[發明專利]用于燃氣渦輪發動機的壓應力系統

有效

• 申請號: 201210270015.0
• 申請日: 2012-07-19
• 公開（公告）號: CN102996183A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發明（設計）人: N·A·霍格伯格
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F01D5/14
• 分類號: F01D5/14;F01D5/28
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 嚴志軍;譚祐祥

聯邦研究聲明

本發明利用政府支持在美國能源部(DOE)頒發的合同No.DE-FC26-05NT42643下做出。政府享有本發明的某些權利。

技術領域

本申請和所得專利大體而言涉及燃氣渦輪發動機，且更特定而言涉及用于向復合翼型件施加壓應力以便減小其柄部(shank)周圍的層間拉應力的系統和方法。

背景技術

假定高溫工作環境和在工作期間產生的各種應力，用于燃氣渦輪發動機中的翼型件由高溫超合金制成。也使用了各種類型的復合材料，假定這樣的復合材料的輕重量性質和高溫能力。然而，這樣的復合材料的一個缺陷包括相對較差的層間性質。此外，全部渦輪葉片通常可在正常工作條件下經受不均勻的應力分布形式。因此，葉片可在不同的時間和在不同的部位經歷不同程度的局部應力。因此，渦輪葉片可被設計成在諸如柄部和最小頸部區域的部位具有更多的復合材料以便適應較高的局部拉應力。

因此，需要一種改進的復合材料渦輪葉片設計。優選地，這樣的改進的渦輪葉片設計應以更少的材料使用來適應增加的層間應力。這種減小的應力會延長構件壽命同時減少材料量，還會導致降低的構件成本。

發明內容

本申請和所得專利提供用于燃氣渦輪發動機的壓應力系統。該壓應力系統可包括第一葉片，其附連到轉子；第二葉片，其附連到轉子；第一和第二葉片在它們之間限定了柄部凹處；以及壓應力彈簧，其位于柄部凹處內。壓應力彈簧在葉片上維持(assert)力，以便減小其中的層間應力。

本申請和所得專利還提供一種減小復合材料葉片中的層間應力的方法。該方法可包括以下步驟：將壓應力彈簧定位在相鄰葉片之間的柄部凹處中；將壓應力彈簧的一對臂釋放成與相鄰葉片中的每一個接觸；以及由這一對臂在相鄰葉片中的每一個上維持壓縮力，以便減小相鄰葉片中的每一個中的層間應力。

本申請和所得專利還提供用于燃氣渦輪發動機的壓應力系統。該壓應力系統可包括附連到轉子的第一葉片和第二葉片。第一葉片和第二葉片可包括復合材料且可在它們之間限定柄部凹處。壓應力彈簧可位于柄部凹處內以便在第一葉片和第二葉片上維持力。

當結合若干附圖和所附權利要求時，通過閱讀下文的詳細描述，本申請和所得專利的這些及其它的特點和改進對于本領域普通技術人員而言將變得顯而易見。

附圖說明

圖1為帶有壓縮機、燃燒器和渦輪的燃氣渦輪發動機的示意圖。

圖2為如本文中可能描述的用于渦輪葉片的壓應力系統的側視平面圖，示出了位于相鄰葉片之間的壓應力彈簧。

圖3為如本文中可能描述的壓應力系統的備選實施例的側視平面圖。

圖4為如本文中可能描述的壓應力系統的備選實施例的側視平面圖。

附圖標記：

10???燃氣渦輪發動機

15???壓縮機

20???空氣流

25???燃燒器

30???燃料流

35???燃燒氣流

40???渦輪

45???軸

50???負載

100??渦輪葉片壓應力系統

110??渦輪葉片

120??第一渦輪葉片

130??第二渦輪葉片

140??燕尾榫(dovetail)

150??柄部

155??最小頸部寬度區域

160??平臺

170??翼型件

180??轉子

190??轉子槽

200??轉子柱

205??柄部凹處

210??壓應力彈簧

220??U形夾

230??第一臂

240??第二臂

250??彈簧燕尾榫

260??彈簧槽

300??壓應力系統

310??陣列

320??第一葉片

330??第二葉片

340??第三葉片

350??第一壓應力彈簧

360??第二壓應力彈簧

370??U形夾

380??第一向內卷曲

390??第一臂

400??第二向內卷曲

410??第二臂

500??壓應力系統

510??陣列

520??第一葉片

530??第二葉片

540??第三葉片