CN217206582U - 透平叶片、燃气透平和燃气轮机 - Google Patents

透平叶片、燃气透平和燃气轮机 Download PDF

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Abstract

本实用新型提出了一种透平叶片、燃气透平和燃气轮机，所述透平叶片包括叶片本体、安装板和多个热管；所述安装板设置在所述叶片本体长度方向上的一端；所述多个热管间隔且均匀地设在所述安装板上，所述多个热管中的至少部分热管的至少部分位于所述安装板在所述叶片本体的长度方向上远离叶片的一侧，所述热管的轴向与所述叶片本体的长度方向一致，所述热管在所述叶片本体的长度方向上远离叶片的一端封闭，所述热管内填充有用于蒸发吸热的工质。本实用新型的透平叶片具有使用寿命长的优点。

Description

透平叶片、燃气透平和燃气轮机
技术领域
本实用新型涉及燃气轮机的技术领域，具体地，涉及一种透平叶片、燃气透平和燃气轮机。
背景技术
透平叶片是燃气透平中重要组件之一，透平叶片通常在高温下运行，因此为了保证透平叶片不被高温损坏，需要在透平叶片上设置冷却结构，进而降低透平叶片的温度。相关技术中的冷却结构的冷却效果差，进而使透平叶片容易烧蚀损坏，降低了透平静叶的使用寿命。
实用新型内容
本实用新型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，本实用新型的实施例提出一种透平叶片，该透平叶片具有使用寿命长的优点。
本实用新型实施例的透平叶片包括：叶片本体；安装板，所述安装板设置在所述叶片本体长度方向上的一端；多个热管，所述多个热管间隔且均匀地设在所述安装板上，所述多个热管中的至少部分热管的至少部分位于所述安装板在所述叶片本体的长度方向上远离叶片的一侧，所述热管的轴向与所述叶片本体的长度方向一致，所述热管在所述叶片本体的长度方向上远离叶片的一端封闭，所述热管内填充有用于蒸发吸热的工质。
本实用新型实施例的透平叶片设置有多个热管，进而提高了冷却气体对叶片本体的冷却效果，使叶片本体在高温环境下不易烧蚀损坏，因此本实用新型实施例的透平叶片的使用寿命长。
在一些实施例中，所述多个热管包括至少一个第一管组，一个所述第一管组包括多个所述热管，一个所述第一管组中的多个所述热管沿第一方向间隔设置，所述第一方向垂直于所述叶片本体的长度方向。
在一些实施例中，所述第一管组为多个，多个所述第一管组沿第二方向间隔设置，所述第二方向垂直于所述叶片本体的长度方向和所述第一方向。
在一些实施例中，所述叶片本体包括围壁和由所述围壁形成的空腔，所述多个热管包括第二管组和第三管组，所述第二管组包括多个所述热管，所述第三管组包括多个所述热管，所述第二管组中的所述热管位于所述安装板在所述叶片本体的长度方向上远离叶片的一侧，所述第三管组中的所述热管包括第一段和第二段，所述第一段位于所述安装板在所述叶片本体的长度方向上远离叶片的一侧，所述第二段位于所述空腔内。
在一些实施例中，多个所述热管设置在所述空腔内，所述热管在其轴向上的一端连接在所述围壁上，所述热管在其轴向上的另一端封闭，所述安装板上包括进口和出口，所述空腔通过所述进口和所述出口与外界连通。
在一些实施例中，所述透平叶片还包括翅片，所述翅片具有多个通孔，所述热管穿设在所述通孔上。
在一些实施例中，所述翅片为多个，多个所述翅片沿所述叶片本体的长度方向间隔设置。
在一些实施例中，所述热管的横截面的外周轮廓为多边形或圆形。
本实用新型实施例的燃气透平包括上述任一实施例的所述的透平叶片。
本实用新型实施例的燃气轮机包括上述任一实施例所述的燃气透平。
附图说明
图1是根据本实用新型实施例的透平叶片的结构示意图。
图2是根据本实用新型实施例的透平叶片的结构示意图。
图3是根据本实用新型实施例的热管的结构示意图。
图4是根据本实用新型实施例的热管的横截面的外周轮廓图。
图5是根据本实用新型实施例的热管的横截面的外周轮廓图。
图6是根据本实用新型实施例的热管的横截面的外周轮廓图。
图7是根据本实用新型实施例的热管的横截面的外周轮廓图。
附图标记：
叶片本体1；围壁11；空腔12；
安装板2；进口21；出口22；
热管3；筒体31；内腔32；蒸发段321；冷凝段322；工质33；第一段34；第二段35；
冷却气体4；高温燃气5。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，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，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
下面参考附图描述本实用新型实施例的透平叶片。
如图1-3所示，根据本实用新型实施例的透平叶片包括叶片本体1、安装板2和多个热管3。
