CN216811791U - 强化静叶内部冷却的结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及透平静叶冷却技术领域，尤其涉及一种强化静叶内部冷却的结构，包括连接在静叶平台上的静叶身，静叶身内部在靠近静叶身的尾缘处设有冷却通道后腔室，冷却通道后腔室远离静叶平台的一端设有用于向冷却通道后腔室通入冷却气体主流的冷气入口，静叶平台上开设有与冷却通道后腔室相连通的通气孔，通气孔用于向冷却通道后腔室的末端通入强化冷却气体，静叶身的尾缘设有连通冷却通道后腔室与静叶身外部空间的尾缘劈缝。可以补充冷却通道后腔室末端的冷却空气量，并加强冷却通道后腔室末端的换热效果，防止静叶身靠近静叶平台的一端的尾缘区域出现过热问题，延长静叶的使用寿命和服役时间。

Description

强化静叶内部冷却的结构

技术领域

本实用新型涉及透平静叶冷却技术领域，尤其涉及一种强化静叶内部冷却的结构。

背景技术

燃气轮机透平静叶通常会采用一定的内部冷却方式来降低叶片的温度从而保证叶片能够正常服役。而为了加强内部换热，让冷气能够带走更多的热量，通常会采用一些特定的内部冷却结构。

尾缘劈缝是常见的静叶内部冷却结构之一，采用该内部冷却结构，冷却空气进入静叶内部冷却通道后最终从静叶尾缘的尾缘劈缝流出，冷却空气在静叶内部冷却通道内沿静叶的叶高方向流动的同时从尾缘劈缝水平流出与静叶外部的热通道主流混合。对于这种冷却结构，位于静叶内部冷却通道末端的尾缘劈缝出口处实为冷却空气分配的末端，一旦冷却空气量减少，该区域将最先发生过热。

透平静叶采用的冷却空气是从燃气轮机的压气机引入的，其引入路径通常是从压气机静叶持环，经过燃气轮机外部管道，最后引入透平静叶内部冷却通道。通过这条路径进入透平静叶的冷气通常带有一定的杂质和粉尘，需要静叶持环上的滤网过滤。然而，随着燃气轮机运行时间的累积，滤网上的粉尘日积月累很容易导致堵塞，这样一来，冷却空气量就会减少，燃气轮机透平静叶靠近内部冷却通道末端的尾缘区域就会因此发生过热问题，对燃气轮机透平静叶的正常服役带来安全隐患。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种强化静叶内部冷却的结构，能够防止静叶靠近内部冷却通道末端的尾缘区域发生过热，以克服现有技术的上述缺陷。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型提供一种强化静叶内部冷却的结构，包括连接在静叶平台上的静叶身，静叶身内部在靠近静叶身的尾缘处设有冷却通道后腔室，冷却通道后腔室远离静叶平台的一端设有用于向冷却通道后腔室通入冷却气体主流的冷气入口，静叶平台上开设有与冷却通道后腔室相连通的通气孔，通气孔用于向冷却通道后腔室的末端通入强化冷却气体，静叶身的尾缘设有连通冷却通道后腔室与静叶身外部空间的尾缘劈缝。

优选地，通气孔从静叶平台的底部延伸至冷却通道后腔室。

优选地，通气孔的出口在冷却通道后腔室靠近尾缘劈缝的一侧与冷却通道后腔室相连通。

优选地，通气孔的出口的直径不大于冷却通道后腔室的末端的直径。

优选地，通气孔的轴线和冷气入口的轴线均垂直于静叶平台。

优选地，在静叶平台的轴平面上，通气孔的轴线与静叶平台之间形成夹角α且满足：90°＜α＜180°；在静叶平台的径向平面上，通气孔的轴线与静叶平台之间形成夹角β且满足：45°＜β＜135°。

优选地，通气孔的入口和出口均与静叶平台之间设有倒圆角。

与现有技术相比，本实用新型具有显著的进步：

用于冷却静叶身的冷却气体主流从静叶身远离静叶平台的一侧经冷气入口通入静叶身内部的冷却通道后腔室内，冷却气体主流沿冷却通道后腔室向静叶平台流动的同时从静叶身尾缘的尾缘劈缝流出；与此同时，将少量强化冷却气体从静叶平台上的通气孔通入冷却通道后腔室的末端，强化冷却气体的流向与冷却气体主流的流向相对，可与冷却气体主流掺混后一同从静叶身尾缘的尾缘劈缝流出，由此可以补充冷却通道后腔室末端的冷却空气量，并加强冷却通道后腔室末端的换热效果，从而强化冷却效果，防止静叶身靠近静叶平台的一端的尾缘区域出现过热问题，降低由于机组运行一段时间后冷却气体主流流量有所减少而导致静叶身靠近冷却通道后腔室末端的尾缘区域发生过热的风险，延长静叶的使用寿命和服役时间。

