[发明专利]基于样条曲线设计的涡轮叶片缘板

说明书

本发明提出一种基于样条曲线设计的涡轮叶片缘板，包括缘板本体，所述缘板本体具有上端面和下端面，所述上端面与所述涡轮叶片连接，所述下端面与一榫齿连接，所述缘板本体整体呈曲线形结构，所述缘板本体具有第一端和与所述第一端相反的第二端，所述缘板本体在靠近所述第一端的位置向上拱起以形成一凸起部，所述凸起部具有一圆形顶尖，所述缘板本体在靠近所述第二端的位置向下凹陷以形成一下凹部，所述下凹部具有一尾流曲面。

技术领域

本发明涉及一种涡轮叶片缘板，特别涉及一种基于样条曲线设计的涡轮叶片缘板。

背景技术

在燃气轮机系统中，从燃烧室出来的高温、高速、高压的流体工质在流动过程中不断膨胀，在经过涡轮叶片部位的流道时，流体流动十分复杂，其中伴随着流道涡、二次流等能量损失现象。而传统的涡轮叶片缘板大多是平直的规则长方体，这样的涡轮叶片缘板会不可避免地阻碍流体工质的自由膨胀，造成能量损失加剧，前一级涡轮与后一级涡轮气流流通过渡不流畅等问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种基于样条曲线设计的涡轮叶片缘板，以有效解决上述提出的至少一种问题。

本发明提供一种基于样条曲线设计的涡轮叶片缘板，包括缘板本体，所述缘板本体具有上端面和下端面，所述上端面与所述涡轮叶片连接，所述下端面与一榫齿连接，所述缘板本体整体呈曲线形结构，所述缘板本体具有第一端和与所述第一端相反的第二端，所述缘板本体在靠近所述第一端的位置向上拱起以形成一凸起部，所述凸起部具有一圆形顶尖，所述缘板本体在靠近所述第二端的位置向下凹陷以形成一下凹部，所述下凹部具有一尾流曲面。

在一实施例中，所述涡轮叶片包括叶片表面和叶片根部，所述缘板本体的上端面自所述凸起部至所述下凹部之间的部位与所述叶片根部圆滑过渡连接，所述缘板本体的下端面自所述凸起部的位置向下延伸出一第一连接部，所述缘板本体的下端面自所述下凹部的位置向下延伸出一第二连接部，所述第一连接部和第二连接部用于与所述榫齿连接。

在一实施例中，所述凸起部与所述第一端之间形成前伸部，所述前伸部与所述第一连接部之间以圆弧过渡连接，所述下凹部与所述第二端之间形成后延部，所述后延部与所述第二连接部之间以圆弧过渡连接，所述凸起部与所述下凹部之间形成缘板过渡部。

在一实施例中，所述前伸部的上端面为弧形面。

在一实施例中，所述前伸部在朝向所述第一端的下缘设计为圆弧面，所述后延部在朝向所述第二端的下缘设计为圆弧面。

在一实施例中，所述第一连接部与所述缘板过渡部之间以圆弧过渡连接，所述第二连接部与所述缘板过渡部之间以圆弧过渡连接。

在一实施例中，所述前伸部的厚度大于所述缘板过渡部的厚度，所述后延部的厚度大于所述缘板过渡部的厚度。

在一实施例中，所述缘板过渡部与所述缘板的轴向方向呈17度。

在一实施例中，所述前伸部的下缘圆弧面的圆弧曲线为11度，所述后延部的下缘圆弧面的圆弧曲线为11度。

综上所述，本发明提出一种基于样条曲线的涡轮叶片缘板，解决传统的涡轮叶片缘板平直规则的平面体，因阻碍流体工质的自由膨胀而导致能量损失加剧的问题。所述涡轮叶片缘板符合流体气动性能，能提高涡轮效率、延缓材料疲劳失效。缘板与叶片根部样条曲线平滑过渡，避免流道涡、二次流的出现和扩张，进而提高效率。缘板本体的前伸部和后延部采用封严结构设计，避免流体工质从径向间隙中泄漏，使流体工质尽可能用于做功和避免高温流体工质泄漏，造成整个转子温度场的不均衡影响材料性能。同时缘板前伸和后延的曲面体可以解决前一级涡轮与后一级涡轮气流流通过渡不流畅、叶根漏气等问题。

附图说明

图1为本发明涡轮叶片、缘板和榫齿的组合结构示意图。

图2为本发明涡轮叶片的叶根与缘板本体圆角过渡的结构示意图。