[发明专利]涡轮组件

说明书

技术领域

本申请中所公开的主题涉及涡轮机械的旋转部件和固定部件，并且更具体地涉及用于涡轮机系统的轮叶和盘燕尾榫设计。

背景技术

某些涡轮转子盘包括多个围绕盘的外周边沿周向间隔开的燕尾槽。燕尾槽中的每一个都接收形成有翼型部分和轮叶燕尾榫的轮叶，轮叶燕尾榫具有凸部，凸部与燕尾槽的凹部互补。轮叶燕尾榫沿轴向方向由燕尾槽接收。

在涡轮操作期间，某些部件移动通过涡轮以及压缩空气和热气体流过涡轮能够造成涡轮机系统中的振动。例如，流过相邻的静止叶片的空气或气体能够驱动旋转轮叶进行振动。具体而言，在涡轮机系统操作期间，由于随着流体通过压缩机或涡轮中的轮叶而形成的脉冲会造成驱动频率。期望将轮叶设计成使得其基本固有频率(fundamental natural frequencies)避开驱动频率、或者能够承受由驱动频率而造成的振动，否则会出现对部件的磨损、高周疲劳、以及其它的损坏。由于振动引起的疲劳而修复、以及/或者更换部件会是高成本和耗时的。

发明内容

根据本发明的一个方面，一种涡轮组件包括从轮叶延伸的翼型件和定位在轮叶的下部上的燕尾榫，其中燕尾榫具有燕尾榫接触表面。该涡轮组件还包括具有槽的构件，具有槽的构件构造成通过燕尾榫联接至翼型件，槽具有槽接触表面以与燕尾榫接触表面相接触，其中通过释放部使燕尾榫接触表面减小，以改变轮叶和构件的组件的基本频率。

根据本发明的另一个方面，一种用于改变涡轮组件的基本频率的方法包括：使热气体流过从轮叶延伸的翼型件，轮叶通过位于轮叶上的燕尾榫和位于转子盘上的槽联接至转子盘；以及通过减小燕尾榫接触表面与槽的槽接触表面之间的接触面积来改变转子盘和轮叶的组件的基本频率。

通过下文结合附图的描述，这些和其它的优点以及特征将变得更加显而易见。

附图说明

被认为是本发明的主题在说明书结尾处的权利要求书中特别指出并且明确要求保护。通过下文结合附图的详细描述，本发明的上述和其它的特征以及优点是显而易见的，在附图中：

图1是根据一个实施例的涡轮盘节段和涡轮轮叶的透视图；

图2是图1中所示的涡轮轮叶的透视图；

图3是根据一个实施例的涡轮轮叶的燕尾榫部分的详细透视图；

图4是图3中所示的燕尾榫的一部分的详细侧视图；以及

图5是图3和图4中所示的燕尾榫的一部分的详细视图。

参照附图通过示例的详细的描述解释了本发明的实施例以及优点和特征。

具体实施方式

图1是示例性涡轮盘节段110的透视图，涡轮轮叶112固定在涡轮盘节段110中。实施例可以包括用于燃气涡轮机、蒸汽涡轮机、轴向流压缩机、或者具有由燕尾榫固定的多个旋转轮叶的其它装置的应用。盘110包括燕尾槽114，燕尾槽114接收具有相应形状的轮叶燕尾榫116，以将轮叶112固定至盘110。在一个实施例中，轮叶燕尾榫116具有三个柄脚(tangs)121，以将轮叶112保持在燕尾槽114中。实施例可以包括少至一个、并且多至八个或更多的柄脚121。图2示出了轮叶112的底部截面，轮叶112包括翼型件218和轮叶燕尾榫116。在一个实施例中，热气体流过翼型件218，由此产生轮叶112的压力侧222(即，前缘)和吸力侧224(即，后缘)。如下文更详细地描述的，多个释放部(relief)226形成在柄脚121中，以改变/调整轮叶112和盘节段110的组件(也称作“构件”或“涡轮构件”)的基本频率(fundamental frequency)。基本频率相对于涡轮机系统的一个或多个驱动频率发生改变或偏移，由此降低部件的磨损和疲劳的发生率。

燕尾槽114被典型地称为“轴向进入”槽，原因在于轮叶112的燕尾榫116沿大体轴向方向，即与盘110的轴线大体平行、但是偏斜地插入至燕尾槽114中。本说明书中所描述的特征可大体应用于任何翼型件和盘界面。图1和图2中所示的结构仅仅是不同种类的涡轮中的多种不同的盘和轮叶设计的代表。在一个实施例中，释放部226由用于从燕尾榫116去除材料以在表面中形成凹入部的任何合适的方法形成，例如铸造、切削和加工。例如，释放部226可以包括位于燕尾榫表面中的切口或者加工凹入部，在凹入部中产生平缓(gradual)或缓和(gentle)的圆形坡部。