本实用新型可实现性强，实现成本低，能够降低静叶的修复和服务成本。

附图说明

图1是本实用新型实施例强化静叶内部冷却的结构的示意图。

图2是图1中沿A-A向的剖视示意图。

图3是图1中沿B-B向的剖视示意图。

其中，附图标记说明如下：

1 静叶平台

2 静叶身

20 冷却通道后腔室

201 冷气入口

202 尾缘劈缝

3 通气孔

31 入口

32 出口

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细说明。这些实施方式仅用于说明本实用新型，而并非对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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。在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。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。

此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

如图1至图3所示，本实用新型实施例提供一种强化静叶内部冷却的结构。

参见图1和图2，本实施例的强化静叶内部冷却的结构包括连接在静叶平台1上的静叶身2，静叶身2内部在靠近静叶身2的尾缘处设有冷却通道后腔室20，冷却通道后腔室20远离静叶平台1的一端设有冷气入口201，冷气入口201用于向冷却通道后腔室20通入冷却气体主流，以对静叶身2进行冷却降温。静叶平台1上开设有通气孔3，通气孔3与冷却通道后腔室20相连通，通气孔3用于向冷却通道后腔室20的末端通入强化冷却气体，冷却通道后腔室20的末端即冷却通道后腔室20靠近静叶平台1的一端，静叶身2的尾缘设有尾缘劈缝202，尾缘劈缝202连通冷却通道后腔室20与静叶身2外部空间，尾缘劈缝202作为冷却通道后腔室20的冷气出口，通入冷却通道后腔室20内的冷却气体从尾缘劈缝202流出静叶身2。

本实施例的强化静叶内部冷却的结构中，用于冷却静叶身2的冷却气体主流从静叶身2远离静叶平台1的一侧经冷气入口201通入静叶身2内部的冷却通道后腔室20内，冷却气体主流沿冷却通道后腔室20向静叶平台1流动的同时从静叶身2尾缘的尾缘劈缝202流出；与此同时，将少量强化冷却气体从静叶平台1上的通气孔3通入冷却通道后腔室20的末端，强化冷却气体的流向与冷却气体主流的流向相对，可与冷却气体主流掺混后一同从静叶身2尾缘的尾缘劈缝202流出，由此可以补充冷却通道后腔室20末端的冷却空气量，并加强冷却通道后腔室20末端的换热效果，从而强化冷却效果，防止静叶身2靠近冷却通道后腔室20末端(亦即静叶身2靠近静叶平台1的一端)的尾缘区域出现过热问题，降低由于机组运行一段时间后冷却气体主流流量有所减少而导致静叶身2靠近冷却通道后腔室20末端的尾缘区域发生过热的风险，延长静叶的使用寿命和服役时间。本实施例的强化静叶内部冷却的结构可实现性强，实现成本低，能够降低静叶的修复和服务成本。

参见图1和图3，本实施例中，优选地，通气孔3从静叶平台1的底部延伸至冷却通道后腔室20。静叶平台1的底部是指静叶平台1远离静叶身2的一侧，亦为静叶平台1的冷侧。由此，通气孔3的入口31位于静叶平台1的底面(静叶平台1远离静叶身2的一侧侧面)，通气孔3的出口32位于静叶平台1的顶面(静叶平台1靠近静叶身2的一侧侧面)。

本实施例中，优选地，通气孔3的出口32在冷却通道后腔室20靠近尾缘劈缝202的一侧与冷却通道后腔室20相连通。由此可以保证从通气孔3通入冷却通道后腔室20末端的强化冷却气体能够对静叶身2靠近冷却通道后腔室20末端的尾缘区域起到有效的冷却降温作用。

本实施例中，优选地，通气孔3的出口32的直径不大于冷却通道后腔室20的末端的直径，以保证通入通气孔3内的强化冷却气体能够全部进入冷却通道后腔室20末端。

参见图1，本实施例中，优选地，通气孔3的轴线和冷气入口201的轴线均垂直于静叶平台1，则冷却通道后腔室20内强化冷却气体的流向与冷却气体主流的流向沿静叶身2的叶高方向相对，可以达到最好的掺混效果。图1中箭头示出了强化冷却气体的流向和冷却气体主流，冷却气体主流从冷气入口201通入冷却通道后腔室20，冷却气体主流在冷却通道后腔室20内沿静叶身2的叶高方向向静叶平台1流动的同时从静叶身2尾缘的尾缘劈缝202水平流出；强化冷却气体从通气孔3通入冷却通道后腔室20的末端，与冷却气体主流掺混后一同从静叶身2尾缘的尾缘劈缝202水平流出。

