一種采用回轉直列孔通道封閉式冷卻結構的渦輪導向葉片制造技術

本實用新型專利技術屬于燃氣輪機設備技術領域,具體涉及一種采用回轉直列孔通道封閉式冷卻結構的渦輪導向葉片，包括葉型壓力面、葉型吸力面、上緣板及下緣板，上緣板外側的頂部設有上回轉腔和排氣導管，下緣板外側底部設有下回轉腔和進氣導管；葉型壓力面及葉型吸力面上設有第一組直列孔、第二組直列孔及第三組直列孔；第一組直列孔包括前緣直列孔、第一壓力面直列孔及第一吸力面直列孔；第二組直列孔包括第二壓力面直列孔和第二吸力面直列孔；第三組直列孔包括第三壓力面直列孔、第三吸力面直列孔、葉片內腔后部直列孔及尾緣通道；上緣板設有通氣孔。本實用新型專利技術的結構簡單，設計合理，冷氣利用率高，高效節能，安全環保。

Turbine guide vane using rotary straight through pore channel closed cooling structure

The utility model belongs to the technical field of gas turbine equipment, in particular to a straight hole channel closed turbine blade cooling structure with rotary, including blade pressure surface, blade suction surface, the upper edge of the lower edge of the top plate and the plate, the upper edge of the plate is provided with lateral upper rotary chamber and exhaust pipe, the lower edge the outside of the plate at the bottom of a lower rotary chamber and the air intake duct; blade pressure surface and blade suction surface is provided with a first group of straight holes, second holes and three groups of inline group straight hole; the first group of straight hole including front straight hole, the first pressure side straight hole and a first suction surface of the straight line the second group of holes; straight hole comprises second straight holes and second surface pressure suction surface of straight hole; third groups including third straight hole pressure surface straight hole, third hole, the blade suction surface straight straight hole and the back part of the inner cavity of the trailing edge of the upper edge of plate is provided with a ventilation channel; Hole. The utility model has the advantages of simple structure, reasonable design, high utilization rate of air conditioner, high efficiency, energy saving, safety and environmental protection.

