TW202136635A - 改良的轉子葉片翼面 - Google Patents

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亞力山大 斯坦
馬克史帝文 洪科普
邁梅特蘇萊曼 西雷
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美商奇異電器公司
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Abstract

提供轉子葉片(50)及渦輪機。一轉子葉片(50)包括一平台(66)及一翼面(52)，該翼面自鄰近該平台(66)的一根部(64)徑向地延伸至一頂端(68)。該翼面(52)包括一前緣(58)及一後緣(60)。該翼面(52)進一步包括延伸在該前緣(58)與該後緣(60)之間的一壓力側表面(54)。該翼面(52)亦包括設置成與該壓力側表面(54)相對並延伸在該前緣(58)與該後緣(60)之間的一抽吸側表面(56)。該前緣(58)、該後緣(60)、該壓力側表面(54)、及該抽吸側表面(56)共同界定在該頂端(68)的一第一輪廓(102)及從該頂端(68)徑向地向內的一第二輪廓(104)。該第一輪廓(102)包括相對於該第二輪廓(104)的一抽吸側外伸部(106)、一壓力側外伸部(108)，及一壓力側內縮部(110)。

Description

改良的轉子葉片翼面
本揭露通常關於渦輪機。具體地說，本揭露係關於改良的轉子葉片翼面。
渦輪機針對能量移轉目的而使用在各種產業及應用中。例如，燃氣渦輪引擎通常包括壓縮機區段、燃燒區段、渦輪區段、及排氣區段。壓縮機區段漸進地增加進入燃氣渦輪引擎之工作流體的壓力，並將該經壓縮工作流體供應至燃燒區段。經壓縮工作流體與燃料（例如，天然氣）在燃燒區段內混合並在燃燒室中燃燒，以產生高壓及高溫燃燒氣體。燃燒氣體從燃燒區段流至其等於該處膨脹以產生功的渦輪區段中。例如，燃燒氣體在渦輪區段中的膨脹可使連接至，例如，發電機的轉子軸旋轉以產生電。燃燒氣體接著經由排氣區段離開燃氣渦輪。
許多渦輪機包括在壓縮機區段及渦輪區段二者內的一或多級的轉子葉片，其在操作期間暴露於流體流。各轉子葉片可包括支撐各別翼面的基座，該翼面經組態以與流體流以空氣動力方式交互作用及/或擷取功。由於此交互作用及轉換，此等翼面的空氣動力特性可在各級導致對系統及渦輪機操作、效能、推力、效率、及功率有影響的損耗。
轉子葉片（特別係在燃氣渦輪中）之空氣動力損耗及無效率的來源係頂端洩漏(over-tip leakage)。在操作期間，部分的流體流可在翼面的頂端上方洩漏，並在翼面的抽吸側上形成渦流。抽吸側上的此洩漏及後續的渦流形成可導致橫跨頂端及/或通過葉片間隙之壓力梯度的形成，從而影響系統及翼面的流體流及效率並妨礙裝置效能。因此，需要改良的轉子葉片。具體而言，具有使頂端洩漏最小化之翼面的轉子葉片會係有利的。
根據本揭露之轉子葉片及渦輪機的態樣及優點將部分地敘述在以下描述中、或可從該描述而顯而易見、或可通過本技術的實踐而得知。
根據一個實施例，提供一種用於一渦輪機的轉子葉片。該轉子葉片包括一平台及一翼面，該翼面從鄰近該平台的一根部徑向地延伸至一頂端。該翼面包括一前緣及一後緣。該翼面進一步包括延伸在該前緣與該後緣之間的一壓力側表面。該翼面亦包括設置成與該壓力側表面相對並延伸在該前緣與該後緣之間的一抽吸側表面。該前緣、該後緣、該壓力側表面、及該抽吸側表面共同界定在該頂端的一第一輪廓及從該頂端徑向地向內的一第二輪廓。該第一輪廓包括相對於該第二輪廓的一抽吸側外伸部、一壓力側外伸部、及一壓力側內縮部。
