CN115045716A - 在翼部下方具有突起的涡轮叶片尖端护罩 - Google Patents

在翼部下方具有突起的涡轮叶片尖端护罩 Download PDF

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CN115045716A CN202210214908.7A CN202210214908A CN115045716A CN 115045716 A CN115045716 A CN 115045716A CN 202210214908 A CN202210214908 A CN 202210214908A CN 115045716 A CN115045716 A CN 115045716A
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威廉·斯科特·泽米蒂斯
理查德·瑞恩·皮尔森
F·罗曼-莫拉莱斯
B·S·格雷
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Abstract

本发明提供了一种尖端护罩(220)，该尖端护罩包括一对相对的轴向延伸翼部(232,234)，该一对轴向延伸翼部被配置为在其径向外端(222)处联接到翼型件(202)。该尖端护罩(220)还包括从该一对相对的轴向延伸翼部(232,234)径向延伸的尖端轨道(250)。尖端护罩表面轮廓可以是该尖端轨道(250)的下游侧(254)和/或上游侧(252)、该尖端护罩(220)的前导Z凹口(276)、和/或翼部(234)的下游径向内表面(242)。该表面轮廓可具有基本上符合在相应表中列出的X和Y的笛卡尔坐标值以及可能的Z和厚度的至少一部分的标称轮廓。该翼部(234)的该径向内表面(242)可限定沿着该翼型件(202)的该径向外端(222)、吸力侧圆角(280)和该翼部(234)的径向内表面(242)延伸到该翼部(234)的轴向边缘(284)的突起(282)。

Description

在翼部下方具有突起的涡轮叶片尖端护罩
技术领域
本文公开的主题涉及涡轮机。更具体地，本文公开的主题涉及涡轮叶片尖端护罩表面轮廓，以及在其翼部下方具有突起的尖端护罩。
背景技术
一些喷气式飞机和简单或联合循环电厂系统在其配置和操作中采用涡轮或所谓的涡轮机。这些涡轮中的一些采用在操作期间暴露于流体流的翼型件(例如，涡轮喷嘴、叶片、翼型件等)。这些翼型件被配置为与流体流进行空气动力学相互作用并从这些流体流生成能量作为发电的一部分。例如，翼型件可用于产生推力，将动能转换为机械能，和/或将热能转换为机械能。由于这种相互作用和转换，这些翼型件的空气动力学特性和损失可能会导致系统和涡轮操作、性能、推力、效率、可靠性和动力发生损失。另外，在操作期间，翼型件的径向外端上的尖端护罩与静止部件相互作用以将热气体引向翼型件。由于这种相互作用和转换，这些尖端护罩的空气动力学特性可能导致系统和涡轮操作、性能、推力、效率、可靠性和动力发生损失。
发明内容
下文提到的所有方面、示例和特征可以以任何技术上可能的方式组合。
本公开的一个方面包括一种涡轮叶片尖端护罩，该涡轮叶片尖端护罩包括：一对相对的轴向延伸翼部，该对轴向延伸翼部被配置为在翼型件的径向外端处联接到翼型件，该翼型件具有压力侧和与压力侧相对的吸力侧、跨越压力侧与压力侧之间的前缘以及与前缘相对并且跨越压力侧与压力侧之间的后缘；尖端轨道，该尖端轨道从该对相对的轴向延伸翼部径向延伸，该尖端轨道具有下游侧、与下游侧相对的上游侧以及最前和径向最外原点，并且其中尖端轨道的上游侧的形状具有基本上符合表I中列出的X、Y和Z的笛卡尔坐标值的至少一部分并且起源于最前和径向最外原点的标称轮廓，其中笛卡尔坐标值是0％至100％的无因次量，可通过将X值、Y值和Z值乘以以距离单位表示的最小尖端轨道X向范围来转换为距离，并且其中X值、Y值和Z值通过线连接以限定尖端轨道上游侧轮廓。
本公开的另一方面包括前述方面中的任一项，并且涡轮叶片包括第二级叶片。
本公开的另一方面包括前述方面中的任一项，并且尖端轨道的下游侧的形状具有基本上符合表II中列出的X、Y和Z的笛卡尔坐标值的至少一部分并且起源于最前和径向最外原点的标称轮廓，其中笛卡尔坐标值是0％至100％的无因次量，可通过将X值、Y值和Z值乘以以距离单位表示的最小尖端轨道X向范围来转换为距离，并且其中X值、Y值和Z值通过线连接以限定尖端轨道下游侧轮廓。
本公开的另一方面包括前述方面中的任一项，并且还包括前导Z凹口表面，该前导Z凹口表面的形状具有基本上符合表III中列出的X、Y、Z的笛卡尔坐标值和厚度值的至少一部分并且起源于最前和径向最外原点的标称轮廓，其中笛卡尔坐标值是0％至100％的无因次量，可通过将这些值乘以最小尖端轨道X向范围来转换为距离，并且其中X值和Y值彼此平滑连接以形成前导Z凹口表面轮廓，其中前导Z凹口表面轮廓在每个X坐标值和Y坐标值处的厚度从对应的Z值径向向内延伸。
本公开的另一方面包括前述方面中的任一项，并且在尖端轨道的下游侧上的翼部的径向内表面的形状具有基本上符合表IV中列出的X、Y、Z的笛卡尔坐标值的至少一部分并且起源于最前和径向最外原点的标称轮廓，其中笛卡尔坐标值是0％至100％的无因次量，可通过将X值、Y值和Z值乘以最小尖端轨道X向范围来转换为距离，并且其中X值、Y值和Z值彼此平滑连接以形成下游侧径向内表面轮廓。
本公开的另一方面包括一种涡轮叶片尖端护罩，该涡轮叶片尖端护罩包括：一对相对的轴向延伸翼部，该对轴向延伸翼部被配置为在翼型件的径向外端处联接到翼型件，该翼型件具有吸力侧和与吸力侧相对的压力侧、跨越压力侧与压力侧之间的前缘以及与前缘相对并且跨越压力侧与压力侧之间的后缘；尖端轨道，该尖端轨道从该对相对的轴向延伸翼部径向延伸，该尖端轨道具有下游侧、与下游侧相对的上游侧以及最前和径向最外原点，并且其中尖端轨道的下游侧的形状具有基本上符合表II中列出的X、Y和Z的笛卡尔坐标值的至少一部分并且起源于最前和径向最外原点的标称轮廓，其中笛卡尔坐标值是0％至100％的无因次量，可通过将X值、Y值和Z值乘以以距离单位表示的最小尖端轨道X向范围来转换为距离，并且其中X值、Y值和Z值通过线连接以限定尖端轨道下游侧轮廓。
本公开的另一方面包括前述方面中的任一项，并且涡轮叶片包括第二级叶片。
