渦輪葉片裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)(GTE)的渦輪葉片裝置，更具體地，涉及一種在所述渦輪葉片的凹部中具有可變半徑圓角的渦輪葉片裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]GTE通過從燃料在壓縮空氣流中燃燒產(chǎn)生的熱氣體流中提取能量而產(chǎn)生動(dòng)力。一般來說，渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)具有聯(lián)接到下游渦輪機(jī)的上游空氣壓縮機(jī)，所述上游空氣壓縮機(jī)與所述下游渦輪機(jī)之間具有燃燒室(“燃燒器”)。當(dāng)壓縮空氣和燃料的混合物在燃燒器中燃燒時(shí)釋放能量。所產(chǎn)生的熱氣體被導(dǎo)引到渦輪機(jī)的葉片上，從而使渦輪機(jī)旋轉(zhuǎn)并產(chǎn)生機(jī)械動(dòng)力。
[0003]GTE的渦輪葉片和其它部件在運(yùn)行期間受到高溫和高局部應(yīng)力。經(jīng)受這些高溫和高應(yīng)力的部件可能會(huì)發(fā)生機(jī)械故障，要么由于塑性變形使得部件橫截面變小從而發(fā)生部件斷裂，要么在裂紋產(chǎn)生和傳播的地方破裂直到部件損壞。對(duì)于渦輪葉片，高局部應(yīng)力可能導(dǎo)致平臺(tái)裂紋和故障。
[0004]國際公開案第WO 2011/085721 A2號(hào)(“’721公開案”)描述了一種渦輪機(jī)葉片。具體來說，’ 721公開案公開了一種燃?xì)鉁u輪機(jī)的轉(zhuǎn)子葉片，所述轉(zhuǎn)子葉片在至少一個(gè)平臺(tái)突出端附近具有可變過渡半徑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]一方面，公開了一種渦輪葉片。所述渦輪葉片可以包括平臺(tái)，從平臺(tái)的一側(cè)延伸的翼面，及從平臺(tái)的另一側(cè)延伸的頸部，其中所述頸部包括前支壁和后支壁。所述渦輪葉片可以進(jìn)一步包括從頸部延伸的根部，由多個(gè)壁限定且位于前支壁與后支壁之間的凹部，及可變半徑圓角。所述可變半徑圓角可以設(shè)置在所述凹部內(nèi)，且在前支壁與后支壁之間延伸，其中可變半徑圓角的半徑從前支壁向后支壁增大。
[0006]另一方面，公開了一種燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)。所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)可以包括被配置成壓縮氣流的壓縮機(jī)系統(tǒng)，被配置成燃燒空氣和燃料的混合物以產(chǎn)生熱氣流的燃燒器系統(tǒng)，及被配置成利用熱氣流產(chǎn)生動(dòng)力的渦輪機(jī)系統(tǒng)。所述渦輪機(jī)系統(tǒng)可以包括多個(gè)渦輪葉片，所述渦輪葉片包括平臺(tái)，從平臺(tái)的一側(cè)延伸的翼面，及從平臺(tái)的另一側(cè)延伸的頸部，其中所述頸部包括前支壁和后支壁。所述渦輪葉片可以進(jìn)一步包括從頸部延伸的根部，由多個(gè)壁限定且位于前支壁與后支壁之間的凹部，及可變半徑圓角。所述可變半徑圓角可以設(shè)置在所述凹部內(nèi)，且在前支壁與后支壁之間延伸，其中可變半徑圓角的半徑從前支壁向后支壁增大。
