覆环蜂窝结构切割刀的制作方法

文档序号:5208529阅读:236来源:国知局
专利名称:覆环蜂窝结构切割刀的制作方法
技术领域
本发明涉及燃气涡轮发动机,尤其涉及一种用于这些发动机的涡轮叶片。
背景技术
燃气涡轮叶片是在一系列级中由旋转翼面成形的一些部件这些部件用来将来自燃烧室的热能转换成转动转子的机械功。涡轮的性能可通过密封叶尖的外缘以防燃气自流程泄漏入叶尖和外壳间的间隙而得到提高。密封叶尖和涡轮外壳间间隙的通常方法是借助于叶尖覆环。
普通涡轮叶片覆环的一个特点是刀刃。根据叶片覆环的尺寸,可以利用一个或更多的刀刃。刀刃的用途是与位于外壳内表面上的蜂窝结构材料相啮合以进一步减小叶尖周围的任何泄漏。一种刀刃的普通型式示于授予Seleski等人的美国专利No.6,491,498。
在一些覆环结构中,刀刃设有一个或更多当叶片旋转时切割蜂窝结构材料的切割刀口。日本专利公告No.8-303204图示了一种具有这种切割刀口的刀刃,一个切割刀口是在刀刃的一端,而另一个是远离刀刃的这一端。
通常,具有刀刃密封装置的先有技术的覆环会由于因位于覆环外缘切割刀口的过大质量产生的蠕变而造成寿命不足。故需要一种能满足所有密封要求又不会产生使覆环寿命不足的蠕变的改进了的覆环结构。
发明概述所以,为涡轮叶片提供一种改进了的覆环装置是本发明的一个目的。
本发明的另一个目的是还要提供一种不产生蠕变寿命不足的上述的改进了覆环装置。
本发明的再一个目的是提供一种形成具有在其上加工切割刀口的刀刃的覆环装置的方法。
通过本发明的覆环蜂窝结构切割刀口及其制造它们的方法而达到了上述目的。
按本发明,提供一种具有带顶端的翼面部和一个连接于该顶端的覆环的涡轮叶片。该覆环具有一个带有一对最好在其上加工成的切割刀口的刀刃。该刀刃最好连接于该覆环的外表面。这对切割刀口自刀刃向外凸出。
按本发明,还提供一种制造涡轮叶片的方法。此方法一般包括形成具有一个翼面部、一个连接于该翼面部顶端的覆环及一个连接于该覆环外表面的刀刃的涡轮叶片,并在刀刃加工一对切割刀口以使切割刀口位于翼面部上方的步骤。
有关本发明所述覆环蜂窝结构切割刀口的其它细节以及其它目的及伴随的优点将于下述详细说明和相应的附图中陈述,其中相同序号指相同的零件。
附图简述

图1是具有本发明所述覆环装置的涡轮叶片的透视图;图2是图1所示覆环装置的放大透视图;和图3是表示带有本发明所述切割刀口的刀刃的图1所示覆环装置的顶视图。
优先实施例详述现参看附图,图1图示了用于燃气涡轮发动机的涡轮叶片。涡轮叶片10具有通常包括许多内冷却通道14的翼面部12。翼面部12具有覆环16连接于其上的顶端15。覆环16的形状要与相邻的涡轮叶片上的同样的覆环相匹配以防燃气泄漏到涡轮叶片10周围。
如图1所示,覆环16具有刀刃20连接于其上的外表面18。刀刃20的形状基本上是直线,并具有与翼面部12的弦线相交一角度的纵轴线21。刀刃20可具有任何理想的宽度和/或高度。刀刃20终止于端部22和24。
带有翼面部12,覆环16和刀刃20的涡轮叶片可用在本技术领域所熟知的适当技术成形。例如,涡轮叶片10可为带有翼面部12和覆环16的铸造叶片。叶片10有一通常机加工成形的刀刃20。另一方面,带翼面部12的涡轮叶片10可与覆环16分开铸造并且覆环16可与刀刃20分开铸造。这样,这些部件可以本技术领域所熟知的任何适当方式组装起来。
现参看图2和3,刀刃20有一位于端部22和24之间的中心区26。在此中心区26,在刀刃20的外部加工形成一对切割刀口28和30。可用在本技术领域所熟知的任何适当加工设备来形成切割刀口28和30。由此图可见,切割刀口28自刀刃20的第一侧32向外凸出,而切割刀口30则自刀刃20的第二相对侧34向外凸出。在本发明的优先实施例中,切割刀口28与切割刀口30是相错开的。此外,切割刀口28和30都位于翼面部12的上方。
机加工成形切割刀口28和30而不是用铸造工艺成形它们的优点之一是能得到更锐利的刀刃。在本发明中,切割刀口28和30各具有一成一角度取向的切割刃40和42,最好相对于刀刃20的纵轴线21为一钝角。因切割刀口28和30具有较锐利的切割刃40和42,它们与装在外壳内表面以改进外壳和涡轮叶片间密封的蜂窝结构(未示出)更好地相互配合。
由图2和3可见,由于机加工切割刀口28和30以使刀刃20的底部44比刀刃20的上部46宽。从减轻刀刃20的质量的观点考虑这是有利的,同时还提供具有较锐利切割刃40和42的理想的切割刀口28和30。
