[发明专利]叶尖向外展开的涡轮机叶片

说明书

技术领域

本发明涉及涡轮机，确切地说，涉及一种用于提高性能和耐久性的涡轮机叶片几何形状。

背景技术

涡轮机系统包括燃气涡轮机、蒸汽涡轮机以及水力涡轮机。通常，涡轮机经配置以使用涡轮叶片来从气体、蒸汽或水等流体流中提取能量。例如，涡轮叶片可从支撑转子盘径向向外延伸，且当流体流穿过涡轮叶片时，涡轮叶片可迫使转子盘旋转。但不幸的是，涡轮叶片的现有设计使提供的气动性能有限。此外，改进的涡轮叶片设计可能在经济方面不实用。例如，改进的涡轮叶片设计可能由于耐久性限制而在机械方面不可行。因此，涡轮机性能可受涡轮叶片设计的限制。

发明内容

以下将概述与最初提出权利要求的本发明的范围相符的某些实施例。这些实施例的目的并不在于限制本发明的范围，而仅在于概述本发明的可能形式。实际上，本发明可包括与下述实施例类似或不同的各种形式。

在本发明的第一实施例中，一种系统包括涡轮机，所述涡轮机包括连接到转子的多片涡轮机叶片，其中每片涡轮机叶片具有叶片基部以及向外展开的叶尖部分（flared blade tip portion），所述叶尖部分相对于所述叶片基部向外展开。另外，每片涡轮机叶片的后缘沿公共平面延伸。

所述向外展开的叶尖部分从所述叶片基部的所述后缘向外展开。所述向外展开的叶尖部分相对于所述涡轮机的旋转轴至少部分沿轴向向外展开；或者，所述向外展开的叶尖部分相对于所述涡轮机的旋转轴至少部分沿周向向外展开；或者，所述向外展开的叶尖部分相对于所述涡轮机的旋转轴沿轴向和周向向外展开。所述公共平面至少部分由每片涡轮机叶片的所述后缘处每片涡轮机叶片的中弧线界定。每片涡轮机叶片的所述后缘处每片涡轮机叶片的所述中弧线由所述后缘处每片涡轮机叶片的翼展向平均值界定。所述涡轮机包括燃气涡轮机。

在第二实施例中，一种系统包括涡轮机翼片，所述涡轮机翼片具有基部以及向外展开的叶尖部分，所述叶尖部分相对于所述基部向外展开。此外，涡轮机翼片的后缘整个沿公共平面延伸。

所述向外展开的叶尖部分从所述基部的所述后缘向外展开。所述向外展开的叶尖部分相对于涡轮机旋转轴至少部分沿轴向向外展开；或者，所述向外展开的叶尖部分相对于涡轮机旋转轴至少部分沿周向向外展开。所述公共平面至少部分由所述涡轮机翼片的所述后缘处所述涡轮机翼片的中弧线界定。所述系统包括具有所述涡轮机翼片的涡轮机。

在第三实施例中，一种系统包括涡轮叶片，所述涡轮叶片包括叶片基部以及向外展开的叶尖部分。向外展开的叶尖部分从叶片基部延伸、并相对于所述叶片基部向外展开，且涡轮叶片的后缘整体地沿公共平面延伸。

所述公共平面由所述涡轮叶片的中弧线界定，所述中弧线穿过沿所述涡轮叶片的所述后缘的每个点。所述公共平面由位于沿所述涡轮叶片的所述后缘的每个点处的所述涡轮叶片的翼展向平均值界定。所述系统包括具有连接到所述涡轮叶片的转子的涡轮机。

附图说明

在参考附图阅读以下详细说明后，将更好地理解本发明的这些和其他特征、方面和优点，在附图中，类似的符号代表所有附图中类似的部分，其中：

图1是燃气涡轮机系统的一项实施例的示意图，所述系统包括涡轮机，该涡轮机具有向外展开的叶尖的涡轮叶片，其中涡轮叶片的后缘沿公共平面延伸；

图2是具有向外展开的叶尖的涡轮叶片的透视图，其中涡轮叶片的后缘沿公共平面延伸；

图3是具有向外展开的叶尖的涡轮叶片的侧视图，其中涡轮机的后缘沿公共平面延伸；以及

图4是描绘涡轮叶片的向外展开的叶尖部分以及涡轮叶片的叶片基部的示意图，描绘了沿公共平面延伸的涡机叶片的后缘。

元件符号列表：

具体实施方式

下面将描述本发明的一项或多项具体实施例。为了简要描述这些实施例，说明书中可能不会描述实际实施方案的所有特征。应了解，在任意工程或设计项目中开发任意此类实际实施方案时，均应当做出与实施方案特定相关的各种决定，以实现开发人员的具体目标，例如，是否要遵守与系统相关以及与业务相关的限制，这些限制可能会因实施方案的不同而有所不同。此外，应了解，此类开发可能非常复杂耗时，但无论如何对受益于本发明的一般技术人员而言，此类开发仍是常规的设计、建造和制造操作。

在介绍本发明各种实施例的元件时，“一”、“一个”、“该”和“所述”旨在表示有一个或多个元件。术语“包括”、“包含”以及“具有”旨在表示包括性含义，且表示除了所列元件外，可能还有其他元件。