燃气轮机叶片制造方法、燃气轮机叶片和燃气轮机与流程

1.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制造方法、燃气轮机叶片和燃气轮机。


背景技术：

2.燃气轮机透平入口温度很高，为了降低叶片温度，一般会在叶片内部设计有多个种冷却结构，对叶片壁面进行冷却。相关技术中，受到铸造技术的影响，一般采用比较简单的冷却结构，如扰流柱、肋片等。对于复杂高效的冷却结构，一般无法加工铸造。


技术实现要素：

3.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制造方法、燃气轮机叶片和燃气轮机。
4.本发明实施例的燃气轮机叶片制造方法，包括以下步骤：
5.按照预设形状制造扰流件；
6.将多个所述扰流件彼此连接且沿燃气轮机叶片的叶片本体的高度方向间隔布置以形成扰流组件；
7.将所述扰流组件固定在所述叶片本体的冷却腔内且所述扰流件与所述叶片本体的内壁面之间的距离小于等于预设值。
8.因此，根据本发明实施例的燃气轮机叶片制造方法便于制造具有结构复杂和扰流效果好扰流件的燃气轮机叶片。
9.在一些实施例中，将多个所述扰流件通过支架连接。
10.在一些实施例中，将所述扰流组件焊接在所述叶片本体的内壁面上且所述扰流件抵靠在所述叶片的内壁面上。
11.在一些实施例中，所述叶片本体的内壁面包括相连的第一内壁面和第二内壁面，所述第一内壁面和所述第二内壁面在所述叶片本体的厚度方向相对设置，所述第一内壁面和所述第二内壁面限定出所述冷却腔，所述第一内壁面和所述第二内壁面均为弧形面；
12.多个所述扰流件包括多个第一扰流件和多个第二扰流件；
13.所述将多个所述扰流件彼此连接且沿所述叶片本体的高度方向间隔布置的步骤包括：
14.将多个所述第一扰流件沿所述叶片本体的高度方向间隔设置在所述支架上；
15.将多个所述第二扰流件沿所述叶片本体的高度方向间隔设置在所述支架上；
16.所述将所述扰流组件固定在所述冷却腔内且所述扰流件与所述叶片本体的内壁面之间的距离小于等于预设值的步骤包括：
17.所述扰流组件与所述冷却腔过盈配合地置于所述冷却腔内，所述第一扰流件抵靠所述第一内壁面上，所述第二扰流件抵靠在所述第二内壁面上。
18.在一些实施例中，所述支架包括连接柱、多个第一连接杆和多个第二连接杆，所述
连接柱的长度方向为所述叶片本体的高度方向，每个所述第一扰流件至少通过一个所述第一连接杆与所述连接柱相连，每个所述第二扰流件至少通过一个所述第二连接杆与所述连接柱相连；
19.所述将所述扰流组件固定在所述冷却腔内且所述扰流件与所述叶片本体的内壁面之间的距离小于等于预设值的步骤包括：
20.将所述扰流组件固定在所述叶片的内壁面上；
21.切除所述支架伸出所述冷却腔外的部分。
22.在一些实施例中，所述冷却腔在所述叶片本体的高度方向上的两侧均具有冷风口，
23.所述燃气轮机叶片制造方法还包括以下步骤：
24.在所述叶片本体上设置封盖所述冷风口的端盖，所述端盖上设有多个沿所述叶片本体的高度方向贯穿其的冷风孔。
25.本发明实施例的燃气轮机叶片制造方法还包括以下步骤：
26.在所述冷却腔内设置分隔板以便将所述冷却腔分隔为在所述叶片本体的长度方向上依次排布的多个子腔体；
27.在多个所述子腔体中的至少一者内设置所述扰流组件。
28.本发明实施例的燃气轮机叶片制造方法还包括以下步骤：
29.在所述叶片本体上设置贯穿其的冲击孔且使得所述冲击孔在所述叶片的内壁面上与所述扰流件错开分布。
30.本发明还提出了一种燃气轮机叶片，包括
31.叶片本体，所述叶片本体具有冷却腔以及与所述冷却腔连通的冲击孔；
32.扰流组件，所述扰流组件设在所述冷却腔内，所述扰流组件包括支架和多个扰流件，多个所述扰流件设在所述支架上且沿所述叶片本体的高度方向间隔布置，所述扰流件与所述叶片本体的内壁面之间的距离小于等于预设值，在垂直于所述叶片本体的厚度方向的横截面上，所述扰流件的投影为矩形、波纹形、三角形、梯形中的至少一者。
33.本发明还提出了一种燃气轮机，包括上述的燃气轮机叶片。
附图说明
34.图1是根据本发明实施例的燃气轮机叶片的示意图。
35.图2是根据本发明实施例的燃气轮机叶片的俯视图。
36.图3是根据本发明实施例的扰流件和支架的示意图。
37.附图标记：
38.燃气轮机叶片100；
39.叶片本体1，冷却腔11，第一内壁面12，第二内壁面13，冲击孔14，子腔体15，分隔板16；
40.扰流件2，第一扰流件21，第二扰流件22；
41.支架3，连接柱31，第一连接杆32，第二连接杆33。
具体实施方式
