專利名稱：共形葉尖隔板翼型的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的說涉及燃氣渦輪發(fā)動機，更具體地說，是其中的渦輪 葉片。
背景技術(shù)：
在燃氣渦輪發(fā)動機中，空氣在壓縮機內(nèi)被加壓，并在燃燒室內(nèi)和 燃料混合產(chǎn)生燃燒氣體.各渦輪級從燃燒氣體提取能量，為發(fā)動機提 供動力并做功。高壓渦輪(HPT)緊接在燃燒室后面并從最熱的燃燒氣體提取能 量，通過一條驅(qū)動軸為上游的壓縮機提供動力。低壓渦輪(LPT)接 在HPT后面并從燃燒氣體提取額外的能量，為另一條驅(qū)動軸提供動 力。LPT為渦輪風機航空發(fā)動機中的上游風扇提供動力，或者為海洋 和工業(yè)應(yīng)用的外部軸提供動力。發(fā)動機效率和燃料消耗率(SFC )在現(xiàn)代燃氣渦輪發(fā)動機中是最重 要的設(shè)計目標。各種渦輪轉(zhuǎn)子葉片和它們的相應(yīng)噴口翼片具有精確構(gòu) 建的空氣動力學表面，以控制其上的速度和壓力分布，力求使空氣動 力學效率最大.葉片和翼片的相應(yīng)翼型具有普通凹壓力面和普通凸吸力面，它們 沿軸伸展在相對的前緣和尾緣之間的翼弦中.翼型在徑向截面內(nèi)具有 新月形輪廓，其寬度從前緣迅速增大到最大寬度區(qū)，然后逐漸減小至 尾緣。翼型翼型的圓周方向或橫向相對側(cè)也沿徑向伸展在從葉根至梢部 的跨度內(nèi)。 一般翼型具有薄的側(cè)壁，用超級合金鑄成，其內(nèi)冷卻回路 具有各種實施例，它們是專門為在運行中保持最大效率的同時有效地 冷卻翼型而設(shè)計的。但是，從整行單個翼型的三維(3D)結(jié)構(gòu)，和翼肋中導引在各翼 型之間的相應(yīng)復雜的燃燒氣體流看來，渦輪翼型的空氣動力學設(shè)計是 非常復雜的。除了這種結(jié)構(gòu)和環(huán)境的復雜性而外，還有渦輪葉片徑向 外梢周圍的特殊流場，它們在運行中在包圍的固定護罩內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)。葉片葉尖和渦輪護罩之間的運行間隙應(yīng)盡可能小，以使通過的燃燒氣體流動泄漏最小，同時還允許葉片和護罩熱膨脹和收縮，而在旋 轉(zhuǎn)葉尖和固定護罩之間沒有不希望有的摩擦。在運行中，渦輪行中各葉片驅(qū)動支撐轉(zhuǎn)子盤旋轉(zhuǎn)，此時翼型的吸 力面處在相對翼型壓力面的前頭。各翼型一般是從轉(zhuǎn)子盤的周邊沿徑 向從葉根至葉尖扭轉(zhuǎn)的，且前緣是與發(fā)動機軸向中心軸線傾斜地面朝 上游，以便與協(xié)同工作的噴口翼片的傾斜排氣渦旋角匹配。燃燒氣體 通常是沿下游軸線方向流動，其周向或切向分量首先在一個流動方向 與翼型前緣接觸，然后在另一個不同流動方向在其尾緣上方離開翼 型。翼型的壓力面和吸力面具有各自不同的3D輪廓，以使其間的不均 勻壓力和從熱燃燒氣體提取的能量最大。凹壓力面和凸吸力面使得其上的速度和壓力分布不同，它們在前緣和尾緣之間從葉根至葉尖產(chǎn)生 相應(yīng)的變化。但是，泄漏過翼型葉尖的燃燒氣體在要求的葉尖間隙下 幾乎不作什么有用功。使渦輪葉片的設(shè)計進一步復雜化的是外露的或葉片葉尖，它們浸 泡在運行中泄漏到上面的燃燒氣體中，并要求適當?shù)乩鋮s，以保證渦 輪葉片在運行中有較長的壽命。