根據另一實施例，提供一種渦輪機。該渦輪機包括一壓縮機區段、一燃燒器區段、及一渦輪區段。複數個轉子葉片提供在該渦輪區段中，其中該複數個轉子葉片之各者包括一平台及從鄰近該平台的一根部徑向地延伸至一頂端的一翼面。該翼面包括一前緣及一後緣。該翼面進一步包括延伸在該前緣與該後緣之間的一壓力側表面。該翼面亦包括設置成與該壓力側表面相對並延伸在該前緣與該後緣之間的一抽吸側表面。該前緣、該後緣、該壓力側表面、及該抽吸側表面共同界定在該頂端的一第一輪廓及從該頂端徑向地向內的一第二輪廓。該第一輪廓包括相對於該第二輪廓的一抽吸側外伸部、一壓力側外伸部、及一壓力側內縮部。
本轉子葉片及渦輪機的此等及其他特徵、態樣、及優點將參照以下描述及隨附的申請專利範圍而變得更好理解。併入並構成本說明書的一部分的隨附圖式繪示本技術的實施例，並與詳細說明一起用於解釋本技術的原理。
現在將詳細地參照本轉子葉片及渦輪機的實施例，該轉子葉片及渦輪機的一或多個實例繪示於圖式中。各實例係以解釋而非限制本技術的方式提供。事實上，所屬技術領域中具有通常知識者將明白可在本技術中做出修改及變化而不脫離所主張之技術的範圍或精神。例如，繪示或描述成一個實施例之部分的特徵可與另一實施例一起使用以產生更進一步的實施例。因此，本揭露意圖將此類修改及變化涵蓋為落在隨附之申請專利範圍及其等的等效範圍內。
實施方式使用數字及字元符號指稱圖式中的特徵。圖式及說明中的相似或類似符號已用以指稱本發明之相似或類似的部分。如本文中所使用的，用語「第一(first)」、「第二(second)」、及「第三(third)」可互換地使用以區分一組件與另一組件，且未意圖表示個別組件的地點或重要性。
如本文中所使用的，用語「上游(upstream)」（或「在前(forward)」）及「下游(downstream)」（或「在後(aft)」）係指相關於流體途徑中之流體流的相對方向。例如，「上游(upstream)」係指流體流自其的方向，而「下游(downstream)」係指流體流至其的方向。
有時必須描述相對於中心軸設置在不同徑向位置的部件或特徵。用語「徑向地(radially)」係指實質垂直於特定組件之軸向中心線的相對方向（亦即，移動或位置）；用語「軸向地(axially)」係指實質平行及/或同軸地對準特定組件之軸向中心線的相對方向（亦即，移動或位置）；用語「圓周地(circumferentially)」係指在特定組件之軸向中心線周圍延伸的相對方向（亦即，移動或位置）。
除非另有說明，近似的用語（諸如「大致上(generally)」、或「約(about)」）包括在大於或小於所述值之十百分比內的值。當使用在角度或方向的上下文中時，此類用語包括在大於或小於所述角度或方向的十度內。例如，「大致上垂直」包括在垂直的十度內之在任何方向（例如，順時針或逆時針方向）上的方向。
現在參照圖式，圖1提供渦輪機的一個實施例的示意圖，該渦輪機在所繪示的實施例中係燃氣渦輪10。雖然本文中顯示及描述工業或陸基燃氣渦輪，除非在申請專利範圍中以其他方式指定，本揭露不限於陸基及/或工業燃氣渦輪。例如，如本文描述的轉子葉片可使用在任何類型的渦輪機中，包括但不限於蒸氣渦輪、航空器燃氣渦輪、或船用燃氣渦輪。
如圖所示，燃氣渦輪10通常包括入口區段12、設置在入口區段12下游的壓縮機區段14、在設置在壓縮機區段14下游的燃燒器區段16內的一或多個燃燒器（未圖示）、設置在燃燒器區段16下游的渦輪區段18、及設置在渦輪區段18下游的排氣區段20。此外，燃氣渦輪10可包括耦接在壓縮機區段14與渦輪區段18之間的一或多個軸22。
