[发明专利]转子叶片及对应的燃气涡轮

说明书

本发明提供了一种转子叶片及对应的燃气涡轮。所述转子叶片包括翼型件。所述翼型件包括前缘和在所述前缘下游的后缘。所述翼型件还包括径向外部的尖端，所述尖端具有压力侧尖端轨和吸力侧尖端轨。槽形成于所述吸力侧尖端轨的后部中，开口位于所述后缘处的所述吸力侧尖端轨和所述压力侧尖端轨之间。气体从所述尖端通过所述槽和所述开口流动，以抑制在邻近所述翼型件的吸力侧壁处形成涡流。

技术领域

本发明一般涉及用于涡轮机的转子叶片。更具体地，本发明涉及其尖端具有涡流抵消特征的转子叶片及对应的燃气涡轮。

背景技术

涡轮机广泛应用于例如发电的领域中。例如，传统燃气涡轮系统包括压缩机区段、燃烧器区段和至少一个涡轮区段。压缩机区段配置成当空气流过压缩机区段时压缩空气。接着使空气从压缩机区段流到燃烧器区段，在此与燃料混合并燃烧，产生热气体流。将热气体流提供至涡轮区段，涡轮区段通过从热气体流提取能量从而利用热气体流以给压缩机、发电机和其它各种负载供能。

涡轮区段通常包括沿热气体路径设置的多个级，使得热气体经过第一级喷嘴和转子叶片(rotor blades)流动，并经过随后的涡轮级的喷嘴和转子叶片流动。涡轮转子叶片可以固定到包括涡轮转子的多个转子盘，每个转子盘安装到转子轴以随其旋转。

涡轮转子叶片大致包括：翼型件(airfoil)，其从基本平坦的平台(planarplatform)径向外延伸；以及柄部(shank portion)，其从平台径向向内延伸，以用于将转子叶片固定到转子盘之一。翼型件的尖端通常从涡轮机的静止护罩径向向内间隔开，使得在尖端和护罩之间限定小间隙。这个间隙的大小通常尽可能地小，以可实现翼型件尖端和护罩之间的热气体流最小化。

在许多情况下，翼型件的尖端可以包括围绕翼型件的周界延伸的声响器尖端壁(squealer tip wall)，以便在其之间限定尖端腔和尖端底板。通常使用声响器尖端壁减小在翼型件尖端和护罩之间限定的间隙的大小。然而，这产生涡轮转子叶片的附加部件，所述附加部件受到围绕翼型件流动的热气体的加热。因此，通常在尖端底板中限定冷却孔，以允许冷却介质从翼型件内的翼型冷却回路引导到尖端腔。尽管声响器尖端壁减小了在翼型件尖端和护罩之间限定的间隙的大小，但一些跨过尖端的泄露(over tip leakage)可能在尖端壁上翻转(roll over)。这些流可导致在叶片表面的吸力侧上形成强的涡流(vortexflow)，这导致熵(entropy)产生和性能损失。

发明内容

本发明的方面和优点在下面的描述中提出，或者可由该描述显而易见，或者可通过实施本发明来了解。

根据一个示例性实施例，提供了一种转子叶片。所述转子叶片包括翼型件。所述翼型件包括前缘(leading edge)和在所述前缘下游的后缘(trailing edge)。所述翼型件还包括：根部(root)，其在所述前缘和所述后缘之间延伸；以及尖端(tip)，其从所述根部径向向外间隔开。所述尖端包括尖端底板(tip floor)。所述翼型件还包括压力侧壁(pressureside wall)，所述压力侧壁在所述根部和所述尖端之间延伸，并在所述前缘和所述后缘之间延伸。所述翼型件还包括吸力侧壁(suction side wall)，所述吸力侧壁在所述根部和所述尖端之间延伸，并在所述前缘和所述后缘之间延伸。所述吸力侧壁与所述压力侧壁相对。所述翼型件还包括：压力侧尖端轨(pressure side tip rail)，其在所述前缘和所述后缘之间沿所述压力侧壁从所述尖端底板径向向外延伸；以及吸力侧尖端轨，其在所述前缘和所述后缘之间沿所述吸力侧壁从所述尖端底板径向向外延伸。尖端腔(tip cavity)由所述尖端底板、所述压力侧尖端轨和所述吸力侧尖端轨限定。所述尖端腔限定所述尖端底板外部的(outward of)径向范围(radial extent)。槽(slot)形成于所述吸力侧尖端轨的后部中。气体从所述尖端腔经由所述槽和开口(opening)流动，并且来自所述尖端腔的气流抑制在邻近所述吸力侧壁处形成涡流。