[發(fā)明專利]具有雙部分跨度護罩和空氣動力學特征的渦輪機槳葉

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• 申請日: 2021-10-09
• 公開（公告）號: CN114320481A
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發(fā)明（設計）人: 邁克爾·旺德拉塞克
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F01D5/14
• 分類號: F01D5/14;F01D5/16
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 朱鐵宏;楊忠

本發(fā)明公開了一種槳葉(120，220)，包括一對徑向內側部分跨度護罩(238，240)和一對徑向外側部分跨度護罩(242，244)。槳葉(120，220)還包括燕尾部(234)、翼型(224)和設置在翼型(224)和燕尾部(234)之間的平臺(236)。翼型(224)包括在前緣和后緣(226，228)之間延伸的壓力側壁和相對抽吸側壁。徑向內側部分跨度護罩(238，240)從翼型(224)向外延伸，使得徑向內側部分跨度護罩中的每一者與前緣間隔一定距離并且與后緣間隔一定距離。徑向外側部分跨度護罩(242，244)從翼型(224)向外延伸，使得徑向外側部分跨度護罩(242，244)中的每一者與前緣間隔一定距離并且與后緣間隔一定距離，并且使得徑向內側部分跨度護罩(238，240)位于徑向外側部分跨度護罩(242，244)與平臺之間。翼型(224)和燕尾部中的至少一者包括有助于槳葉的模態(tài)形狀調整的至少一個空氣動力學特征。

背景技術

本公開的領域整體涉及旋轉機器，并且更具體地講，涉及與旋轉機器一起使用的槳葉。

至少一些已知的旋轉機器包括聯接到轉子軸的至少一個轉子組件。轉子組件包括多個周向間隔開的槳片或槳葉，這些槳片或槳葉朝向固定殼體徑向向外延伸，從而限定通過旋轉機器的流動路徑的一部分。多個固定葉片以周向陣列聯接到殼體，使得固定葉片徑向向內延伸到流動路徑中。固定葉片和旋轉槳葉被布置成交替排，使得葉片排和緊靠下游的槳片或槳葉排形成旋轉機器的“級”。葉片將流引向下游槳葉排，其中槳葉從流中提取能量，由此產生驅動轉子和/或附接負載(例如，發(fā)電機)所需的動力。例如但不限于，轉子組件可以是蒸汽渦輪機的一部分，或燃氣渦輪發(fā)動機的壓縮機或渦輪機區(qū)段的一部分。

至少一些已知的槳片或槳葉在其高速旋轉時可能受到振動和/或軸向扭轉。例如，至少一些已知的槳葉可能特別容易受到非同步振動的影響，該非同步振動可與旋轉機器操作期間的非整體振動或抖振相關聯。此類槳片的操作壽命周期可至少部分地受旋轉機器操作期間引起的振動應力所產生的疲勞的限制。

為了便于減小振動應力的影響，在一些級中，至少一些槳片或槳葉可包括部分跨度護罩，該部分跨度護罩沿著每個翼型的壓力側和抽吸側延伸，介于翼型的尖端和根部區(qū)段之間。在轉子操作期間，相鄰槳片相互接觸并且沿部分跨度護罩滑動。盡管此類護罩增強了相鄰槳片之間的聯接，但取決于槳片的形狀和尺寸，護罩可能僅提供有限的益處。因此，其他已知的槳片被制造為具有中空尖端腔體，這減小了翼型的整體重量。或者，其他已知的槳片被制造為具有形成在槳片尖端部分或槳片燕尾部部分中的一系列孔。盡管此類翼型的減小質量減少了在轉子操作期間對此類槳片引起的力，但取決于載荷要求和/或機械和/或航空機械性能限制，形成具有減小重量的槳片的益處可能是有限的。因此，需要一種通過改進的振動阻尼和/或改進的蠕變壽命而增強性能的槳葉設計。

發(fā)明內容

在一個方面，提供了一種用于與旋轉機器一起使用的槳葉。槳葉包括燕尾部、翼型、一對徑向內側部分跨度護罩、一對徑向外側部分跨度護罩，以及在翼型和燕尾部之間延伸的平臺。翼型從平臺徑向向外延伸到尖端。翼型包括壓力側和相對的抽吸側。壓力側和抽吸側各自從前緣延伸到后緣。所述徑向內側部分跨度護罩中的第一者在平臺上方的第一徑向高度處從翼型抽吸側向外延伸。徑向內側部分跨度護罩中的第二者在平臺上方的第一徑向高度處從翼型壓力側向外延伸。徑向外側部分跨度護罩中的第一者在平臺上方的第二徑向高度處從翼型抽吸側向外延伸。徑向外側部分跨度護罩中的第二者在平臺上方的第二徑向高度處從翼型壓力側向外延伸，其中第二徑向高度大于第一徑向高度。該對徑向內側部分跨度護罩和一對徑向外側部分跨度護罩中的每一者僅部分地在翼型前緣和后緣之間延伸。翼型還包括有助于模態(tài)形狀調整的至少一個內部空氣動力學特征。