壓縮機區段14通常可包括複數個轉子盤24（顯示其之一者）及從各轉子盤24徑向地向外延伸並連接至該轉子盤的複數個轉子葉片26。各轉子盤24可繼而耦接至或形成延伸通過壓縮機區段14之軸22的一部分。
渦輪區段18通常可包括複數個轉子盤28（顯示其之一者）及從各轉子盤28徑向地向外延伸並與該轉子盤相互連接的複數個轉子葉片30。各轉子盤28可繼而耦接至或形成延伸通過渦輪區段18之軸22的一部分。渦輪區段18進一步包括外殼31，該外殼圓周地環繞軸22及轉子葉片30的一部分，從而至少部分地界定通過渦輪區段18的熱氣路徑32。
在操作期間，工作流體（諸如空氣）流過入口區段12並流至空氣於該處經漸進地壓縮的壓縮機區段14中，因此將經壓縮空氣提供至燃燒器區段16的燃燒器。將經壓縮空氣與燃料混合並在一或多個燃燒器內燃繞，以產生燃燒氣體34。燃燒氣體34通過熱氣路徑32從燃燒器區段16流至渦輪區段18中，其中能量（動能及/或熱能）從燃燒氣體34轉移至轉子葉片30，導致軸22旋轉。機械旋轉能量可接著用以對壓縮機區段14供能及/或產生電。離開渦輪區段18的燃燒氣體34可接著經由排氣區段20從燃氣渦輪10排氣。
圖2繪示燃氣渦輪10之包括依串列流次序配置的複數個渦輪級的例示性渦輪區段18。渦輪的各級包括相鄰於渦輪轉子葉片（例如，葉片50）的對應旋轉列而軸向地設置的固定渦輪噴嘴或渦輪葉板（例如，噴嘴100）列。圖1中繪示四個渦輪級。渦輪區段18的確切級數目可比繪示於圖2中的四個級更多或更少。四個級僅係一種渦輪設計的例示，且未意圖以任何方式限制目前所主張的渦輪轉子葉片。
第一級包含複數個渦輪噴嘴或葉板100及複數個渦輪轉子葉片150。渦輪噴嘴100係安裝於外殼31並繞著渦輪軸22之軸環狀地配置。渦輪轉子葉片150係繞著渦輪轉子36環狀地配置並耦接至該渦輪轉子。渦輪區段18的第二級包括繞著渦輪轉子36之軸環狀地配置的複數個渦輪噴嘴200及繞著渦輪轉子36環狀地配置並耦接至其的複數個渦輪轉子葉片250。渦輪噴嘴200可耦接至渦輪區段18的外殼31。
如圖2所示，渦輪區段18的第三級包括繞著渦輪轉子36之軸環狀地配置的複數個渦輪噴嘴300及繞著渦輪轉子36環狀地配置並耦接至其的複數個渦輪轉子葉片350。渦輪噴嘴300可耦接至渦輪區段18的外殼31。在特定實施例中，渦輪區段18包括第四級，該第四級包括繞著渦輪轉子36之軸環狀地配置的複數個渦輪噴嘴400及繞著渦輪轉子14環狀地配置並耦接至其的複數個渦輪轉子葉片450。第四級渦輪噴嘴400可耦接至渦輪區段18的外殼31。
將理解渦輪噴嘴100、200、300、及400及渦輪轉子葉片150、250、350、及450經設置或至少部分地經設置在渦輪區段18的熱氣路徑32內。渦輪10的各種級至少部分地界定在燃氣渦輪10的操作期間燃燒氣體流過其的熱氣路徑32（如藉由箭頭20所指示的）。
圖3提供當將例示性渦輪轉子葉片50併入渦輪區段18的任何級中時，該渦輪轉子葉片的透視圖。如圖3所示，渦輪轉子葉片50包括翼面52，該翼面具有壓力側表面54及相對的抽吸側表面56。壓力側表面54及抽吸側表面56在翼面52的前緣58及後緣60相會或相交。前緣58及後緣60可彼此間隔開，並在軸向方向A上界定翼面52的終端。直弦線（未圖示）在前緣58與後緣60之間延伸，使得壓力側表面54及抽吸側表面56在前緣58與後緣60之間在弦上延伸或弦向地延伸。
