带护罩的涡轮转子叶片制造技术

一种构造用于在一排相同构造的转子叶片内使用的、用于燃气涡轮的转子叶片。转子叶片可包括限定在压力面与吸入面之间的翼型件，以及中跨护罩。中跨护罩可包括压力翼和吸入翼。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相邻转子叶片之间的界面。界面可包括：设置在压力翼上的压力翼接触面，其横跨间隙与设置在吸入翼上的吸入翼接触面相对；以及压力翼接触面与吸入翼接触面之间的预定偏移。预定偏移可构造用于在预期操作条件使间隙闭合时，使接触面合乎需要地对准。

Turbine rotor blade with shroud

A rotor blade for a gas turbine used in a row of rotor blades of the same construction. The rotor blade may include an airfoil defined between the pressure face and the suction surface, and the mid span shield. The mid span shield may include pressure wings and suction wings. The pressure flap and the suction wing of the mid span shield can be configured to cooperatively form an interface between adjacent rotor blades in the rotor blades of a row of rotor blades of the same configuration. The interface can include setting pressure pressure on the contact surface of the wing wing, across the gap and set up relatively in the suction suction wing wing contact surface; and a predetermined offset between the contact surface and the suction pressure wing wing contact surface. The predetermined offset can be configured to align the contact surface with the desired alignment when the desired operating condition is closed.

【技术实现步骤摘要】
带护罩的涡轮转子叶片
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。
技术介绍
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专利技术人辨识。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。
技术实现思路
因此，本申请描述了一种构造用于在一排相同构造的转子叶片内使用的、用于燃气涡轮的转子叶片。转子叶片可包括：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；以及中跨护罩。中跨护罩可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。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相邻转子叶片之间的界面。界面可包括：设置在压力翼上的压力翼接触面，其横跨间隙与设置在吸入翼上的吸入翼接触面相对；以及压力翼接触面与吸入翼接触面之间的预定偏移。预定偏移可构造用于在预期操作条件使间隙闭合时，使接触面合乎需要地对准。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：翼型件，其限定在凹形压力面与沿侧向相对的凸形吸入面之间，其中所述压力面和所述吸入面在相对的前缘与后缘之间沿轴向延伸，并且在外侧末端与内侧端之间沿径向延伸，所述内侧端附接于构造用于将所述转子叶片附接于所述转子盘的根部；以及中跨护罩，其包括从所述翼型件的所述压力面延伸的压力翼和从所述翼型件的所述吸入面延伸的吸入翼；其中所述中跨护罩的所述压力翼和所述吸入翼构造成以便协作地形成所述一排相同构造的转子叶片内的所述转子叶片中的安装的相邻转子叶片之间的界面；其中所述界面包括：设置在所述压力翼上的压力翼接触面，其横跨间隙与设置在所述吸入翼上的吸入翼接触面相对；以及所述压力翼接触面与所述吸入翼接触面之间的预定偏移，所述预定偏移构造用于在预期操作条件使所述间隙闭合使得产生其间的接触时，使所述压力翼接触面相对于所述吸入翼接触面合乎需要地对准。技术方案2.根据技术方案1所述的转子叶片，其特征在于，所述翼型件包括扭转构造，其中所述翼型件构造成在所述翼型件在所述内侧端与所述外侧末端之间沿径向延伸时，具有绕着纵轴线的扭转，其解扭引起所述界面的所述压力翼接触面和所述吸入翼接触面之间的相对移动；其中所述预期操作条件包括引起所述翼型件的所述扭转构造充分解扭来使所述间隙闭合的操作条件；并且其中所述预期操作条件包括所述涡轮内的所述转子叶片的预定转速。技术方案3.根据技术方案2所述的转子叶片，其特征在于，所述预定转速包括对应于所述燃气涡轮的额定负载的90%处或高于90%的操作的转速；其中所述翼型件的所述扭转构造构造成以便在所述内侧端与外侧末端之间逐渐地改变用于所述翼型件的交错角；并且其中所述中跨护罩包括设置在所述翼型件上的位置范围内的护罩，所述位置范围限定在所述翼型件的径向高度的25%处的内侧边界与所述翼型件的所述径向高度的85%处的外侧边界之间。技术方案4.根据技术方案1所述的转子叶片，其特征在于，所述燃气涡轮包括限定穿过定位在前端处的压缩机和定位在后端处的涡轮的工作流体流动路径，其定向限定所述燃气涡轮内的前方向和后方向；其中流动方向包括工作流体穿过所述工作流体流动路径的预期流动方向，所述流动方向在所述压缩机和所述涡轮内限定为平行于所述燃气涡轮的中心轴线，并且沿所述后方向定向；并且其中旋转方向包括在所述燃气涡轮的操作期间的用于所述转子叶片的预期旋转方向。技术方案5.根据技术方案4所述的转子叶片，其特征在于，所述转子叶片包括构造用于在所述涡轮中使用的转子叶片；其中所述界面形成在所述压力翼和所述吸入翼的沿周向重叠的区段之间；并且其中：所述压力翼包括前面和后面，所述前面面朝所述燃气涡轮的所述前端，并且所述后面面朝所述燃气涡轮的所述后端；并且所述吸入翼包括前面和后面，所述前面面朝所述燃气涡轮的所述前端，并且所述后面面朝所述燃气涡轮的所述后端。技术方案6.根据技术方案5所述的转子叶片，其特征在于，在所述压力翼和所述吸入翼的所述沿周向重叠的区段内，所述压力翼定位在所述吸入翼前方，使得：所述压力翼接触面形成在所述压力翼的所述后面上；并且所述吸入翼接触面形成在所述吸入翼的所述前面上。技术方案7.根据技术方案6所述的转子叶片，其特征在于：所述压力翼接触面包括非集成的垫，其附连于所述压力翼的所述后面的平区段并且从其凸出；并且所述吸入翼接触面包括非集成的垫，其附连于所述吸入翼的所述前面的平区段并且从其凸出。技术方案8.根据技术方案7所述的燃气涡轮，其特征在于：所述压力翼的所述后面的所述非集成的垫包括大致恒定的厚度，使得在附连于所述压力翼的所本文档来自技高网...

