[发明专利]涡轮机叶片

说明书

技术领域

本发明涉及一种涡轮机叶片。另外，本发明还涉及一种涡轮机的、尤 其是汽轮机的转子和定子以及包括这种叶片的涡轮机本身。

背景技术

在一个叶栅、例如在涡轮机的导向叶片排或者工作叶片排中，流动损 失通过所谓的“栅距比”决定性地被影响。栅距比被 定义为一个叶片排的两个相邻叶片之间的距离，与叶片的弦长有关。在此， 该距离通常在栅的中部区段内被确定，并且从而由在中部区段半径上确定 的周长得出，与该叶片排的叶片数有关。在此，较大的栅距比首先导致较 小的型面损失，因为润湿的表面并且从而在叶片临界层中产生的摩擦损失 减小。另一方面，在外部的通道边界壁上(在该通道边界壁中流动通道由 轮毂或者壳体限定)，在那儿产生的所谓的二次涡流随着栅距比的升高而 在其膨胀和强度方面增大，使得从确定的栅距比起由二次涡流导致的损失 过度补偿摩擦损失的减少。与此对应地得到导致最小损失的最佳栅距比。 叶栅经常以这种栅距比或者一种与该最佳栅距比非常接近的栅距比进行设 计。在叶片顶端上由工作流体的过流导致的损失同样随着栅距比上升。

发明内容

除了大量的其它目的之外，本发明的一个目的是给出一种新的涡轮机 叶片，它基于按开头所述类型的涡轮机叶片。特别地应该给出一种按开头 所述类型的涡轮机叶片，它允许叶栅总损耗的进一步减少。

根据本发明，提出一种涡轮机叶片，其包括一个叶身，该叶身以一个 叶身纵向延伸从一根部侧的端部延伸至一顶部侧的端部，并且该叶身具有 一个叶身前缘和一个叶身后缘，其中，Zweifel参数在该叶身的纵向延伸上 被可变地调节出，使得所属的叶栅的损失被最小化，其中，叶身的弦长沿 着叶身纵向延伸变化。

以上给出的涡轮机叶片满足这一点，还具有一些其它的优点，在那儿 描述的结构方式带来这些其他的优点。叶片具有在叶身纵向延伸上可变的 弦长。从而Zweifel参数(Zweifel-Parameter)在叶身的纵向延伸上被可变 地调节出，使得所属叶栅的损失被最小化，该Zweifel参数的定义和意义对 于本领域技术人员来说是熟悉的。在此，Zweifel参数被这样调节出，使得 其在叶身中部区域内比在顶部侧的或者根部侧的端部上更大。在本发明的 一个实施形式中，弦长分布力求使得无量纲的Zweifel参数在中部区域内达 到约0.9的值，以便理想地在叶身的顶部侧或者根部侧的端部上下降到约 0.7的值；实际上通常不能达到这种理想化的分布并且取而代之的是力求一 种实用的近似。

在这里所述的涡轮机叶片中，有意地偏离按传统标准设计的最佳的、 恒定的栅距比并且考虑型面损失的提高，这令人意想不到地导致总损失的 进一步减小。

叶身的根部侧的区域在此理解成叶身的这样的端部，叶身用该端部连 接到叶根上，叶身用该叶根固定在转子或者定子中。叶身的顶部侧的区域 相应于与叶身的与根部侧的区域相反地设置的端部。在导向叶片中，顶部 侧的端部相应于叶身的轮毂侧的端部、即叶身的在安装状态下靠触在涡轮 机的轮毂上的端部。导向叶片叶身的根部侧的端部因此也是壳体侧的端部。 在工作叶片的叶身中，根部侧的端部是径向内部的轮毂侧的端部并且顶部 侧的端部是径向外部的壳体侧的端部。所述的叶片特征尤其在于，叶身在 根部侧的端部上具有一个根部侧的弦长，在顶部侧的端部上具有一个顶部 侧的弦长，并且在所述纵向延伸的中部区域内具有一个弦长，该中部区域 内的弦长不仅小于根部侧的弦长而且小于顶部侧的弦长。叶身具有一个最 大弦长，该最大弦长在一种实施形式中出现在叶身的顶部侧的端部上、出 现在叶身根部侧的端部上，或者不仅出现在叶身的顶部侧的端部上而且出 现在根部侧的端部上。

在本发明一种实施形式中，在所述纵向延伸的中部区域内的弦长在最 小弦长的位置上具有小于最大弦长的90％、尤其是小于85％或者小于82％ 的值。在一种进一步方案中，在所述纵向延伸的中部区域的弦长在最小弦 长的位置上具有大于最大弦长的70％、尤其是大于75％或者大于78％的值。

在作为涡轮机工作叶片、尤其是作为用于无围带的工作叶片排的涡轮 机工作叶片的这里所述的涡轮机叶片的一种进一步方案中，根部侧的弦长 小于顶部侧的弦长；例如根部侧的弦长小于顶部侧弦长的95％并且在一种 进一步方案中大于顶部侧弦长的90％。由于强度原因必要的是，叶身的根 部侧的弦长必须选择成等于或者甚至大于顶部侧的弦长；后述情况尤其是 出现在具有围带元件的工作叶片中。