現(xiàn)代渦輪葉片結(jié)構(gòu)中一般包括鳴聲器葉尖翼肋，它們是翼型壓力 面和吸力面從前緣至尾緣的徑向伸出小段。葉尖翼肋一般為矩形截面 且在橫向即周向是隔開的，以便在翼型頂部限定一個開放的葉尖氣 孔，此氣孔有一個整體梢層，它把典型的空心翼型和內(nèi)冷卻回路包圍 在氣孔內(nèi)。小的葉尖翼肋在萬一葉尖摩擦時提供犧牲材料，以保護葉尖層和 內(nèi)冷卻回路不被損壞。此葉尖翼肋增加了燃燒氣體流場的復雜性，引 起局部二次場，因而影響渦輪效率，流動泄漏和葉尖的冷卻。燃燒氣體的主要流動方向是沿相鄰葉片之間界定的流動通導的軸 向下游方向。軸向流束也沿徑向從每個翼型的葉根至葉尖變化。而且， 這些軸向和徑向流動變化還在翼型葉尖上方(此處燃燒氣體在每個翼 型的壓力面和吸力面之間泄漏)被進一步復合。因而，以前的技術(shù)具有各種各樣的渦輪葉片葉尖，它們有不同的 問題和性能考慮，包括渦輪效率，葉尖泄漏，和葉尖冷卻。這三個重 要考慮至少是部分相互關(guān)聯(lián)的，但是，在翼型葉尖不同壓力面和吸力
面上方和前緣及尾緣之間的復雜3D流場，使得對它的評估相當復雜。 然而，現(xiàn)代計算機流體動力學(CFD)包含功能強大的軟件，它改善了對燃氣渦輪發(fā)動機中復雜3D流束的數(shù)學分析能力，并提供一種實現(xiàn)渦輪葉片設(shè)計得以進一步改善的機制。舉例來說，人們希望通過減少葉尖流泄漏，或增加渦輪效率，或改善葉尖冷卻，或者這些因素單獨的或共同的任意組合，來改進渦輪葉片葉尖的設(shè)計。 發(fā)明內(nèi)容渦輪葉片包括具有從葉尖層伸出的第一和第二葉尖翼肋的翼型葉 尖.這些翼肋沿葉片相對的壓力面和吸力面伸展，并在相對的前緣和 尾緣處連在一起。 一塊與第二翼肋相似的葉尖隔板被橫向嵌套在各翼 肋之間，把翼型葉尖分叉成沿相應(yīng)壓力面和吸力面伸展的第一和第二 葉尖氣孔。


下面參照附圖，對本發(fā)明的一些優(yōu)選實施例及它的其它目的和優(yōu) 點，進行更詳細的具體說明，附圖中圖l是第一級渦輪轉(zhuǎn)子葉片例的局部剖視軸視圖。 圖2是沿圖1中2-2線的通過翼型的徑向剖視圖. 圖3是圖1中翼型葉尖的頂視圖。圖4是連同周圍的渦輪護罩的、沿圖1中4-4線通過翼型葉尖的 橫向徑向剖視圖。
具體實施方式
圖1所示為用于燃氣渦輪發(fā)動機HPT內(nèi)的第一級渦輪轉(zhuǎn)子葉片的 例子IO。此葉片一般是用超級合金鑄造而成，包括翼型12，在其葉根 的平臺14，和支撐燕尾16 (—個整體的單件組件)。燕尾16可以是如圖1所示的任意普通形式軸向進入燕尾，它將葉 片安裝在支撐轉(zhuǎn)子盤(未示出)周邊的相應(yīng)燕尾槽內(nèi)。此盤支撐著一 整行葉片，它們沿周向彼此隔開，在其間形成葉片中間的流通道。運行過程中，燃燒氣體18是在發(fā)動機(未示出)的燃燒室內(nèi)產(chǎn)生 的，并被適當向下游導引至相應(yīng)的渦輪葉片IO上方，葉片從燃燒氣體 提取能量，為支撐轉(zhuǎn)子盤提供動力。單個平臺H為燃燒氣體提供徑向 內(nèi)邊界，并連接整行渦輪葉片中的各相鄰平臺。 圖1和2中所示的翼型12包括周向或橫向相對側(cè)的壓力面和吸力 面20、 22，它們沿軸伸展在相對前緣和尾緣24，26之間的翼弦內(nèi)，且 翼型沿徑向伸展在從翼型葉根28的跨度內(nèi)，以終止在徑向外葉尖蓋即 葉尖30內(nèi)。