【技术保护点】
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：翼型件，其限定在凹形压力面与沿侧向相对的凸形吸入面之间，其中所述压力面和所述吸入面在相对的前缘与后缘之间沿轴向延伸，并且在外侧末端与内侧端之间沿径向延伸，所述内侧端附接于构造用于将所述转子叶片附接于所述转子盘的根部；以及中跨护罩，其包括从所述翼型件的所述压力面延伸的压力翼和从所述翼型件的所述吸入面延伸的吸入翼；其中所述中跨护罩的所述压力翼和所述吸入翼构造成以便协作地形成所述一排相同构造的转子叶片内的所述转子叶片中的安装的相邻转子叶片之间的界面；其中所述界面包括：设置在所述压力翼上的压力翼接触面，其横跨间隙与设置在所述吸入翼上的吸入翼接触面相对；以及所述压力翼接触面与所述吸入翼接触面之间的预定偏移，所述预定偏移构造用于在预期操作条件使所述间隙闭合使得产生其间的接触时，使所述压力翼接触面相对于所述吸入翼接触面合乎需要地对准。

【技术特征摘要】
2015.12.28 US 14/9798121.一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：翼型件，其限定在凹形压力面与沿侧向相对的凸形吸入面之间，其中所述压力面和所述吸入面在相对的前缘与后缘之间沿轴向延伸，并且在外侧末端与内侧端之间沿径向延伸，所述内侧端附接于构造用于将所述转子叶片附接于所述转子盘的根部；以及中跨护罩，其包括从所述翼型件的所述压力面延伸的压力翼和从所述翼型件的所述吸入面延伸的吸入翼；其中所述中跨护罩的所述压力翼和所述吸入翼构造成以便协作地形成所述一排相同构造的转子叶片内的所述转子叶片中的安装的相邻转子叶片之间的界面；其中所述界面包括：设置在所述压力翼上的压力翼接触面，其横跨间隙与设置在所述吸入翼上的吸入翼接触面相对；以及所述压力翼接触面与所述吸入翼接触面之间的预定偏移，所述预定偏移构造用于在预期操作条件使所述间隙闭合使得产生其间的接触时，使所述压力翼接触面相对于所述吸入翼接触面合乎需要地对准。2.根据权利要求1所述的转子叶片，其特征在于，所述翼型件包括扭转构造，其中所述翼型件构造成在所述翼型件在所述内侧端与所述外侧末端之间沿径向延伸时，具有绕着纵轴线的扭转，其解扭引起所述界面的所述压力翼接触面和所述吸入翼接触面之间的相对移动；其中所述预期操作条件包括引起所述翼型件的所述扭转构造充分解扭来使所述间隙闭合的操作条件；并且其中所述预期操作条件包括所述涡轮内的所述转子叶片的预定转速。3.根据权利要求2所述的转子叶片，其特征在于，所述预定转速包括对应于所述燃气涡轮的额定负载的90%处或高于90%的操作的转速；其中所述翼型件的所述扭转构造构造成以便在所述内侧端与外侧末端之间逐渐地改变用于所述翼型件的交错角；并且其中所述中跨护罩包括设置在所述翼型件上的位置范围内的护罩，所述位置范围限定在所述翼型件的径向高度的25%处的内侧边界与所述翼型件的所述径向高度的85%处的外侧边界之间。4.根据权利要求1所述的转子叶片，其特征在于，所述燃气涡轮包括限定穿过定位在前端处的压缩机和定位在后端处的涡轮的工作流体流动路径，其定向限定所述燃气涡轮内的前方向和后方向；其中流动方向包括工作流体穿过所述工作流体流动路径的预期...

【专利技术属性】
技术研发人员：MD麦克杜富，SC科蒂林加姆，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US