本公开的另一方面包括前述方面中的任一项，并且尖端轨道的上游侧的形状具有基本上符合表I中列出的X、Y和Z的笛卡尔坐标值的至少一部分并且起源于最前和径向最外原点的标称轮廓，其中笛卡尔坐标值是0％至100％的无因次量，可通过将X值、Y值和Z值乘以以距离单位表示的最小尖端轨道X向范围来转换为距离，并且其中X值、Y值和Z值通过线连接以限定尖端轨道上游侧轮廓。
本公开的另一方面包括前述方面中的任一项，并且还包括前导Z凹口表面，该前导Z凹口表面的形状具有基本上符合表III中列出的X、Y、Z的笛卡尔坐标值和厚度值的至少一部分并且起源于最前和径向最外原点的标称轮廓，其中笛卡尔坐标值是0％至100％的无因次量，可通过将这些值乘以最小尖端轨道X向范围来转换为距离，并且其中X值和Y值彼此平滑连接以形成前导Z凹口表面轮廓，其中前导Z凹口表面轮廓在每个X坐标值和Y坐标值处的厚度从对应的Z值径向向内延伸。
本公开的另一方面包括前述方面中的任一项，并且在尖端轨道的下游侧上的翼部的径向内表面的形状具有基本上符合表IV中列出的X、Y、Z的笛卡尔坐标值的至少一部分并且起源于最前和径向最外原点的标称轮廓，其中笛卡尔坐标值是0％至100％的无因次量，可通过将X值、Y值和Z值乘以最小尖端轨道X向范围来转换为距离，并且其中X值、Y值和Z值彼此平滑连接以形成下游侧径向内表面轮廓。
本公开的另一方面包括一种涡轮叶片尖端护罩，该涡轮叶片尖端护罩包括：一对相对的轴向延伸翼部，该对轴向延伸翼部被配置为在翼型件的径向外端处联接到翼型件，该翼型件具有压力侧和与压力侧相对的吸力侧、跨越压力侧与压力侧之间的前缘以及与前缘相对并且跨越压力侧与压力侧之间的后缘；尖端轨道，该尖端轨道从该对相对的轴向延伸翼部径向延伸，该尖端轨道具有下游侧和与下游侧相对的上游侧以及最前和径向最外原点；和前导Z凹口表面，该前导Z凹口表面的形状具有基本上符合表III中列出的X、Y、Z的笛卡尔坐标值和厚度值的至少一部分并且起源于最前和径向最外原点的标称轮廓，其中笛卡尔坐标值是0％至100％的无因次量，可通过将这些值乘以最小尖端轨道X向范围来转换为距离，并且其中X值和Y值彼此平滑连接以形成前导Z凹口表面轮廓，其中前导Z凹口表面轮廓在每个X坐标值和Y坐标值处的厚度从对应的Z值径向向内延伸。
本公开的另一方面包括前述方面中的任一项，并且涡轮叶片包括第二级叶片。
本公开的另一方面包括前述方面中的任一项，并且尖端轨道的上游侧的形状具有基本上符合表I中列出的X、Y和Z的笛卡尔坐标值的至少一部分并且起源于最前和径向最外原点的标称轮廓，其中笛卡尔坐标值是0％至100％的无因次量，可通过将X值、Y值和Z值乘以以距离单位表示的最小尖端轨道X向范围来转换为距离，并且其中X值、Y值和Z值通过线连接以限定尖端轨道上游侧轮廓。
本公开的另一方面包括前述方面中的任一项，并且尖端轨道的下游侧的形状具有基本上符合表II中列出的X、Y和Z的笛卡尔坐标值的至少一部分并且起源于最前和径向最外原点的标称轮廓，其中笛卡尔坐标值是0％至100％的无因次量，可通过将X值、Y值和Z值乘以以距离单位表示的最小尖端轨道X向范围来转换为距离，并且其中X值、Y值和Z值通过线连接以限定尖端轨道下游侧轮廓。
本公开的另一方面包括前述方面中的任一项，并且还包括在尖端轨道的下游侧上的翼部的径向内表面，该径向内表面的形状具有基本上符合表IV中列出的X、Y、Z的笛卡尔坐标值的至少一部分并且起源于最前和径向最外原点的标称轮廓，其中笛卡尔坐标值是0％至100％的无因次量，可通过将X值、Y值和Z值乘以最小尖端轨道X向范围来转换为距离，并且其中X值、Y值和Z值彼此平滑连接以形成下游侧径向内表面轮廓。
本公开的一个方面包括一种涡轮叶片尖端护罩，该涡轮叶片尖端护罩包括：一对相对的轴向延伸翼部，该对轴向延伸翼部被配置为在翼型件的径向外端处联接到翼型件，该翼型件具有压力侧和与压力侧相对的吸力侧、跨越压力侧与压力侧之间的前缘以及与前缘相对并且跨越压力侧与压力侧之间的后缘；尖端轨道，该尖端轨道从该对相对的轴向延伸翼部径向延伸，该尖端轨道具有下游侧和与下游侧相对的上游侧，该尖端轨道具有最前和径向最外原点；和在尖端轨道的下游侧上的翼部的径向内表面，该翼部的径向内表面的形状具有基本上符合表IV中列出的X、Y、Z的笛卡尔坐标值的至少一部分并且起源于最前和径向最外原点的标称轮廓，其中笛卡尔坐标值是0％至100％的无因次量，可通过将X值、Y值和Z值乘以最小尖端轨道X向范围来转换为距离，并且其中X值、Y值和Z值彼此平滑连接以形成下游侧径向内表面轮廓。
本公开的另一方面包括前述方面中的任一项，并且涡轮叶片包括第二级叶片。
本公开的另一方面包括前述方面中的任一项，并且尖端轨道的上游侧的形状具有基本上符合表I中列出的X、Y和Z的笛卡尔坐标值的至少一部分并且起源于最前和径向最外原点的标称轮廓，其中笛卡尔坐标值是0％至100％的无因次量，可通过将X值、Y值和Z值乘以以距离单位表示的最小尖端轨道X向范围来转换为距离，并且其中X值、Y值和Z值通过线连接以限定尖端轨道上游侧轮廓。
本公开的另一方面包括前述方面中的任一项，并且尖端轨道的下游侧的形状具有基本上符合表II中列出的X、Y和Z的笛卡尔坐标值的至少一部分并且起源于最前和径向最外原点的标称轮廓，其中笛卡尔坐标值是0％至100％的无因次量，可通过将X值、Y值和Z值乘以以距离单位表示的最小尖端轨道X向范围来转换为距离，并且其中X值、Y值和Z值通过线连接以限定尖端轨道下游侧轮廓。
本公开的另一方面包括前述方面中的任一项，并且还包括前导Z凹口表面，该前导Z凹口表面的形状具有基本上符合表III中列出的X、Y、Z的笛卡尔坐标值和厚度值的至少一部分并且起源于最前和径向最外原点的标称轮廓，其中笛卡尔坐标值是0％至100％的无因次量，可通过将这些值乘以最小尖端轨道X向范围来转换为距离，并且其中X值和Y值彼此平滑连接以形成前导Z凹口表面轮廓，其中前导Z凹口表面轮廓在每个X坐标值和Y坐标值处的厚度从对应的Z值径向向内延伸。
本公开的一个方面包括一种涡轮叶片，该涡轮叶片包括：翼型件，该翼型件从根端延伸到径向外端，该翼型件具有压力侧和与压力侧相对的吸力侧；尖端护罩，该尖端护罩从径向外端延伸，该尖端护罩包括翼部；和吸力侧圆角，该吸力侧圆角将径向外端与尖端护罩联接；和突起，该突起沿着翼型件的径向外端、吸力侧圆角和翼部的径向内表面延伸到翼部的轴向边缘。
本公开的另一方面包括前述方面中的任一项，并且突起在翼型件的弦长的大约25％至35％内的位置处沿着翼型件的径向外端延伸。
