[發(fā)明專利]用于減少葉片/盤應(yīng)力的葉片/盤燕尾背切

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200680054572.1
• 申請(qǐng)日: 2006-05-12
• 公開（公告）號(hào): CN101438029A
• 公開（公告）日: 2009-05-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 帕特里克·J·莫爾;埃米利奧·費(fèi)爾南德斯;阿尼爾·B·拉賈納;默魯格?！の魈m甘;卡姆利施·德萬甘
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 通用電氣公司
• 主分類號(hào): F01D5/30
• 分類號(hào): F01D5/30
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所
• 代理人: 封新琴

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及燃?xì)鉁u輪技術(shù)，更特別涉及改進(jìn)的葉片和/或盤燕尾(disk and/or?dovetail)，該燕尾設(shè)計(jì)用于轉(zhuǎn)移在安裝有葉片的盤上的應(yīng)力集中特征 (stress?concentrating?feature)和/或該葉片自身的應(yīng)力集中特征附近葉片負(fù)荷 路徑。

背景技術(shù)

某些燃?xì)鉁u輪盤包括多個(gè)圓周地間隔的燕尾，在這些燕尾之間限定燕尾 槽。每個(gè)燕尾槽沿軸向接收葉片，該葉片形成有翼面部分和葉片燕尾，該葉 片燕尾具有與燕尾槽互補(bǔ)的形狀。

葉片可被穿過盤中的冷卻槽和穿過葉片的燕尾部分內(nèi)形成的溝或槽進(jìn) 入的空氣冷卻。典型地，冷卻槽穿過交替的燕尾和燕尾槽圓周地延伸360°。

已發(fā)現(xiàn)，由于懸垂葉片負(fù)荷和應(yīng)力集中幾何，葉片燕尾和燕尾槽之間的 界面位置是潛在地壽命受限的位置。在過去，燕尾背切被用在某些渦輪發(fā)動(dòng) 機(jī)中以釋放應(yīng)力。但是這些背切實(shí)質(zhì)上較小且不涉及這里要所述的問題。而 且，位置和去除的材料量沒有被優(yōu)化以最大化盤上的應(yīng)力減輕、葉片上的應(yīng) 力減輕和葉片的有效壽命之間的平衡。

發(fā)明內(nèi)容

在本發(fā)明的典型實(shí)施例中，一方法減少了渦輪葉片或轉(zhuǎn)子盤中的至少一 個(gè)上的應(yīng)力。多個(gè)渦輪葉片可連接到該盤，且其中每個(gè)所述渦輪葉片都包括 可接合到所述盤內(nèi)具有相應(yīng)形狀的燕尾槽內(nèi)的葉片燕尾。該方法包括步驟： (a)確定燕尾背切相對(duì)于基準(zhǔn)線的起始點(diǎn)，該起始點(diǎn)限定燕尾背切沿燕尾 軸線的長度；(b)確定該燕尾背切的切除角；和(c)根據(jù)該起始點(diǎn)和切除 角，從葉片燕尾或盤燕尾中的至少一個(gè)去除材料，以形成燕尾背切。起始點(diǎn) 和切除角根據(jù)葉片和盤幾何而被優(yōu)化，以最大化盤上的應(yīng)力減少、葉片上的 應(yīng)力減少、渦輪葉片的有用壽命、保持或改善渦輪葉片的空氣動(dòng)力學(xué)性能之 間的平衡。另外，其中基準(zhǔn)線被定位為沿燕尾軸線的中心線與葉片燕尾的前 面相距一固定距離，且執(zhí)行步驟(a)以使得對(duì)于寬凸起而言燕尾背切的起 始點(diǎn)為從基準(zhǔn)線沿向后方向至少0.923英寸，對(duì)于中等凸起而言為從基準(zhǔn)線 沿向后方向至少1.654英寸。

在本發(fā)明的另一典型實(shí)施例中，渦輪葉片包括翼面和葉片燕尾，其中葉 片燕尾的形狀對(duì)應(yīng)于渦輪盤內(nèi)的燕尾槽。葉片燕尾包括燕尾背切，該燕尾背 切根據(jù)葉片幾何而被確定尺寸和定位，以最大化轉(zhuǎn)子盤上的應(yīng)力減少、葉片 上的應(yīng)力減少、渦輪葉片的有用壽命、保持或改善渦輪葉片的空氣動(dòng)力學(xué)性 能之間的平衡。該燕尾背切的起始點(diǎn)，其限定該燕尾背切沿燕尾軸線的長度， 被相對(duì)于一基準(zhǔn)線而確定，，該基準(zhǔn)線被定位為沿燕尾軸線的中心線與葉片 燕尾的前面相距一固定距離。對(duì)于寬凸起而言燕尾背切的起始點(diǎn)為從基準(zhǔn)線 沿向后方向至少0.923英寸，對(duì)于中等凸起而言為從基準(zhǔn)線沿向后方向至少 1.654英寸。

在本發(fā)明的又一典型實(shí)施例中，渦輪轉(zhuǎn)子包括多個(gè)與轉(zhuǎn)子盤結(jié)合的渦輪 葉片，每個(gè)葉片包括翼面和葉片燕尾，且轉(zhuǎn)子盤包括多個(gè)形狀與葉片燕尾相 對(duì)應(yīng)的燕尾槽。葉片燕尾和燕尾槽中的至少一個(gè)根據(jù)葉片和盤幾何而被確定 尺寸和定位，以最大化轉(zhuǎn)子盤上的應(yīng)力減少、葉片上的應(yīng)力減少、渦輪葉片 的有用壽命、保持或改善渦輪葉片的空氣動(dòng)力學(xué)性能之間的平衡。該燕尾背 切的起始點(diǎn)，其限定該燕尾背切沿燕尾軸線的長度，被相對(duì)于一基準(zhǔn)線而確 定，，該基準(zhǔn)線被定位為沿燕尾軸線的中心線與葉片燕尾的前面相距一固定 距離。對(duì)于寬凸起而言燕尾背切的起始點(diǎn)為從基準(zhǔn)線沿向后方向至少0.923 英寸，對(duì)于中等凸起而言為從基準(zhǔn)線沿向后方向至少1.654英寸。

附圖說明

圖1是具有連接的燃?xì)鉁u輪葉片的示例性燃?xì)鉁u輪盤部分的透視圖；

圖2是示例性燃?xì)鉁u輪葉片的壓力側(cè)的透視圖；

圖3是示例性燃?xì)鉁u輪葉片的吸力側(cè)的透視圖；

圖4-7示出了其中將要去除材料的葉片或盤燕尾區(qū)域的特寫視圖；

圖8和9示出了第一類型的第一渦輪級(jí)內(nèi)的1級(jí)葉片或盤的材料去除區(qū) 域；

圖10和11示出了第二類型的第一渦輪級(jí)內(nèi)的1級(jí)葉片或盤的材料區(qū)域 區(qū)域；

圖12顯示了第一渦輪級(jí)內(nèi)的2級(jí)葉片或盤的材料去除區(qū)域；

圖13和14示出了第二渦輪級(jí)內(nèi)的1級(jí)葉片或盤的材料去除區(qū)域；

圖15顯示了第二渦輪級(jí)內(nèi)的2級(jí)葉片或盤的壓力側(cè)的材料去除區(qū)域；

圖16顯示了第二渦輪級(jí)內(nèi)的2級(jí)葉片或盤的吸力側(cè)的材料去除區(qū)域；