可减少顶部泄漏损失的蒸汽冷却燃气轮机叶片
专利汇可以提供可减少顶部泄漏损失的蒸汽冷却燃气轮机叶片专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且蒸汽 涡轮 机的 叶片 (10)包括翼片部分(12)，其具有径向外顶部(18)，径向外顶部施加有 隔热 涂层 (22)，其中隔热涂层重新施加 面层 ，沿径向外顶部形成至少一个脊部(26)。，下面是可减少顶部泄漏损失的蒸汽冷却燃气轮机叶片专利的具体信息内容。
1.一种蒸汽涡轮机的叶片(10)，包括翼片部分(12)，其具 有径向外顶部(18)，所述径向外顶部施加有隔热涂层(22)，其 中所述隔热涂层重新施加面层，沿所述径向外顶部形成至少一个脊 部(26)。
2.根据权利要求1所述的叶片，其特征在于，所述隔热涂层(22) 重新施加面层，形成沿所述翼片部分(12)的压力侧和吸力侧(14， 16)中至少一个的所述脊部(26)。
3.根据权利要求1所述的叶片，其特征在于，所述隔热涂层重 新施加面层，以形成沿翼片部分的压力侧和吸力侧(14，16)延伸 的脊部(26，28)。
4.根据权利要求1所述的叶片，其特征在于，所述隔热涂层(22) 重新施加面层，形成沿所述径向外顶部的中弧线的脊部(48)。
5.一种蒸汽涡轮机的叶片(10)，包括翼片部分(12)，其具 有径向外顶部(18)，所述径向外顶部施加有隔热涂层(22)，沿 所述径向外顶部在所述隔热涂层的中心部分形成凹部(24)。
6.根据权利要求5所述的叶片，其特征在于，所述凹部(24) 至少沿所述翼片部分的吸力侧(16)形成脊部(28)。
7.根据权利要求5所述的叶片，其特征在于，所述凹部至少沿 所述翼片部分的压力侧(14)形成脊部(26)。
8.根据权利要求5所述的叶片，其特征在于，所述凹部(24) 绕所述径向外顶部的周边形成脊部(26，28)，其从所述顶部的周 边向内偏移。
9.一种减少涡轮机叶片(10)的径向外顶部(18)的顶部泄漏 损失的方法，包括：
(a)用隔热涂层(22)涂复叶片的径向外顶部(18)；
(b)隔热涂层(22)重新施加面层，使所述涂层包括至少一个 减少顶部泄漏损失特征(24)，基本上在所述顶部的整个长度延伸。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述至少一个 减少顶部泄漏损失特征(24)包括凹部。
技术领域
本发明大体上涉及蒸汽涡轮机叶片，具体涉及结合减少顶部泄 漏损失特征到叶片顶部施加的隔热涂层中。
背景技术
空气冷却的叶片一般具有金属的“声响顶部(squealer tip)”特 征件，但是，将这个方法用于叶片，对于蒸汽冷却的叶片是不行的。 因此，目前的闭环蒸汽冷却的1级叶片没有任何特征件来阻挡流体 流入顶部间隙。结果是，泄漏的流体形成涡流，通过两种方式使涡 轮机的效率降低。第一种，顶部流体不产生升力，使涡轮机转子没有 能量产生扭矩。第二种，顶部涡流在叶片的下游混合周围的流体， 产生混合损失。
发明内容
在示例性实施例中，施加到叶片顶部(除非特别指出，顶部包 括焊上的顶盖)的隔热涂层(TBC)材料厚度增加到足够大，以允 许在叶片顶部中心部分隔热涂层TBC沿顶部主弧线加工或磨削出凹 部。因此，凹部还可沿吸力侧和压力侧形成绕叶片周边的脊部(位 于边缘或从边缘偏移)，类似于传统的声响顶部。只沿翼片的压力 侧，或只沿吸力侧，形成脊部也是可以想到的。在另外一个变化中， 可沿TBC涂复的叶片顶部的中弧线形成一个脊部，目的是为了在旋 转的未覆盖的叶片上有效地减少顶部间隙。
通过在施加到叶片顶部的隔热涂层加工或磨削(或通过任何适 当的方式重新施加面层)这样或类似的几何特征，阻挡了流体从压 力表面通过旋转叶片和叶片上方静止罩盖之间的顶部间隙流到吸力 表面的气体路径的流动。隔热涂层还减少了进入叶片顶部基体金属 的热通量。热通量的减少可减少顶部基体金属上的热梯度。热梯度 减少大大增强了叶片顶部的LCF和蠕变寿命。