本公开的另一方面包括前述方面中的任一项，其中翼部是一对相对的轴向延伸翼部中的一个翼部，该对轴向延伸翼部被配置为在翼型件的径向外端处联接到翼型件；并且其中尖端护罩还包括：尖端轨道，该尖端轨道从该对相对的轴向延伸翼部径向延伸，该尖端轨道具有下游侧和与下游侧相对的上游侧，该尖端轨道具有最前和径向最外原点；以及在尖端轨道的下游侧上的翼部的径向内表面，该径向内表面限定吸力侧圆角和突起的至少一部分，该径向内表面的形状具有基本上符合表IV中列出的X、Y、Z的笛卡尔坐标值的至少一部分并且起源于最前和径向最外原点的标称轮廓，其中笛卡尔坐标值是0％至100％的无因次量，可通过将X值、Y值和Z值乘以最小尖端轨道X向范围来转换为距离，并且其中X值、Y值和Z值彼此平滑连接以形成下游侧径向内表面轮廓。
本公开的另一方面包括前述方面中的任一项，并且尖端轨道的上游侧的形状具有基本上符合表I中列出的X、Y和Z的笛卡尔坐标值的至少一部分并且起源于最前和径向最外原点的标称轮廓，其中笛卡尔坐标值是0％至100％的无因次量，可通过将X值、Y值和Z值乘以以距离单位表示的最小尖端轨道X向范围来转换为距离，并且其中X值、Y值和Z值通过线连接以限定尖端轨道上游侧轮廓。
本公开的另一方面包括前述方面中的任一项，并且尖端轨道的下游侧的形状具有基本上符合表II中列出的X、Y和Z的笛卡尔坐标值的至少一部分并且起源于最前和径向最外原点的标称轮廓，其中笛卡尔坐标值是0％至100％的无因次量，可通过将X值、Y值和Z值乘以以距离单位表示的最小尖端轨道X向范围来转换为距离，并且其中X值、Y值和Z值通过线连接以限定尖端轨道下游侧轮廓。
本公开的另一方面包括前述方面中的任一项，并且尖端护罩还包括前导Z凹口表面，该前导Z凹口表面的形状具有基本上符合表III中列出的X、Y、Z的笛卡尔坐标值和厚度值的至少一部分并且起源于最前和径向最外原点的标称轮廓，其中笛卡尔坐标值是0％至100％的无因次量，可通过将这些值乘以最小尖端轨道X向范围来转换为距离，并且其中X值和Y值彼此平滑连接以形成前导Z凹口表面轮廓，其中前导Z凹口表面轮廓在每个X坐标值和Y坐标值处的厚度从对应的Z值径向向内延伸。
本公开中描述的两个或更多个方面(包括本概述部分中描述的那些方面)可以组合以形成本文未具体描述的实施方案。
在以下附图和描述中阐述一个或多个具体实施的细节。根据说明书和附图以及权利要求书，其他特征、目的和优点将是显而易见的。
附图说明
从结合描绘本公开的各种实施方案的附图的对本公开的各个方面的以下详细描述，将更容易理解本公开的这些和其他特征，其中：
图1示出了例示性涡轮机的横截面视图；
图2示出了可与图1中的涡轮机一起使用的具有四级的例示性涡轮组件的剖视图；
图3示出了根据本公开的各种实施方案的在翼型件的径向外端上包括尖端护罩的例示性涡轮叶片的三维视透视图；
图4示出了根据本公开的各种实施方案的如图3中的尖端护罩的平面图；
图5A示出了根据本公开的实施方案的包括上游尖端轨道表面轮廓的点的如图3中的尖端护罩的正向透视图；
图5B示出了根据本公开的实施方案的包括前导Z凹口表面轮廓的点的如图3中的尖端护罩的正向透视图；
图6示出了根据本公开的实施方案的包括下游尖端轨道表面轮廓的点的如图3中的尖端护罩的正向透视图；
图7示出了根据本公开的各种实施方案的包括前导Z凹口表面轮廓的点的如图3中的尖端护罩的局部平面图；
图8A示出了根据本公开的各种实施方案的包括径向内翼形表面轮廓的点的如图3中的尖端护罩的向上透视图；
图8B示出了根据本公开的各种实施方案的包括径向内翼形表面轮廓的点的如图3中的尖端护罩的向上部分横截面视图；
图9示出了根据本公开的各种实施方案的图8a-B的尖端护罩的放大正向透视和部分横截面视图；并且
图10示出了根据本公开的各种实施方案的具有叠加在其下方的翼型件(也包括图9的视图线9-9)的图9的尖端护罩的示意性平面图。
应当注意，本公开的附图未必按比例绘制。附图旨在仅描绘本公开的典型方面，并且因此不应当被视为限制本公开的范围。在附图中，类似的编号表示附图之间的类似的元件。
具体实施方式
作为初始事项，为了清楚地描述当前技术，当引用和描述涡轮机内的相关机器部件时，将有必要选择某些术语。在可能范围内，通用行业术语将以与术语的接受含义一致的方式来使用和采用。除非另有说明，否则应当对此类术语给出与本申请的上下文和所附权利要求书的范围一致的广义解释。本领域的普通技术人员将了解，通常可以使用若干不同或重叠术语来引用特定部件。在本文中可描述为单个零件的物体可以包括多个部件并且在另一个上下文中被引用为由多个部件组成。另选地，本文中可描述为包括多个部件的物体可在别处称为单个零件。
此外，本文中可能会定期使用若干描述性术语，并且在本节开始时定义这些术语应当证明是有帮助的。除非另有说明，否则这些术语以及其定义如下。如本文所用，“下游”和“上游”是指示相对于流体流动的方向的术语，诸如通过涡轮引擎的工作流体，或者例如通过燃烧器的空气流或通过涡轮机的部件系统之一的冷却剂。术语“下游”对应于流体流动方向，并且术语“上游”是指与流动相反的方向。在没有任何另外的特殊性的情况下，术语“前”和“后”是指方向，其中“前”是指引擎的前端或压缩机端，并且“后”是指引擎的后端或涡轮机端。
通常需要描述相对于中心轴线设置在不同径向位置的零件。术语“径向”是指垂直于轴线的移动或位置。例如，如果第一部件比第二部件更靠近轴线，则本文将说明第一部件沿第二部件“径向向内”或在第二部件的“内侧”。另一方面，如果第一部件比第二部件更远离轴线驻留，则本文可以说明第一部件是第二部件的“径向向外”或“外侧”。术语“轴向”是指平行于轴线A(例如，转子轴110)的移动或位置。最后，术语“周向”是指围绕轴线的移动或位置。应当理解，此类术语可以相对于涡轮的中心轴线应用。
此外，在本文中可以有规律地使用若干描述性术语，如下所述。术语“第一”、“第二”和“第三”可以可互换地使用，以将一个部件与另一个部件区分开，并且不旨在表示单独部件的位置或重要性。