42.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。
43.下面参考附图描述本发明实施例的燃气轮机叶片制造方法。如图1至图3所示，根据本发明实施例的燃气轮机叶片制造方法以下步骤：
44.按照预设形状制造扰流件2。具体地，在叶片本体1的外侧按照预设形状独立制造扰流件2，从而可降低扰流件2的制造难度以便对扰流件2进行精细，进而便于制造结构复杂和扰流效果好的扰流件2。
45.将多个扰流件2彼此连接且沿燃气轮机叶片100的叶片本体1的高度方向间隔布置以形成扰流组件。将扰流组件固定在叶片本体1的冷却腔11内且扰流件2与叶片本体1的内壁面之间的距离小于等于预设值，从而可制造出燃气轮机叶片100。
46.具体地，将多个扰流件2相连形成扰流组件可降低安装扰流件2的安装难度，以便提高扰流件2的安装效率和安装精度。即将多个扰流件2相连形成扰流组件可降低燃气轮机叶片100的制造难度，且可提高燃气轮机叶片100内多个扰流件2的安装精度。
47.燃气轮机叶片100的叶片本体1的高度方向为冷却气体的输送方向，多个扰流件2沿燃气轮机叶片100的叶片本体1的高度方向间隔布置且扰流件2与叶片本体1的内壁面之间的距离小于等于预设值，可使得冷却气体输送至冷却腔11内时，扰流组件的多个扰流件2便于依次对冷却气流进行扰流，从而使得冷却腔11内更多的冷却气体易于与叶片本体1的内壁面进行换热，进而提高冷却气体对叶片本体1的冷却效果，结构复杂和扰流效果好的扰流件2可进一步提高冷却气体对叶片本体1的冷却效果，以便降低燃气轮机叶片100工作时的温度。
48.因此，根据本发明实施例的燃气轮机叶片制造方法便于制造具有结构复杂和扰流效果好扰流件2的燃气轮机叶片100。
49.本发明还提出了一种燃气轮机叶片100，下面结合根据本发明实施例的燃气轮机叶片100来具体说明根据本发明实施例的燃气轮机叶片制造方法。
50.如图1至图3所示，根据本发明实施例的燃气轮机叶片100包括叶片本体1和扰流组件。
51.叶片本体1具有冷却腔11以及与冷却腔11连通的冲击孔14。具体地，叶片本体1的内壁面限定出冷却腔11，冷却腔11的延伸方向与叶片本体1的高度方向一致。叶片本体1的高度方向可以是上下方向，上下方向如图1中的箭头所示。
52.如图2所示，在一些实施例中，叶片本体1的内壁面包括相连的第一内壁面12和第二内壁面13，第一内壁面12和第二内壁面13在叶片本体1的厚度方向相对设置，第一内壁面12和第二内壁面13限定出冷却腔11，第一内壁面12和第二内壁面13均为弧形面。具体地，叶片本体1为狭长的弧形筒体，叶片本体1的厚度方向和长度方向均为水平方向。例如，叶片本体1的厚度方向(大体)为前后方向，第一内壁面12位于第二内壁面13前侧。叶片本体1的长度方向(大体)为左右方向，叶片本体1的前缘位于叶片本体1的后缘的右方，叶片主体11的前缘和尾缘根据外界高温流体的流动方向来判断。前后方向和左右方向如图2中的箭头所示。
53.扰流组件设在冷却腔11内，扰流组件包括支架3和多个扰流件2。在垂直于叶片本
体1的厚度方向的横截面上，扰流件2的投影为矩形、波纹形、三角形、梯形中的至少一者。具体地，按照预设形状制造扰流件2，以便制造出结构复杂和扰流效果好的扰流件2。
54.在燃气轮机叶片制造方法中，将多个扰流件2彼此连接且沿燃气轮机叶片100的叶片本体1的高度方向间隔布置以形成扰流组件。具体地，将多个扰流件2通过支架3连接，使得多个扰流件2设在支架3上且沿叶片本体1的高度方向间隔布置，以便多个扰流件2以便依次对进入冷却腔11内的冷却气体进行扰流。多个扰流件2包括多个第一扰流件21和多个第二扰流件22。
55.将多个扰流件2彼此连接且沿叶片本体1的高度方向间隔布置的步骤包括：
56.将多个第一扰流件21沿叶片本体1的高度方向间隔设置在支架3上；
57.将多个第二扰流件22沿叶片本体1的高度方向间隔设置在支架3上。
58.如图1至图3所示，支架3包括连接柱31、多个第一连接杆32和多个第二连接杆33，连接柱31的长度方向为叶片本体1的高度方向，每个第一扰流件21至少通过一个第一连接杆32与连接柱31相连，每个第二扰流件22至少通过一个第二连接杆33与连接柱31相连。例如，连接柱31的长度方向为上下方向，连接柱31的前侧设有多个第一连接杆32，连接柱31的后侧设有多个第二连接杆33。多个第一扰流件21沿上下方向间隔设置，且每个第一扰流件21至少与一个第一连接杆32相连。多个第二扰流件22沿上下方向间隔设置，且每个第二扰流件22至少与一个第二连接杆33相连。