壓力側表面54通常包含翼面52的空氣動力凹形外表面。類似地，抽吸側表面56通常可界定翼面52的空氣動力凸形外表面。翼面52的前緣58可係翼面52的第一部分，以接觸（亦即，暴露於）沿著熱氣路徑32的燃燒氣體。於後緣60處排氣之前，可沿著翼面52之空氣動力外廓（亦即，沿著抽吸側表面56及壓力側表面54）引導燃燒氣體。
如圖3所示，翼面52包括可與渦輪轉子葉片50的平台66相交並自其徑向地向外延伸的根部或第一端64。翼面52在翼面52的第二端或頂端68徑向地終止。翼面52的根部64可界定在翼面52與平面66之間的相交處。頂端68相對於根部64徑向地設置。因此，頂端68可大致界定轉子葉片50的徑向最外側部分，且因此可經組態以定位成相鄰於渦輪區段18的固定圍板或密封件（未圖示）。
壓力側表面54及抽吸側表面56在跨距上延伸並界定翼面52在根部64及/或平台66與翼面52的頂端68之間的跨距長度70。換言之，各渦輪轉子葉片50包括翼面52，該翼面具有相對的壓力側表面54及抽吸側表面56，該等表面在相對的前緣58與後緣60之間在弦上延伸或弦向地延伸，並在翼面52的根部64與頂端68之間在跨距上延伸或在跨距方向70上延伸。
在特定組態中，翼面52可包括形成在平台66與鄰近於根部64的翼面52之間的填角72。填角72可包括焊接或銅焊填角，其可經由習知MIG焊接、TIG焊接、銅焊等形成，並可包括可由於填角72的存在而降低流體動態損耗的輪廓。在特定實施例中，平台66、翼面52、及填角72可形成為單一組件，諸如藉由澆注及/或機械加工及/或3D列印及/或現有已知或之後發展及/或發現的任何其他適合技術。在特定組態中，渦輪轉子葉片50包括安裝部分74（諸如鳩尾接合），該安裝部分經形成以將渦輪轉子葉片50連接及/或緊固至軸22。
在平台66或根部64與頂端68之間取得的任何橫剖面處，渦輪轉子葉片50的翼面52具有由前緣58、後緣60、壓力側表面54、及抽吸側表面56所共同界定的輪廓。該等輪廓（亦即，剖面形狀）可在翼面52的跨距上變化，例如，如圖4的剖面圖所示。
跨距長度70可從翼面52的根部64測量至頂端68。跨距長度70的百分比可用以指示給定輪廓沿著跨距長度70的位置。例如，位於「0%跨距」的輪廓可指在根部64取得之翼面52的輪廓。類似地，位於「100%跨距」的輪廓可用以指稱在頂端68取得的輪廓。
例如，如圖4所示，翼面52可包括在頂端68的第一輪廓102（亦即，第一輪廓52係在翼面52之跨距長度70的100%處取得）及相對於燃氣渦輪10之徑向方向R徑向地向內於頂端68及第一輪廓102的第二輪廓104。在圖4中，第一輪廓102繪示為實線，且第二輪廓104顯示成虛線。
如圖4所示，將壓力側表面54、抽吸側表面56、前緣58，及後緣60之與第一輪廓102關聯的部分顯示為撇號數字、例如，壓力側表面54’、抽吸側表面56’、前緣58’、及後緣60’。類似地，將壓力側表面54、抽吸側表面56、前緣58，及後緣60之與第二輪廓104關聯的部分顯示為雙撇號數字、例如，壓力側表面54”、抽吸側表面56”、前緣58”、及後緣60”。然而，應理解壓力側表面54’、54”及抽吸側表面56’、56”分別係相同的連續壓力側表面54及抽吸側表面56沿著跨距長度70在不同地點定位的部分。
在各種實施例中，第二輪廓104可在翼面52之跨距長度70的約90%與約99%之間取得。在其他實施例中，第二輪廓104可在翼面52之跨距長度70的約92%與約97%之間取得。在特定實施例中，第二輪廓104可在翼面52之跨距長度70的約95%處取得。