本文使用的术语仅用于描述特定实施方案的目的并且不旨在限制本公开。如本文所用，单数形式“一个”、“一种”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文另有明确地指出。将进一步理解，当在说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”指定存在陈述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但是不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组。“任选的”或“任选地”是指随后描述的事件或元件可能发生或存在或可能不发生或不存在，并且该描述包括事件发生或元件存在的情况和事件不发生或元件不存在的情况。
在元件或层被称为“处于另一个元件或层上”、“接合到另一个元件或层”、“连接到另一个元件或层”或“联接到另一个元件或层”的情况下，它可直接处于另一元件或层上、接合到另一元件或层、连接到另一元件或层或联接到另一元件或层，或者可存在居间元件或层。相比之下，当元件被称为“直接在……上”、“直接接合到”、“直接连接到”或“直接联接到”另一个元件或层时，可不存在居间元件或层。用于描述元件之间关系的其他词语应以类似的方式解释(例如，“在……之间”与“直接在……之间”，“相邻”与“直接相邻”等)。如本文所用，术语“和/或”包括一个或多个相关联的所列项目的任何和所有组合。
本公开的各个方面涉及旋转涡轮转子叶片的尖端护罩的表面轮廓(下文称为“叶片”或“涡轮叶片”)。尖端护罩的实施方案包括一对相对的轴向延伸翼部，该对翼部被构造成在其径向外端处联接到翼型件。翼型件具有吸力侧和与吸力侧相对的压力侧、跨接在压力侧和吸力侧之间的前缘、以及与前缘相对且跨接在压力侧和吸力侧之间的后缘。一般来讲，压力侧面向上游，而吸力侧面向下游。该尖端护罩还包括尖端轨道，该尖端轨道从该对相对的轴向延伸翼部径向延伸。尖端轨道具有下游侧以及与下游侧相对的上游侧。如本文所述，尖端轨道还包括用作表面轮廓的参考点的最前和径向最外原点。尖端护罩表面轮廓可以是该尖端轨道的下游侧和/或上游侧、该尖端护罩的前导Z凹口和尖端护罩的翼部的下游径向内表面。
表面轮廓被描述为具有标称轮廓的形状，该标称轮廓基本上符合在相应表中列出的X和Y的笛卡尔坐标值以及可能的Z和厚度的至少一部分。笛卡尔坐标起源于尖端轨道的最前和径向最外原点。笛卡尔坐标值是0％至100％的无因次量，可通过将这些值乘以以距离单位表示的特定归一化参数值来转换为距离。即，表中的坐标值是归一化参数的百分比，因此归一化参数的实际期望距离的乘积提供了具有归一化参数的实际期望距离的尖端护罩的表面轮廓的实际坐标。
如本文将进一步描述的，归一化参数可以根据特定表面轮廓而变化。出于本公开的目的，归一化参数可以是尖端轨道250的最小尖端轨道X向范围270(图4)。可通过将特定表中的值乘以实际的、期望最小尖端轨道X向范围270(例如，2.2厘米)来呈现尖端轨道表面轮廓的实际X值。在任何情况下，X值和Y值以及Z值(如果提供)通过线和/或弧连接，以使用任何现在已知或以后开发的曲线拟合技术来限定平滑表面轮廓，该曲线拟合技术用于产生适合于涡轮机尖端护罩的弯曲表面。曲线拟合技术可以包括但不限于外推、内插、平滑化、多项式回归和/或其他数学曲线拟合函数。曲线拟合技术可以手动地和/或计算地执行，例如通过统计和/或数值分析软件。
参考附图，图1是燃烧涡轮或燃气涡轮(GT)系统100(下文为“GT系统100”)形式的例示性涡轮机90的示意性视图。GT系统100包括压缩机102和燃烧器104。燃烧器104包括燃烧区域105和燃料喷嘴组件106。GT系统100还包括涡轮108和普通转子压缩机/涡轮轴110(在下文中称为“转子轴110”)。在一个非限制性实施方案中，GT系统100可以是9F.03发动机，可从位于南卡罗来纳州格林维尔的通用电气公司(General Electric Company,Greenville,S.C)商购获得。本公开不限于任一种特定的GT系统，并且可以与其他发动机一起实现，包括例如通用电气公司的F、HA、B、LM、GT、TM和E级发动机型，以及其他公司的发动机型。此外，本公开的教导内容不一定仅适用于GT系统，并且可应用于其他类型的涡轮机，例如蒸汽涡轮、喷气发动机、压缩机等。
图2示出了可与图1中的GT系统100一起使用的具有四个级L0-L3的涡轮108的例示性部分的横截面视图。该四个级称为L0、L1、L2和L3。级L0是第一级并且是四个级中的最小级(在径向方向上)。级L1是第二级并且是轴向方向上的下一个级。级L2是第三级并且是轴向方向上的下一个级。级L3是第四级(最后级)并且是最大的(在径向方向上)。应当理解，四个级仅作为一个非限制性示例示出，并且每个涡轮可具有多于或少于四个级。
一组静止叶片或喷嘴112与一组旋转叶片114配合，以形成涡轮108的每个级L0-L3并且限定通过涡轮108的流动路径的一部分。每组中的旋转叶片114联接到相应的转子轮116，该转子轮将它们周向地联接到转子轴110。即，多个旋转叶片114以周向间隔的方式机械地联接到每个转子轮116。静止叶片区段115包括围绕转子轴110周向间隔的静止喷嘴112。每个喷嘴112可包括与翼型件130连接的至少一个端壁(或平台)120、122。在所示的示例中，喷嘴112包括径向外端壁120和径向内端壁122。径向外端壁120将喷嘴112联接到涡轮108的壳体124。
在操作中，空气流过压缩机102，并且压缩空气被供应给燃烧器104。具体地，压缩空气被供应到燃料喷嘴组件106，该燃料喷嘴组件与燃烧器104成一整体。燃料喷嘴组件106与燃烧区域105流体连通。燃料喷嘴组件106还与燃料源(图1中未示出)流体连通，并且将燃料和空气引导到燃烧区域105。点燃燃烧器104并且燃烧燃料。燃烧器104与涡轮108流体连通，在该涡轮内气体流热能被转换成机械旋转能量。涡轮108可旋转地联接到转子轴110并且驱动该转子轴。压缩机102也可旋转地联接到转子轴110。在例示性实施方案中，存在多个燃烧器104和燃料喷嘴组件106。在以下讨论中，除非另外指明，否则将仅讨论每个部件中的一个部件。旋转转子轴110的至少一个端部可轴向地延伸远离涡轮108，并且可附接到负载或机械(未示出)，诸如但不限于发电机、负载压缩机和/或另一个涡轮。
图3详细示出了作为叶片200的例示性涡轮转子叶片114的放大透视图。出于描述的目的，附图中可提供图例，其中X轴大致轴向地(即，沿着转子轴110(图1)的轴线A)延伸，Y轴线大致垂直于转子轴110(图1)的轴线A延伸(指示周向平面)，并且Z轴相对于转子轴110(图1)的轴线A径向地延伸。相对于图3，每个图例箭头的方向示出了正坐标值的相应方向。
