发明创造名称：一种3600RPM湿冷汽轮机末级动叶片
外观设计名称：
决定号：183246
决定日：2019-07-10
委内编号：1F239589
优先权日：
申请（专利）号：201510948403.3
申请日：2015-12-17
复审请求人：东方电气集团东方汽轮机有限公司
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：刘亚妮
合议组组长：邹涤秋
参审员：闫周
国际分类号：F01D5/14(2006.01)
外观设计分类号：
法律依据：专利法第22条第3款
决定要点：权利要求请求保护一种专门适用于某种具体工况条件下的部件结构，对比文件所公开的部件结构与本申请的结构不同，且适用的工况条件与本申请的工况条件不同，因此采用上述对比文件无法否定权利要求的创造性。
全文：
本复审请求涉及申请号为201510948403.3，名称为“一种3600RPM湿冷汽轮机末级动叶片”的发明专利申请（下称本申请）。本申请的申请人为东方电气集团东方汽轮机有限公司，申请日为2015年12月17日，公开日为2016年04月13日。
经实质审查，国家知识产权局原审查部门于2017年08月25日发出驳回决定，驳回了本申请，其理由是：权利要求1-4不具备专利法第22条第3款规定的创造性。驳回决定所依据的文本为：申请日2015年12月17日提交的权利要求第1-4项，说明书第1-42段（即第1-5页），说明书附图第1-4页，说明书摘要和摘要附图。驳回决定引用如下对比文件：
对比文件1：CN102140934A，公开日：2011年08月03日；
对比文件2：CN102140933A，公开日：2011年08月03日。
驳回决定所针对的权利要求书如下：
“1. 一种3600RPM湿冷汽轮机末级动叶片，具有整体结构的叶根、叶身、围带及拉筋，所述围带位于叶身的顶部，叶根位于叶身的根部，拉筋位于叶身的腰部；所述叶身是由若干特征截面按一特定规律迭合而成的异形体，其特征截面的轮廓由内弧曲线和背弧曲线合围而成，具有特征参数安装角c1、弦长b1、最大厚度w1、轴向宽度Xa、截面积Ar；特征截面的迭合规律为沿叶高方向自根端向顶端、各截面连续光滑过渡且呈塔形变化；所述叶身的根径为Dr、有效高度为H；其特征在于，从根端截面到顶端截面，有效高度H的相对值由0.0单调增加到1.0；与之相对应，从根端截面到顶端截面，特征参数安装角c1由74.23°单调减小到15.11°，弦长b1的相对值由1.32单调减小到1.0，最大厚度w1的相对值由3.58单调减小到1.0，轴向宽度Xa的相对值由4.55单调减小到1.0，截面积Ar的相对值由4.51单调减小到1.0。
2. 根据权利要求1所述的汽轮机末级动叶片，其特征在于，其围带具有围带厚度H1、背弧工作面S1和内弧工作面P1，且S1和P1是相互平行的平面，A1为工作面S1、P1之间的距离，T1为工作面S1、P1几何中心之间的距离；在转速N1转/分时，围带背弧工作面S1与相邻叶片的围带内弧工作面P1接触，产生压应力F1；
所述围带厚度H1满足关系式：
10＜H1＜20mm；
所述背弧工作面S1与汽轮机转子中轴线X轴的夹角B1满足关系式：
A1=T1·COSB1，10°≤B1≤50°；
所述围带工作面接触时的转速N1满足关系式：
0≤N1≤2500转/分；
所述围带工作面接触时的压应力F1满足关系式：
0.005＜F1≤0.038倍材料的强度极限。
3. 根据权利要求1所述的汽轮机末级动叶片，其特征在于，其拉筋具有拉筋高度Lj、截面最大厚度Bj、背弧工作面S2和内弧工作面P2，且S2和P2是相互平行的平面，A2为工作面S2、P2之间的距离，T2为工作面S2、P2几何中心之间的距离；
所述拉筋高度Lj满足关系式：
0.5＜Lj/H＜0.75；
所述截面最大厚度Bj满足关系式：
20≤Bj≤30mm；
所述背弧工作面S2与汽轮机转子中轴线X轴的夹角B2满足关系式：
A2=T2·COSB2，20°≤B2≤50°。
4. 根据权利要求1所述的汽轮机末级动叶片，其特征在于，所述叶根为三齿直线型枞树形叶根。”
