[发明专利]涡轮发动机的混合转子叶片

说明书

本发明题为“涡轮发动机的混合转子叶片”。本发明公开了一种燃气涡轮(10)，燃气涡轮包括转子叶片(16)，转子叶片包括翼型件(25)。翼型件(25)可包括非一体部分，其中：基部部分(101)由第一材料制成；并且顶部部分(102)由第二材料制成。翼型件(25)可包括连接器(100)，连接器将翼型件(25)的基部部分(101)连接到顶部部分(102)，其中连接器(100)包括线锁连接器(115)，线锁连接器包括：突出部(117)，其从顶部部分(102)延伸；互补狭槽(118)，其形成在基部部分(101)中以用于接纳突出部(117)；第一凹槽(121)，其形成在突出部(117)的侧面(123)中；第二凹槽(122)，其形成在狭槽(118)的侧面(124)中；保持孔(125)，其在突出部(117)被接纳到狭槽(118)中后通过第一凹槽(121)和第二凹槽(122)的对准而配合地形成；和保持线(126)，其容纳在保持孔(125)内。

背景技术

本申请涉及燃气涡轮发动机中的转子叶片。更具体地，但不是作为限制，本申请涉及用于在涡轮发动机中使用的具有混合翼型件的转子叶片的设计和制造。

通常，燃烧涡轮发动机或燃气涡轮发动机(以下称为“燃气涡轮”)包括压缩机部段和涡轮部段，其中多排叶片轴向堆叠成级。每个级通常包括一排固定的周向间隔开的定子叶片和一排围绕中心涡轮轴线或轴旋转的转子叶片。在操作中，通常，压缩机转子叶片围绕轴旋转，并且与定子叶片协同作用来压缩空气流。然后，压缩空气的这种供应物用于在燃烧器内燃烧燃料供应物。通常称为工作流体的所产生的热膨胀燃烧气体流然后通过发动机的涡轮部段膨胀。在涡轮内，工作流体被定子叶片重定向到转子叶片上，从而为旋转提供动力。转子叶片连接到中心轴，使得转子叶片的旋转使轴旋转。以这种方式，包含在燃料中的能量被转换成旋转轴的机械能，该机械能例如可以用于旋转压缩机的转子叶片，从而产生燃烧所需的压缩空气的供应物，以及例如使发电机的线圈旋转以产生电能。在操作期间，由于热气体路径的温度、工作流体的速度和发动机的旋转速度，涡轮内的转子叶片在极端的机械和热负荷下变得特别地受到应力。

许多工业应用，诸如涉及发电和航空的应用，仍然严重依赖燃气涡轮，并且因此，更高效的发动机的工程设计仍然是重要的目标。机器性能、效率或成本效益的不断提高在受该技术影响的竞争日益激烈的市场中提供了显著优势。虽然有几种已知的提高燃气涡轮效率的策略(诸如增加发动机的尺寸、增加通过热气体路径的温度、或者增加转子叶片的旋转速度)，但是这些策略中的每一种通常都会对叶片和其他热气体路径部件造成额外的应变，这种应变已经接近常规设计的极限。因此，仍然需要改进的设备、方法和/或系统，其能够减轻这种操作应力，或者增强部件的耐用性以更好地承受应力。这种需求对于涡轮转子叶片尤为明显，就涡轮转子叶片而言，市场竞争非常激烈，并且许多设计考虑因素相互关联且复杂。因此，诸如本文中提出的那些的新颖的转子叶片设计以优化或增强一个或多个期望的性能标准的方式平衡这些考虑，同时仍然充分促进结构坚固性、零件寿命、成本效益高的发动机操作和/或冷却剂的有效使用，这种设计代表了相当有价值的技术进步。

发明内容

本申请因此描述了燃气涡轮，该燃气涡轮包括转子叶片，该转子叶片包括翼型件。翼型件被限定在压力面和横向相对的吸力面之间，压力面和吸力面在相对的前缘和后缘之间轴向延伸，并且在外侧尖端和与转子叶片的根部的连接部之间径向延伸。翼型件可以包括非一体部分，其中：翼型件的基部部分由第一材料制成；并且翼型件的顶部部分由第二材料制成。翼型件可包括连接器，该连接器将基部部分固定到翼型件的顶部部分，其中连接器包括线锁连接器，该线锁连接器包括：突出部，该突出部从基部部分和顶部部分中的一个延伸；互补狭槽，该互补狭槽用于接纳形成在基部部分和顶部部分中的另一个中的突出部；第一凹槽，该第一凹槽形成在突出部的侧面中；第二凹槽，该第二凹槽形成在狭槽的侧面中；保持孔，该保持孔在突出部被接纳到狭槽中后通过第一凹槽和第二凹槽的对准而配合地形成；和保持线，该保持线容纳在保持孔内。

在结合附图和所附权利要求书评阅以下优选实施方式的详细描述时，本申请的这些及其他特征将变得显而易见。

附图说明