燃气轮机叶片及燃气轮机

技术领域

本发明涉及燃气轮机技术领域，具体涉及一种燃气轮机叶片和一种燃气轮机。

背景技术

燃气轮机的叶片是燃气轮机透平中关键部件之一，用于将燃气热能转化为透平机械功。因此，燃气轮机的叶片的结构会影响透平乃至整个燃气轮机的性能，燃气轮机通常直接暴露在高的热负荷环境中，尤其在叶片的叶身及顶部热负荷显著增加，导致叶片容易氧化和损坏。因此，为保障叶片正常、可靠地工作，需对叶片进行有效的冷却。

然而，相关技术中的燃气轮机的叶片的冷却方式，换热效果差、冷却效率。

发明内容

本发明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，本发明的实施例提出一种燃气轮机叶片，可以提高叶片的冷却效率。

本发明实施例的燃气轮机叶片，包括：叶片体，所述叶片体内具有冷却通道；多个第一扰流件和多个第二扰流件，所述第一扰流件和所述第二扰流件分别设在所述冷却通道的内壁面上，且多个所述第一扰流件和多个所述第二扰流件在所述叶片体的长度方向上交替布置，所述第一扰流件在所述叶片体的厚度方向上的尺寸小于所述第二扰流件在所述叶片体的厚度方向上的尺寸。

本发明实施例的燃气轮机叶片，可以提高叶片的冷却效率。

在一些实施例中，所述冷却流道在所述叶片体的厚度方向上具有第一侧壁面和第二侧壁面，多个所述第一扰流件分别设在所述第一侧壁面和所述第二侧壁面，多个所述第二扰流件分别设在所述第一侧壁面和所述第二侧壁面，位于所述第一侧壁面上的多个所述第一扰流件和多个所述第二扰流件在所述叶片体的长度方向上交替布置，和/或，位于所述第二侧壁面上的多个所述第一扰流件和多个所述第二扰流件在所述叶片体的长度方向上交替布置。

在一些实施例中，位于所述第一侧壁面上的所述第一扰流件和位于所述第二侧壁面上的第二扰流件在所述叶片体的厚度方向上相对布置，和/或，位于所述第一侧壁面上的第二扰流件和位于所述第二侧壁面上的第一扰流件在所述叶片体的厚度方向上相对布置。

在一些实施例中，所述第一扰流件在所述叶片体的厚度方向上的尺寸为A，所述第二扰流件在所述叶片体的厚度方向上的尺寸为B，且0.2B≤A≤0.5B。

在一些实施例中，所述第一扰流件在所述叶片体长度方向上的尺寸小于或等于所述第二扰流件在所述叶片体长度方向上的尺寸。

在一些实施例中，所述冷却流道具有进口和出口，相邻的两个所述第二扰流件之间的间隔距离为C，相邻两个所述第二扰流件之间的一个所述第一扰流件距离相邻两个所述第二扰流件中邻近所述进口的一个所述第二扰流件之间的距离为D，且0.2C≤D≤0.5C。

在一些实施例中，所述第一扰流件和所述第二扰流件平行布置。

在一些实施例中，所述第一扰流件的长度方向在所述叶片体的宽度方向之间呈夹角，和/或，所述第二扰流件的长度方向在所述叶片体的宽度方向之间呈夹角。

在一些实施例中，所述第一扰流件与所述第二扰流件与所述叶片体一体成型。

本发明实施例的燃气轮机，包括如上述任一项实施例所述的燃气轮机叶片。

本发明实施例的燃气轮机，可以提高叶片的冷却效率和燃气轮机的性能。

附图说明

图1是本发明实施例的燃气轮机叶片的结构示意图。

图2是图1中所示燃气轮机叶片的侧视图。

图3是图1中所示燃气轮机叶片的剖视图。

图4是本发明另一实施例的燃气轮机叶片的结构示意图。

附图标记：

叶片体1，冷却通道11，进口111，出口112，

第一扰流件2，第二扰流件3。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本发明实施例的燃气轮机叶片，包括叶片体1、多个第一扰流件2和多个第二扰流件3，叶片体1内具有冷却通道11，第一扰流件2和第二扰流件3分别设在冷却通道11的内壁面上，且多个第一扰流件2和多个第二扰流件3在叶片体1的长度方向上交替布置，第一扰流件2在叶片体1的厚度方向上的尺寸小于第二扰流件3在叶片体1的厚度方向上的尺寸。

具体地，如图1所述，冷却通道11沿左右方向贯通燃气轮机叶片，第一扰流件2和第二扰流件3分别设在冷却通道11的内壁面上。如图3所示，第一扰流件2在上下方向上的尺寸小于第二扰流件3在上下方向上的尺寸，即第一扰流件2的高度低于第二扰流件3的高度。

