[实用新型]涡轮叶片

说明书

本实用新型提出一种涡轮叶片，包括叶体，所述叶体具有叶尖和叶根，所述叶尖在所述叶体的顶端具有叶尖平面，所述涡轮叶片内设有一凹形腔，所述凹形腔呈流线型，所述凹形腔具有一开口，所述开口位于所述叶尖平面上，所述凹形腔沿所述涡轮叶片的横截面的部分由若干段弧线构成。

技术领域

本发明涉及一种涡轮叶片，特别涉及一种叶尖流线凹形腔涡轮叶片。

背景技术

在燃气轮机系统中，涡轮叶片要承受高温、高速、高压的环境，在这样的环境下稳定工作是现代燃气轮机对涡轮性能提出最基本的要求，在此基础上，提高燃气轮机的效率、寿命成为现阶段涡轮叶片结构设计要考虑和解决的主要问题。

现有技术背景下的叶片有实心叶片、多孔空心叶片。实心叶片不考虑冷却和叶尖损失，所以效率较低，寿命较短；多孔空心叶片则制造难度大、成品率低；在这样的背景下，综合上述问题，提出一种新型叶片解决叶尖损失大、制造难度大等问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种具有叶尖流线凹形腔的涡轮叶片。

本发明提供一种涡轮叶片，包括叶体，所述叶体具有叶尖和叶根，所述叶尖在所述叶体的顶端具有叶尖平面，所述涡轮叶片内设有一凹形腔，所述凹形腔呈流线型，所述凹形腔具有一开口，所述开口位于所述叶尖平面上。

在一实施例中，所述叶尖平面具有叶尖前缘和与所述叶尖前缘相反的叶尖后缘，所述开口具有靠近所述叶尖前缘的凹腔前缘和靠近所述叶尖后缘的凹腔后缘，所述开口在所述涡轮叶片的横向上构造成自所述凹腔前缘到凹腔后缘先扩张再收缩，所述凹形腔在所述涡轮叶片的纵向上构造成自所述开口到所述凹形腔的底部先扩张再收缩，且往所述底部的中心收缩。

在一实施例中，所述凹形腔沿所述涡轮叶片的横截面的部分由若干段弧线构成。

在一实施例中，所述凹形腔沿所述涡轮叶片的横截面的部分由八段弧线构成，包括位于所述凹腔前缘的第一段弧线、自所述第一端弧线向两侧延伸的第二段弧线、第三段弧线、第四段弧线、第五段弧线、第六段弧线、第七段弧线及位于所述凹腔后缘的第八段弧线。

在一实施例中，所述第一段弧线所构成的腔段用于整流。

在一实施例中，所述第二段弧线和第三段弧线所构成的腔段用于形成涡流。

在一实施例中，所述第四段弧线和第五段弧线所构成的腔段用于发展涡旋的影响作用。

在一实施例中，所述第六段弧线、第七段弧线和第八段弧线所构成的腔段用于平缓整流。

在一实施例中，所述凹形腔的底部具有一向下凹陷的凹弧面。

在一实施例中，所述叶根上连接一缘板，所述涡轮叶片具有一积叠轴，所述凹形腔在所述涡轮叶片纵向上的高度为8.865mm，所述凹形腔的底部与所述积叠轴的距离为5.16mm，所述缘板的末端与所述积叠轴的距离为9.7mm，所述凹腔前缘的点跨距为156度，所述凹腔后缘的点跨距为183度。

综上所述，本发明提出一种新型的涡轮叶片，通过设计一叶尖流线凹形腔，使得该涡轮叶片在高温、高速、高压的环境下工作集中体现的优点有：

(1)叶尖流线凹形腔的设计使得整个叶片的质量变轻，在高温、高速、高压的环境下避免热应力集中，温度场变化呈现均匀化现象，进而提高整个涡轮叶片的寿命。

(2)在高转速环境中，燃气轮机的做功流体受离心力的作用会往叶顶部位甩动，而导致部分流体工质未做功就从叶顶与静子部件之间的间隙中泄露，导致涡轮效率下降。叶尖流线凹形腔的设计使得涡轮叶片与静子部件之间的间隙形成一个扩容腔体，流体通过此处会产生台阶涡旋作用，泄露流体能量在此处被削弱，速度变慢，进而减少做功工质的泄露，进而提高效率。