[實用新型]用于渦輪葉片的中跨護罩組件及對應的渦輪葉片

有效

• 申請號: 201520595649.2
• 申請日: 2015-08-07
• 公開（公告）號: CN205025506U
• 公開（公告）日: 2016-02-10
• 發明（設計）人: D.R.斯普拉徹爾;K.L.布魯斯;J.W.小哈里斯;B.D.波特;W.S.澤米蒂斯
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F01D5/16
• 分類號: F01D5/16
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 嚴志軍;周心志

技術領域

本實用新型總體上涉及一種渦輪葉片(turbineblade)。更具體地說，本實用新型涉及一種渦輪葉片及其中跨護罩組件(mid-spanshroudassembly)。

背景技術

一種旋轉渦輪葉片，也稱為渦輪動葉或渦輪轉子葉片，通過引起渦輪機的軸旋轉來將來自如熱燃燒氣體或蒸汽的流動流體的能量轉化為機械能。當渦輪機在不同運行模式之間轉換時，渦輪葉片承受機械應力和熱應力兩者。

脈動力(fluctuatingforce)結合穩態力可引起機械疲勞(Mechanicalfatigue)。更具體地說，渦輪葉片可在它們旋轉通過固定輪葉下游的非均勻流體流動時經歷脈動力，也稱為噴嘴的固定輪葉定位在鄰近的多排渦輪葉片之間。渦輪機的基本設計構思是避免或最小化與渦輪葉片固有頻率的共振以及由強制響應和/或氣動彈性不穩定性引起的動態應力。

例如,旋轉渦輪圓盤上的每個渦輪葉片在當旋轉通過來自固定輪葉的非均勻流動時經受動態力。當渦輪葉片旋轉通過非均勻流動區域時，渦輪葉片可表現出動態響應，例如像應力、位移等等。此外，可引起渦輪葉片圓盤進入振動狀態，在振動狀態下能量積累為最大值。這通過葉片或圓盤中應力或位移處于最大水平并且對葉片或圓盤的激振力(excitingforce)的阻力處于最小值的區域來舉例說明。這種狀況被稱作共振狀態。

當分析或經驗測試表明渦輪葉片和/或轉子盤在渦輪機運行期間可能遭遇共振狀況時，可采取措施來促進最小化遭遇共振的可能性。例如，可沿每個渦輪葉片的跨距形成護罩組。每個護罩組總體上包括一對周向延伸的護罩，一個護罩從渦輪葉片的吸入側表面突出，并且一個護罩從同一渦輪葉片的壓力側表面突出。由于護罩位于每個渦輪葉片的葉片根部部分與葉片尖端部分的中間，護罩通常被稱為中跨護罩。然而，中跨護罩可位于沿渦輪葉片跨距的任何位置，不僅僅是位于跨距的物理中點處。

通常，中跨護罩總體上對避免或最小化與渦輪葉片固有頻率的共振和/或由脈動力或“顫振”產生的動態應力是有效的。然而，中跨護罩通常被鑄造成渦輪葉片的一部分，并且可能需要另外機械加工或其他精加工過程以產生成品渦輪葉片。這可能僅僅在渦輪葉片的設計階段期間是成本有效的(cost-effective)。此外，鑄入式(castin)中跨護罩可能無法改裝成先已存在的渦輪葉片設計。

用于向渦輪葉片提供中跨護罩的另一種方法包括：穿過限定在渦輪葉片中的鉆孔壓配(pressfitting)支撐構件并且將每個護罩連接至支撐構件。然而，在渦輪機運行期間，這種方法可能在渦輪葉片上產生不期望的應力，和/或由于渦輪葉片與壓配的支撐構件之間的熱膨脹差異而可能導致支撐構件在鉆孔內變松。因此，一種非鑄造或非整體的中跨護罩組件將是有用的，所述中跨護罩組件連接至新的或先已存在的渦輪葉片以改變頻率和振型(modeshapes)，從而減輕顫振和/或改變動葉振動特性。

實用新型內容

本實用新型的方面和優點會在以下說明中進行闡述，或可以從說明書中清楚，或可以通過實踐本實用新型來了解。

本實用新型的一個實施例是用于渦輪葉片翼型的中跨護罩組件。中跨護罩組件包括限定翼梁凹槽和緊固件孔的壓力側護罩主體以及限定翼梁凹槽和緊固件孔的吸入側護罩主體。中跨護罩組件進一步包括翼梁(spar)，所述翼梁具有在壓力側護罩主體的翼梁凹槽內延伸的第一末端部分以及在吸入側護罩主體的翼梁凹槽內延伸的第二末端部分。翼梁被成形為延伸穿過渦輪葉片的鉆孔。緊固件被成形為延伸穿過壓力側護罩主體的緊固件孔、渦輪葉片的緊固件孔口以及吸入側護罩主體的緊固件孔以提供夾緊力，從而將壓力側護罩主體保持到翼型的壓力側壁并且保持吸入側護罩主體抵靠翼型的吸入側壁。

所述中跨護罩組件進一步包括限定在所述壓力側護罩主體的所述翼梁凹槽內的聯鎖特征。

所述中跨護罩組件進一步包括限定在所述吸入側護罩主體的所述翼梁凹槽內的聯鎖特征。

其中，所述翼梁的所述第一末端部分和所述第二末端部分中的至少一個包括相對于所述翼梁的軸向中心線徑向向外延伸的聯鎖特征。

其中，所述翼梁的所述第一末端部分非剛性地設置在所述壓力側護罩主體的所述翼梁凹槽內。

其中，所述翼梁的所述第二末端部分非剛性地設置在所述吸入側護罩主體的所述翼梁凹槽內。

其中，所述壓力側護罩主體包括被成形為與所述渦輪葉片的所述壓力側壁的輪廓吻合的匹配側部。

其中，所述吸入側護罩主體包括被成形為與所述渦輪葉片的所述吸入側壁的輪廓吻合的匹配側部。