翼型壓力面20—般是在前緣和尾緣之間為凹陷的，與前 緣和尾緣之間的通常為凸出的翼型吸力面22互補.翼型的壓力面和吸力面20、 22的外表面具有典型的新月形狀即輪 廓，通常做成能影響它們在運行中的相應(yīng)速度和壓力分布，以最大限 度地從氣體中提取能量。圖2表示一例翼型徑向截面及其典型的新月形輪廓，它按需要從 翼型的葉根至葉尖部適當?shù)刈兓詮娜紵龤怏w提取能量。各種徑向 截面的共同點是，翼型的橫向?qū)挾萕從前緣24以后急劇增加到最大 寬度的駝峰位置(正好在翼型中弦前)，然后翼型寬度逐漸減小至窄 即薄的尾緣26。翼型12—般是空心的并包括一個內(nèi)冷卻回路32，后者可以具有任 意慣用結(jié)構(gòu)，如圖中所示的兩個三通路蛇形回路，它們終止于前緣后 和尾緣前的相應(yīng)流通路內(nèi)。此冷卻回路穿過平臺和燕尾，在燕尾底座 內(nèi)具有相應(yīng)的入口，用來以任意慣用方式從發(fā)動機的壓縮機(未示出) 接收已加壓的冷卻空氣34。按這種方式，葉片從葉根到葉尖并在前緣和尾緣之間被內(nèi)冷卻空 氣從內(nèi)部冷卻，然后空氣可通過在普通尺寸和結(jié)構(gòu)的各行薄膜冷卻孔 內(nèi)的薄翼型側(cè)壁排出。由于翼型的前緣一般承受著最熱的入射燃燒氣體，將以任何適當 的方式為它提供專用的冷卻。同時翼型薄尾緣區(qū)域一般包括一行壓力 面前緣冷卻槽，用來排出部分用過的冷卻空氣。如上所述，最初示于圖1的渦輪翼型12具有精確構(gòu)建的3D外輪 廓，當燃燒氣體18沿軸向下游方向從前緣24流向尾緣26時，此輪廓將影響燃燒氣體的速度和壓力分布。葉片被固定在支撐盤的周邊并在 運行時旋轉(zhuǎn)，從而在燃燒氣體中產(chǎn)生二次流場，此時燃燒氣體沿翼型 的長度具有典型的徑向朝外遷移。另外，燃燒氣體在翼型壓力面20上的相對壓力高于沿翼型吸力面 的壓力，同時連同葉片在運行時相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)，當燃燒氣體在運行時徑 向朝上并越過外露的翼型葉尖30流動時，將在燃燒氣體流場內(nèi)引起進
一步的二次或三次偏差。上述渦輪轉(zhuǎn)子葉片在結(jié)構(gòu)和運行上可以是普通的，可用于包括HPT第一級等燃氣渦輪發(fā)動機中'然后可對此普通葉片按下面所述進 行修改，使翼型葉尖30包括第一和第二鳴聲器葉尖翼肋36、 38，后者 分別是翼型壓力面和吸力面即側(cè)壁20、 22的徑向整體延伸，且輪廓或 曲率與其一致。第一即壓力面翼肋36按翼弦與翼型的凹壓力面20的形狀或輪廓 一致，相應(yīng)地，笫二即吸力面翼肋38的弦輪廓與翼型的凸吸力面22 一致。兩個翼肋36、 38在翼型前緣24和比較薄的翼型尾緣26處整體 地連在一起。兩翼肋36、 38從相同高度處的公共葉尖層40沿跨度或標高徑向 朝外伸展，并提供圍繞翼型葉尖的完整周圍邊界，這些翼肋在空氣動 力學輪廓上與相應(yīng)的翼型壓力面和吸力面一致。葉尖層40—般是實心 的，但可以有小的冷卻孔或塵?？?未示出)，以按任何慣常方式從 內(nèi)冷卻回路排出一些用過的空氣。如圖1和3所示，翼型葉尖還包括一個拱形或凸形葉尖隔板即翼 肋42，它沿弦在相對的前緣和尾緣24、 26之間向后伸展。此葉尖隔板 42沿周向即橫向被嵌套在兩翼肋36、 38之間，使在空氣動力學輪廓上 與限制翼型凸吸力面的凸第二翼肋38相一致。