[发明专利]带护罩的涡轮转子叶片

说明书

一种用于燃气涡轮的转子叶片，其构造用于在附接于转子盘并且绕着转子盘沿周向间隔的一排相同构造的转子叶片内使用。转子叶片还可包括：限定在压力面与吸入面之间的翼型件；以及包括从翼型件延伸的压力翼和吸入翼的中跨护罩。中跨护罩的压力翼和吸入翼可构造成以便协作地形成一排相同构造的转子叶片内的转子叶片中的安装的相邻转子叶片之间的界面。界面可包括设置为上游翼的压力翼和吸入翼中的第一个，以及设置为下游翼的压力翼和吸入翼中的剩余的另一个。界面可包括构造为向下游变窄的阶梯的上游翼和下游翼。

技术领域

本申请大体上涉及关于燃机或燃气涡轮发动机中的转子叶片的设计、制造和使用的设备、方法和/或系统。更具体而言但不经由限制，本申请涉及关于具有中跨护罩的涡轮转子叶片的设备和组件。

背景技术

在燃机或燃气涡轮发动机(下文中为燃气涡轮)中，公知的是在压缩机中加压的空气用于在燃烧器中燃烧燃料来生成热燃烧气流，因此气体向下游流动穿过一个或更多个涡轮，以使能量可从其抽取。根据此类发动机，大体上，成排的周向间隔的转子叶片从支承转子盘沿径向向外延伸。各个转子叶片典型地包括容许转子盘中的对应燕尾槽中的叶片的组装和拆卸的燕尾部，以及从燕尾部沿径向向外延伸并且与穿过发动机的工作流体流相互作用的翼型件。翼型件具有凹形压力侧和凸形吸入侧，它们在对应的前缘与后缘之间沿轴向延伸，并且在根部与末端之间沿径向延伸。将理解的是，叶片末端与径向外静止表面紧密地间隔，用于最小化在涡轮叶片之间向下游流动的燃烧气体的在其间的泄漏。

翼型件的末端处的护罩或末端护罩通常在后级或转子叶片上实施，以提供末端处的接触点，管理轮叶振动频率，实现缓冲源，并且减小工作流体的末端上的泄漏。给定后级中的转子叶片的长度，末端护罩的缓冲作用对耐用性而言提供了显著的益处。然而，考虑到末端护罩加至组件的重量和其它设计标准(包括耐受暴露于高温和极端机械负载的几千小时的操作)，完全利用益处为困难的。因此，尽管大末端护罩由于它们密封气体路径的有效方式和它们在相邻转子叶片之间形成的稳定连接而为合乎需要的，但将认识到的是，此类护罩由于转子叶片上，特别是翼型件的基部处的增大的拉负载而为麻烦的，因为其必须支承叶片的整个负载。

解决这一切的一种方式在于在翼型件上将护罩定位得较低。即是说，替代将护罩添加至翼型件的末端，护罩定位在中间径向区域附近。如本文中使用的，此类护罩将称为中跨护罩。在该较低(即，更内侧)半径处，护罩的质量对转子叶片引起降低水平的应力。然而，关于常规中跨护罩的设计和使用的若干问题由本发明人辨识。这些问题大体上关于为了结构和其它优点而包括在中跨护罩之间作为机械地接合相邻翼型件的器件的接触磨损表面或垫的性能。即使在稳健时，这些接触表面快速地磨损，给出失准的趋势。此类失准导致张力和剪切力施加于接触表面，这由于接触表面典型地为附连于中跨护罩的表面的非集成的垫而导致可使构件快速地退化的有害磨损。附加的问题如空气动力损失也可由此类失准引起。最后，在此类护罩的重量可减小同时仍满足结构标准的程度上，转子叶片的寿命可延长。

如将认识到的，根据这些和其它标准，带护罩的转子叶片的设计包括许多复杂的通常竞争的考虑。以优化或提高一个或更多个期望的性能标准的方式平衡这些考虑同时仍适当地促进结构稳健性、零件寿命长寿、可制造性和/或成本有效的发动机操作的新颖设计代表了有经济价值的技术。

发明内容

因此，本申请描述了一种用于燃气涡轮的转子叶片，其构造用于在附接于转子盘并且绕着转子盘沿周向间隔的一排相同构造的转子叶片内使用。转子叶片还可包括：限定在凹形压力面与沿侧向相对的凸形吸入面之间的翼型件；以及包括从翼型件的压力面延伸的压力翼和从翼型件的吸入面延伸的吸入翼的中跨护罩。中跨护罩的压力翼和吸入翼可构造成以便协作地形成一排相同构造的转子叶片内的转子叶片中的安装的相邻转子叶片之间的界面。界面可包括设置为上游翼的压力翼和吸入翼中的第一个，以及设置为下游翼的压力翼和吸入翼中的剩余的另一个。界面还可包括构造为向下游变窄的阶梯的上游翼和下游翼。

技术方案1. 一种用于燃气涡轮的转子叶片，所述转子叶片构造用于在附接于转子盘并且绕着转子盘沿周向间隔的一排相同构造的转子叶片内使用，所述转子叶片还包括：