在許多實施例中，第一輪廓102可包括界定在第一輪廓102的壓力側表面54’與抽吸側表面56’之間的中間的彎曲軸113。如圖4所示，彎曲軸113可大致上係弧形的，並包括實質類似於第一輪廓102之壓力側表面54’及/或抽吸側表面56’的外廓。類似地，第二輪廓104可包括界定在第二輪廓104的壓力側表面54”與抽吸側表面56”之間的中間的彎曲軸130。如圖4所示，彎曲軸130可大致上係弧形的，並包括實質類似於第二輪廓104之壓力側表面54”及/或抽吸側表面56”的外廓。在一些區域（諸如接近後緣60’、60”的區域）中，彎曲軸113、130可係重合的。
徑向方向R’可相對於彎曲軸113正交地界定。如本文中所使用的，用語「徑向地(radially)」可指實質垂直於彎曲軸113的徑向方向R’。更具體地說，顯示於圖4中的徑向方向R’從在沿著第一輪廓102之彎曲軸113的各地點正切於彎曲軸113的線向外並垂直於該線延伸。
如圖4所示，翼面52的第一輪廓102包括相對於第二輪廓104的抽吸側外伸部106、壓力側外伸部108、及壓力側內縮部110。如本文中所使用的，「外伸部(overhang)」係用於指稱沿著二個不同輪廓在相同位置取得的該二個輪廓之間的位移、偏移、及/或距離，其中第一輪廓相對於徑向方向R’在指定地點從第二輪廓徑向地向外定位。相反地，「內縮部(underhang)」係用於指稱沿著二個不同輪廓在相同位置取得的該二個輪廓之間的位移、偏移、及/或距離，其中第一輪廓相對於徑向方向R’在指定地點從第二輪廓徑向地向內定位。
例如，如圖4所示，抽吸側外伸部106係第一輪廓102之抽吸側表面56’之相對於徑向方向R’從第二輪廓104的抽吸側表面56”徑向地向外定位的部分。類似地，壓力側外伸部108係第一輪廓102之壓力側表面54’之相對於徑向方向R’從第二輪廓104的壓力側表面54”徑向地向外定位的部分。壓力側內縮部110係第一輪廓102之壓力側表面54’之相對於徑向方向R’從第二輪廓104的壓力側表面54”徑向地向內定位的部分。
在許多實施例中，第一輪廓102可包括壓力側弧長度114及抽吸側弧長度116。壓力側弧長度114可沿著壓力側表面54’從前緣58’測量至後緣60’。類似地，抽吸側弧長度116可沿著抽吸側表面56’從前緣58’測量至後緣60’。壓力側弧長度114或抽吸側弧長116的百分比可用以指示給定特徵沿著弧長度114、116的位置。例如，位於「25%弧長度」的特徵可指當從前緣58’測量至後緣60’時，位於各別弧長度114或116之長度的四分之一處的特徵。類似地，位於「75%弧長度」的特徵可指當再度從前緣58’測量至後緣60’時，位於各別弧長度114或116之長度的四分之三處的特徵。
如圖所示，抽吸側外伸部106可沿著整個抽吸側弧長度116界定。進一步地，在所繪示的實施例中，壓力側內縮部110及壓力側外伸部108各沿著壓力側弧長度114的分開部分界定。第一輪廓102的壓力側表面54’在前緣58’下游的轉變點112從壓力側內縮部110轉變成壓力側外伸部108。在各種實施例中，轉變點112可位於壓力側弧長度114的約15%與約35%之間。在其他實施例中，轉變點112可位於壓力側弧長度114的約20%與約32%之間。在特定實施例中，轉變點112可位於壓力側弧長度114的約28%處。