嵌套隔板將翼型葉尖30 分叉成在分離隔板相對面上的第一和第二葉尖氣孔44、 46，這些氣孔 從外面被相應(yīng)的翼肋36、 38所限制。如上所述，兩翼肋36、 38提供相應(yīng)的壓力和真空側(cè)壁短徑向延伸， 并引入凹陷的葉尖氣孔，以改善渦輪葉片的性能和壽命.小的翼肋可 適應(yīng)渦輪內(nèi)偶爾的葉尖摩擦，并由此保護冷卻回路32。但葉尖氣孔還 提供一個局部區(qū)域，當燃燒氣體泄漏到壓力面和吸力面之間的葉尖上 方時，運行中燃燒氣體在這個區(qū)域上方流動。葉尖隔板42按弦長比第二葉尖翼肋38短些，但為改善葉片性能 共用其空氣動力學凸形輪廓。隔板42的凸弦輪廓與第二翼肋38的凸 弦輪廓一致而且適當短些，所以笫二葉尖氣孔46沿翼型較薄的收縮后 部內(nèi)的壓力面的第一翼肋36伸至第一 葉尖氣孔44的后面。圖4的徑向剖視圖顯示處在適當?shù)匕惭b在普通渦輪護罩48內(nèi)的限 制壓力面和吸力面翼肋36、 38之間的共形葉尖隔板42 (顯示了相關(guān)的
部分)。建議將翼型葉尖用普通超級合金做成普通整體鑄件。兩翼肋36、 38和共形葉尖隔板42被安置在一個整體組件內(nèi)，它 們離葉尖層40具有共同的標高或跨度，以形成共平面的徑向外葉尖表 面，此表面與周圍渦輪護罩48的內(nèi)表面形成比較小的間隙。這樣一來， 在運行中燃燒氣體18在翼型葉尖上方和通過葉片-護罩間隙的泄漏可 能最小。圖3所示的翼型，包括它的葉尖，在相對的前緣和尾緣之間具有 典型的新月形空氣動力學輪廓，并包括拱形弧線50，它代表相對的壓 力面和吸力面之間的平均或中平面。壓力面20是凹形的，且第一葉尖 翼肋36是它在凹形輪廓上與之一致的徑向延伸。相對的吸力面22是 凸形的，且第二翼肋38由此徑向朝外伸展而平滑地與它相接。相應(yīng)地，葉尖隔板42被引入相對的葉尖翼肋36、 38之間并大致 沿著翼型的拱形弧線50，因而葉尖隔板本身按弦輪廓是凸形的，且在 凸形輪廓上與第二翼肋38的相應(yīng)凸形輪廓一致。如最初在圖2中所示，翼型12的橫向?qū)挾萕從前緣24向后增加 即發(fā)散至駝峰52，它在特定的徑向截面具有最大橫向?qū)挾取Ｈ缓?，?型12的寬度從該駝峰52向后朝尾緣26減小即收斂。所產(chǎn)生的翼型輪 廓在翼型的前部或一半處具有比較大的凸形曲率.而在翼型的收斂部 或一半處具有比較小的曲率，使得翼型在尾緣處比較薄。如圖3所示，在翼型葉尖駝峰52處，最好把凸形葉尖隔板42在翼型葉尖橫向中點隔開在相對的第一和第二翼肋36、 38之間，以大致沿 著這部分弧線50。在這種結(jié)構(gòu)中，在翼型葉尖的全部駝峰區(qū)域，凸形 隔板42與凸形第二翼肋38比與相對的第一翼肋36更一致。因為圖3所示的第一翼肋36是跟隨翼型壓力面20的凹形輪廓，它 的外表面是類似的凹形，但它的內(nèi)表面為相應(yīng)的凸形，由它限制第一 氣孔44。相應(yīng)地，第二翼肋38跟隨吸力面22的凸輪廓，且第二翼肋38的 外表面與吸力面共平面，凸度也相等，而第二翼肋38的內(nèi)側(cè)面為相應(yīng) 的凹形，由它限制第二葉尖氣孔46。葉尖隔板42跟隨第二翼肋38的凸輪廓，因此有一個面對第二翼 助38的凸形外表面，和面對相對的笫一翼肋36的相應(yīng)凹形內(nèi)表面。圖4所示的第二翼肋38和葉尖隔板42具有普通矩形徑向截面，并 均分25-35密耳(0.6 - 0.9mm)的共有厚度，其共同高度約為40密 耳(1.0 mm)。