[发明专利]涡轮机叶片、所属的设备、流体机械和应用

说明书

本发明涉及一种用于流体机械的涡轮机叶片(10)，其包括叶身(1)，所述叶身具有叶片尖部区域(3)和密封区域(2)，所述密封区域具有拉胀材料并且设置和构成为，使得在从涡轮机叶片(10)的静止状态(10)过渡到运行状态中时，涡轮机叶片的叶片尖部区域(3)沿垂直于叶身(1)的纵轴线(A)的第一方向(4)膨胀。此外，描述将用于涡轮机叶片(10)的拉胀材料在流体机械运行时密封气体路径的应用。

技术领域

本发明涉及一种涡轮机叶片，例如用于燃气轮机或蒸汽轮机的转子叶片或用于涡轮机-压缩机单元的叶片。此外，本发明涉及一种设备以及一种流体机械以及用于涡轮机叶片的拉胀材料的应用。

背景技术

涡轮机叶片例如从EP 0 991 866B1中已知。

对于流体机械的有效的工作方式重要的是：将在涡轮机叶片、尤其叶片尖部和周围的环形区段之间的间隙在运行期间保持得尽可能小。大的间隙量相应地对涡轮机效率具有负面的影响，因为在运行时在叶片旁流动经过的做功流体无法“做功”进而例如保持未被利用，例如未被用于产生流。然而，由于在从涡轮机叶片和/或流体机械的静止状态过渡到运行状态中时叶片和壳体或环形区段的热膨胀，一定的间隙间距是不可避免的。

涡轮机叶片通常在流体机械起动时与壳体相比显著更快地发热。因此，在壳体由于其发热而膨胀之前，叶片也膨胀。由此，在流体机械的启动阶段中，间隙通常具有最小的量。如果随后壳体同样发热，因此所述壳体也膨胀并且间隙间距强制性地再次变大。

至今为止，借助于磨料应对在叶片尖部和环形区段之间大间隙的问题，其中叶片尖部在运行时例如能够研磨成环形区段。替选地，流体机械的轴连同叶片组直至全部相关部件完全加热到最终的运行温度上都能够沿着流体机械的旋转轴线(在燃气轮机中例如朝燃烧室)移动。

发明内容

本发明的的目的是：提出一种所描述的问题的改进的或替选的解决方案，尤其通过有效的密封将在涡轮机叶片和包围其的壳体之间的间隙量(径向间隙)保持得尽可能小。

所述目的通过独立权利要求的主题来实现。有利的设计方案是从属权利要求的主题。

本申请的一个方面涉及一种用于流体机械、尤其涡轮机的涡轮机叶片，其包括叶身，所述叶身具有叶片尖部区域和密封区域。密封区域尤其设置用于密封用于流体机械的做功流体的路径。

做功流体的所提出的路径适当地在流体机械的运行状态下至少由涡轮机叶片和壳体或环形区段限定。例如在燃气轮机作为流体机械的情况下，路径优选为热燃气路径。

密封区域设置和构成为，使得在从涡轮机叶片的静止状态过渡到涡轮机叶片的运行状态中时，叶片尖部区域沿垂直于叶身的纵轴线的第一方向膨胀。

在一个设计方案中，密封区域具有拉胀材料。通过该设计方案，能够尤其适宜地达到上述膨胀，或甚至是首次实现上述膨胀。所提出的膨胀优选是与沿着第一方向的正常的热膨胀不同的膨胀。如下膨胀有利地特别胜过沿着第一方向的相应的热膨胀，所述膨胀根据本发明由于拉胀材料或密封区域在过渡到运行状态中时的拉胀特性形成。

通过所描述的膨胀，涡轮机叶片优选构成用于在运行状态下尽可能好地或最佳地密封间隙，使得在涡轮机叶片运行时，有利地做功流体的几乎整个流用于产生流并且能够改进流体机械的效率，其中所述缝隙优选固有地位于叶片尖部区域和涡轮机的定子、环形区段或壳体之间。

叶身的“纵轴线”优选表示始于叶根到叶片尖部区域的方向或轴线。

关于流体机械，叶身的长度或纵轴线能够描述径向间距，例如距流体机械的轴或旋转轴线的间距。

“运行状态”相应于常规运行优选描述涡轮机叶片和/或流体机械的状态，在所述常规运行中涡轮机叶片优选加载有热燃气或蒸汽作为做功流体。