具有双部分翼展护罩和弯曲燕尾榫的涡轮斗叶的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明总体涉及支承用于涡轮机的轮叶或斗叶行的转子轮。更具体地，本发明涉及设置有位于相邻轮叶的翼型件部分之间的部分翼展(part-span)护罩的旋转轮叶或斗叶。
【背景技术】
[0002]例如蒸汽涡轮机或燃气涡轮机的涡轮机的流体流动路径大体由静止壳体和转子形成。再该构造中，多个静止叶片以周向阵列附接到壳体、径向向内地延伸到流动路径中。类似地，多个旋转轮叶或斗叶以径向向外地延伸到流动路径中的周向阵列附接到转子。静止叶片和旋转轮叶或斗叶以交替行布置，使得叶片行以及正下游的轮叶或斗叶行形成“级”。叶片用于引导流动路径工作流体，使得流动路径工作流体以正确角度进入下游轮叶或斗叶行。轮叶或斗叶的翼型件部分(或者简单地说，翼型件)从工作流体提取能量，由此产生驱动转子和所附接的负载(例如，发电机)所需的功率。
[0003]涡轮机的轮叶或斗叶可能在以高速旋转时经受振动和轴向扭转。为了解决这些问题，一些级中的轮叶或斗叶可以包括在翼型件的尖端与根部部段之间的中间径向距离处布置于翼型件上的部分翼展护罩。部分翼展护罩典型地附连到每一个翼型件的压力(凹形)和吸力(凸形)侧中的每一个，使得转子旋转期间位于相邻轮叶上的部分翼展护罩配合地相接合并且沿配合的“硬面”摩擦地滑动。
[0004]除了部分翼展护罩，实践常常是利用附接到轮叶翼型件的径向最外端(或者形成于轮叶翼型件的径向最外端上)的尖端护罩。尖端护罩还用于阻尼振动并且控制轮叶或斗叶的外部尖端处的弯曲量。
[0005]然而，仍然存在对增强斗叶性能并且/或者提供机会以允许还通过例如改进机械阻尼和蠕变寿命来增强性能的翼型件设计的机会的斗叶护罩设计的需要。
【发明内容】
[0006]在第一示例性但非限制性实施例中，本发明提供一种涡轮斗叶，该涡轮斗叶包括:进入燕尾榫；翼型件部分，该翼型件部分从进入燕尾榫延伸，该翼型件部分具有前缘、后缘、压力侧和吸力侧；以及
[0007]位于翼型件部分的压力侧和吸力侧中的每一个上、径向地位于翼型件部分的进入燕尾榫和外部尖端之间的径向内部和外部部分翼展护罩，所述径向内部和径向外部部分翼展护罩具有硬面，该硬面适于与位于相邻斗叶上的相应的径向内部和径向外部部分翼展护罩的硬面相接合/配合，并且相对于位于所述相邻斗叶上的相应的径向内部和径向外部部分翼展护罩的所述硬面滑动。
[0008]在另一个示例性但非限制性实施例中，本发明提供一种用于涡轮的转子轮，该转子轮包括围绕该转子轮的外周安装的斗叶行，每一个斗叶都包括:进入燕尾榫；翼型件部分，该翼型件部分从进入燕尾榫径向向外地延伸；以及位于翼型件部分的压力侧和吸力侧中的每一个上、径向地位于翼型件部分的进入燕尾榫和径向外部尖端之间的径向内部和外部部分翼展护罩，所述部分翼展护罩均具有适于在涡轮操作温度下与位于相邻斗叶上的相应的部分翼展护罩相接合/配合、并且相对于所述相应的部分翼展护罩滑动的硬面。
[0009]在又一个示例性但非限制性实施例中，本发明提供一种涡轮转子，该涡轮转子设置有至少一个轮，该至少一个轮支承位于该至少一个轮的外周上的斗叶行，每一个斗叶都包括:涡轮斗叶，该涡轮斗叶包括进入燕尾榫；翼型件部分，该翼型件部分从进入燕尾榫延伸；位于翼型件部分的压力侧和吸力侧中的每一个上、径向地位于进入燕尾榫与外部尖端之间的径向内部和外部(部分)翼展护罩，所述部分翼展护罩均具有适于在涡轮操作温度下与位于相邻斗叶上的相应的部分翼展护罩相接合/配合、并且相对于所述相应的部分翼展护罩滑动的硬面；其中所述径向内部部分翼展护罩位于如从翼型件部分的径向最内端测量到的翼型件部分的径向长度的20-60%的范围内，并且所述径向外部部分翼展护罩位于所述径向长度尺寸的60-90%的范围内；并且其中所述径向内部和外部部分翼展护罩中的每一个都延伸如在翼型件部分的前缘与后缘之间测量到的翼型件部分的宽度尺寸的20-75% ;并且进一步其中所述径向内部与径向外部部分翼展护罩之间的径向距离为所述径向长度的至少10%。
[0010]现在将结合下文所示出的附图来详细描述本发明。
