[實用新型]渦輪葉片

有效

• 申請號: 201820046717.3
• 申請日: 2018-01-11
• 公開（公告）號: CN207715190U
• 公開（公告）日: 2018-08-10
• 發明（設計）人: 王志強;李立華;王俊;潘曉聰
• 申請（專利權）人: 貴州智慧能源科技有限公司
• 主分類號: F01D5/20
• 分類號: F01D5/20;F01D5/16;F01D5/14
• 代理公司: 深圳市沈合專利代理事務所(特殊普通合伙) 44373
• 代理人: 沈祖鋒

本實用新型提出一種渦輪葉片，包括葉體，所述葉體具有葉尖和葉根，所述葉尖在所述葉體的頂端具有葉尖平面，所述渦輪葉片內設有一凹形腔，所述凹形腔呈流線型，所述凹形腔具有一開口，所述開口位于所述葉尖平面上，所述凹形腔沿所述渦輪葉片的橫截面的部分由若干段弧線構成。

技術領域

本發明涉及一種渦輪葉片，特別涉及一種葉尖流線凹形腔渦輪葉片。

背景技術

在燃氣輪機系統中，渦輪葉片要承受高溫、高速、高壓的環境，在這樣的環境下穩定工作是現代燃氣輪機對渦輪性能提出最基本的要求，在此基礎上，提高燃氣輪機的效率、壽命成為現階段渦輪葉片結構設計要考慮和解決的主要問題。

現有技術背景下的葉片有實心葉片、多孔空心葉片。實心葉片不考慮冷卻和葉尖損失，所以效率較低，壽命較短；多孔空心葉片則制造難度大、成品率低；在這樣的背景下，綜合上述問題，提出一種新型葉片解決葉尖損失大、制造難度大等問題。

發明內容

有鑒于此，本發明提出一種具有葉尖流線凹形腔的渦輪葉片。

本發明提供一種渦輪葉片，包括葉體，所述葉體具有葉尖和葉根，所述葉尖在所述葉體的頂端具有葉尖平面，所述渦輪葉片內設有一凹形腔，所述凹形腔呈流線型，所述凹形腔具有一開口，所述開口位于所述葉尖平面上。

在一實施例中，所述葉尖平面具有葉尖前緣和與所述葉尖前緣相反的葉尖后緣，所述開口具有靠近所述葉尖前緣的凹腔前緣和靠近所述葉尖后緣的凹腔后緣，所述開口在所述渦輪葉片的橫向上構造成自所述凹腔前緣到凹腔后緣先擴張再收縮，所述凹形腔在所述渦輪葉片的縱向上構造成自所述開口到所述凹形腔的底部先擴張再收縮，且往所述底部的中心收縮。

在一實施例中，所述凹形腔沿所述渦輪葉片的橫截面的部分由若干段弧線構成。

在一實施例中，所述凹形腔沿所述渦輪葉片的橫截面的部分由八段弧線構成，包括位于所述凹腔前緣的第一段弧線、自所述第一端弧線向兩側延伸的第二段弧線、第三段弧線、第四段弧線、第五段弧線、第六段弧線、第七段弧線及位于所述凹腔后緣的第八段弧線。

在一實施例中，所述第一段弧線所構成的腔段用于整流。

在一實施例中，所述第二段弧線和第三段弧線所構成的腔段用于形成渦流。

在一實施例中，所述第四段弧線和第五段弧線所構成的腔段用于發展渦旋的影響作用。

在一實施例中，所述第六段弧線、第七段弧線和第八段弧線所構成的腔段用于平緩整流。

在一實施例中，所述凹形腔的底部具有一向下凹陷的凹弧面。

在一實施例中，所述葉根上連接一緣板，所述渦輪葉片具有一積疊軸，所述凹形腔在所述渦輪葉片縱向上的高度為8.865mm，所述凹形腔的底部與所述積疊軸的距離為5.16mm，所述緣板的末端與所述積疊軸的距離為9.7mm，所述凹腔前緣的點跨距為156度，所述凹腔后緣的點跨距為183度。

綜上所述，本發明提出一種新型的渦輪葉片，通過設計一葉尖流線凹形腔，使得該渦輪葉片在高溫、高速、高壓的環境下工作集中體現的優點有：

(1)葉尖流線凹形腔的設計使得整個葉片的質量變輕，在高溫、高速、高壓的環境下避免熱應力集中，溫度場變化呈現均勻化現象，進而提高整個渦輪葉片的壽命。

(2)在高轉速環境中，燃氣輪機的做功流體受離心力的作用會往葉頂部位甩動，而導致部分流體工質未做功就從葉頂與靜子部件之間的間隙中泄露，導致渦輪效率下降。葉尖流線凹形腔的設計使得渦輪葉片與靜子部件之間的間隙形成一個擴容腔體，流體通過此處會產生臺階渦旋作用，泄露流體能量在此處被削弱，速度變慢，進而減少做功工質的泄露，進而提高效率。