本发明实施例的燃气轮机叶片，通过设置第一扰流件2和第二扰流件3，可以对冷气进行扰动，破坏其边界层来增强换热能力。同时增大冷却通道11换热面积来增加换热量，由于第一扰流件2的高度低于第二扰流件3的高度，在大冷气量下，对第一扰流件2和第二扰流件3后的绕流流场影响较小，不会影响冷气的再附着效果，且在换热面积增大的角度上可以增加换热。在低工况下，冷气绕过第二扰流件3后会迅速降低，在第一扰流件2前附着，边界层逐渐加厚，在流动过程中，冷气会被第一扰流件2影响，边界层被第一扰流件2打断，形成新的扰流效果，得到更好的冷却能力。同时还可以增大换热面积，提高换热量可以提高叶片的冷却效率。

在一些实施例中，冷却流道在叶片体1的厚度方向上(如图1中所示的上下方向)具有第一侧壁面和第二侧壁面，多个第一扰流件2分别设在第一侧壁面和第二侧壁面，多个第二扰流件3分别设在第一侧壁面和第二侧壁面，位于第一侧壁面上的多个第一扰流件2和多个第二扰流件3在叶片体1的长度方向上交替布置，和/或，位于第二侧壁面上的多个第一扰流件2和多个第二扰流件3在叶片体1的长度方向上交替布置。

具体地，如图1所示，多个第一扰流件2分别设在冷却流道的上壁面和下壁面，且设在冷却流道上壁面和下壁面上的第一扰流件2的数量相同，多个第二扰流件3分别设在冷却流道的上壁面和下壁面，且设在冷却流道上壁面和下壁面上的第二扰流件3的数量相同，并且位于冷却流道上壁面的第一扰流件2的数量与位于冷却流道上壁面的第二扰流件3的数量相同，位于冷却流道下壁面的第一扰流件2的数量与位于冷却流道下壁面的第二扰流件3的数量相同。

位于冷却流道上壁面的第一扰流件2和位于冷却流道上壁面的第二扰流件3在左右方向上均匀间隔布置，或者，位于冷却流道下壁面的第一扰流件2和位于冷却流道下壁面的第二扰流件3在左右方向上均匀间隔布置，或者，位于冷却流道上壁面的第一扰流件2和位于冷却流道上壁面的第二扰流件3在左右方向上均匀间隔布置且位于冷却流道下壁面的第一扰流件2和位于冷却流道下壁面的第二扰流件3在左右方向上均匀间隔布置。

本发明实施例的燃气轮机叶片，通过设置交替布置的第一扰流件2和第二扰流件3，可以在低工况下，冷气绕过第二扰流件3后会迅速降低，在第一扰流件2前附着，边界层逐渐加厚，在流动过程中，冷气会被第一扰流件2影响，边界层被第一扰流件2打断，形成新的扰流效果，得到更好的冷却能力。

在一些实施例中，位于第一侧壁面上的第一扰流件2和位于第二侧壁面上的第二扰流件3在叶片体1的厚度方向上相对布置，和/或，位于第一侧壁面上的第二扰流件3和位于第二侧壁面上的第一扰流件2在叶片体1的厚度方向上相对布置。

具体地，如图3所示，位于冷却通道11上壁面的第一扰流件2与位于冷却通道11下壁面的第二扰流件3在上下方向上相对布置，或者，位于冷却通道11上壁面的第一扰流件2与位于冷却通道11下壁面的第二扰流件3在上下方向上相对布置，或者，位于冷却通道11上壁面的第一扰流件2与位于冷却通道11下壁面的第二扰流件3在上下方向上相对布置且位于冷却通道11上壁面的第一扰流件2与位于冷却通道11下壁面的第二扰流件3在上下方向上相对布置。

本发明实施例的燃气轮机叶片，位于冷却通道11上端面的第一扰流件2与位于冷却通道11下端面的第二扰流件3在上下方向上相对布置，且位于冷却通道11上端面的第二扰流件3与位于冷却通道11下端面的第一扰流件2在上下方向上相对布置，使冷却流道在上下方向上的尺寸由进口111向出口112延伸的方向上逐渐变化。

换言之，冷却流道在上下方向上的尺寸由左向右呈现出大小交替变化，由于冷却楼通道的尺寸在左右方向上呈大小变化且呈曲折分布，不仅可以提高冷空气在冷却通道11内流通的长度，还可以在低工况下，冷气绕过第二扰流件3后会迅速降低，在第一扰流件2前附着，边界层逐渐加厚，在流动过程中，冷气会被第一扰流件2影响，边界层被第一扰流件2打断，形成新的扰流效果，得到更好的冷却能力。同时还可以增大换热面积，提高换热量可以提高叶片的冷却效率。