【附图说明】
[0011]图1是传统的燃气涡轮发动机的简化侧正视图；
[0012]图2是根据本发明的第一示例性但非限制性实施例的斗叶的透视图；
[0013]图3是根据本发明的第二示例性但非限制性实施例的斗叶的透视图；以及
[0014]图4是示出了位于相邻斗叶上的径向外部部分翼展护罩之间的示例性配合接合/配合的局部透视图。
【具体实施方式】
[0015]下文参照其结合其它传统燃气涡轮发动机的操作的应用描述了本发明的至少一个实施例。尽管关于用于产生电力的燃气涡轮发动机说明了本发明的实施例，但是应当理解，教导内容能够应用于其它的电涡轮机，包括但不限于蒸汽涡轮发动机压缩机、风扇等。
[0016]参照图1，示出了传统的燃气涡轮发动机110的横截面图。燃气涡轮机110包括转子112，该转子包括轴114和多个轴向间隔开的转子轮118。多个旋转斗叶或轮叶120机械地联接到每一个转子轮118。更具体地，轮叶120布置成围绕每一个转子轮118周向地延伸的行。多个静止叶片122围绕轴114周向地延伸，并且轴向地定位在相邻的轮叶120的行之间。
[0017]在操作期间，处于大气压力下的空气被压缩机124压缩并且被传输到围绕涡轮转子112以环形阵列布置的多个燃烧器126。在燃烧级中，通过向空气增加燃料并且燃烧所获得的空气/燃料混合物来加热离开压缩机的空气。通过燃料在燃烧级中燃烧所获得的气体流随后膨胀通过涡轮110，传输其能量中的一些以驱动涡轮110以及例如发电机(未示出)以产生电力。为了产生所需的驱动力矩，涡轮110由一个或多个级构成。每一个级都包括安装于转子轮118的一行静止叶片122和一行旋转轮叶120。静止叶片122将来自燃烧级的进入气体引导至旋转轮叶120上，由此驱动转子轮(多个转子轮)118和转子轴114。
[0018]参照图2，根据本发明的第一示例性但非限制性实施例的涡轮轮叶或斗叶220包括翼型件部分或翼型件224，该翼型件部分或翼型件形成有前缘226、后缘228、压力侧230和吸力侧232。斗叶还设置有进入燕尾榫234，斗叶通过该进入燕尾榫安装于被固定至涡轮转子的轮(例如，轮118)上。进入燕尾榫234和翼型件224通过平台236分开，该平台可以设置有具有传统结构的所谓的“天使翼”密封件(未示出)。
[0019]翼型件224设置有周向地延伸离开翼型件的相对两侧的一对径向内部部分翼展(part-span)护罩238、240，即，设置有从压力侧230延伸的部分翼展238和从吸力侧232延伸的部分翼展护罩240。除了下文所描述的位置关系，这种部分翼展护罩具有已知结构，并且通常与设置于轮叶翼型件的径向最外侧尖端处的尖端护罩组合。
[0020]根据本示例性发明，翼型件224也设置有同样周向地延伸离开翼型件的相对两侧的一对径向外部部分翼展护罩242、244，即，设置有从吸力侧232延伸的外部部分翼展护罩242和从压力侧230延伸的外部部分翼展护罩244。应当注意到，径向外部部分翼展护罩定位成相对于轮叶或斗叶尖端246径向向内设置。
[0021]通过采用第二组部分翼展护罩，S卩，径向外部部分翼展护罩242、244，能够去除传统的翼型件尖端护罩(多个传统的翼型件尖端护罩)，并且由此减少拉动负荷，同时实现期望的机械阻尼。然而，应当理解，如果需要的话，翼型件尖端护罩可以结合外部部分翼展护罩使用。还能够构想，翼型件设置有所谓的“声响器尖端(squealer tip)”。声响器尖端由于其改进旋转轮叶尖端与相关联的静止定子护罩之间的密封的能力是众所周知的。典型的声响器包括包绕翼型件端帽、并且从该翼型件端帽向外突起的具有相对较小的高度的连续外周端壁。可以在共同拥有的美国专利N0.5，660，523中找到例子。
[0022]在一些示例性但非限制性的构造中，径向内部部分翼展护罩238、240定位在如从平台236 (或者翼型件部分的径向最内端)测量到的翼型件的径向翼展的大约20%至大约60%的范围内，并且径向外部部分翼展护罩242、244定位在如同样从平台236测量到的翼型件的径向长度的大约60%至90%的范围内。同时，内部部分翼展护罩238、2