[0007]再一方面，公開了一種渦輪葉片，且所述渦輪葉片可以包括平臺(tái)，從平臺(tái)的一側(cè)延伸的翼面，及從平臺(tái)的另一側(cè)延伸的頸部，其中所述頸部包括前支壁和后支壁。所述渦輪葉片可以進(jìn)一步包括從頸部延伸的根部，由多個(gè)壁限定且位于前支壁與后支壁之間的凹部，及由材料形成且設(shè)置在凹部內(nèi)的可變半徑圓角。所述可變半徑圓角可以在前支壁與后支壁之間延伸，形成所述可變半徑圓角的材料的量可以在鄰近后支壁處比在鄰近前支壁處更多。
【附圖說明】
[0008]圖1是示例性公開的GTE的說明；
[0009]圖2是GTE的示例性渦輪葉片的第一透視圖；
[0010]圖3是圖2的渦輪葉片的第二透視圖；
[0011]圖4是圖2的渦輪葉片的側(cè)視圖；
[0012]圖5是沿著圖4的線5-5的第一局部橫截面視圖；
[0013]圖6是沿著圖4的線6-6的第二局部橫截面視圖；及
[0014]圖7是GTE的渦輪葉片的另一實(shí)施例的透視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]圖1示出了示例性的GTE 100 GTE 100除其它的系統(tǒng)之外可以具有:壓縮機(jī)系統(tǒng)10，燃燒器系統(tǒng)20 ;渦輪機(jī)系統(tǒng)70 ;及沿發(fā)動(dòng)機(jī)軸線98布置的排氣系統(tǒng)90。壓縮機(jī)系統(tǒng)10壓縮空氣并將壓縮空氣遞送到燃燒器系統(tǒng)20的罩殼。然后壓縮空氣從罩殼被導(dǎo)引進(jìn)燃燒器50中。液體或氣體燃料可以通過燃料噴射器30被導(dǎo)引進(jìn)燃燒器50中。燃料在燃燒器50中燃燒以產(chǎn)生處于高壓和高溫狀態(tài)下的燃燒氣體。這些燃燒氣體用來在渦輪機(jī)系統(tǒng)70中產(chǎn)生機(jī)械動(dòng)力。渦輪機(jī)系統(tǒng)70可以進(jìn)一步包括作為一系列渦輪轉(zhuǎn)子的一部分的多個(gè)渦輪葉片72。另外，渦輪機(jī)系統(tǒng)70可以包括作為一系列渦輪定子(未示出)的一部分的多個(gè)渦輪噴嘴。渦輪葉片72、轉(zhuǎn)子、噴嘴和定子可以包括在一系列渦輪級(jí)中，例如第一級(jí)73、第二級(jí)74和第三級(jí)75。雖然圖1僅示出了三個(gè)級(jí)73、74、75，但更多或更少的渦輪級(jí)可以構(gòu)成渦輪機(jī)系統(tǒng)70的一部分。在運(yùn)行中，渦輪機(jī)系統(tǒng)70從燃燒氣體中獲取能量，并通過排氣系統(tǒng)90導(dǎo)引廢氣。
[0016]圖2是圖1中所示GTE 100的示例性渦輪葉片72的透視圖。圖2示出了與GTE100分離的渦輪葉片72，并表示出對(duì)于當(dāng)渦輪葉片72處在GTE100的渦輪機(jī)系統(tǒng)70中適當(dāng)位置時(shí)的徑向方向200、圓周方向300和軸向方向400。軸向方向400可以平行于圖1中所示的發(fā)動(dòng)機(jī)軸線98。圖7也示出了這些方向200、300和400。雖然未示出，但方向200、300、400也適用于圖3和圖4。圖2的渦輪葉片72包括從渦輪葉片平臺(tái)68沿徑向方向200延伸的翼面60。壓力側(cè)前支壁69和壓力側(cè)后支壁67可以認(rèn)為從平臺(tái)68延伸或位于平臺(tái)68下面。支壁67、69也可稱為減震器臂、支撐臂等。被定向以顯示壓力側(cè)62的圖2中的渦輪葉片72進(jìn)一步包括前邊緣64和后邊緣66。當(dāng)渦輪葉片72設(shè)置在GTE 100的渦輪機(jī)系統(tǒng)70中時(shí)，比起后邊緣66，前邊緣64設(shè)置在燃燒氣體流的更上游處。