59.可选得，扰流件2、支架3、第一连接杆32和第二连接杆33均可采用非耐高温合金，以便降低成本。例如，扰流件2、支架3、第一连接杆32和第二连接杆33可采用铁合金、铝合金和铜等材料制成。
60.扰流件2与叶片本体1的内壁面之间的距离小于等于预设值。例如，扰流件2与叶片本体1的内壁面之间的距离小于等于0.5mm。
61.在一些实施例中，将扰流组件焊接在叶片本体1的内壁面上且扰流件2抵靠在叶片的内壁面上。从而可使得提高冷却气体对燃气轮机叶片100的冷却效果。具体地，扰流件2抵靠在叶片的内壁面上并将多个扰流件2中的至少部分的端部焊接在叶片本体1的内壁面上，以便扰流组件与叶片本体1连接稳固。
62.如图1和图2所示，在一些实施例中，将扰流组件固定在冷却腔11内且扰流件2与叶片本体1的内壁面之间的距离小于等于预设值的步骤包括：
63.扰流组件与冷却腔11过盈配合地置于冷却腔11内，第一扰流件21抵靠第一内壁面12上，第二扰流件22抵靠在第二内壁面13上。具体地，第一扰流件21和第二扰流件22与支架3连接后，通过控制第一扰流件21和第二扰流件22的位置，然后利用叶片本体1与扰流组件(扰流件2、支架3、第一连接杆32和第二连接杆33)膨胀性不一致，通过热胀冷缩从而使得扰流组件与冷却腔11过盈配合。叶片本体1的内壁面光滑处理以便扰流组件便于进入冷却腔11内。第一扰流件21抵靠第一内壁面12上，第二扰流件22抵靠在第二内壁面13上。然后将第一扰流件21焊接在第一内壁面12上，将第二扰流件22焊接在第二内壁面13上，以便扰流组件与叶片本体1连接稳固。
64.在一些实施例中，将扰流组件固定在冷却腔11内且扰流件2与叶片本体1的内壁面之间的距离小于等于预设值的步骤包括：将扰流组件固定在叶片的内壁面上；切除支架3伸出冷却腔11外的部分。具体地，扰流组件通过长度较长的支架3伸入冷却腔11内，将支架3伸
出冷却腔11外的部分切除可以便扰流组件与叶片本体1的尺寸相适配。
65.在一些实施例中，冷却腔11在叶片本体1的高度方向上的两侧均具有冷风口，冷却气体可通过冷风口进入、流出冷却腔11。例如，冷却腔11在上下方向上的两侧均具有冷风口。
66.燃气轮机叶片制造方法还包括以下步骤：
67.在叶片本体1上设置封盖冷风口的端盖，端盖上设有多个沿叶片本体1的高度方向贯穿其的冷风孔。从而可使得冷却气体可通过端盖上的冷风孔进入冷却腔11内。
68.在一些实施例中，燃气轮机叶片制造方法还包括以下步骤：
69.在冷却腔11内设置分隔板16以便将冷却腔11分隔为在叶片本体1的长度方向上依次排布的多个子腔体15。具体地，分隔板16的厚度方向(大体)与叶片本体1的长度方向一致，分隔板16为多个且在在叶片本体1的长度方向上间隔设置，从而使得多个子腔体15沿叶片本体1的长度方向依次设置。
70.如图1和图2所示，在多个子腔体15中的至少一者内设置扰流组件。由此，可使得多个子腔体15中的至少一者(冷却腔11的至少部分)内可对冷却气体进行扰流，以便提高叶片本体1的冷却效果。例如，分隔板16将冷却腔11分隔为四个子腔体14，位于尾缘处的子腔体14具有背向前缘的开口，位于尾缘处的子腔体15内设有内壳体，内壳体与叶片本体1限定出冷却夹层腔。在位于叶片本体1中部和前缘出的子腔体15内均设有扰流组件。
71.在一些实施例中，燃气轮机叶片制造方法还包括以下步骤：
72.如图1所示，在叶片本体1上设置贯穿其的冲击孔14且使得冲击孔14在叶片的内壁面上与扰流件2错开分布。由此，可便于冷却腔11内的冷却气体通过冲击孔14流出叶片本体1的外表面并在叶片本体1的外表面形成冷却气流层。
73.本发明还提出了一种燃气轮机，根据本发明实施例的燃气轮机包括根据本发明实施例的燃气轮机叶片100。
74.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。
75.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。
76.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。
77.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。
78.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。
79.尽管已经示出和描述了上述实施例，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，本领域普通技术人员对上述实施例进行的变化、修改、替换和变型均在本发明的保护范围内。