叶片200是可旋转(动态)叶片，其是在涡轮(例如，涡轮108)的级中围绕转子轴110(图1)周向散布的该组涡轮转子叶片114的一部分。即，在涡轮的操作期间，当工作流体(例如，气体或蒸汽)被引导穿过叶片的翼型件时，叶片200将启动转子轴(例如，转子轴110)的旋转，并且围绕由转子轴110限定的轴线A旋转。应当理解，叶片200被配置为与多个类似或不同的叶片(例如，叶片200或其他叶片)联接(经由紧固件、焊接、狭槽/凹槽等机械地联接)以形成涡轮级中的一组叶片。参考图2，在各种非限制性实施方案中，叶片200可包括第一级(L0)叶片、第二级(L1)叶片、第三级(L2)叶片或第四级(L3)叶片。在特定实施方案中，叶片200为第二级(L1)叶片。在各种实施方案中，涡轮108可仅在涡轮108的第一级(L0)中，或仅在第二级(L3)中，或仅在第三级(L2)中，或仅在涡轮108的第四级(L3)中包括一组叶片200。
返回图3，叶片200可包括翼型件202，该翼型件具有压力侧204(在该视图中被遮挡)和与压力侧204相对的吸力侧206。叶片200可还包括跨接在压力侧204与吸力侧206之间的前缘208，以及与前缘208相对并且跨接在压力侧204与吸力侧206之间的后缘210。如所指出的，翼型件202的压力侧204一般面向上游，而吸力侧206一般面向下游。
如图所示，叶片200还可包括翼型件202，该翼型件从根端212延伸到径向外端222。更具体地，叶片200包括翼型件202，该翼型件在根端212处联接到端壁213，并且在其尖端端部或径向外端222上联接到涡轮叶片尖端护罩220(下文称为“尖端护罩220”)。根端212在图3中被示出为包括燕尾榫224，但根端212可具有任何合适的配置以连接到转子轴110。端壁213可沿着压力侧204、吸力侧206、前缘208和后缘210与翼型件202连接。在各种实施方案中，叶片200包括靠近翼型件202的径向内端226的圆角214，圆角214连接翼型件202和端壁213。圆角214可包括焊接圆角或钎焊圆角，其可经由常规的MIG焊接、TIG焊接、钎焊等形成。圆角214可包括此类与精密铸造艺或定义成一体的形式。根端212被配置为装配到涡轮转子轴(例如，转子轴110)中的配合槽(例如，燕尾槽)中并与其他叶片200的相邻部件配合。根端212旨在位于翼型件202的径向内侧并以任何互补配置形成到转子轴。
尖端护罩220可沿着压力侧204、吸力侧206、前缘208和后缘210与翼型件202连接。在各种实施方案中，叶片200包括靠近翼型件202的径向外端222的圆角228，圆角228连接翼型件202和尖端护罩220。圆角228可包括焊接圆角或钎焊圆角，其可经由常规的MIG焊接、TIG焊接、钎焊等形成。圆角228可包括此类与熔模铸造过程或定义成一体的形式。在某些实施方案中，圆角214和/或圆角228可成形为增强空气动力学效率。
图4示出了尖端护罩220的平面图；图5A示出了尖端轨道250的上游侧252的正向透视图；图5B示出了类似于图5A的尖端轨道250的上游侧252的正向透视图，但突出显示前缘Z凹口；并且图6示出了尖端护罩220的下游侧254的正向透视图。附图例如图5A至图5B、图6、图8A至图8B中所示的数据点被示意性地表示，并且可能不匹配表中的数据点，如下文所述。共同参考图3至图6，尖端护罩220可包括一对相对的轴向延伸翼部230，该对轴向延伸翼部被配置为在翼型件202的径向外端222(图3和图5A至图5B)处联接到翼型件202(例如，经由圆角228)。更具体地，如图4-6所示，尖端护罩220可以包括上游侧翼部232和下游侧翼部234。上游侧翼部232在翼型件202的压力侧204上大致周向地延伸远离尖端轨道250，并且下游侧翼部234在翼型件202的吸力侧206上大致周向地延伸远离尖端轨道250。上游侧翼部232包括从转子轴110(图1)的轴线A大致径向向外面向的径向外表面236，以及朝向转子轴110(图1)的轴线A大致径向向内面向的径向内表面238。类似地，下游侧翼部234包括从转子轴110(图1)的轴线A大致径向向外面向的径向外表面240，以及朝向转子轴110(图1)的轴线A大致径向向内面向的径向内表面242。
尖端护罩220还包括从一对相对的轴向延伸翼部230径向延伸的尖端轨道250。尖端轨道250具有上游侧252和与上游侧252相对的下游侧254。尖端轨道250的上游侧252大致周向地面向翼型件202的压力侧204，并且根据本文所述的表面轮廓与上游侧翼部232的径向外表面236平滑地融合。类似地，尖端轨道250的下游侧254大致周向地面向翼型件202的吸力侧206，并且根据本文所述的表面轮廓与下游侧翼部234的径向外表面240平滑地融合。如图4至图6所示，尖端轨道250还包括在其轴向前端处的最前和径向最外原点(点)260，以及在其轴向后端处的最后和径向最外原点(点)262(仅图4)。最前和径向最外原点260可以充当本文所述的某些表面轮廓的原点，并且最后和径向最外原点262可以充当本文所述的某些其他表面轮廓的原点。
图4还示出了多个归一化参数，如将进一步描述的，这些归一化参数可用于使尖端护罩220的各种表面轮廓的笛卡尔坐标值为非命名的(non-denominational)和可缩放的(反之亦然，使非命名的笛卡尔坐标值为尖端护罩的实际坐标值)。如图4所示，“尖端轨道轴向长度LTR”是最前和径向最外原点260与最后和径向最外原点262之间的垂直于转子轴110(图1)的轴线A(即，沿着Y轴)延伸的距离。另外，“最小尖端轨道X向范围”270是尖端轨道上游侧252和尖端轨道下游侧254之间的在X方向上延伸的最小距离，即，沿着X轴垂直于转子轴110(图1)的轴线A。虽然示出在特定位置处，但是认识到，最小尖端轨道X向范围270可以是沿着尖端轨道轴向长度的任何位置，其包括平行的上游侧252和下游侧254，即，其不包括尖端轨道250的成角度的端部。