本发明的改进后的刀刃设计的优点之一是切割刀口28和30以尽力平衡该翼面部上的覆环载荷的方式基本上被定位在翼面部12的上方。其优越性是因为“切割刀”的质量被移到了该覆环上方的更平衡的区域。结果,在防止蠕变造成覆环的寿命缩短方面得到了改进。此外,还有的改进是避免由于覆环外缘力片的过大质量而产生的涡流。用机加工成形刀刃和切割刀口的优越性是因为其刀刃可比其它设计更薄,从而得到了也改进了覆环蠕变和翼面部蠕变的重量更轻的刀刃。
按本发明所述的切割刀口28和30是用来切割连接于外壳前后内表面的蜂窝结构(未示出)的。
工作中,涡轮叶片10旋转。当发动机温度升高时,切割刀口28和30与连接于外壳的蜂窝结构相作用以保持密封防止燃气泄漏到涡轮叶片10周围。
显然,按本发明业已提供了一种充分满足上述目的、措施和优点的覆环蜂窝结构切割刀。虽然,在其特定的实施例上下文中业已描述了本发明,对于已阅读上述说明的业内人士来说其它变换,修改和改型将是显而易见的。因此,要包含落在所附权利要求书的宽广范围内那些变换,修改和改型。
权利要求
1.一种用于燃气轮机的涡轮叶片,所述涡轮叶片包括一个具有顶端的翼面部;一个连接于所述顶端的覆环,所述的覆环具有一外表面;一个连接在所述覆环的所述的外表面的刀刃;和所述刀刃具有一对自所述刀刃向外凸出的切割刀口。
2.按权利要求1所述的涡轮叶片,其特征在于,所述的这对切割刀口处在所述刀刃的中心区,并远离所述刀刃的每一端。
3.按权利要求1所述的涡轮叶片,其特征在于,所述的切割刀口相互错开。
4.按权利要求1所述的涡轮叶片,其特征在于,所述的切割刀口以尽力平衡翼面部上的覆环载荷的方式被定位。
5.按权利要求1所述的涡轮叶片,其特征在于,所述的这对切割刀口包括一个自所述刀刃第一侧凸出的第一切割刀口和自与所述第一侧对置的所述刀刃的第二侧凸出的第二切割刀口。
6.按权利要求5所述的涡轮叶片,其特征在于,其特征在于,所述的刀刃与所述的覆环整体成形,其中,每个所述的切割刀口被加工成述所整体成形的刀刃。
7.按权利要求5所述的涡轮叶片,其特征在于,每个所述的第一和第二切割刀口具有与所述纵轴线成一角度的切割刃。
8.按权利要求7所述的涡轮叶片,其特征在于,所述的角度为一钝角。
9.按权利要求1所述的涡轮叶片,其特征在于,还包括多个穿通所述翼面部的冷却孔。
10.一种涡轮叶片的覆环,所述覆环具有一个外表面,一个连接于所述外表面的刀刃,以及多个在与所述刀刃各端部间隔的中心部位上成形所述刀刃的切割刀口。
11.按权利要求10所述的覆环,其特征在于,所述的切割刀口是错开的。
12.按权利要求11所述的覆环,其特征在于,所述的切割刀口包括一个自所述刀刃第一侧凸出的第一切割刀口和一个自所述刀刃的第二侧凸出的第二切割刀口。
13.按权利要求12所述的覆环,其特征在于,所述刀刃的所述第一侧与所述刀刃的所述第二侧对置。
14.按权利要求12所述的覆环,其特征在于,所述的刀刃有一纵轴线,而所述的第一切割刀口具有一个与所述纵轴线成一角度的切割刃。
15.按权利要求14所述的覆环,其特征在于,所述的第二切割刀口有一个与所述纵轴线成一角度的切割刃。
16.一种制造涡轮叶片的方法,包括形成具有一个翼面部,一个连接于所述翼面部顶端的覆环,和一个连接于所述覆环外表面的刀刃的涡轮叶片;和将一对切割刀口加工成所述刀刃,使所述的切割刀口基本定位于所述翼面部的上方。
17.按权利要求16所述的一种方法,其特征在于,所述的加工步骤包括,在所述刀刃的第一侧加工一第一切割刀口,并在所述刀刃的第二侧加工一第二切割刀口。
18.按权利要求16所述的一种方法,其特征在于,所述的加工步骤包括加工所述切割刀口,使所述的切割刀口沿所述刀刃的纵轴线相互错开。
19.按权利要求16所述的一种方法,其特征在于,所述的成形步骤包括铸造一种具有所述翼面部和所述覆环的涡轮叶片,并加工所述的刀刃。
全文摘要
提供一种用于燃气涡轮发动机的涡轮叶片。该涡轮叶片包括一个具有一顶端的翼面部,一个连接于该顶端的覆环,此覆环具有一外表面,及一个连接于该覆环外表面的刀刃。该刀刃具有一对自刀刃向外凸出的切割刀口。
文档编号F01D5/14GK1654785SQ200510051640
公开日2005年8月17日 申请日期2005年2月8日 优先权日2004年2月9日
发明者B·P·迪布, R·佩奇 申请人:联合工艺公司
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