【技術實現步驟摘要】

：本技術屬于燃氣輪機設備
,具體涉及一種采用回轉直列孔通道封閉式冷卻結構的渦輪導向葉片。
技術介紹
：燃氣輪機是將高溫、高壓燃燒氣體的熱能轉化為機械能的裝置，渦輪導向葉片作為燃氣輪機中最先接觸高溫燃氣的部件，工作在高熱負荷環境中，需要對其進行有效地冷卻。隨著燃氣輪機技術不斷發展, 渦輪進口溫度提高速度越來越快，由于新研制材料的難度越來越大、傳統冷卻工質-空氣的載熱性質較差，采用蒸汽冷卻技術能夠較好地彌補空氣冷卻的缺點。一方面水蒸汽大熱容、高導熱率的物理性質更適用于冷卻，另一方面，蒸汽冷卻技術的應用可以減少冷卻空氣用量，有利于提高燃氣輪機熱效率、降低NOx等污染物排放。
技術實現思路
：本技術彌補和改善了上述現有技術的不足之處，提供了一種結構簡單、設計合理、冷氣利用率高、高效節能、安全環保的一種采用回轉直列孔通道封閉式冷卻結構的渦輪導向葉片，可以大規模地推廣和使用。本技術采用的技術方案為：一種采用回轉直列孔通道封閉式冷卻結構的渦輪導向葉片，包括葉型壓力面、葉型吸力面、葉型壓力面與葉型吸力面交界的葉型前緣和葉型尾緣、上緣板及下緣板，上緣板外側的頂部設有上回轉腔和排氣導管，下緣板外側底部設有下回轉腔和進氣導管；所述的葉型壓力面及葉型吸力面上設有第一組直列孔、第二組直列孔及第三組直列孔；第一組直列孔包括前緣直列孔、第一壓力面直列孔及第一吸力面直列孔，其中前緣直列孔的數量為1個，第一壓力面直列孔及第一吸力面直列孔的數量均大于1個；第二組直列孔包括第二壓力面直列孔和第二吸力面直列孔，且第二壓力面直列孔和第二吸力面直列孔的數量均大于1個；第三組直列孔包括第三壓力面直列孔、第三吸力面直列孔、葉片內腔后部直列孔及尾緣通道，其中第三壓力面直列孔、第三吸力面直列孔及葉片內腔后部直列孔的數量均大于1個；所述的上緣板設有通氣孔。所述的進氣導管的數量及位置分布與第一組直列孔一致；所述的排氣導管的數量及位置分布與第三組直列孔一致。所述的上回轉腔和下回轉腔的外形尺寸及輪廓與對應的葉型壓力面及葉型吸力面部位的外形尺寸及輪廓一致。所述的進氣導管的內孔口邊緣設有45度直倒角。所述的尾緣通道為楔形設計。本技術的有益效果：結構簡單，設計合理，冷氣利用率高，高效節能，安全環保，易于大規模地推廣和使用。針對蒸汽冷卻設計的閉式冷卻結構渦輪導向葉片，為了降低葉片工作溫度，在葉片壁內部設計大量圓形并具有一定扭曲規律的冷卻直列孔，這使得葉片結構簡單，易于加工制造，而且通過頂部回轉腔和底部回轉腔將所有直列孔分為三組，因此結構冷氣流向固定、冷氣利用率高并且流動損失小，形成了單一進口、單一出口并且燃氣與冷氣通道隔離的閉式冷卻結構葉片，提高了冷氣利用率；上回轉腔與下回轉腔同樣具有一定的扭曲規律，上回轉腔兩側壁面為沿壓力面與吸力面葉型向上緣板外側的延伸，下回轉腔兩側壁面為沿壓力面與吸力面葉型向下緣板外側的延伸，這樣可以更好地順應冷氣流動設計合理，高效節能，安全環保。附圖說明：圖1是本技術的三維結構示意圖。圖2是圖1的后視旋轉后的三維結構示意圖。圖3是圖1的A向結構示意圖。圖4是圖1的B-B剖視結構示意圖。圖5是本技術的冷卻蒸汽流動示意圖。具體實施方式：參照各圖，一種采用回轉直列孔通道封閉式冷卻結構的渦輪導向葉片，包括葉型壓力面1、葉型吸力面2、葉型壓力面1與葉型吸力面2交界的葉型前緣3和葉型尾緣4、上緣板5及下緣板6，上緣板5外側的頂部設有上回轉腔7和排氣導管10，下緣板6外側底部設有下回轉腔8和進氣導管9；所述的葉型壓力面1及葉型吸力面2上設有第一組直列孔11、第二組直列孔12及第三組直列孔13；第一組直列孔11包括前緣直列孔14、第一壓力面直列孔15及第一吸力面直列孔16，其中前緣直列孔14的數量為1個，第一壓力面直列孔15及第一吸力面直列孔16的數量均大于1個；第二組直列孔12包括第二壓力面直列孔17和第二吸力面直列孔18，且第二壓力面直列孔17和第二吸力面直列孔18的數量均大于1個；第三組直列孔13包括第三壓力面直列孔19、第三吸力面直列孔20、葉片內腔后部直列孔21及尾緣通道22，其中第三壓力面直列孔19、第三吸力面直列孔20及葉片內腔后部直列孔21的數量均大于1個；所述的上緣板5設有通氣孔23；所述的進氣導管9的數量及位置分布與第一組直列孔11一致；所述的排氣導管10的數量及位置分布與第三組直列孔13一致；所述的上回轉腔7和下回轉腔8的外形尺寸及輪廓與對應的葉型壓力面1及葉型吸力面2部位的外形尺寸及輪廓一致；所述的進氣導管9的內孔口邊緣設有45度直倒角；所述的尾緣通道22為楔形設計。氣流由進氣導管9進入葉身后經由第一組直列孔11，在對葉片前部進行對流冷卻后，流入頂部的上回轉腔7，形成氣體回轉流25，流入第二組直列孔12，對葉片中部進行對流冷卻后，經過底部的下回轉腔8，形成氣體回轉流26，流入第三組直列孔，對葉片后部和尾部進行對流冷卻后，由葉片頂部排氣導管10排出，每組孔內氣體流向固定，最終由葉片頂部排氣導管10流出，由此確定了整個冷卻用蒸汽的流路，形成了單一進口、單一出口并且燃氣與冷氣通道相隔離的閉式冷卻結構葉片，提高了冷氣利用率，葉片內壁面會形成一處封閉腔室，為了避免出現死腔，在葉片上緣板處開有通氣孔23；直列孔具有一定的扭曲規律，是橫截面為圓形的冷卻專用通道，貫通葉片葉身、上緣板5與下緣板6，孔延伸方向與葉片外部燃氣流動方向近乎垂直；上回轉腔7和下回轉腔8同樣具有一定的扭曲規律，上回轉腔7兩側壁面為沿壓力面與吸力面葉型向上緣板外側的延伸，下回轉腔8兩側壁面為沿壓力面與吸力面葉型向下緣板外側的延伸，這樣可以更好地順應冷氣流動。上緣板5用于安裝并固定在燃氣輪機渦輪機匣上，直列孔位于葉片外壁面和內壁面之間，其中前緣處和葉型內壁末端孔徑相對較大，尾緣處設有一處楔形冷卻通道。另外，位于葉型內壁和上下緣板內壁處存在一處空腔，為了避免形成死腔，空腔頂部上緣板側至少設置一處通氣孔。葉型的壁面中至少布置一個直列孔，直列孔是在葉型壁面中貫通葉片的下緣板5、葉身和葉片的上緣板6的圓孔型通道，用于通流冷卻用蒸汽，根據葉型壁厚度，進行直列冷卻孔數量、分布的設計；直列孔中至少一個具有沿徑向的扭曲規律，扭曲規律來自葉型外部設計，位于葉片前緣的直列孔孔徑大于葉片壓力面和吸力面上的直列孔孔徑，同樣，位于葉片尾緣位置、葉片內腔后部的直列孔，至少有一個孔徑大于葉片壓力面和吸力面上的直列孔孔徑。所述尾緣楔形冷卻通道，作為末端冷卻蒸汽的流動區域，位于葉片的尾緣位置，貫穿葉片上下緣板與葉身，具有沿徑向的扭曲規律，扭曲規律來自葉型外部設計。上回轉腔7及下回轉腔8適合葉型設計，兩側型面為葉型壓力面1和葉型吸力面2向上、下緣板的延伸部分，結合頂蓋和側邊蓋板，合圍成上回轉腔7和下回轉腔8。從冷氣流動方向上來看，上回轉腔7用于將第一組進氣直列孔的氣流方向進行回轉，回轉后的氣流經過第二組直列孔流入下回轉腔8，下回轉腔8將氣流方向再次回轉后，經過第三組直列孔由上緣板5頂部排出葉身，每組直列孔中至少包含一個位于葉型壓力面的直列孔和一個位于葉型吸力面的直列孔。葉片下緣板6底部包含至少一個進氣導管9，所有進氣導管9頂部處于一個半徑高度位置；葉片上緣板5頂部包含至少一本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種采用回轉直列孔通道封閉式冷卻結構的渦輪導向葉片，包括葉型壓力面（1）、葉型吸力面（2）、葉型壓力面（1）與葉型吸力面（2）交界的葉型前緣（3）和葉型尾緣（4）、上緣板（5）及下緣板（6），其特征在于：上緣板（5）外側的頂部設有上回轉腔（7）和排氣導管（10），下緣板（6）外側底部設有下回轉腔（8）和進氣導管（9）；所述的葉型壓力面（1）及葉型吸力面（2）上設有第一組直列孔（11）、第二組直列孔（12）及第三組直列孔（13）；第一組直列孔（11）包括前緣直列孔（14）、第一壓力面直列孔（15）及第一吸力面直列孔（16），其中前緣直列孔（14）的數量為1個，第一壓力面直列孔（15）及第一吸力面直列孔（16）的數量均大于1個；第二組直列孔（12）包括第二壓力面直列孔（17）和第二吸力面直列孔（18），且第二壓力面直列孔（17）和第二吸力面直列孔（18）的數量均大于1個；第三組直列孔（13）包括第三壓力面直列孔（19）、第三吸力面直列孔（20）、葉片內腔后部直列孔（21）及尾緣通道（22），其中第三壓力面直列孔（19）、第三吸力面直列孔（20）及葉片內腔后部直列孔（21）的數量均大于1個；所述的上緣板（5）設有通氣孔（23）。...