安装板2设置在叶片本体1长度方向上(如图1中的上下方向)的一端。具体的，安装板2设置在叶片本体1的上端，安装板2的下方为热端，也就是说，安装板2的下方为高温燃气5的流道，安装板2的上方为冷端，冷端通入冷却气体4进而对叶片本体1进行冷却。
多个热管3间隔且均匀地设在安装板2上，多个热管3中的至少部分热管3的至少部分位于安装板2在叶片本体1的长度方向上远离叶片的一侧(如图1中的安装板2的上侧)，也就是说，多个热管3的中的一部分热管3的一端位于安装板2的上侧，该部分热管3的另一端位于安装板2的下侧，多个热管3的中的另一部分热管3设置在安装板2的上表面；或者，多个热管3设置在安装板2的上表面。
如图3所示，热管3的轴向与叶片本体1的长度方向一致，热管3在叶片本体1的长度方向上远离叶片的一端(如图1中的热管3的上端)封闭，热管3内填充有用于蒸发吸热的工质33，具体地，热管3包括筒体31和有筒体31限定出的内腔32，其中内腔32中填充有工质33，内腔包括在上下方向上相对的蒸发段321和冷凝段322。
可以理解的是，在叶片本体1处于工作状态时，叶片本体1吸收的高温燃气5的热量通过安装板2传导至多个热管3中，其中，热管3的蒸发段321内的液态工质33可以蒸发吸收热量，并且工质33在蒸发成气态后，叶片本体1的热量能够以潜热的形式传递给蒸发后的气态工质33，进而使叶片本体1与多个热管3之间进行进一步换热，蒸发后气态工质33在热管3的冷凝段322内冷凝后将潜热释放，使冷却气体4与热管3换热后可以吸收更多叶片本体1的热量，因此提高了冷却气体4对叶片本体1的冷却效果。
本实用新型实施例的透平叶片设置有多个热管3，进而提高了冷却气体4对叶片本体1的冷却效果，使叶片本体1在高温环境下不易烧蚀损坏，因此本实用新型实施例的透平叶片的使用寿命长。
由此，本实用新型实施例的透平叶片具有使用寿命长的优点。
在一些实施例中，如图1所示，多个热管3包括至少一个第一管组，一个第一管组包括多个热管3，一个第一管组中的多个热管3沿第一方向(如图1中的前后方向)间隔设置，第一方向垂直于叶片本体1的长度方向。
可以理解的是，安装板2在前后方向设置多个热管3，使安装板2在宽度方向上的任一部分均可以受到充分且均匀的冷却，进而保证叶片本体1在宽度方向上的可以受到充分且均匀的冷却，因此提高了冷却效果。
进一步地，第一管组为多个，多个第一管组沿第二方向(如图1中的左右方向)间隔设置，第二方向垂直于叶片本体1的长度方向和第一方向，也就是说，多个热管3在安装板2上呈阵列式排布。
可以理解的是，安装板2在左右方向设置多个第一管组，多个第一管组中的每一个均包括多个热管3，使多个热管3在安装板2上呈阵列式排布，进而安装板2上的任一部分均可以受到充分且均匀的冷却，保证了叶片本体1可以受到充分且均匀的冷却，因此提高了冷却效果。
此外，在安装板2上均匀设置多个第一管组，增大了散热面积，进一步提高了冷却效果。
在一些实施例中，如图2所示，叶片本体1包括围壁11和由围壁11形成的空腔12，多个热管3包括第二管组和第三管组，第二管组包括多个热管3，第三管组包括多个热管3，第二管组中的热管3位于安装板2在叶片本体1的长度方向上远离叶片的一侧，第三管组中的热管3包括第一段34和第二段35，第一段34位于安装板2在叶片本体1的长度方向上远离叶片的一侧，也就是说，第二管组中的热管3的第一段34位于安装板2的下方，第二管组中的热管3的第二段35位于空腔12内。
具体地，安装板2与叶片本体1的空腔12在上下方向上对应的区域为第一区域，安装板2的其他区域为第二区域，第二管组中的热管3中的每一者均设置在安装板2的第二区域内，第三管组中的热管3中的每一者均设置在安装板2的第一区域内。
可以理解的是，叶片本体1处于高温环境下时，叶片本体1会向叶片本体1的空腔12内传导热量，使空腔12内的温度升高，第三管组中的热管3的第二段35设置在空腔12内，进而使热管3可以直接吸收空腔12内的热量，提高了热管3的换热效率，因此提高了冷却效果。
在一些实施例中，如图2所示，多个热管3设置在空腔12内，热管3在其轴向上的一端连接在围壁11上，热管3在其轴向上的另一端封闭，具体地，多个热管3呈阵列式的设置在叶片本体1的围壁11上，多个热管3中的每一者的筒体31的一端连接在叶片本体1的围壁11的内壁面上。
安装板2上包括进口21和出口22，空腔12通过进口21和出口22与外界连通，具体地，冷却气体4可以通过安装板2上的进口21进入空腔12内，使冷却气体4可以直接与叶片本体1的围壁11和围壁11上的多个热管3进行换热，冷却气体4换热后从出口22排出，进而提高了冷却效果。
在一些实施例中，本实用新型实施例的透平叶片还包括翅片，翅片具有多个通孔，热管3穿设在通孔上，也就是说，翅片在其长度方向上间隔设置有多个通孔，其中多个通孔与第一管组的热管3一一对应，且多个翅片设置在多个第一管组中的每一者上；或者，翅片上的多个通孔呈阵列式布置，多个通孔与安装板2上的多个通孔一一对应。
