[發(fā)明專利]用于渦輪輪葉的基于陶瓷的尖部帽

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210175031.1
• 申請日: 2012-05-31
• 公開（公告）號: CN102808655A
• 公開（公告）日: 2012-12-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: J.J.巴特基維奇;S.F.辛普森
• 申請（專利權(quán)）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F01D5/14
• 分類號: F01D5/14
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李強(qiáng);楊炯

技術(shù)領(lǐng)域

本主題大體涉及用于渦輪輪葉的尖部帽，并且更具體而言，涉及用于渦輪輪葉的基于陶瓷的尖部帽。

背景技術(shù)

在燃?xì)廨啓C(jī)中，空氣被壓縮機(jī)加壓，并且然后在燃燒器的環(huán)形陣列內(nèi)與燃料混合且被點(diǎn)燃，以產(chǎn)生熱的燃燒氣體。熱氣從各個(gè)燃燒器流過過渡件，以沿著環(huán)形熱氣路徑流動。渦輪級典型地沿著熱氣路徑設(shè)置成使得熱氣流過第一級噴嘴和輪葉，并且流過后面的渦輪級的噴嘴和輪葉。渦輪輪葉可固定到包括渦輪轉(zhuǎn)子的多個(gè)轉(zhuǎn)子盤上，各個(gè)轉(zhuǎn)子盤安裝到轉(zhuǎn)子軸上以隨其一起旋轉(zhuǎn)。

渦輪輪葉一般包括從基本平的平臺沿徑向向外延伸的翼型件，以及柄部部分，柄部部分從平臺沿徑向向內(nèi)延伸，以將輪葉固定到轉(zhuǎn)子盤中的一個(gè)上。另外，許多渦輪輪葉包括附連到翼型件上的單獨(dú)尖部帽，以密封翼型件尖部。當(dāng)前，用于渦輪輪葉的尖部帽由基于金屬的材料形成，例如鎳基和鈷基超合金。但是，由于在燃?xì)廨啓C(jī)內(nèi)的極端的運(yùn)行溫度，這樣的基于金屬的尖部帽必須被持續(xù)地冷卻，以經(jīng)受住暴露于在翼型件尖部上面和/或周圍流動的熱的燃燒氣體。因此，必須利用燃?xì)廨啓C(jī)的工作流體的一部分來冷卻尖部帽，從而降低燃?xì)廨啓C(jī)的總效率。此外，由于基于金屬的材料的高密度的原因，基于金屬的尖部帽典型地較重。因此，這些尖部帽典型地在運(yùn)行期間在翼型件的尖部處產(chǎn)生顯著的負(fù)荷，從而增大作用在渦輪輪葉上的應(yīng)力。

因此，在本技術(shù)領(lǐng)域中，由具有耐高溫能力和/低密度的材料形成的尖部帽將是受歡迎的。

發(fā)明內(nèi)容

將在以下描述中部分地闡述本發(fā)明的各方面和優(yōu)點(diǎn)，或者根據(jù)描述，本發(fā)明的各方面和優(yōu)點(diǎn)可為顯而易見的，或者可通過實(shí)踐本發(fā)明來學(xué)習(xí)本發(fā)明的各方面和優(yōu)點(diǎn)。

在一個(gè)方面，本主題涉及一種渦輪輪葉。該渦輪輪葉可大體包括由基于金屬的材料形成的翼型件。翼型件可包括基部和設(shè)置成與基部相對的尖部。翼型件可還包括在前緣和后緣之間延伸的壓力側(cè)壁和吸力側(cè)壁。另外，渦輪輪葉可包括設(shè)置在壓力側(cè)壁和吸力側(cè)壁之間的尖部帽。尖部帽可由陶瓷基質(zhì)復(fù)合材料形成。

在另一個(gè)方面，本主題涉及一種渦輪輪葉。該渦輪輪葉可大體包括翼型件，翼型件具有基部和設(shè)置成與基部相對的尖部。翼型件可還包括在前緣和后緣之間延伸的壓力側(cè)壁和吸力側(cè)壁。渦輪輪葉可還包括設(shè)置在壓力側(cè)壁和吸力側(cè)壁之間的尖部帽。尖部帽可由陶瓷基質(zhì)復(fù)合材料形成。另外，渦輪輪葉可包括用于將尖部帽保持在壓力側(cè)壁和吸力側(cè)壁之間的器件。

在又一方面，本主題涉及一種燃?xì)廨啓C(jī)。該燃?xì)廨啓C(jī)可大體包括壓縮機(jī)區(qū)段、在壓縮機(jī)區(qū)段下游的燃燒器區(qū)段和在燃燒器區(qū)段下游的渦輪區(qū)段。渦輪區(qū)段可包括多個(gè)渦輪輪葉。各個(gè)渦輪輪葉可包括由基于金屬的材料形成的翼型件。翼型件可包括基部和設(shè)置成與基部相對的尖部。翼型件可還包括在前緣和后緣之間延伸的壓力側(cè)壁和吸力側(cè)壁。另外，各個(gè)渦輪輪葉可包括設(shè)置在壓力側(cè)壁和吸力側(cè)壁之間的尖部帽。尖部帽可由陶瓷基質(zhì)復(fù)合材料形成。

參照以下描述和所附權(quán)利要求，本發(fā)明的這些和其它特征、方面和優(yōu)點(diǎn)將變得更好理解。結(jié)合在本說明書中且構(gòu)成說明書的一部分的附圖示出了本發(fā)明的實(shí)施例，并且與描述一起用來闡明本發(fā)明的原理。

附圖說明

在說明書中闡述了針對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員的本發(fā)明的完整和能夠?qū)嵤┑墓_，包括其最佳模式，說明書參照了附圖，其中：

圖1示出燃?xì)廨啓C(jī)的一個(gè)實(shí)施例的示意圖；

圖2示出根據(jù)本主題的各方面的具有單獨(dú)的尖部蓋的渦輪輪葉的一個(gè)實(shí)施例的透視圖；

圖3示出圖2中顯示的渦輪輪葉的俯視圖；

圖4示出圖2和3中顯示的渦輪輪葉的沿著線4-4得到的橫截面圖；

圖5示出根據(jù)本主題的各方面的具有單獨(dú)的尖部蓋的渦輪輪葉的另一個(gè)實(shí)施例的橫截面圖，其特別地示出了具有張開端的渦輪輪葉；

圖6示出根據(jù)本主題的各方面的、在已經(jīng)弄直張開端之后的、在圖5中顯示的渦輪輪葉；

圖7示出根據(jù)本主題的各方面的具有單獨(dú)的尖部蓋的渦輪輪葉的又一個(gè)實(shí)施例的俯視圖；

圖8示出圖7中顯示的渦輪輪葉的沿著線8-8得到的橫截面圖；以及

圖9示出根據(jù)本主題的各方面的具有單獨(dú)的尖部蓋的渦輪輪葉的再一個(gè)實(shí)施例的俯視圖。

部件列表

10燃?xì)廨啓C(jī)

12壓縮機(jī)區(qū)段

14燃燒器區(qū)段

16渦輪區(qū)段

18軸

20渦輪轉(zhuǎn)子

22轉(zhuǎn)子盤

24渦輪輪葉

26尖部帽

28柄部部分

30翼型件

32平臺