在一些实施例中，第一扰流件2在叶片体1的厚度方向上的尺寸为A，第二扰流件3在叶片体1的厚度方向上的尺寸为B，且0.2B≤A≤0.5B。

需要说明的是，第一扰流件2在上下方向上的尺寸为A，第二扰流件3在上下方向上的尺寸为B，且0.2B≤A≤0.5B，例如A＝0.2B、0.3B、0.35B、0.34B或0.5B。当第一扰流件2在上下方向上的尺寸A小于0.2B时，在低工况下，无法使冷空气在第一扰流件2前附着，从而无法使边界层逐渐加厚，无法在第一扰流件2处形成新的扰流效果，进而导致冷却失效。当第一扰流件2在上下方向上的尺寸A大于0.5B时，增加了第一扰流件2对冷气流通的阻碍，使冷却通道11内的冷气流通受阻，从而影响整个叶片体1的冷却效果。

在一些实施例中，第一扰流件2在叶片体1长度方向上的尺寸小于或等于第二扰流件3在叶片体1长度方向上的尺寸。

具体地，如图3所示，第一扰流件2在左右方向上的尺寸小于第二扰流件3在左右方向上的尺寸时，由于第一扰流件2在上下方向上的尺寸小于第二扰流件3在上下方向上的尺寸，因此，当第一扰流件2在左右方向上的尺寸小于第二扰流件3的尺寸时，使冷气在第一扰流件2处更容易形成新的扰流效果，进而提高燃气轮机叶片的冷却能力。然而，当第一扰流件2在左右方向上的尺寸大于第二扰流件3的尺寸使，使冷气在第一扰流件2处的流通受阻，从而降低了整个叶片体1的冷却效果。

在一些实施例中，冷却流道具有进口111和出口112，相邻的两个第二扰流件3之间的间隔距离为C，相邻两个第二扰流件3之间的一个第一扰流件2距离相邻两个第二扰流件3中邻近进口111的一个第二扰流件3之间的距离为D，且0.2C≤D≤0.5C。

具体地，如图3所示，相邻的两个第二扰流件3在左右方向上的间隔距离为C，位于两个第二扰流件3之间的第一扰流件2的左侧面与两个第二扰流件3中左侧的第二扰流件3的右端面在左右方向上的间隔距离为D，且0.2C≤D≤0.5C。例如，D＝0.2C、0.3C、0.4C或0.5C。

本发明实施例的燃气轮机叶片，当位于两个第二扰流件3之间的第一扰流件2的左侧面与两个第二扰流件3中左侧的第二扰流件3的右端面在左右方向上的间隔距离为D小于0.2C时，容易导致通过第二扰流件3的冷气无法及时在第一扰流件2处附着，影响冷却效果。当位于两个第二扰流件3之间的第一扰流件2的左侧面与两个第二扰流件3中左侧的第二扰流件3的右端面在左右方向上的间隔距离为D大于0.5C时，容易使冷气在第一扰流件2处滞留时间增长，影响冷气在冷却通道11内的流通时间，从而降低了冷却效果。

在一些实施例中，第一扰流件2和第二扰流件3平行布置。

具体地，如图2所示，第一扰流件2和第二扰流件3沿均前后方向延伸，第一扰流件2与第一扰流件2彼此平行布置。第一扰流件2和第二扰流件3平行布置，可以使第一扰流件2和第二扰流件3上每一处的冷气附着均匀，从而提高冷却效果。

在一些实施例中，冷却流道具有进口111和出口112，第一扰流件2的长度方向在叶片体1的宽度方向之间呈夹角，和/或，第二扰流件3的长度方向在叶片体1的宽度方向之间呈夹角。

具体地，第一扰流件2和第二扰流件3均沿前后方向延伸，且第一扰流件2在左右方向上倾斜布置，或者，第二扰流件3在左右方向上倾斜布置，或者，第一扰流件2和第二扰流件3倾斜布置。

可选地，相邻的第一扰流件2和第二扰流件3的倾斜方向不同，例如，第一扰流件2由前向后倾斜布置，第二扰流件3由后先前布置，相连的第一扰流件2和第二扰流件3呈八字形布置，从而提高冷气在冷却通道11内流通的长度，提高冷却效果。

在一些实施例中，第一扰流件2与第二扰流件3与叶片体1一体成型。

例如，第一扰流件2和第二扰流件3还可以与叶片体1通过焊接的方式可拆卸相连，第一扰流件2和第二扰流件3一体成型，避免第一扰乱件和第二扰流件3与叶片体1之间存在缝隙导致冷气由该缝隙流出导致的冷却失效，一体成型不仅可以提高冷却效果，还可以提高燃气轮机叶片的结构强度。

本发明实施例的燃气轮机，包括如上述任一项实施例的燃气轮机叶片。

本发明实施例的燃气轮机，因采用上述实施例的燃气轮机叶片，可以提高叶片的冷却效率和燃气轮机的性能。

在本发明的描述中，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发明和简化描述，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发明的限制。

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至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，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，也可以是电连接或彼此可通讯；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，除非另有明确的限定。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发明中的具体含义。

在本发明中，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。

在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等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发明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发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。