翼面52的第一輪廓102可進一步包括相對於第二輪廓104的最大壓力側外伸部118。在一些實施例中，第一輪廓102的最大壓力側外伸部118可位於壓力側弧長度114的約40%與約70%之間。在其他實施例中，第一輪廓102的最大壓力側外伸部118可位於壓力側弧長度114的約45%與約65%之間。在各種實施例中，第一輪廓102的最大壓力側外伸部118可位於壓力側弧長度114的約50%與約60%之間。在特定實施例中，第一輪廓102的最大壓力側外伸部118可位於壓力側弧長度114的約55%處。
相似地，在一些實施例中，翼面的第一輪廓102可包括最大抽吸側外伸部120。第一輪廓102的最大抽吸側外伸部120可位於抽吸側弧長度116的約30%與約60%之間。在其他實施例中，第一輪廓102的最大抽吸側外伸部120可位於抽吸側弧長度116的約35%與約55%之間。在各種實施例中，第一輪廓102的最大抽吸側外伸部120可位於抽吸側弧長度116的約40%與約50%之間。在特定實施例中，第一輪廓102的最大抽吸側外伸部120可位於抽吸側弧長度116的約45%處。
圖5、圖6、及圖7繪示在沿著彎曲軸113的不同地點（例如，分別在圖4的剖面A-A、B-B、及C-C處）取得之翼面52的不同剖面圖。如圖5至圖7所示，翼面52可進一步包括第一跨距長度122及第二跨距長度124。如本文所描述的，第一跨距長度122可係第一輪廓102界定於該處的長度。類似地，第二跨距長度124可係第二輪廓104界定於該處的長度。進一步地，如圖所示，翼面可包括壓力側填角126及抽吸側填角128。
壓力側填角126可界定徑向地在第二跨距長度124與第一跨距長度122之間（亦即，在第二輪廓104與第一輪廓102之間）的壓力側54的部分。如圖5至圖7所示，壓力側填角126可係至少部分界定壓力側內縮部110、轉變點112、及壓力側外伸部108的一個連續表面。類似地，抽吸側填角128可界定徑向地在第二跨距長度124與第一跨距長度122之間（亦即，在第二輪廓104與第一輪廓102之間）的抽吸側56的部分。如圖5至圖7所示，抽吸側填角128可係至少部分界定抽吸側外伸部106的一個連續表面。
壓力側填角126及抽吸側填角128作用以降低燃燒氣體橫跨翼面52之頂端68的整體洩漏。具體地說，壓力側內縮部110、壓力側外伸部108、及抽吸側外伸部106一起作用以增加翼面52的整體空氣動力效率。例如，本文描述之組合頂端的外伸部及內縮部可減少頂端渦流形成及頂端洩漏，從而抑制橫跨翼面之頂端的壓力梯度的形成並輔助改善空氣動力效能。
本文描述的翼面52因此改善整體燃氣渦輪效率。具體地說，翼面52提供期望的渦輪效率遞減率（ISO、熱、冷，零件負載等）。翼面52亦符合所有的氣動及應力要求。本文描述的渦輪轉子葉片50具有非常具體的空氣動力設計要求，諸如用於下游渦輪轉子150、250、350、及450的上游葉片徑向背壓(upstream bucket radial back pressure)（亦即，功分離）及徑向速度三角形(radial velocity triangle)。需要顯著的跨功能設計努力以符合此等設計目標。渦輪轉子葉片50的翼面52因此係特定形狀的，而以有效率及有成本效益的方式符合空氣動力、機械、及熱移轉要求。
此書面描述使用實例以揭示本發明，且亦使所屬技術領域中具有通常知識者能實踐本發明，包括製造及使用任何裝置或系統及執行任何合併的方法。本發明之可專利範圍係由申請專利範圍所界定，且可包括所屬技術領域中具有通常知識者設想到的其他實例。若此類其他實例包括不與申請專利範圍之字面用語不同的結構元件，或若該等實例包括與申請專利範圍之字面用語無實質差異的等效結構元件，意圖使該等實例在申請專利範圍之範圍內。
