[發明專利]具有更高剛度重量比的渦輪機葉片

有效

• 申請號: 201310084267.9
• 申請日: 2013-03-15
• 公開（公告）號: CN103306741A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: P.D.諾布爾;J.A.韋伯;D.E.弗洛伊德二世
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F01D5/14
• 分類號: F01D5/14;F04D29/32
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 肖日松;傅永霄

技術領域

本發明涉及渦輪機，確切地說，涉及一種具有更高剛度重量比（stiffness?to?weight?ratio）的渦輪機葉片。

背景技術

渦輪機系統包括燃氣渦輪、蒸汽渦輪、水力渦輪、壓縮機以及其他旋轉性機械。通常，此類渦輪機經配置以使用旋轉葉片從氣體、蒸汽或水等流體流中提取能量。例如，旋轉葉片可以從支撐轉子沿徑向向外延伸，并且當流體流穿過旋轉葉片時，旋轉葉片可以迫使轉子旋轉。某些渦輪機包括具有葉尖防護罩的旋轉葉片，所述葉尖防護罩位于從轉子延伸出去的每個旋轉葉片的葉尖部分處，這些葉尖防護罩用于提高剛度和穩定性。遺憾的是，此類旋轉葉片上的葉尖防護罩的現有設計可能會限制渦輪機系統的性能。例如，對于基于葉尖防護罩重量的葉尖防護罩而言，葉尖防護罩的尺寸（即，旋轉葉片葉尖覆蓋）可能受限。因此，經設計以提供所需剛度的葉尖防護罩剛度重量比可能會限制可獲得的旋轉葉片葉尖覆蓋，因而會限制渦輪機的效率。

發明內容

下文概述了與最初申請保護的本發明的范圍相符的某些實施例。這些實施例并非意圖限制申請保護的本發明的范圍，相反，這些實施例僅意圖簡要概述本發明的可能形式。實際上，本發明可以包括可能類似于或不同于下述實施例的多種形式。

在第一實施例中，一種系統包括渦輪機，所述渦輪機包括定子和轉子，所述轉子經配置以相對于所述定子繞旋轉軸旋轉。所述轉子包括至少一個旋轉葉片，所述至少一個旋轉葉片具有梁與腔所構成的圖案化結構。

在第二實施例中，一種系統包括至少一個旋轉葉片，所述旋轉葉片具有葉片部分和葉尖部分。所述葉尖部分包括梁與腔所構成的圖案化結構。

在第三實施例中，一種系統包括旋轉葉片的葉尖部分，所述葉尖部分包括葉尖防護罩，所述葉尖防護罩具有梁（beams）與腔所構成的圖案化結構。所述葉尖防護罩經配置以在橫向方向上突出至遠離所述旋轉葉片中的葉片部分，所述橫向是相對于所述葉片部分的縱軸而言的。所述圖案化結構具有沿所述橫向進行定向的梁，以減小應力和/或偏轉。所述圖案化結構具有腔以減小所述葉尖部分的重量。

附圖說明

在參考附圖閱讀以下詳細說明后，將更好地理解本發明的這些和其他特征、方面和優點，在附圖中，類似的符號代表所有附圖中類似的部分，其中：

圖1是渦輪機系統的一個實施例的示意圖，所述渦輪機系統所包括的渦輪的渦輪葉片具有梁與腔所構成的圖案化結構；

圖2是沿線2-2獲取的圖1中渦輪機系統的一個實施例的側視截面圖，圖示了具有梁與腔所構成的圖案化結構的旋轉葉片；

圖3是旋轉葉片的一個實施例的局部透視圖，所述旋轉葉片具有沿橫向進行定向的梁與腔所構成的圖案化結構；

圖4是旋轉葉片的一個實施例的局部透視圖，所述旋轉葉片具有沿葉尖防護罩的外部部分延伸的梁與腔所構成的圖案化結構；

圖5是沿線5-5獲取的圖3中旋轉葉片的一個實施例的側視圖，圖示了大體呈矩形的梁與大體呈圓形的腔所構成的圖案化結構；

圖6是沿線5-5獲取的圖3中旋轉葉片的一個實施例的側視圖，圖示了梁與腔所構成的圖案化結構；

圖7是沿線5-5獲取的圖3中旋轉葉片的一個實施例的側視圖，圖示了大體呈矩形的梁與腔所構成的圖案化結構，所述圖案化結構設置在徑向內部板部分與徑向外部板部分之間；

圖8是沿線8-8獲取的圖4中旋轉葉片的一個實施例的俯視圖，圖示了大體呈矩形的梁與腔所構成的圖案化結構；

圖9是沿線8-8獲取的圖4中旋轉葉片的一個實施例的俯視圖，圖示了具有交替的多組梁和腔的圖案化結構；

圖10是沿線10-10獲取的圖4中旋轉葉片的一個實施例的側視圖，圖示了設置在向側面突出的葉片外部部分中的梁與腔所構成的圖案化結構；并且

圖11是沿線11-11截取的圖3中旋轉葉片的一個實施例的正截面圖，圖示了從旋轉葉片中梁與腔所構成的圖案化結構中穿過的空氣流。

具體實施方式