圖4所示的第一翼肋36基本具有矩形截面(用虛線部分地表示)， 但在圖4的實施例中還包括一個拱形擴口 54，可以利用它來根據(jù)渦輪 葉片的獨立研發(fā)特性提升空氣動力學性能。擴口 54在壓力面20和第 一翼肋36的徑向外表面之間提供光滑的拱形圓角，并因此相應(yīng)地增加 第一翼肋36的厚度。因為葉尖隔板42最好是比兩個翼肋36、 38的縱向長度短一些， 我們建議讓它如圖3所示那樣，與第二翼肋38整體地在前緣24和駝 峰52之間開始，而且最好是靠近前緣24。相應(yīng)地，隔板42最好和相對的第一翼肋36整體按弦終止在駝峰 52和尾緣26之間，以及笫二翼肋38后端的前部，這樣可以使收斂的 第二氣孔46從葉尖隔板和第一氣孔44向后伸展。兩翼肋和隔板的縱 向輪廓是連續(xù)的，同時第二氣孔46被兩個翼肋36、 38限制在第一葉 尖氣孔44外面它的后部范圍內(nèi)。通過將第一氣孔44終止于離翼型收斂尾緣區(qū)域上游很遠的距離， 可讓第二氣孔46保持適當?shù)膶挾龋砸龑紵~尖氣體通過而不使它過窄，以免對翼型性能產(chǎn)生負面影響。為使凸形葉尖隔板42與圖3所示的凸形第二翼肋38盡可能一致，建議在比接近翼型葉尖處下游駝峰52更接近尾緣24處，使葉尖隔板 的前端與第二翼肋38相連接。但是，最好讓葉尖隔板42的前端與尾緣24稍為分開，以使第一 氣孔44的寬度在橫向比第二氣孔46的相應(yīng)部分寬些。隔板42從翼型 尾緣區(qū)域向后伸展，同時兩個葉尖氣孔44、 46相應(yīng)地朝后伸展，且其 初始發(fā)散寬度與兩個翼肋36、 38及處于其間的隔板42各輪廓一致。隔板42的凸形曲率將確保其前端以銳內(nèi)角(它限制第二氣孔46 的前部)與第二翼肋38切向融合.相應(yīng)地，葉尖隔板42的后端最好以很小的內(nèi)角與第一翼肋36切 向融合并限制第一氣孔的后端。隔板42后端與第一翼肋36的接合順 流地即從第一氣孔后端的后方限制第二氣孔46的后端。將隔板42的后端連接到比接近尾緣26更接近翼型葉尖駝峰52 處，可使在翼型薄尾緣區(qū)域內(nèi)第二氣孔46的橫向?qū)挾茸畲蟆?br> 翼型最大寬度駝峰區(qū)典型地出現(xiàn)在頭50%翼型弦長以內(nèi)，同時該 駝峰使翼型上的不均勻壓力最大，以在運行中從燃燒氣體提取能量。 建議讓葉尖隔板42終止在從尾緣約75%以內(nèi)弦長的大概區(qū)域內(nèi)、比接近尾緣更接近于駝峰之處。在圖3所示的翼型葉尖駝峰段，凸形隔板42被配置在翼型橫向中 點附近弧線伸展處，而葉尖隔板最好被配置在比靠近第一翼肋36更靠 近第二翼肋38的地方，使得第二氣孔46在這個弦段比第一氣孔44稍 窄些，如圖4中的補充說明所示。如圖3所示，兩個氣孔44、 46的寬度在前緣和駝峰之間開始發(fā)散， 而橫向?qū)挾仍隈劮?2和尾緣26之間開始收斂。另外，在翼型葉尖內(nèi)的駝峰52處，葉尖隔板42和第二翼肋38同 樣具有幾乎最大的凸形曲率和孤高，以使翼型效率最大.葉尖隔板42 被選擇性地沿最大的凸形曲率駝峰區(qū)的弧線引入翼型葉尖，使得它對 改善空氣動力學性能的作用最大。如上所述，可以采用CFD分析來評估渦輪葉片的空氣動力學性 能，以及確定共形葉尖隔板42的結(jié)構(gòu)變化和它對葉片性能的影響。