参考图4至图8B，现在将描述根据本公开的实施方案的尖端护罩220的各种表面轮廓。表面轮廓各自以X、Y坐标的形式标识，并且也可能以Z坐标和厚度的形式标识，这些坐标和厚度列在多个表中，即表I、表II、表III和表IV。表I至表IV中的X、Y和Z坐标值和厚度值已经以归一化或无因次形式表示为从0％到100％的值，但是应当清楚，任何或所有值可以替代地以距离单位表示，只要保持百分比和比例。为了将表I至表IV中的X、Y、Z或厚度值转换为距相关原点(例如，尖端轨道250上的原点260)的实际相应X、Y或Z坐标值以及相应数据点处的以距离为单位(诸如英寸或米)的厚度，表I至表IV中给出的无因次量可以乘以归一化参数值。如所指出的，本文使用的归一化参数是最小尖端轨道X向范围270。在任何情况下，通过根据表面轮廓用平滑连续的弧或线连接X值、Y值和/或Z值，可以确定每个表面轮廓，从而形成各种标称尖端护罩表面轮廓。
表I至表IV中的值是无因次量，并且被生成和显示为三位小数，以用于确定在环境条件、非操作条件或非热条件下的尖端护罩220的各种标称表面轮廓，并且不考虑任何涂层，尽管实施方案可以考虑其他条件和/或涂层。为了允许典型的制造公差和/或涂层厚度，可以将±值添加到表I至表IV中列出的值。在一个实施方案中，可以施加约10％-20％的公差。例如，在与沿着相关尖端护罩径向外表面的任何表面位置正交的方向上，施加到Z凹口表面轮廓的厚度的约10％-20％的公差可以限定在低温或室温下的Z凹口厚度范围。换句话讲，相关Z凹口边缘的厚度的约10％-20％的距离可限定在实际尖端护罩表面上的测量点与这些点的理想位置之间的变化范围，特别是在低温或室温下，如本公开所体现的。如本文所体现的尖端护罩表面轮廓构型对这种变化范围具有稳健性，而不损害机械和空气动力学功能。这种变化范围被本文所使用的特定表的短语“基本上根据笛卡尔坐标”所涵盖。
表面轮廓可以按比例(诸如按几何形状)放大或缩小，而不损害操作。这种缩放可通过将归一化/无因次量乘以公共缩放因子(即，归一化参数的实际期望距离)来促进，该公共缩放因子可以是比最初可能用于尖端护罩的距离单元的数量更大或更小的数量，例如，视情况而定，具有给定的尖端轨道轴向长度或最小尖端轨道X向范围。例如，表I中的无因次量(特别是X值和Y值)可以统一乘以缩放因子2、0.5或相关归一化参数的任何其他期望的缩放因子。在各种实施方案中，X、Y和Z距离和Z凹口厚度能够作为相同常数或数字(例如，最小尖端轨道X向范围)的函数而缩放，以提供按比例放大或按比例缩小的尖端护罩。另选地，可以将该值乘以较大或较小的期望常数。
虽然表I至表IV中的笛卡尔值在预先确定的位置处提供坐标值，但是可以仅采用每个表中列出的笛卡尔坐标值的一部分。在一个非限制性示例中，参考图6，尖端轨道下游侧254表面轮廓可以使用表II中限定的X、Y、Z坐标值的一部分，即从点16到100。可以采用表I至表IV中列出的X、Y、Z和厚度的笛卡尔坐标值的任何部分。在附图中，X、Y和Z坐标点由加号(+)示意性地表示。
图5A示出了限定尖端轨道上游侧252表面轮廓的多个X坐标点、Y坐标点和Z坐标点。
在一个实施方案中，尖端轨道250的上游侧252的形状具有基本上符合表I(下方)中列出的X、Y和Z的笛卡尔坐标值的至少一部分并且起源于最前和径向最外原点260的标称轮廓。笛卡尔坐标值是从0％到100％的无因次量，可通过将：X值、Y值和Z值乘以以距离单位(例如，厘米)表示的最小尖端轨道X向范围来转换为距离。即，X、Y和Z坐标的归一化参数是最小尖端轨道X向范围270。当按比例放大或缩小时，表I中的X、Y和Z坐标值可以乘以实际的期望最小尖端轨道X向范围270，以识别尖端护罩上游侧252表面轮廓的对应的实际X、Y和Z坐标值。根据本公开的实施方案，所产生的实际X、Y和Z坐标值共同地确定在任何期望尺寸的尖端护罩处的尖端轨道上游侧252表面轮廓。如图5A所示，X值、Y值和Z值可以通过线连接，以限定尖端轨道上游侧表面轮廓。相对于图5A，每个图例箭头的方向示出正坐标值的相应方向(即，负Z值在径向最外原点260的径向内部)。
表I-尖端轨道上游侧表面轮廓[无因次量]
Figure BDA0003531298260000161
Figure BDA0003531298260000171
Figure BDA0003531298260000181
Figure BDA0003531298260000191
图6示出了限定尖端轨道下游侧254表面轮廓的多个X坐标点、Y坐标点和Z坐标点。
在另一个实施方案中，尖端轨道250的下游侧254的形状具有基本上符合表II(下方)中列出的X、Y和Z的笛卡尔坐标值的至少一部分并且源于最前和径向最外原点260的标称轮廓。笛卡尔坐标值是0％至100％的无因次量，可通过将X、Y和Z乘以以距离单位表示的最小尖端轨道X向范围270来转换为距离。同样，X、Y和Z坐标的归一化参数是尖端轨道250的最小尖端轨道X向范围270。当按比例放大或缩小时，表II中的X、Y和Z坐标值可以乘以尖端轨道250的期望最小尖端轨道X向范围270，以识别尖端护罩下游侧254表面轮廓的对应的实际X、Y和Z坐标值。根据本公开的实施方案，所产生的实际X、Y和Z坐标值共同地确定在任何期望尺寸的尖端护罩处的尖端轨道下游侧254表面轮廓。如图6所示，X值、Y值和Z值可以通过线连接，以限定尖端轨道下游侧254表面轮廓。
表II-尖端轨道下游侧表面轮廓[无因次量]
Figure BDA0003531298260000192
Figure BDA0003531298260000201
Figure BDA0003531298260000211
Figure BDA0003531298260000221
Figure BDA0003531298260000231
在另一个实施方案中，尖端护罩220还可以包括上游尖端轨道表面轮廓和下游尖端轨道表面轮廓两者，如本文相对于表I和表II所述。
图7示出了尖端护罩220在前导Z凹口表面276处的局部平面图。如在本领域中所理解的，相邻叶片200(图3)上的相邻尖端护罩220的前导Z凹口表面276和后Z凹口表面278(后者仅在图4中)配合，以例如经由翼部230共同限定涡轮108(图1)中的热气体路径的径向内表面。图5B示出了包括前导Z凹口表面轮廓276的点的尖端护罩220的正向透视图。根据本公开的实施方案，每个Z凹口表面276具有沿其长度变化的厚度或径向范围Thk，并且该厚度或径向范围可以是Z凹口表面轮廓的一部分。