当然，通气孔3的轴线与静叶平台1之间也可以成夹角。参见图1和图3，图1图纸纸面为静叶平台1的轴平面，图3图纸纸面为静叶平台1的径向平面，优选地，在静叶平台1的轴平面上，通气孔3的轴线与静叶平台1之间形成夹角α且满足：90°＜α＜180°；在静叶平台1的径向平面上，通气孔3的轴线与静叶平台1之间形成夹角β且满足：45°＜β＜135°。

本实施例中，优选地，通气孔3的入口31和出口32均与静叶平台1之间设有倒圆角，以减小冷却气体流动阻力。

本实用新型实施例还提供一种强化静叶内部冷却的方法。如图1至图3所示，本实施例的强化静叶内部冷却的方法为，从静叶身2远离静叶平台1的一侧向静叶身2内部的冷却通道后腔室20通入冷却气体主流，从静叶平台1的底部向冷却通道后腔室20的末端通入强化冷却气体，强化冷却气体与冷却气体主流掺混后从静叶身2的尾缘劈缝202流出。由此可以补充冷却通道后腔室20末端的冷却空气量，并加强冷却通道后腔室20末端的换热效果，从而强化冷却效果，防止静叶身2靠近冷却通道后腔室20末端(亦即静叶身2靠近静叶平台1的一端)的尾缘区域出现过热问题，降低由于机组运行一段时间后冷却气体主流流量有所减少而导致静叶身2靠近冷却通道后腔室20末端的尾缘区域发生过热的风险，延长静叶2的使用寿命和服役时间。本实施例的强化静叶内部冷却的方法可实现性强，实现成本低，能够降低静叶2的修复和服务成本。

本实施例的强化静叶内部冷却的方法中，优选地，可以在静叶平台1上开设从静叶平台1的底部延伸至冷却通道后腔室20的用于通入强化冷却气体的通气孔3，并使通气孔3的出口32在冷却通道后腔室20靠近尾缘劈缝202的一侧与冷却通道后腔室20相连通。由此可以保证从通气孔3通入冷却通道后腔室20末端的强化冷却气体能够对静叶身2靠近冷却通道后腔室20末端的尾缘区域起到有效的冷却降温作用。

本实施例的强化静叶内部冷却的方法可以通过本实用新型的强化静叶内部冷却的结构实现。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种强化静叶内部冷却的结构，包括连接在静叶平台(1)上的静叶身(2)，其特征在于，所述静叶身(2)内部在靠近所述静叶身(2)的尾缘处设有冷却通道后腔室(20)，所述冷却通道后腔室(20)远离所述静叶平台(1)的一端设有用于向所述冷却通道后腔室(20)通入冷却气体主流的冷气入口(201)，所述静叶平台(1)上开设有与所述冷却通道后腔室(20)相连通的通气孔(3)，所述通气孔(3)用于向所述冷却通道后腔室(20)的末端通入强化冷却气体，所述静叶身(2)的尾缘设有连通所述冷却通道后腔室(20)与所述静叶身(2)外部空间的尾缘劈缝(202)。

2.根据权利要求1所述的强化静叶内部冷却的结构，其特征在于，所述通气孔(3)从所述静叶平台(1)的底部延伸至所述冷却通道后腔室(20)。

3.根据权利要求1所述的强化静叶内部冷却的结构，其特征在于，所述通气孔(3)的出口(32)在所述冷却通道后腔室(20)靠近所述尾缘劈缝(202)的一侧与所述冷却通道后腔室(20)相连通。

4.根据权利要求1所述的强化静叶内部冷却的结构，其特征在于，所述通气孔(3)的出口(32)的直径不大于所述冷却通道后腔室(20)的末端的直径。

5.根据权利要求1所述的强化静叶内部冷却的结构，其特征在于，所述通气孔(3)的轴线和所述冷气入口(201)的轴线均垂直于所述静叶平台(1)。

6.根据权利要求1所述的强化静叶内部冷却的结构，其特征在于，在所述静叶平台(1)的轴平面上，所述通气孔(3)的轴线与所述静叶平台(1)之间形成夹角α且满足：90°

＜α＜180°；在所述静叶平台(1)的径向平面上，所述通气孔(3)的轴线与所述静叶平台(1)之间形成夹角β且满足：45°＜β＜135°。

7.根据权利要求1所述的强化静叶内部冷却的结构，其特征在于，所述通气孔(3)的入口(31)和出口(32)均与所述静叶平台(1)之间设有倒圆角。

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