10:燃氣渦輪 12:入口區段 14:壓縮機區段 16:燃燒器區段 18:渦輪區段 20:排氣區段/箭頭 22:軸 24:轉子盤 26:轉子葉片 28:轉子盤 30:轉子葉片 31:外殼 32:熱氣路徑 34:燃燒氣體 36:渦輪轉子 50:轉子葉片 52:翼面 54:壓力側表面 54’:壓力側表面 54”:壓力側表面 56:抽吸側表面 56’:抽吸側表面 56”:抽吸側表面 58:前緣 58’:前緣 58”:前緣 60:後緣 60’:後緣 60”:後緣 64:根部 66:平台 68:頂端 70:跨距長度/跨距方向 72:填角 74:安裝部分 100:噴嘴 102:第一輪廓 104:第二輪廓 106:抽吸側外伸部 108:壓力側外伸部 110:壓力側內縮部 112:轉變點 113:彎曲軸 114:壓力側弧長度 116:抽吸側弧長度 118:最大壓力側外伸部 120:最大抽吸側外伸部 122:第一跨距長度 124:第二跨距長度 126:壓力側填角 128:抽吸側填角 130:彎曲軸 150:渦輪轉子葉片 200:渦輪噴嘴 250:渦輪轉子葉片 300:渦輪噴嘴 350:渦輪轉子葉片 400:渦輪噴嘴 450:渦輪轉子葉片 A:軸向方向 A-A:線/剖面 B-B:線/剖面 C-C:線/剖面 R:徑向方向 R’:徑向方向
引導所屬技術領域中具有通常知識者之本轉子葉片及渦輪機的完整及充分揭露（包括製作與使用本系統及方法的最佳模式）係敘述在參考隨附圖式的本說明書中，在該等附圖中： 〔圖1〕係根據本揭露之實施例之渦輪機的示意繪示； 〔圖2〕根據本揭露之實施例繪示渦輪機的渦輪區段； 〔圖3〕根據本揭露之實施例繪示轉子葉片； 〔圖4〕根據本揭露之實施例繪示轉子葉片翼面的二個徑向剖面輪廓； 〔圖5〕根據本揭露之實施例繪示轉子葉片翼面沿著圖4之線A-A的剖面圖； 〔圖6〕根據本揭露之實施例繪示轉子葉片翼面沿著圖4之線B-B的剖面圖；及 〔圖7〕根據本揭露之實施例繪示轉子葉片翼面沿著圖4之線C-C的剖面圖。
10:燃氣渦輪
18:渦輪區段
20:排氣區段/箭頭
31:外殼
32:熱氣路徑
36:渦輪轉子
50:轉子葉片
100:噴嘴
150:渦輪轉子葉片
200:渦輪噴嘴
250:渦輪轉子葉片
300:渦輪噴嘴
350:渦輪轉子葉片
400:渦輪噴嘴
450:渦輪轉子葉片

Claims (15)

  1. 一種用於一渦輪機的轉子葉片(50)，該轉子葉片(50)包含： 一平台(66)； 一翼面(52)，其從鄰近該平台(66)的一根部(64)徑向地延伸至一頂端(68)，該翼面(52)包含： 一前緣(58)； 一後緣(60)； 一壓力側表面(54)，其延伸在該前緣(58)與該後緣(60)之間； 一抽吸側表面(56)，其設置成與該壓力側表面(54)相對並延伸在該前緣(58)與該後緣(60)之間； 其中該前緣(58)、該後緣(60)、該壓力側表面(54)、及該抽吸側表面(56)共同界定在該頂端(68)的一第一輪廓(102)及從該頂端(68)徑向地向內的一第二輪廓(104)； 其中該第一輪廓(102)包括相對於該第二輪廓(104)的一抽吸側外伸部(106)、一壓力側外伸部(108)，及一壓力側內縮部(110)。
  2. 如請求項1之轉子葉片(50)，其中該翼面(52)界定在該根部(64)與該頂端(68)之間的一徑向跨距長度，且其中該第二輪廓(104)係界定在該徑向跨距長度的約90%與約99%之間。
  3. 如請求項1至2中任一項之轉子葉片(50)，其中該壓力側內縮部(110)係界定在該前緣(58)與該壓力側外伸部(108)之間。
