[发明专利]可磨损动叶围带有效
申请号: | 201110283399.5 | 申请日: | 2011-09-15 |
公开(公告)号: | CN102434220A | 公开(公告)日: | 2012-05-02 |
发明(设计)人: | J·A·塔尔曼 | 申请(专利权)人: | 通用电气公司 |
主分类号: | F01D5/14 | 分类号: | F01D5/14;F01D5/20 |
代理公司: | 中国专利代理(香港)有限公司 72001 | 代理人: | 肖日松;曹若 |
地址: | 美国*** | 国省代码: | 美国;US |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 磨损 动叶围带 | ||
技术领域
本申请大体涉及燃气涡轮发动机,并且更特别地涉及用于可磨损模式的最佳形状,可磨损模式在用于燃气涡轮发动机等中的动叶围带(bucket shroud)上。
背景技术
一般而言,燃气涡轮发动机的效率倾向于随增加的燃烧温度而增加。然而,更高的燃烧温度可造成涉及在热燃烧气体路径内和其它位置处的构件的完整性、冶金和寿命预期的各种问题。这些问题是难点,特别对于诸如定位在涡轮的前级中的旋转动叶和静止涡轮围带的构件。
高涡轮效率还要求,动叶在涡轮外壳或围带中以最小干扰旋转以便防止在动叶的尖端上热燃烧气体的不受欢迎的“泄漏”。维持足够的间隔而没有显著的效率损失的需要由于离心力使动叶随涡轮旋转以朝外方向朝向围带膨胀的事实而变得更加困难。然而,如果动叶尖端对围带摩擦,则动叶尖端可磨蚀。该磨蚀可导致在其间的增加的间隔以及降低的构件寿命。泄漏的其它原因包括热膨胀和甚至在例如军事应用等中的发动机的过分机动。
可磨损涂层已应用到涡轮围带的表面以帮助建立在围带和动叶尖端之间的最小或最佳间隔,即动叶尖端间隙。这种材料可由动叶的尖端容易地磨损,而对尖端几乎没有或没有损伤。因此,通过确保可磨损涂层而不是动叶尖端材料将被牺牲,动叶尖端间隙间隔可减小。
除允许尖端-围带接触外,利用可磨损表面作为在其上的脊形部模式等已被发现在进一步降低通过其中的泄漏流方面提供额外的空气动力学益处。尤其地,脊形部可对从尖端间隔间隙流走的主流提供导引。已知的可磨损模式因而已被发现在降低最小尖端间隔高度等方面提供空气动力学益处。
因而期望改进可磨损动叶围带模式以便减小通过动叶尖端间隙以及其它位置处的泄漏流。这种可磨损动叶围带模式可对特定的动叶设计在通过其中的泄漏流和在其上的热负荷方面优化。尤其地,这种动叶围带设计可在用于改进性能的流动降低模式方面提供足够的可磨损围带表面。
发明内容
本申请因而提供可磨损动叶围带,其与动叶尖端一起利用以便限制通过其中的泄漏流并且降低在其上的热负荷。可磨损动叶围带可包括基底和定位在其上的若干脊形部。脊形部可由可磨损材料制成。脊形部可形成模式。脊形部可具有若干曲面,其带有至少第一曲面和第二曲面并且第二曲面具有反拱(reverse camber)形状。
本申请还提供减小通过在动叶尖端与围带之间的动叶尖端间隙的泄漏流的方法。该方法可包括如下步骤:确定穿过动叶尖端间隙的泄漏流在沿动叶尖端的若干参考点处的方向;将若干可磨损材料脊形部定位在围带上;并且将可磨损材料脊形部形成为至少第一曲面和第二曲面。第一曲面可具有在参考点处垂直于泄漏流的堵塞位置。
本申请还提供可磨损动叶围带,其与动叶尖端一起利用以便限制通过其中的泄漏流并且降低在其上的热负荷。可磨损动叶围带可包括基底和定位在其中的若干平行脊形部。脊形部可由可磨损材料制成。脊形部可包括模式,其带有具有至少第一曲面和第二曲面的正弦形状。第一曲面可具有对于通过其间的泄漏流的垂直位置。
当结合多个附图和所附权利要求阅读以下详细的说明书时,本申请的这些和其它特征和改进对本领域技术人员将变得显而易见。
附图说明
图1为燃气涡轮发动机的示意图。
图2为涡轮级的部分的已知动叶和围带的侧平面视图。
图3为可磨损围带的侧平面视图,该可磨损围带可在本文中描述为邻近动叶尖端。
图4为在围带上的可磨损模式的平面视图,该可磨损模式可在本文中与涡轮动叶尖端的外部表面的轮廓一起进行描述,该轮廓以穿过模式脊形部的假想线示出。
图5为带有在其上示出的泄漏流的动叶尖端的示意图。
部件列表
10 燃气涡轮发动机
15 压缩器
20 空气流
25 燃烧器
30 燃料流
35 燃烧气体流
40 涡轮
45 负荷
50 涡轮级
55 动叶
60 柄部
65 平台
70 翼型件
75 动叶尖端
80 齿部
85 围带
90 密封件
95 动叶尖端间隙
100 可磨损围带
110 脊形部
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