【技術特征摘要】
2016.03.31 CN 20161019363231.一種采用回轉直列孔通道封閉式冷卻結構的渦輪導向葉片，包括葉型壓力面（1）、葉型吸力面（2）、葉型壓力面（1）與葉型吸力面（2）交界的葉型前緣（3）和葉型尾緣（4）、上緣板（5）及下緣板（6），其特征在于：上緣板（5）外側的頂部設有上回轉腔（7）和排氣導管（10），下緣板（6）外側底部設有下回轉腔（8）和進氣導管（9）；所述的葉型壓力面（1）及葉型吸力面（2）上設有第一組直列孔（11）、第二組直列孔（12）及第三組直列孔（13）；第一組直列孔（11）包括前緣直列孔（14）、第一壓力面直列孔（15）及第一吸力面直列孔（16），其中前緣直列孔（14）的數量為1個，第一壓力面直列孔（15）及第一吸力面直列孔（16）的數量均大于1個；第二組直列孔（12）包括第二壓力面直列孔（17）和第二吸力面直列孔（18），且第二壓力面直列孔（17）和第二吸力面直列孔（18）的數量均大于1個；第三組直列孔（13）包括第三...

【專利技術屬性】
技術研發人員：何建元，王志強，張立超，徐波，王林，宋少雷，舒春英，趙旭東，牛夕瑩，霍玉鑫，
申請(專利權)人：中國船舶重工集團公司第七〇三研究所，
類型：新型
國別省市：黑龍江;23