曾對圖1-4所示的葉尖設(shè)計例子在帶和不帶壓力面擴口 54兩種 情況進行過比較CFD分析。沒有擴口54時，第一翼肋36具有普通矩 形截面，預(yù)計這時的葉尖隔板42比沒有葉尖隔板時的基本即參照翼型 葉尖的情況顯著地改善渦輪效率。相應(yīng)地，還預(yù)計葉尖隔板"將顯著 地減少燃燒氣體在翼型葉尖上的泄漏。引進壓力面擴口 54提供與引進葉尖隔板42無關(guān)的改善。CFD分析預(yù)示，引入擴口將使渦輪效率進一步增加，其值大約是由葉尖隔板 本身所產(chǎn)生的效率改善的兩倍。相應(yīng)地，預(yù)計同時引進葉尖隔板"和 擴口 54時葉尖泄漏將減少一半以上。圖3表示燃燒氣體18運行中順流流過翼型葉尖時的流線的例子。 由于葉尖隔板42沿圓周分隔翼型葉尖而產(chǎn)生相鄰的兩個氣孔44、 46， 它們沿翼型的相對面向后伸展。進來的流線圍繞前緣24橫向擴散，并沿軸向順流方向泄漏經(jīng)過第 二翼肋38的前部進入兩個葉尖氣孔44、 46。分隔的葉尖隔板42對葉 尖流動引入額外的流動限制，并引導此流動順流通過兩個凹陷氣孔 44、 46。
在兩個氣孔內(nèi)流線產(chǎn)生二次流動渦旋，且當兩氣孔匯合時向后流動。被第一氣孔44捕獲的葉尖泄漏部分經(jīng)過葉尖隔板42后端排入第 二氣孔46的后端，從那兒收集的氣體朝著尾緣橫向通過第二翼肋38。額外的氣體橫向泄漏經(jīng)過第一翼肋36的后端和第二氣孔46的后 端，以排到第二翼肋38.因此，在翼型壓力面和吸力面之間的流量泄漏的軸向和周向分量 被引入的共形葉尖隔板42和協(xié)同運行的兩個氣孔44、 46所影響。凸 形葉尖隔板42提供附加的凸形表面，通過該表面可從泄漏流提取能 量，而同時降低該泄漏流本身的量。雖然可以引進第二凸形葉尖隔板來將翼型葉尖分隔成三個凹陷的 葉尖氣孔，但其性能似乎不怎么樣.此翼型葉尖比較窄，特別是在它 的收斂的后部。倘若任何一個葉尖氣孔的橫向?qū)挾忍』蛱@種 窄氣孔將失去捕獲葉尖流和引導其中渦流的能力.太窄的葉尖氣孔將可讓葉尖氣孔以似乎是實心翼型葉尖的方式流 過此氣孔，這將同時降低渦輪效率和增加葉尖泄漏。因為葉尖隔板42是有選擇性地引入翼型高弧度區(qū)，吸力面氣孔46的橫向?qū)挾仍谒娜肯议L(它終止于翼型比較薄的尾緣上游處)上可 能比較寬。因此，壓力面氣孔44的橫向?qū)挾瓤赡芤蟮枚?，因為凸形隔?2將翼型葉尖分成兩個比較寬的部分。同時，兩個氣孔中每一個的最小橫向?qū)挾燃s為40密耳(1.0mm)， 以保證改善葉尖的性能。雖然此處已說明什么被認為是優(yōu)選的，并對本發(fā)明的一些實施例 作了說明，但顯然本專業(yè)技術(shù)人員可根據(jù)本說明對本發(fā)明作其它修 改，因此我們希望確認，在下面的權(quán)利要求書中所有此類修改是屬于 本發(fā)明的真實思想和范疇之內(nèi)。因此，我們希望通過美國專利證確認由下面的權(quán)利要求書界定和 鑒別的本發(fā)明。部件列表 10轉(zhuǎn)子葉片 12翼型14平臺16支撐燕尾18燃燒氣體20壓力面22吸力面24前緣26尾緣28翼型葉根30葉尖32冷卻回路34冷卻空氣36第一葉尖翼肋38第二葉尖翼肋40葉尖層42葉尖隔板44第一葉尖氣孔46第二葉尖氣孔48渦輪護罩50弧線52駝峰54拱形擴口
權(quán)利要求
