[發(fā)明專利]轉(zhuǎn)子葉片及對應(yīng)的燃?xì)鉁u輪

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810445631.2
• 申請日: 2018-05-10
• 公開（公告）號: CN108868894A
• 公開（公告）日: 2018-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: M.蘇布拉馬尼彥;A.J.弗雷蒙斯基
• 申請（專利權(quán)）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F01D5/14
• 分類號: F01D5/14;F01D5/18;F01D25/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 蔡宗鑫;李強(qiáng)

本發(fā)明提供了一種轉(zhuǎn)子葉片及對應(yīng)的燃?xì)鉁u輪。所述轉(zhuǎn)子葉片包括翼型件。所述翼型件包括前緣和在所述前緣下游的后緣。所述翼型件還包括徑向外部的尖端，所述尖端具有壓力側(cè)尖端軌和吸力側(cè)尖端軌。槽形成于所述吸力側(cè)尖端軌的后部中，開口位于所述后緣處的所述吸力側(cè)尖端軌和所述壓力側(cè)尖端軌之間。氣體從所述尖端通過所述槽和所述開口流動，以抑制在鄰近所述翼型件的吸力側(cè)壁處形成渦流。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明一般涉及用于渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子葉片。更具體地，本發(fā)明涉及其尖端具有渦流抵消特征的轉(zhuǎn)子葉片及對應(yīng)的燃?xì)鉁u輪。

背景技術(shù)

渦輪機(jī)廣泛應(yīng)用于例如發(fā)電的領(lǐng)域中。例如，傳統(tǒng)燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)包括壓縮機(jī)區(qū)段、燃燒器區(qū)段和至少一個渦輪區(qū)段。壓縮機(jī)區(qū)段配置成當(dāng)空氣流過壓縮機(jī)區(qū)段時(shí)壓縮空氣。接著使空氣從壓縮機(jī)區(qū)段流到燃燒器區(qū)段，在此與燃料混合并燃燒，產(chǎn)生熱氣體流。將熱氣體流提供至渦輪區(qū)段，渦輪區(qū)段通過從熱氣體流提取能量從而利用熱氣體流以給壓縮機(jī)、發(fā)電機(jī)和其它各種負(fù)載供能。

渦輪區(qū)段通常包括沿?zé)釟怏w路徑設(shè)置的多個級，使得熱氣體經(jīng)過第一級噴嘴和轉(zhuǎn)子葉片(rotor blades)流動，并經(jīng)過隨后的渦輪級的噴嘴和轉(zhuǎn)子葉片流動。渦輪轉(zhuǎn)子葉片可以固定到包括渦輪轉(zhuǎn)子的多個轉(zhuǎn)子盤，每個轉(zhuǎn)子盤安裝到轉(zhuǎn)子軸以隨其旋轉(zhuǎn)。

渦輪轉(zhuǎn)子葉片大致包括：翼型件(airfoil)，其從基本平坦的平臺(planarplatform)徑向外延伸；以及柄部(shank portion)，其從平臺徑向向內(nèi)延伸，以用于將轉(zhuǎn)子葉片固定到轉(zhuǎn)子盤之一。翼型件的尖端通常從渦輪機(jī)的靜止護(hù)罩徑向向內(nèi)間隔開，使得在尖端和護(hù)罩之間限定小間隙。這個間隙的大小通常盡可能地小，以可實(shí)現(xiàn)翼型件尖端和護(hù)罩之間的熱氣體流最小化。

在許多情況下，翼型件的尖端可以包括圍繞翼型件的周界延伸的聲響器尖端壁(squealer tip wall)，以便在其之間限定尖端腔和尖端底板。通常使用聲響器尖端壁減小在翼型件尖端和護(hù)罩之間限定的間隙的大小。然而，這產(chǎn)生渦輪轉(zhuǎn)子葉片的附加部件，所述附加部件受到圍繞翼型件流動的熱氣體的加熱。因此，通常在尖端底板中限定冷卻孔，以允許冷卻介質(zhì)從翼型件內(nèi)的翼型冷卻回路引導(dǎo)到尖端腔。盡管聲響器尖端壁減小了在翼型件尖端和護(hù)罩之間限定的間隙的大小，但一些跨過尖端的泄露(over tip leakage)可能在尖端壁上翻轉(zhuǎn)(roll over)。這些流可導(dǎo)致在葉片表面的吸力側(cè)上形成強(qiáng)的渦流(vortexflow)，這導(dǎo)致熵(entropy)產(chǎn)生和性能損失。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的方面和優(yōu)點(diǎn)在下面的描述中提出，或者可由該描述顯而易見，或者可通過實(shí)施本發(fā)明來了解。

根據(jù)一個示例性實(shí)施例，提供了一種轉(zhuǎn)子葉片。所述轉(zhuǎn)子葉片包括翼型件。所述翼型件包括前緣(leading edge)和在所述前緣下游的后緣(trailing edge)。所述翼型件還包括：根部(root)，其在所述前緣和所述后緣之間延伸；以及尖端(tip)，其從所述根部徑向向外間隔開。所述尖端包括尖端底板(tip floor)。所述翼型件還包括壓力側(cè)壁(pressureside wall)，所述壓力側(cè)壁在所述根部和所述尖端之間延伸，并在所述前緣和所述后緣之間延伸。所述翼型件還包括吸力側(cè)壁(suction side wall)，所述吸力側(cè)壁在所述根部和所述尖端之間延伸，并在所述前緣和所述后緣之間延伸。所述吸力側(cè)壁與所述壓力側(cè)壁相對。所述翼型件還包括：壓力側(cè)尖端軌(pressure side tip rail)，其在所述前緣和所述后緣之間沿所述壓力側(cè)壁從所述尖端底板徑向向外延伸；以及吸力側(cè)尖端軌，其在所述前緣和所述后緣之間沿所述吸力側(cè)壁從所述尖端底板徑向向外延伸。尖端腔(tip cavity)由所述尖端底板、所述壓力側(cè)尖端軌和所述吸力側(cè)尖端軌限定。所述尖端腔限定所述尖端底板外部的(outward of)徑向范圍(radial extent)。槽(slot)形成于所述吸力側(cè)尖端軌的后部中。氣體從所述尖端腔經(jīng)由所述槽和開口(opening)流動，并且來自所述尖端腔的氣流抑制在鄰近所述吸力側(cè)壁處形成渦流。