驳回决定认为：权利要求1与对比文件1相比，其区别技术特征是：从根端截面到顶端截面，特征参数安装角c1由74.23°单调减小到15.11°，弦长b1的相对值由1.32单调减小到1.0，轴向宽度Xa的相对值由4.55单调减小到1.0，截面积Ar的相对值由4.51单调减小到1.0。上述区别技术特征为本领域的常规技术手段。因此，权利要求1相对于对比文件1与本领域的常规技术手段的结合不具备创造性。权利要求2-4的附加技术特征已经被对比文件2所公开，因此权利要求2-4也不具备创造性。
申请人（下称复审请求人）对上述驳回决定不服，于2017年12月07日向国家知识产权局提出了复审请求，没有修改权利要求书。复审请求人认为：由于叶片是一种异形体，它的结构主要是用轮廓形状来描述，不同机型、不同部位使用的叶片，其轮廓形状也就不同，而轮廓形状又是用若干特征参数来表征，这些特征参数值的变化规律不同，它们的轮廓形状即结构也就不同。因此，叶片结构设计的核心任务就是要找到满足汽动性能的特征参数值的变化规律。要找到特征参数值的变化规律绝非易事，由于变量众多，且相互制约，求解难度可想而知，不仅要高深的理论分析应力分布，还需先进的实验技术，须精心分析、严密计算、反复试验、不断修正，才能找到满足汽动性能的特征参数值的变化规律，是一项极富挑战性的创造性劳动。只有这种轮廓形状的异形体才能满足特定的使用性能要求，其它任何一种轮廓形状的异形体都不能满足使用性能要求，该异形体满足了使用性能要求，故该异形体具备创造性。
经形式审查合格，国家知识产权局于2018年01月11日依法受理了该复审请求，并将其转送至原审查部门进行前置审查。
原审查部门在前置审查意见书中认为：为了提升汽轮机末级叶片在不同工作环境和使用条件下的效率以及汽动性能，本领域技术人员有动机对末级叶片的一些常规特征参数进行改进和调整，这种改进的需求是客观存在的，且改进的方向和目的对本领域技术人员也是清楚的，很多改进和调整的手段对本领域技术人员来说也是比较常规的。本领域技术人员在进行相关叶片设计时，可在对比文件1和2技术方案的启示下，在本领域的合乎逻辑的范围内进行常规选择和试验，来得到一些常规的特征参数，由此得到一些差异化的叶片产品的型面结构和大小结构，这对于本领域技术人员来说并非需要付出创造性的劳动才能够得到。因而坚持驳回决定。
随后，国家知识产权局成立合议组对本案进行审理。
合议组于2018年11月07日向复审请求人发出复审通知书，指出：权利要求1与对比文件1的区别在于：从根端截面到顶端截面，特征参数安装角c1由74.23°单调减小到15.11°，弦长b1的相对值由1.32单调减小到1.0，最大厚度w1的相对值由3.58单调减小到1.0，轴向宽度Xa的相对值由4.55单调减小到1.0，截面积Ar的相对值由4.51单调减小到1.0。上述区别技术特征为本领域的常规技术手段。在对比文件1的基础上结合本领域的常规技术手段能够得到权利要求1所要求保护的技术方案，权利要求1不具备专利法第22条第3款规定的创造性。权利要求2-3的附加技术特征已经被对比文件1所公开，权利要求4的附加技术特征已经被对比文件2所公开，因此权利要求2-4不具备专利法第22条第3款规定的创造性。针对复审请求人的意见陈述，合议组认为：本申请所要保护的是用于3600RPM湿冷汽轮机的末级动叶片，对比文件1公开的末级动叶片也是用于3600RPM湿冷汽轮机，因此两者公开的都是用于相同机型、相同部位使用的叶片，两者采用了相同的参数来表征，变化趋势相同，本申请相对于对比文件1所不同之处在于仅是对这些参数的数值进行了小范围的改变，在对比文件1已经公开了采用全三维气动分析程序分析并优化设计各叶型截面沿叶高的成型规律的情况下，在合乎逻辑的范围内对上述参数进行常规选择和试验，通过程序计算以获得满足不同情况下叶片的结构、强度、振动的设计要求并且保证气动性能基本不变的叶型，对于本领域技术人员是容易想到的。而说明书中也未记载这些数值的改变相对于现有技术例如对比文件1这种已有的叶型能够带来怎样的预料不到的技术效果。因此，本申请的技术方案不具备创造性。