  4. 如請求項1至3中任一項之轉子葉片(50)，其中該壓力側外伸部(108)係界定在該壓力側內縮部(110)與該後緣(60)之間。
  5. 如請求項1至4中任一項之轉子葉片(50)，其中該第一輪廓(102)包括一抽吸側弧長度(114)及一抽吸側弧長度(116)，該抽吸側弧長度(114)從該前緣(58)沿著該壓力側表面(54)測量至該後緣(60)，該抽吸側弧長度(116)從該前緣(58)沿著該抽吸側表面(56) (56)測量至該後緣(60)。
  6. 如請求項5之轉子葉片(50)，其中該抽吸側外伸部(106)係沿著該抽吸側弧長度(116)的整體界定。
  7. 如請求項5至6中任一項之轉子葉片(50)，其中該壓力側內縮部(110)在位於從該前緣(58)至該後緣(60)測量之該抽吸側弧長度(114)的約15%與約35%之間的轉變點(112)轉變成該壓力側外伸部(108)。
  8. 如請求項5至7中任一項之轉子葉片(50)，其中該第一輪廓(102)包括在該抽吸側弧長度(116)的約30%及約60%之間相對於該第二輪廓(104)的一最大抽吸側外伸部(120)。
  9. 如請求項5至8中任一項之轉子葉片(50)，其中該第一輪廓(102)包括在該抽吸側弧長度(114)的約40%及約70%之間相對於該第二輪廓(104)的一最大壓力側外伸部(118)。
  10. 一種渦輪機，其包含： 一壓縮機區段(14)； 一燃燒器區段(16)，其在該壓縮機區段(14)下游； 一渦輪區段(18)，其在該燃燒器區段(16)下游； 複數個轉子葉片(50)，其提供在該渦輪區段(16)中，該複數個轉子葉片(50)之各者包含： 一平台(66)； 一翼面(52)，其從鄰近該平台(66)的一根部(64)徑向地延伸至一頂端(68)，該翼面(52)包含： 一前緣(58)； 一後緣(60)； 一壓力側表面(54)，其延伸在該前緣(58)與該後緣(60)之間； 一抽吸側表面(56) (56)，其設置成與該壓力側表面(54)相對並延伸在該前緣(58)與該後緣(60)之間； 其中該前緣(58)、該後緣(60)、該壓力側表面(54)、及該抽吸側表面(56) (56)共同界定在該頂端(68)的一第一輪廓(102)及從該第一輪廓(102)徑向地向內的一第二輪廓(104)；且 其中該第一輪廓(102)包括相對於該第二輪廓(104)的一抽吸側外伸部(106)、一壓力側外伸部(108)，及一壓力側內縮部(110)。
  11. 如請求項10之渦輪機，其中該翼面(52)界定在該根部(64)與該頂端(68)之間的一徑向跨距長度，且其中該第二輪廓(104)係界定在該徑向跨距長度的約90%與約99%之間。
  12. 如請求項10至11中任一項之渦輪機，其中該壓力側內縮部(110)係界定在該前緣(58)與該壓力側外伸部(108)之間。
  13. 如請求項10至12中任一項之渦輪機，其中該壓力側外伸部(108)係界定在該壓力側內縮部(110)與該後緣(60)之間。
  14. 如請求項10至13中任一項之渦輪機，其中該第一輪廓(102)包括一抽吸側弧長度(114)及一抽吸側弧長度(116)，該抽吸側弧長度(114)從該前緣(58)沿著該壓力側表面(54)測量至該後緣(60)，該抽吸側弧長度(116)從該前緣(58)沿著該抽吸側表面(56) (56)測量至該後緣(60)。
  15. 如請求項14之渦輪機，其中該抽吸側外伸部(106)係沿著該抽吸側弧長度(116)的整體界定。
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