[发明专利]用于减少叶片尖端损失的系统和方法

说明书

技术领域

本文公开的主题大致涉及热力-机械涡轮机，以及更具体地说涉及 用于减少叶片尖端损失的系统和方法。

背景技术

热力-机械涡轮机，诸如燃气涡轮或蒸汽涡轮的性能和效率，是希 望通过减小发生在将高压气体(和/或流体)应用于涡轮轮叶或“叶片” 以使机械旋转和能量输出时的热能转换为机械能的损失来改进。由于 叶片尖端和周围固定部件(诸如围带、外壳等)之间的间隙而造成的通 过叶片的泄漏，这样的损失常常发生，这导致不希望有的压力混合和 涡流产生。减少这些“过尖端”和“尖端涡流”损失对于常常用于涡 轮机的一级或多级中的无围带(unshrouded)叶片尖端构造尤其具有挑 战性。

发明内容

根据本发明的一个方面，一种用于减少叶片尖端损失的系统包括 无围带涡轮叶片的翼片部。翼片部包括各自从根表面延伸到尖端表面 并且在前缘和后缘处接合的压力侧表面和吸入侧表面。压力侧表面具 有大致凹入的形状而吸入侧表面具有大致凸出的形状。翼片部具有从 根表面到尖端表面在跨度方向上渐增的安装角以及随着吸入侧表面 接近尖端表面并且尖端表面接近前缘而增加加载的吸入侧表面。翼片 部还具有随着前缘接近尖端表面而发生的在吸入侧表面方向的倾斜。 此外，压力侧表面和吸入侧表面在它们与尖端表面的相交处各自具有 在压力侧表面的方向上局部减小或反向的曲率。

根据本发明的另一个方面，一种用于减少叶片尖端损失的方法包 括提供无围带涡轮叶片的翼片部。翼片部包括各自从根表面延伸到尖 端表面并且在前缘和后缘处接合的压力侧表面和吸入侧表面。压力侧 表面具有大致凹入的形状而吸入侧表面具有大致凸出的形状。翼片部 具有从根表面到尖端表面在跨度方向上渐增的安装角以及随着吸入 侧表面接近尖端表面并且尖端表面接近前缘而增加加载的吸入侧表 面。翼片部还具有随着前缘接近尖端表面而发生的在吸入侧表面的方 向上的倾斜。此外，压力侧表面和吸入侧表面在它们与尖端表面的相 交处各自具有在压力侧表面的方向上局部减小或反向的曲率。

这些和其它优点和特征从下列结合附图的说明将变得更加清楚。

附图说明

作为本发明的主题在权利要求中显著地指出并且清楚地要求保 护。本发明的前述以及其它特征和优点从结合附图的下列详细说明来 看是清楚的，其中：

图1是显示根据本发明示例性的实施例的涡轮叶片的翼片部的示 例性透视图的图。

图2是显示根据本发明示例性的实施例的涡轮叶片翼片部的另一 个示例性透视图的图。

图3是显示根据本发明示例性的实施例的图1的翼片部的示例性 的倾斜(lean)剖面的线图。

图4是显示根据本发明示例性的实施例的图1的翼片部的示例性 的细节的示意图。

详细说明通过参考附图以示例的方式阐明本发明的实施例以及 优点和特征。

部件列表

  100   翼片部   102   压力侧表面   104   吸入侧表面   106   根表面