前导Z凹口表面276(图5B和图7)的形状可以具有基本上符合表III(下方)中列出的X、Y、Z的笛卡尔坐标值和厚度(Thk)的至少一部分并且源于最前和径向最外原点260的标称轮廓。笛卡尔坐标(和厚度)值是0％至100％的无因次量，可通过将该值乘以最小尖端轨道X向范围270(图4、图5、图7)来转换为距离。即，X、Y和Z坐标和厚度(Thk)的归一化参数是相同的，即为：尖端轨道250的最小尖端轨道X向范围270。当按比例放大或缩小时，表III中的X、Y、Z坐标和厚度(Thk)值可以乘以实际的期望最小尖端轨道X向范围270，以识别前导Z凹口表面轮廓的对应实际X、Y、Z坐标和/或厚度(Thk)值。前导Z凹口表面轮廓的在每个X坐标值和Y坐标值处的所述厚度(Thk)从对应的Z值径向向内延伸。即，Z坐标值是上游翼部232的径向外翼部表面236或下游翼部234的径向外翼部表面240的那些值，厚度(Thk)从这些Z坐标值径向向内延伸(在页面上向下)。实际X和Y坐标值可以彼此平稳连接以形成前导Z凹口表面轮廓。
表III-前导Z凹口表面轮廓[无因次量]
点 X Y Z 厚度
1 -0.611 -0.382 -2.018 2.966
2 -0.693 -0.340 -2.908 2.059
3 -0.161 -0.181 -0.479 4.585
4 0.000 0.000 0.000 5.093
5 0.997 1.319 0.064 5.424
6 1.055 1.439 -0.564 4.822
7 1.114 1.560 -1.192 4.212
8 1.173 1.681 -1.819 3.610
9 1.231 1.802 -2.447 2.966
10 1.324 1.965 -3.059 2.441
11 1.527 2.272 -3.581 2.025
12 1.841 2.711 -3.925 1.864
13 2.197 3.198 -4.141 1.881
14 2.583 3.675 -4.323 1.966
15 3.062 4.002 -4.593 1.958
16 4.217 4.121 -5.087 1.771
17 5.769 4.143 -5.410 1.559
18 3.614 4.153 -4.880 1.873
19 7.264 4.497 -5.707 1.195
20 8.661 5.152 -5.970 0.915
21 9.929 6.042 -6.199 0.805
22 11.066 7.102 -6.397 0.805
图8A示出了尖端护罩220的向上透视图，并且图8B示出了尖端护罩220的向上剖视图，即部分地穿过翼型件202。图8A至图8B包括根据本公开的各种实施方案的在翼型件202的吸力侧206上的下游径向翼部内表面242轮廓的点。如在本领域中所理解的，径向内表面242还可包括将尖端护罩220联接到翼型件202的(吸力侧)圆角280的一部分。
翼部234在尖端轨道220的下游侧254上的径向内表面242的形状可具有基本上符合表IV(下方)中列出的X、Y、Z的笛卡尔坐标值的至少一部分并且源于最前和径向最外原点260(图8A，在图8B中部分隐藏)的标称轮廓。笛卡尔坐标值是0％至100％的无因次量，可通过将该值乘以最小尖端轨道X向范围270来转换为距离。即，X、Y和Z坐标的归一化参数是相同的，即为尖端轨道250的最小尖端轨道X向范围270。当按比例放大或缩小时，表IV中的X、Y、Z坐标值可以乘以尖端轨道250的实际期望最小尖端轨道X向范围270，以识别下游侧径向内表面242轮廓的对应的实际X、Y、Z坐标值。实际X、Y和Z坐标值可以彼此平稳连接以形成下游侧径向内表面242轮廓。
表IV-下游侧径向内表面轮廓[无因次量]
Figure BDA0003531298260000251
Figure BDA0003531298260000261
Figure BDA0003531298260000271
Figure BDA0003531298260000281
本公开的其他实施方案可包括本文所述的表面轮廓的任何组合。
图9示出了包括图8A至图8B的尖端护罩220的涡轮叶片200的放大正向透视图和部分剖视图。某些实施方案中，涡轮叶片200包括从根端212(图3)延伸到径向外端222的翼型件202。如所指出的，翼型件202具有压力侧204(在图9中被遮挡)和与压力侧204相对的吸力侧206。尖端护罩220从径向外端222延伸并且包括下游侧翼234。涡轮叶片200还包括将径向外端222联接到尖端护罩220的吸力侧圆角280。根据先前描述的由表IV中的坐标限定的表面轮廓，涡轮叶片200还包括凸部或突起282，该凸部或突起沿着翼型件202的径向外端222、吸力侧圆角280和翼部234的径向内表面242延伸到翼部234的轴向边缘284(纸的边缘，如图9所示)。在该实施方案中，根据表IV中的坐标，尖端轨道250的下游侧254上的翼部234的径向内表面242限定吸力侧圆角280和突起282的至少一部分。
图10示出了尖端护罩220的示意性平面图，其中翼型件202叠加在尖端护罩下方，参见图9的视图线9-9。如图所示，突起282可在翼型件202的弦长286的约25％至35％的位置处沿着翼型件202的径向外端222延伸；参见穿过翼型件202的长度的中心线。突起282提供了许多优点。例如，突起282增加了结构尖端轨道250在气体路径上方的有效高度，这增加了由于拉力载荷而在径向弯曲方向上的面积二阶矩。突起282可延伸到翼部234的边缘，从而允许来自翼部234尖端的径向载荷被传递到吸力侧圆角280，而不是由尖端轨道250单独承载。因此，突起282用于将净气压载荷沿径向移动到翼部234的内侧。以这种方式，与不具有提供突起282的表面轮廓的翼型件相比，突起282可将翼部234的拉力减少大约1％。因此，突起282增加了尖端护罩220的刚度，以及对蠕变损坏的抵抗，以降低维修成本。突起282从上游和下游逐渐变细，因此仅在必要时添加材料，从而减少整体质量添加。突起282还可允许在翼部234中提供较大的冷却通道，从而允许叶片在较高温度下有利地工作。
所公开的表面轮廓提供了独特的形状以实现例如：1)涡轮108中的其他级之间的改进的相互作用(图1)；2)通过减少蠕变实现的改进的涡轮的使用寿命和可靠性；和3)归一化的空气动力学和机械叶片或尖端护罩载荷。表I-IV中定义的公开的点的轨迹允许GT系统100或任何其他合适的涡轮系统以高效、安全和平稳的方式运行。还注意到，可采用任何规模的尖端护罩220，只要：1)涡轮108(图1)的压力中的其他级之间的相互作用；2)空气动力学效率；和3)归一化的空气动力学和机械叶片或翼型件载荷，保持在按比例缩放的涡轮机中。