[0017]渦輪葉片72進(jìn)一步包括從平臺(tái)68延伸的根部80，其中根部包括前壁91 (圖4)和后壁92(圖2)。在一些實(shí)施例中，根部80可以呈現(xiàn)出可以稱為樅樹形的形狀。然而，在其它情況下，可以采用其它根部形狀。此外，當(dāng)渦輪葉片72位于GTE中適當(dāng)位置時(shí)，根部的底部可以是平的并且沿著軸向方向400定向，如圖2中所示。然而，在一些情況下(未示出)，根部80可以具有這樣的結(jié)構(gòu)，即根部80成一定角度以匹配渦輪轉(zhuǎn)子的槽的角度。這個(gè)可被稱為“拉刀角”的角度可以是相對(duì)于根部80的軸向方向從前壁91到后壁92的角度。軸向方向(未示出)可以沿著根部80垂直于前壁91和后壁92定位。在一些情況下，拉刀角可介于大約O度與大約25度之間，例如12度。當(dāng)根部80被構(gòu)造為包括拉刀角時(shí)，渦輪葉片72可以沿基本平行于發(fā)動(dòng)機(jī)軸線98的方向滑動(dòng)到渦輪轉(zhuǎn)子的槽中，但因拉刀角而從前壁91到后壁92成角度。
[0018]如圖2中所示，渦輪葉片72包括在本文中稱作壓力側(cè)凹部的凹部82。壓力側(cè)凹部82可以在平臺(tái)68的下方形成。在一些情況下，形成壓力側(cè)凹部82的區(qū)域可以是平臺(tái)68與根部80之間的區(qū)域，所述區(qū)域可以被稱為渦輪葉片72的頸部81或柄部。壓力側(cè)凹部82可以由底邊緣87、前壁94、后壁95和側(cè)壁96限定(圖2-圖4)。壓力側(cè)凹部82可以包括寬度，其定義為前支壁69與后支壁67之間的距離，或者前壁94與后壁95之間的距離。如圖2中所示，壓力側(cè)凹部82包括前拐角86，前拐角86可以位于接近或鄰近前邊緣64處。前拐角86可以稱為沿徑向在前邊緣64的下面。
[0019]壓力側(cè)凹部82的側(cè)壁96包括可變半徑圓角108，也稱作第一可變半徑圓角，其位于根部81與平臺(tái)68之間，及支壁67、69之間。下文更詳細(xì)地描述的第一可變半徑圓角108在本文中也可稱作復(fù)合半徑圓角、合成半徑圓角、可變圓角、復(fù)合圓角、合成圓角等。圖2示出了位于壓力側(cè)凹部82的前壁94處并從其延伸的第一可變半徑圓角108。在一些情況下，第一可變半徑圓角108可能延伸壓力側(cè)凹部82的整個(gè)寬度，即，從前壁94到后壁95，及從前支壁69到后支壁67。壓力側(cè)凹部82還可包括位于第一可變半徑圓角108與底邊緣87之間的架84。如圖2和圖3中所示，架84(也可稱作階梯、凸沿等)可從壓力側(cè)凹部82朝著支壁67、69的端部突出。在一些情況下，架84可在壓力側(cè)凹部82內(nèi)延伸支壁67、69之間的整個(gè)距離。然而，在其它情況下，架84可能僅延伸支壁67、69之間的距離的一部分。在又一些情況下，雖然未示出，但是壓力側(cè)凹部82可能不包括架84，并且，第一可變半徑圓角108可能一直延伸到底邊緣87。
[0020]如圖2和圖3中所示，壓力側(cè)凹部82還可包括另一可變半徑圓角110，其也稱作第二可變半徑圓角或額外可變半徑圓角，其分別在前支壁67與后支壁69之間延伸。如果包括架84，那么，下文更詳細(xì)地描述的第二可變半徑圓角110可能位于鄰近架84處。如果渦輪葉片72不包括架84，那么，渦輪葉片72也可能不包括第二可變半徑圓角110，或者，第二可變半徑圓角110可能位于鄰近壓力側(cè)凹部82的底邊緣87處。
[0021]圖3是渦輪葉片72的第二透視圖。具體地說，圖3示出與圖2中所示的視圖不同的壓力側(cè)62的視圖。如圖