可选的，翅片上的多个通孔呈阵列式布置，多个通孔与安装板2上的多个通孔一一对应，其中，翅片为多个，多个翅片沿叶片本体1的长度方向间隔设置，具体地，多个翅片之间相互平行并且与安装板2的上表面平行。
可以理解的是，在热管3上设置多个翅片，使热管3吸收的热量可以传导至多个翅片上，增大了散热面积，换言之，相邻的热管3的外周面和安装板2的上表面限定出冷气通道，在热管3上设置多个翅片，冷却气体4在通过冷却通道时与热管3以及翅片进行换热，进而提高了冷却效果。
此外，相互平行的多个翅片对冷气通道内的冷却气体4具有导向作用，增强了冷却气体4在冷气通道内的对流效果，使换热后的冷却气体4能够通过冷气通道内快速排放到外界，进而增强了冷却效果。
在一些实施例中，如图4-图7所示，热管3的横截面的外周轮廓为多边形或圆形，也就是说，热管3为多侧面的柱体或者圆柱体。
具体地，如图4-图6所示，热管3的横截面的外周轮廓为多边形，例如，热管3的横截面的外周轮廓为正六边形、正三角形或者等腰梯形；如图7所示，热管3的横截面的外周轮廓为圆形。
可选的，热管3的横截面的外周轮廓为圆形，热管3为圆柱体，可以理解的是，冷却气体4在通过热管3后会在热管3的后缘处形成紊流，使冷却气体4可以在该区域内与热管3以及安装板2充分换热，因此提高了冷却效果。
本实用新型实施例的燃气透平包括上述任一实施例的透平叶片。
本实用新型实施例的燃气轮机包括上述任一实施例的燃气透平，具体地，本实用新型实施例的燃气轮机还包括燃气压气机和燃烧室。压气机将外部空气持续地压缩，并将压缩后的空气输入燃烧室中，在燃烧室中压缩空气与燃料混合燃烧形成高温燃气，进而流入燃气透平中膨胀做功，推动透平叶片旋转并输出机械功。
在本实用新型的描述中，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。在本实用新型的描述中，“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。
在本实用新型中，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实用新型中的具体含义。
在本实用新型中，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。
在本实用新型中，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实用新型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实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种透平叶片，其特征在于，包括：
叶片本体；
安装板，所述安装板设置在所述叶片本体长度方向上的一端；
多个热管，所述多个热管间隔且均匀地设在所述安装板上，所述多个热管中的至少部分热管的至少部分位于所述安装板在所述叶片本体的长度方向上远离叶片的一侧，所述热管的轴向与所述叶片本体的长度方向一致，所述热管在所述叶片本体的长度方向上远离叶片的一端封闭，所述热管内填充有用于蒸发吸热的工质。
2.根据权利要求1所述的透平叶片，其特征在于，所述多个热管包括至少一个第一管组，一个所述第一管组包括多个所述热管，一个所述第一管组中的多个所述热管沿第一方向间隔设置，所述第一方向垂直于所述叶片本体的长度方向。
3.根据权利要求2所述的透平叶片，其特征在于，所述第一管组为多个，多个所述第一管组沿第二方向间隔设置，所述第二方向垂直于所述叶片本体的长度方向和所述第一方向。
4.根据权利要求1中所述的透平叶片，其特征在于，所述叶片本体包括围壁和由所述围壁形成的空腔，
所述多个热管包括第二管组和第三管组，所述第二管组包括多个所述热管，所述第三管组包括多个所述热管，所述第二管组中的所述热管位于所述安装板在所述叶片本体的长度方向上远离叶片的一侧，所述第三管组中的所述热管包括第一段和第二段，所述第一段位于所述安装板在所述叶片本体的长度方向上远离叶片的一侧，所述第二段位于所述空腔内。
5.根据权利要求4所述的透平叶片，其特征在于，多个所述热管设置在所述空腔内，所述热管在其轴向上的一端连接在所述围壁上，所述热管在其轴向上的另一端封闭，
所述安装板上包括进口和出口，所述空腔通过所述进口和所述出口与外界连通。
6.根据权利要求1中所述的透平叶片，其特征在于，还包括翅片，所述翅片具有多个通孔，所述热管穿设在所述通孔上。
7.根据权利要求6中所述的透平叶片，其特征在于，所述翅片为多个，多个所述翅片沿所述叶片本体的长度方向间隔设置。
8.根据权利要求1中所述的透平叶片，其特征在于，所述热管的横截面的外周轮廓为多边形或圆形。
9.一种燃气透平，其特征在于，包括权利要求1-8中任一项所述的透平叶片。
10.一种燃气轮机，其特征在于，包括权利要求9中所述的燃气透平。
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