复审请求人于2018年12月17日提交了意见陈述书和权利要求替换页，其中在权利要求1中增加了技术特征“所述汽轮机功率为185MW，设计背压为9kPa”，“所述末级动叶片有效高度H为635mm，根径Dr为1300mm，其环形面积为3.86m2”。复审请求人认为：全三维汽动分析软件仅仅是一个设计使用的工具，并不能代替设计人员的智力劳动，就如像建模与计算一样，设计人员建模，计算器只管计算。要找到特征参数值的变化规律绝非易事，由于变量众多，且相互制约，求解难度可想而知，不仅要高深的理论分析应力分布，还需先进的实验技术，须精心分析、严密计算、反复试验、不断修正，才能找到满足汽动性能的特征参数值的变化规律，是一项极富挑战性的创造性劳动。
复审请求人于2018年12月17日提交的权利要求书如下：
“1. 一种3600RPM湿冷汽轮机末级动叶片，所述汽轮机功率为185MW，设计背压为9kPa；所述末级动叶片具有整体结构的叶根、叶身、围带及拉筋，所述围带位于叶身的顶部，叶根位于叶身的根部，拉筋位于叶身的腰部；所述叶身是由若干特征截面按一特定规律迭合而成的异形体，其特征截面的轮廓由内弧曲线和背弧曲线合围而成，具有特征参数安装角c1、弦长b1、最大厚度w1、轴向宽度Xa、截面积Ar；特征截面的迭合规律为沿叶高方向自根端向顶端、各截面连续光滑过渡且呈塔形变化；所述叶身的根径为Dr、有效高度为H；其特征在于，从根端截面到顶端截面，有效高度H的相对值由0.0单调增加到1.0；与之相对应，从根端截面到顶端截面，特征参数安装角c1由74.23°单调减小到15.11°，弦长b1的相对值由1.32单调减小到1.0，最大厚度w1的相对值由3.58单调减小到1.0，轴向宽度Xa的相对值由4.55单调减小到1.0，截面积Ar的相对值由4.51单调减小到1.0；所述末级动叶片有效高度H为635mm，根径Dr为1300mm，其环形面积为3.86m2。
2. 根据权利要求1所述的汽轮机末级动叶片，其特征在于，其围带具有围带厚度H1、背弧工作面S1和内弧工作面P1，且S1和P1是相互平行的平面，A1为工作面S1、P1之间的距离，T1为工作面S1、P1几何中心之间的距离；在转速N1转/分时，围带背弧工作面S1与相邻叶片的围带内弧工作面P1接触，产生压应力F1；
所述围带厚度H1满足关系式：
10＜H1＜20mm；
所述背弧工作面S1与汽轮机转子中轴线X轴的夹角B1满足关系式：
A1=T1·COSB1，10°≤B1≤50°；
所述围带工作面接触时的转速N1满足关系式：
0≤N1≤2500转/分；
所述围带工作面接触时的压应力F1满足关系式：
0.005＜F1≤0.038倍材料的强度极限。
3. 根据权利要求1所述的汽轮机末级动叶片，其特征在于，其拉筋具有拉筋高度Lj、截面最大厚度Bj、背弧工作面S2和内弧工作面P2，且S2和P2是相互平行的平面，A2为工作面S2、P2之间的距离，T2为工作面S2、P2几何中心之间的距离；
所述拉筋高度Lj满足关系式：
0.5＜Lj/H＜0.75；
所述截面最大厚度Bj满足关系式：
20≤Bj≤30mm；
所述背弧工作面S2与汽轮机转子中轴线X轴的夹角B2满足关系式：
A2=T2·COSB2，20°≤B2≤50°。
4. 根据权利要求1所述的汽轮机末级动叶片，其特征在于，所述叶根为三齿直线型枞树形叶根。”
合议组于2019年04月09日向复审请求人发出复审通知书，指出：权利要求1与对比文件2的区别在于：从根端截面到顶端截面，特征参数安装角c1由74.23°单调减小到15.11°，轴向宽度Xa的相对值由4.55单调减小到1.0，所述汽轮机功率为185MW，设计背压为9kPa，转速为3600RPM，所述末级动叶片有效高度H为635mm，根径Dr为1300mm，其环形面积为3.86m2。上述区别技术特征为本领域的常规技术手段。在对比文件2的基础上结合本领域的常规技术手段能够得到权利要求1所要求保护的技术方案，权利要求1不具备专利法第22条第3款规定的创造性。权利要求2、4的附加技术特征已经被对比文件2所公开，权利要求3的附加技术特征一部分已经被对比文件2所公开、一部分为本领域的常规选择，因此权利要求2-4不具备专利法第22条第3款规定的创造性。