因此，本发明涉及到蒸汽涡轮机的叶片，其包括翼片部分，具 有径向外顶部，径向外顶部施加有隔热涂层，其中所述隔热涂层重 新施加面层，沿径向外顶部形成至少一个脊部。
在另一方面，本发明涉及一种蒸汽涡轮机的叶片，包括翼片部 分，其具有径向外顶部，径向外顶部施加有隔热涂层，其中沿径向 外顶部在隔热涂层的中心部分形成凹部。
在另外一个方面，本发明涉及一种减少涡轮机叶片径向外顶部 的顶部泄漏损失的方法，包括：(a)用隔热涂层涂复叶片的径向外 顶部；(b)隔热涂层重新施加面层，使所述涂层包括至少一个减少 顶部泄漏损失特征，基本上在顶部的整个长度延伸。
现在参考下面的附图对本发明进行详细介绍。
附图说明
图2是带有在叶片顶盖涂层形成的减少顶部泄漏损失特征的叶 片沿图1的剖面2-2的截面图；
图3是类似于图2的截面图，显示了本发明的第二示例性实施 例；
图4是类似于图2的截面图，显示了本发明的第三示例性实施 例；和
图5是类似于图2的截面图，显示了本发明的第四示例性实施 例。
标记
肋部 4
叶片 10
翼片部分 12
压力表面 14
吸力表面 16
外顶部 18
顶盖 20
隔热涂层 22
涂层材料 30
弯曲表面 34
脊部 41
吸力侧 44
脊部 26，28
凹部 24，32
吸力侧 36，50
压力侧 38，52
翼片 40，46，54
具体实施方式
在图2所示的示例中，隔热涂层22的厚度增加到T1，以便设置 足够的涂层材料，容纳减少顶部泄漏损失特征，如下面所作介绍。 更具体地，在图2的示例，涂层22进行加工，以减少涂层的整体厚 度，在顶盖的中心部分形成凹部24，沿着叶片顶部的中弧线延伸， 基本上在顶部的整个长度上延伸。带剖面线的涂层代表抛光的，机 械加工的或磨削的结构部分，剖面线部分上面的涂复材料30被清除。 凹部24因此形成脊部26，28，其分别沿压力表面和吸力表面14，16 并围绕叶片顶部的周边延伸，但从90°顶盖边向内偏移。在示例性实 施例中，凹部24中心部分的最小TBC涂层厚度可以达到30mil。而 脊部26，28的厚度可以达到大约60mil，凹部24的深度可在大约30 到60mils之间。T1的范围可从大约60到大约110mils。应当理解顶 盖上各个位置的准确涂层厚度根据叶片大小，顶部误差要求和类似 条件是变化的。这样的叶片顶部表面特征可阻止顶部泄漏损失降低 叶片的LCF和蠕变寿命。
应当理解，其他叶片顶部表面特征属于本发明的范围。例如， 在图3，凹部32由平滑的曲面34形成，其从吸力侧36连续延伸到 翼片40的压力侧38，形成绕顶部边缘的脊部41。或者，如图4所 示，通过简单地消除凹部的一侧，加工出的脊部42在TBC涂层只 沿翼片的吸力侧44形成，或只沿翼片的压力侧形成(未显示)。
图5显示了另一表面特征，其通过在涂层上沿中弧线机械加工 或磨削出，距翼片54的吸力侧50和压力侧52等距离，具有脊部或 肋部48的形式。实际上，为有效地减少顶部间隙而在旋转无盖叶片 的TBC涂复的叶片顶部加工出的任何表面特征都可以采用。还应当 理解，在顶盖涂层结合各种几何特征不必限于叶片采用闭环蒸汽冷 却回路，尽管这种措施是最可能采用的。还可以应用到传统的空气 冷却叶片。
减少顶部损失提高了部件的效率，从而改进了燃气涡轮机的效 率和能量输出。对于给定数量的能量生产，这样又减少了散发到环 境中的污染物的数量，并提高了燃气涡轮机电厂的生产经济性。
尽管本发明已经通过最实际和优选的实施例进行了介绍，应当 知道，本发明不限于所附的实施例，相反，应包括各种改进和等效 设置，这些都属于所附权利要求的精神和范围。
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