1.一種渦輪葉片(10)，包括翼型(12)，平臺(14)，和整體燕尾(16)；該翼型(12)包括凹形壓力面(20)和橫向相對凸形吸力面(22)，它們沿弦伸展在相對的前緣和尾緣(24、26)之間及從葉根(28)至葉尖(30)的跨度內(nèi)；該翼型葉尖(30)包括從公共葉尖層(40)朝外伸展的橫向相對的第一和第二翼肋(36、38)，它們在前緣和尾緣(24、26)處整體地連接在一起，以分別與壓力面和吸力面相一致；及凸形葉尖隔板(42)，它沿弦向后伸展在前緣和尾緣(24、26)之間，并被橫向嵌套在第一和第二翼肋(36、38)之間，以和凸形第二翼肋(38)相一致，并將翼型葉尖(30)分叉成由翼肋(36、38)限制的第一和第二葉尖氣孔(44、46)，同時第二氣孔(46)沿第一翼肋(36)伸展到第一氣孔(44)后面。
2. 如權(quán)利要求l的葉片，其中所述翼型(12)的寬度從前緣(24)朝后增加到具有最大寬度的駝峰 (52)，并由此朝后減小至尾緣(26);及所述凸形葉尖隔板(42)被分隔在第一和第二翼肋(36、 38)之間，使 它在所述翼型葉尖(30)的駝峰區(qū)與所述凸形第二翼肋(38)比與所述第 一翼肋(36)更一致。
3. 如權(quán)利要求2的葉片，其中葉尖隔板(42)和第二翼肋(38)整體地 開始于前緣(24)和駝峰(52)之間，并在葉尖層(40)上面的共平面視圖內(nèi) 和第一翼肋(36)整體地終止于駝峰(52)和尾緣(26)之間，同時第二氣孔 (46)被第 一和第二翼肋(36、 38)兩者限制在第 一 氣孔(")后面。
4. 如權(quán)利要求3的葉片，其中葉尖隔板(42)在比接近駝峰(52)更接 近前緣(24)處連接第二翼肋(38)。
5. 如權(quán)利要求4的葉片，其中葉尖隔板(42)在比接近尾緣(26)更接 近駝峰(52)處連接第一翼肋(36)。
6. 如權(quán)利要求5的葉片，其中在駝峰(52)處葉尖隔板(")離第二翼 肋(38)比離笫 一翼肋(36)更近。
7. 如權(quán)利要求5的葉片，其中第一和第二葉尖氣孔(44、 4。的橫 向?qū)挾仍隈劮?52)和尾緣(26)之間向后收縮。
8. 如權(quán)利要求5的葉片，其中葉尖隔板(42)凹向第一翼肋(36)，且 凸向笫二翼肋(38)，而且具有基本不變的厚度。
9. 如權(quán)利要求5的葉片，其中葉尖隔板(42)與第二翼肋(38)兩者在 駝峰(52)附近具有最大的凸形曲率。
10. 如權(quán)利要求5的葉片，其中葉尖隔板(42)與第二翼肋(M)在它 們所成的銳內(nèi)角處切向融合，同時與第一翼肋(36)切向融合并由此限制 第二氣孔(46)的尾部。
全文摘要
渦輪葉片(10)包括一個翼型葉尖(30)，它具有從葉尖層(40)伸出的第一和第二葉尖翼肋(36、38)。翼肋(36、38)沿葉片(10)相對的壓力面和吸力面(20、22)伸展，并在相對的前緣和尾緣(24、26)處連接在一起。葉尖隔板(42)被橫向嵌套在翼肋(36、38)之間且與第二翼肋(38)相似，將翼型葉尖(30)分叉成沿相應(yīng)壓力面和吸力面(20、22)伸展的第一和第二葉尖氣孔(44、46)。
文檔編號F01D5/14GK101131095SQ200710141730
公開日2008年2月27日 申請日期2007年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月21日
發(fā)明者B·D·凱思, K·S·克拉辛, P·H·維特, 李經(jīng)邦 申請人:通用電氣公司