针对复审请求人的意见陈述，合议组认为：对比文件2已经公开了可适用于背压6-10Kpa、功率150MW-250MW、转速3000RPM的湿冷汽轮机的末级动叶片，公开了特征参数弦长、最大厚度、截面积以及安装角、轴向宽度的变化趋势和数值，当本领域技术人员为功率为185MW，设计背压为9kPa，转速为3600RPM的汽轮机配置末级动叶片时，能够想到选择对比文件2公开的末级动叶片，并且能够通过已有的流通设计程序对部分参数进行适应性修改，例如对安装角、轴向宽度的数值进行小范围改变，通过计算获得优化参数，使得上述参数组合满足具体工况下的叶根强度和叶片气动性能的要求。而末级动叶片有效高度、根径、环形面积也可以根据具体工况进行选择，是本领域技术人员能够做出的常规选择。且说明书中也未记载这些数值的改变相对于现有技术能够带来怎样的预料不到的技术效果。因此，本申请的技术方案不具备创造性。
复审请求人于2019年05月05日提交了意见陈述书，没有提交权利要求修改替换页。复审请求人认为：对比文件2实际解决的技术问题是，“提供一种适用于功率150-250MW、背压6-10kPa、转速300ORPM湿冷汽轮机的末级动叶片”。本申请与对比文件2的主要区别是机组的转速不同，对比文件2是中国、欧洲标准，频率50赫兹、同步转速300ORPM。本申请是美国标准，频率60赫兹、同步转速3600RPM。正是因为汽轮机的机型不同、运行工艺参数不同，叶片的结构才不相同。本申请是通过反复试验优选出来的，都是满足所述机型、运行工艺参数要求的最佳选择。本申请不应该在对比文件2的结构基础上，通过改变特征参数值来改变叶片的轮廓形状，从而提高叶片的经济性和安全可靠性。
在上述程序的基础上，合议组认为本案事实已经清楚，可以作出审查决定。
二、决定的理由
审查文本的认定
复审请求人在复审阶段提交了权利要求书的修改替换页，经审查，上述修改符合专利法第33条的规定。因此本复审请求审查决定所依据的文本为：2018年12月17日提交的权利要求第1-4项，申请日2015年12月17日提交的说明书第1-5页，说明书附图第1-4页，说明书摘要和摘要附图。
关于创造性
专利法第22条第3款规定：创造性，是指与现有技术相比，该发明具有突出的实质性特点和显著的进步，该实用新型具有实质性特点和进步。
2.1权利要求1要求保护一种3600RPM湿冷汽轮机末级动叶片，对比文件1公开了一种3600RPM湿冷汽轮机末级动叶片，并具体公开了以下技术特征（参见对比文件1说明书第15、35-44段，权利要求1-4，图1-4）：所述汽轮机功率为300-700MW，优选地功率为660MW，设计背压为8kpa，具有整体结构的叶根4、叶身3、围带1及拉筋2，所述围带1位于叶身3的顶部，叶根4位于叶身3的根部，拉筋2位于叶身3的腰部；所述叶身3是由若干特征截面按一特定规律迭合而成的异形体，所述特征截面的轮廓型线是由内弧曲线和背弧曲线围成的封闭曲线，具有特征参数安装角c1、弦长b1、最大厚度w1、轴向宽度Xa、截面积A；特征截面的迭合规律为沿叶高方向自根端向顶端、各截面连续光滑过渡且呈塔形变化；所述叶根根径为Dr、有效高度为Ld；从根端截面到顶端截面，有效高度Ld的相对值由0.0单调增加到1.0；从根端截面到顶端截面，安装角c1由86.440°单调减小到15.180°；弦长b1变化规律为：1.582≥b1≥1.0（即由1.582单调减小到1.0），最大厚度w1的变化规律为：3.031≥w1≥1.0（即由3.031单调减小到1.0），轴向宽度Xa变化规律为：5.905≥Xa≥1.0（即由5.905单调减小到1.0），面积A变化规律为：5.55≥A≥1.0（即由5.55单调减小到1.0），末级动叶片气道高910.2mm，根径Dr1545.2mm，环形面积大于7.06m2，采用全三维气动分析程序分析并优化设计各叶型截面沿叶高的成型规律，最终实现叶片级流场特性的优化。
