进在于，布置于平台近进气侧的冷却结构，通过引气通道将内部冷却通道中的气体引入平台。

本实用新型进一步的改进在于，平台近出气侧和平台近压力面侧分别布置有第一交错肋通道和第二交错肋通道，以及与之配合的气体槽道和出流孔。

本实用新型至少具有有益的技术效果：

本实用新型提供的一种涡轮转子叶片平台冷却结构，由若干个上下交错的子冷却通道形成，气流进气交错肋通道后，整体上温度分布更加均匀，且在交叉冷却通道周围布置有槽道，可减小阻力损失，整体上具有较好的综合冷却效果，上下交错布置的平台冷却结构，同时具有较好的强度特性。相比于传统的平台气膜冷却结构，本实用新型提供的平台冷却结构冷却范围更广，采用对流冷却的平台结构，对主流燃气的影响更小，可尽可能减少冷气与主流的掺混损失，进一步提高透平做功能力。

本实用新型转子叶片在叶身和叶根之间有平台，转子叶片包括形成与内部的冷却通道，平台具有内部冷却结构，包括：平台空腔，形成于平台压力面侧和吸力面侧非叶身型线包络范围内，空腔内部设置有若干网格状的上下交错的肋，由上下交错的肋与平台空腔形成平台的冷却通道，平台冷却通道由叶身内部冷却通道提供冷却气体，完成对平台的冷却作用后自设置于平台的进气侧、出气侧、压力面侧和吸力面侧的出流孔进入叶片通道主流。

进一步，平台冷却结构限定于平台的范围内，空腔的轮廓形状随平台结构的变化而变化，平台空腔的网格状交错肋冷却结构周围具有一定宽度的槽道；网格状交错肋通道内的肋条同一侧相互平行，两侧肋条间夹角在20°～90°。

附图说明

图1为透平转子叶片示意图。

图2为燃气轮机涡轮叶片叶身和平台部分示意图。

图3为平台冷却结构剖面图。

图4为网格状交错肋示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型做出进一步的说明。

如图1至图4所示，本实用新型提供的一种涡轮转子叶片平台冷却结构，包括涡轮转子叶片的叶身2，平台1，榫头4，柄部5，内部冷却通道3，冷却气体自榫头下部的进气口进入内部冷却通道，在叶片内部换热后自布置在叶身和平台上的出流孔进入主流燃气。

本实用新型提供的一种涡轮转子叶片平台冷却结构，如图3，布置于平台1 近进气侧11的冷却结构，通过引气通道7将内部冷却通道3中的气体引入平台 1，平台1设置有一定体积的平台空腔，平台空腔中设置有气体槽道6和网格状的交错肋通道43，交错肋通道43由上下交错布置的第一肋条81和第二肋条82 组成，形成了第一通道83和第二通道84，气体在交错肋通道43中与叶片平台 1换热后经设置于平台边缘的出流孔51喷出，进入主流。

图3中还给出了布置于平台1近出气侧13的冷却结构形式，和布置于平台 1近压力面侧12的冷却结构形式，具有与交错肋通道43结构类似的第一交错肋通道42和第二交错肋通道43，与之配合的气体槽道和出流孔。

平台空腔靠近叶身的一侧大致沿叶身近平台截面的走势布置，即平台空腔具有在形状和位置上与叶身的压力面或吸力面的轮廓剖面紧密相关的弯曲的内壁。

空腔的形状随平台形状的变化而变化，保证有大致一致的上下壁面壁厚。

其中，网格状交错肋通道内的肋条同一侧相互平行，两侧肋条间夹角在 20°～90°。

需要说明的是，本实用新型只是给出了这种涡轮转子叶片的平台冷却结构和实现方法，虽然附图3给出了布置在多个位置的交错肋通道，但是在实际涡轮叶片使用时，并不一定在几个位置同时采用，几种空腔位置可以相互组合，其余实施例虽然没有画出，但应该懂得。

图3中分别布置于平台1进气侧11、出气侧13、压力面侧12、吸力面侧 14的第一至第四出流孔51、53、54、52的数量根据实际设计的需要布置，图3 仅是示意，并不限定出流孔的实际个数。

从本实用新型的若干实施例的描述中，本领域的技术人员将会想到改进、变化和修改，这种本技术领域的改进、变化和修改也应被所附要求覆盖，此外，还应明白，前述只涉及本申请的所述实施例，并且在不脱离所附权利要求和其他等效物所限定的本申请的精神范围的情况下，可做出许多变化和修改，依据本实用新型所做的其他等效变化均落在本实用新型的保护范围内。

Claims (8)

1.一种涡轮转子叶片平台冷却结构，其特征在于，包括：涡轮转子叶片的叶身(2)，与之相连的平台(1)，叶身设置有内部冷却通道(3)，冷却气体来自叶片叶根下部的冷却气体入口，所述平台(1)具有内部冷却结构，包括：平台空腔，形成于平台压力面侧和吸力面侧非叶身型线包络范围内，平台空腔内部设置有若干网格状的上下交错的肋，由上下交错的肋与平台空腔形成平台的冷却通道，平台冷却通道由叶身内部冷却通道提供冷却气体，完成对平台的冷却作用后自设置于平台的进气侧(11)、出气侧(13)、压力面侧(12)和吸力面侧(14)的出流孔流出进入叶片通道主流。

2.根据权利要求1所述的一种涡轮转子叶片平台冷却结构，其特征在于，平台冷却结构限定于平台(1)的范围内。

3.根据权利要求2所述的一种涡轮转子叶片平台冷却结构，其特征在于，平台空腔的轮廓形状随平台结构的变化而变化。

4.根据权利要求1所述的一种涡轮转子叶片平台冷却结构，其特征在于，平台空腔内设置有网格状的交错肋通道(43)，交错肋通道(43)的周围具有设定宽度的气体槽道(6)。

5.根据权利要求4所述的一种涡轮转子叶片平台冷却结构，其特征在于，交错肋通道(43)由上下交错布置的第一肋条(81)和第二肋条(82)组成，形成了第一通道(83)和第二通道(84)，气体在交错肋通道(43)中与叶片平台(1)换热后经设置于平台边缘的出流孔(51)喷出，进入主流。

6.根据权利要求5所述的一种涡轮转子叶片平台冷却结构，其特征在于，交错肋通道(43)内的肋条同一侧相互平行，两侧肋条间夹角在20°～90°。

7.根据权利要求1所述的一种涡轮转子叶片平台冷却结构，其特征在于，布置于平台(1)近进气侧(11)的冷却结构，通过引气通道(7)将内部冷却通道(3)中的气体引入平台(1)。

8.根据权利要求7所述的一种涡轮转子叶片平台冷却结构，其特征在于，平台(1)近出气侧(13)和平台(1)近压力面侧(12)分别布置有第一交错肋通道(42)和第二交错肋通道(43)，以及与之配合的气体槽道和出流孔。

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