因此，本文所述的尖端护罩220的表面轮廓和突起提高了整个GT系统100的可靠性和效率。尖端护罩220的表面轮廓也满足所有空气动力学和应力要求。本文描述的包含尖端护罩220的涡轮叶片具有非常特定的空气动力学要求。需要显著的交叉功能努力来满足这些目标。涡轮叶片200的尖端护罩220表面轮廓因此具有特定形状，从而以有效且成本有效的方式满足空气动力学、机械和热传递要求。值得注意的是，与常规系统相比，翼部234的下游侧径向内表面242引起将翼型件202吸力侧206小翼拉力降低大约1％的空气动力。
本公开的装置和设备不限于任何一个特定的涡轮机、发动机、涡轮、喷气发动机、发电机、发电系统或其他系统，并且可与涡轮机诸如飞机系统、发电系统(例如，简单循环、联合循环)和/或其他系统(例如，核反应堆等)一起使用。此外，本公开的装置可与本文未描述的其他系统一起使用，这些系统可受益于本文所述的装置和设备的提高的效率。
如在整个说明书和权利要求书中使用的，近似语言可以用于修改可以允许变化的任何定量表示，而不会导致与其相关的基本功能的变化。因此，由一个或多个术语(诸如“约”、“大约”和“基本上”)修饰的值不限于指定的精确值。在至少一些情况下，近似语言可以对应于用于测量值的仪器的精度。在此以及在整个说明书和权利要求书中，范围限制可以组合和/或互换；除非上下文或语言另有说明，否则这些范围被识别并包括其中包含的所有子范围。应用于范围的特定值的“大约”适用于两个端值，并且除非另外依赖于测量该值的仪器的精度，否则可以指示该值的+/-10％。
以下权利要求书中的所有装置或步骤加功能元件的对应结构、材料、动作和等同物旨在包括用于结合具体要求保护的其他要求保护的元件执行功能的任何结构、材料或动作。已经出于说明和描述的目的给出了对本公开的描述，但其并不旨在穷举或将本公开限制于所公开的形式。在不脱离本公开的范围和实质的情况下，许多修改和变化对于本领域普通技术人员将是显而易见的。选择和描述了实施方案以便最好地解释本公开的原理和实际应用，并且使得本领域的其他技术人员能够理解具有适合于预期的特定用途的各种修改的本公开的各种实施方案。

Claims (6)

1.一种涡轮叶片(200)，所述涡轮叶片包括：
翼型件(202)，所述翼型件从根端(212)延伸到径向外端(222)，所述翼型件(202)具有压力侧(204)和与所述压力侧(204)相对的吸力侧(206)；
尖端护罩(220)，所述尖端护罩从所述径向外端(222)延伸，所述尖端护罩(220)包括翼部(234)；和
吸力侧圆角(280)，所述吸力侧圆角将所述径向外端(222)联接到所述尖端护罩(220)；和
突起(282)，所述突起沿着所述翼型件(202)的所述径向外端(222)、所述吸力侧圆角(280)和所述翼部(234)的径向内表面(242)延伸到所述翼部(234)的轴向边缘。
2.根据权利要求1所述的涡轮叶片(200)，其中所述突起(282)在所述翼型件(202)的弦长(286)的大约25％至35％内的位置处沿着所述翼型件(202)的所述径向外端(222)延伸。
3.根据权利要求1所述的涡轮叶片(200)，其中所述翼部(234)是一对相对的轴向延伸翼部(232,234)中的一个翼部，所述一对轴向延伸翼部被配置为在所述翼型件(202)的所述径向外端(222)处联接到所述翼型件(202)；并且其中所述尖端护罩(220)还包括：
尖端轨道(250)，所述尖端轨道从所述一对相对的轴向延伸翼部(232,234)径向延伸，所述尖端轨道(250)具有下游侧(254)和与所述下游侧(254)相对的上游侧(252)，所述尖端轨道(250)具有最前和径向最外原点(260)；并且
在所述尖端轨道(250)的所述下游侧(254)上的所述翼部(234)的所述径向内表面(242)限定所述吸力侧圆角(280)和所述突起(282)的至少一部分，所述径向内表面(242)的形状具有基本上符合表IV中列出的X、Y、Z的笛卡尔坐标值的至少一部分并且起源于所述最前和径向最外原点(260)的标称轮廓，其中所述笛卡尔坐标值是0％至100％的无因次量，所述无因次量能够通过将所述X值、所述Y值和所述Z值乘以最小尖端轨道X向范围(270)来转换为距离，并且其中X值、Y值和Z值彼此平滑连接以形成下游侧(254)径向内表面(242)轮廓。
4.根据权利要求3所述的涡轮叶片(200)，其中所述尖端轨道(200)的所述上游侧(252)的形状具有基本上符合表I中列出的X、Y和Z的笛卡尔坐标值的至少一部分并且起源于所述最前和径向最外原点(260)的标称轮廓，其中所述笛卡尔坐标值是0％至100％的无因次量，所述无因次量能够通过将所述X值、所述Y值和所述Z值乘以以距离单位表示的所述最小尖端轨道X向范围(270)来转换为距离，并且其中X值、Y值和Z值通过线连接以限定尖端轨道(250)上游侧(252)轮廓。
5.根据权利要求3所述的涡轮叶片(200)，其中所述尖端轨道(250)的所述下游侧(254)的形状具有基本上符合表II中列出的X、Y和Z的笛卡尔坐标值的至少一部分并且起源于所述最前和径向最外原点(260)的标称轮廓，其中所述笛卡尔坐标值是0％至100％的无因次量，所述无因次量能够通过将所述X值、所述Y值和所述Z值乘以以距离单位表示的所述最小尖端轨道X向范围(270)来转换为距离，并且其中X值、Y值和Z值通过线连接以限定尖端轨道(250)下游侧(254)轮廓。
6.根据权利要求1所述的涡轮叶片(200)，其中所述尖端护罩(220)还包括前导Z凹口表面(276)，所述前导Z凹口表面的形状具有基本上符合表III中列出的X、Y、Z的笛卡尔坐标值和厚度值的至少一部分并且起源于所述最前和径向最外原点(260)的标称轮廓，其中所述笛卡尔坐标值是0％至100％的无因次量，所述无因次量能够通过将所述值乘以所述最小尖端轨道X向范围(270)来转换为距离，并且其中X值和Y值彼此平滑连接以形成前导Z凹口表面(276)轮廓，
其中所述前导Z凹口表面(276)轮廓的在每个X坐标值和Y坐标值处的所述厚度(Thk)从对应的Z值径向向内延伸。
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