权利要求1与对比文件1的区别在于：所述汽轮机功率为185MW，设计背压为9kPa，从根端截面到顶端截面，特征参数安装角c1由74.23°单调减小到15.11°，弦长b1的相对值由1.32单调减小到1.0，最大厚度w1的相对值由3.58单调减小到1.0，轴向宽度Xa的相对值由4.55单调减小到1.0，截面积Ar的相对值由4.51单调减小到1.0，所述末级动叶片有效高度H为635mm，根径Dr为1300mm，其环形面积为3.86m2。
基于上述区别技术特征，本申请实际所要解决的技术问题为如何为功率为185MW，设计背压为9kPa的3600RPM湿冷汽轮机提供一种合适的末级动叶片。
对比文件1公开的是一种适用于汽轮机功率为300-700MW，优选地功率为660MW，设计背压为8kpa的末级动叶片，而本申请所要保护的是一种适用于汽轮机功率为185MW，设计背压为9kPa的末级动叶片，由于汽轮机功率以及背压不同，因此蒸汽的参数也存在不同，对应的汽动特性也不同。当本领域技术人员为汽轮机功率为185MW，设计背压为9kPa的3600RPM湿冷汽轮机设计末级动叶片时，不会想到以功率、背压均不同的末级动叶片作为基础来进行改进，也无法轻易获得安装角c1、弦长b1的相对值、最大厚度w1、轴向宽度Xa的相对值、截面积Ar的相对值以及末级动叶片有效高度H、根径Dr、环形面积等参数的取值。
对比文件2公开了一种湿冷汽轮机末级动叶片（参见对比文件2的说明书第0001、0018-0040段，权利要求1-6，图1-5），所述动叶片适用于背压6-10Kpa、功率150MW-250MW、转速3000RMP的湿冷汽轮机，具有整体结构的叶身、叶根、围带、凸台拉筋，所述围带位于叶身的顶部，所述叶根位于叶身的根部，所述凸台拉筋位于叶身的腰部；所述叶身是由若干特征截面按一特定规律迭合而成的异形体，所述特征截面的轮廓型线是由内弧曲线和背弧曲线围成的封闭曲线，具有特征参数安装角c1、弦长b1、最大厚度w1、轴向宽度Xa、截面积A；截面的迭合规律是，沿叶高方向自根端向顶端，各截面连续光滑过渡且呈塔形变化；其有效高度为H、根径为Dr；从根截面到顶截面，叶高H的相对值由0.0单调增加到1.0，与之相对应，安装角c1由72.06°单调减小到14.78°；从根截面到顶截面的弦长b1变化规律为：1.324≥b1≥1.0；从根截面到顶截面的最大厚度W1变化规律为：3.587≥W1≥1.0，从根截面到顶截面的轴向宽度Xa变化规律为：4.093≥Xa≥1.0，从根截面到顶截面的面积A变化规律为：4.511≥A≥1.0，该动叶片优选地适用于功率220MW，设计背压8kPa的汽轮机，叶身的有效高度H为736.6mm，根径Dr为1450mm，其环形面积为5.06m2。由此可见，该对比文件2没有公开适用于汽轮机功率为185MW，设计背压为9kPa的3600RPM湿冷汽轮机的末级动叶片，且对比文件2也没有全部公开上述区别技术特征所涉及的所有参数的取值。
因此，对比文件1、对比文件2均没有公开上述区别技术特征，且目前没有证据表明上述区别技术特征为本领域的公知常识，且权利要求1公开的末级动叶片的上述技术特征可以使得该叶片专门适用于汽轮机功率为185MW，设计背压为9kPa的3600RPM湿冷汽轮机。因此在对比文件1、对比文件2以及本领域的公知常识结合的基础上，本领域技术人员不能获得权利要求1所要求保护的技术方案。因此，权利要求1相对于对比文件1、2具有突出的实质性特点和显著的进步，具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2.2由于权利要求1具备创造性，因此，从属权利要求2-4也具备专利法第22条第3款规定的创造性。
基于上述理由，本案合议组作出如下复审请求审查决定。
三、决定
撤销国家知识产权局于2017年08月25日对本申请作出的驳回决定。由国家知识产权局原审查部门在本复审请求审查决定所依据的文本的基础上对本申请继续进行审查。
如对本复审请求审查决定不服，根据专利法第41条第2款的规定，复审请求人可以自收到本决定之日起三个月内向北京知识产权法院起诉。
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