[發明專利]渦輪翼型件

在審

• 申請號: 201610019789.4
• 申請日: 2016-01-13
• 公開（公告）號: CN105781622A
• 公開（公告）日: 2016-07-20
• 發明（設計）人: P.M.克里什南;J.A.科特羅內奧
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F01D5/14
• 分類號: F01D5/14;F01D9/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 劉林華;肖日松

技術領域

本發明大體上涉及渦輪機，并且更具體地涉及空氣動力有效的渦輪翼型件，其包括第一端壁、第二端壁、疊層軸線、長寬比、百分比徑向跨距、切向偏移和角；其中限定了長寬比、百分比徑向跨距和角之間的關系。

背景技術

在汽輪機中，例如干加壓蒸汽的工作流體經過一個或更多個膨脹區段，膨脹區段將來自蒸汽的熱能和動能轉換成作用于旋轉軸或其它元件上的機械轉矩，由此產生用于驅動例如發動機的外部負載的功。如本文中所使用的，用語"汽輪機"可包含靜止或移動渦輪機，且可具有引起一個或更多個軸的旋轉的任何適合的布置。

在軸流式再熱汽輪機中，蒸汽首先經過高壓區段，在該處，能量通過蒸汽的膨脹和冷卻獲取。蒸汽然后被引導至再熱器，其升高蒸汽的溫度。再熱蒸汽然后經過中壓區段，在該處，通過進一步膨脹和冷卻獲得附加能量。蒸汽然后被引導至低壓區段，在該處，剩余能量的大部分在將蒸汽冷凝成水之前獲得。

高壓、中壓和低壓膨脹區段包含從蒸汽取得功的多個靜止翼型件和旋轉翼型件。翼型件的空氣動力表面沿大體上垂直于旋轉軸線的方向定向，且由環形端壁、平臺、護罩或向翼型件提供結構支承且具有沿大體上平行于旋轉軸線的方向定向的表面的任何其它工具(下文共同稱為"端壁")保持在適當位置。

翼型件的空氣動力表面連結到端壁上的區域典型地特征為湍流和錯誤方向，其由邊界層流和交叉通路壓力梯度引起。該流動特征可引起空氣動力效率的顯著損失，也稱為二次損失。二次損失的程度還涉及翼型件的長度與寬度之間的關系，也稱為長寬比。

因此，期望修改空氣動力表面連結到端壁上的區域中的翼型件的幾何形狀，以便使二次損失極小化且補償翼型件長寬比的效果。

發明內容

本發明的實施例在下文中歸納。這些實施例不旨在限制提出的權利要求的范圍，相反這些實施例僅旨在提供本發明的可能形式的簡要概述。此外，本發明可包含可與權利要求的范圍相當的類似于或不同于下文所述的實施例的多種形式。

根據本發明的第一實施例，一種渦輪翼型件包括凹面、凸面、前緣、后緣、第一端壁和第二端壁；其中有效長度由基本在徑向方向上的第一端壁與第二端壁之間的距離限定，軸向寬度由有效長度的大約50%的徑向距離處的基本軸向方向上的前緣與后緣之間的距離限定，且有效長度除以軸向寬度限定長寬比AR；且還具有多個沿徑向堆疊的截面，其圍繞疊層軸線設置在軸向-切向平面中，疊層軸線基本沿徑向方向設置在第一端壁與第二端壁之間；各個截面均包括凹面、凸面、前緣和后緣的一部分；且還具有限定為設置在第一截面與第二截面之間的有效長度的百分比的第一距離Z''，其中第二截面位于基本相同的徑向跨距下，且與第一端壁或第二端壁共面；第二距離Y'限定為基本沿切向方向設置在疊層軸線和第一截面之間的交點與疊層軸線和第二截面之間的交點之間的距離；以及角α，其中α的正切等于第二距離Y'除以第一距離Z'；以及其中AR等于或大于大約3，Z''大于大約3%且小于大約20%，并且α大于大約8度且小于大約35度；其中AR等于或大于大約2且小于大約3，Z''大于大約3%且小于大約27%，并且α大于大約8度且小于大約38度；或者其中AR等于或大于大約1且小于大約2，Z''大于大約5%且小于大約45%，并且α大于大約10度且小于大約48度。