专利名称：用于涡轮发动机的转子叶片的制作方法
技术领域：
本申请主要涉及关于涡轮转子叶片末梢设计的设备、方法和/或系统。更具体地 而非以限制的方式，本申请涉及与涡轮叶片末梢相关的设备、方法和/或系统，该涡轮叶片 末梢包括后缘沟槽腔，该后缘沟槽腔除其它优点之外还改善对叶片末梢的冷却。
背景技术：
在燃气涡轮发动机中，公知的是，在压缩机中加压的空气用于在燃烧器中燃烧燃 料，以产生热的燃烧气流，由此此类气体向下游流经一个或多个涡轮，以便可从气体中获取 能量。一般而言，根据此类涡轮，成列的沿周向间隔开的涡轮转子叶片从支承转子盘沿径 向向外延伸。各叶片通常均包括容许叶片在转子盘内的对应燕尾槽中进行组装和拆卸的 燕尾部，以及从燕尾部沿径向向外延伸且与经过发动机的工作流体流相互作用的翼型件 (airfoil)。翼型件具有在对应的前缘与后缘之间沿轴向延伸且在根部与末梢之间沿径向延 伸的大致凹入的压力侧和大致凸起的吸入侧。将应理解的是，叶片末梢距离径向外侧的涡 轮护罩较近，以便最大限度地减小在涡轮叶片之间向下游流动的燃烧气体在该叶片末梢与 涡轮护罩之间的泄漏。改善发动机效率是通过最大限度地减小末梢间隙或间距以便防止泄 漏而获得的，但此策略多少会受到在转子叶片与涡轮护罩之间的不同热膨胀收缩率和机械 膨胀收缩率以及避免运行期间存在末梢与护罩相摩擦的不希望的状况这一动机所限制。此外，由于涡轮叶片浸入在热燃烧气体中，故需要有效的冷却来确保有用零件的 寿命。通常，叶片翼型件是中空的，且设置成与压缩机成流动连通，以便接收从其中流出的 一部分加压空气来用于冷却翼型件。翼型件的冷却相当复杂，且可使用多种形式的内部冷 却通道和器件以及穿过翼型件外壁用于排放冷却空气的冷却孔来进行。然而，翼型件末梢 特别难以冷却，因为它们定位成直接邻近涡轮护罩，且由流过末梢间距的热燃烧气体加热。 因此，在叶片翼型件内引导的一部分空气通常经由末梢排放以便对其冷却。将会认识到的是，常规叶片末梢设计包括旨在防止泄漏和提高冷却有效性的多种 不同的几何形状和构造。示例性的专利包括授予Butts等人的美国专利No. 5，261，789 ； 授予Bunker的美国专利No. 6，179，556 ；授予Mayer等人的美国专利No. 6，190，129 ；以及授 予Lee的美国专利No. 6，059，530。然而，所有的常规叶片末梢设计都具有一些缺陷，包括一 般不能充分地减少泄漏和/或不能容许最大程度地减少使用损耗效率的压缩机旁通空气 对末梢进行有效冷却。仍在寻求改善末梢区域附近的压力分布来进一步减少总体末梢泄漏 流量，且从而提高涡轮效率。结果，迫切需要的是改变末梢区域附近的压力分布并以另外的 方式减少总体末梢泄漏流量，从而提高涡轮发动机总体效率的涡轮叶片末梢设计。此外，对 于此类叶片末梢还期望提高在叶片末梢处释放的冷却空气的冷却特性，以及提高涡轮叶片 的总体空气动力性能。具体而言，对于改进的末梢设计所期望的是更好地容许冷却空气流 朝向叶片末梢的后缘移动，该后缘通常是难以冷却的区域。
发明内容
因此，本申请描述了一种用于燃气涡轮发动机的涡轮转子叶片的叶片末梢，该涡 轮转子叶片包括翼型件和用于将翼型件沿径向轴线安装到涡轮护罩内侧的转子盘上的根 部部分，在前缘和后缘处连结在一起的压力侧壁和吸入侧壁，该压力侧壁和吸入侧壁从根 部部分延伸至叶片末梢，以及形成在叶片末梢处的声响器(squealer)末梢腔，该叶片末梢 包括起始于声响器末梢腔的后端处的后缘沟槽，其中，该后缘沟槽大致朝叶片末梢的后缘 延伸。在一些实施例中，叶片末梢包括在压力侧壁的径向外缘与吸入侧壁的径向外缘之 间延伸的末梢板；声响器末梢腔在第一侧由压力末梢壁形成，该压力末梢壁从末梢板沿径 向向外延伸，从前缘横穿至后缘，使得压力末梢壁大致位于压力侧壁终端(termination) 附近；以及声响器末梢腔在第二侧由吸入末梢壁形成，该吸入末梢壁从末梢板沿径向向外 延伸，从前缘横穿至后缘，使得吸入末梢壁大致位于吸入侧壁终端附近。在一些实施例中，末梢弦中心线为从前缘延伸至后缘的基准线，该基准线连接压 力末梢壁与吸入末梢壁之间的近似中点；以及后缘沟槽可与末梢弦中心线大致对齐。后缘 沟槽的路径可为线性的、弓形、蛇形和Z字形中的一种；以及后缘沟槽的轮廓可为半椭圆 形、矩形、半圆形、三角形、梯形、“V"形和"U"形中的一种。在一些实施例中，后缘沟槽在其从声响器末梢腔朝叶片末梢的后缘延伸时深度可 大致为恒定的。在一些实施例中，后缘沟槽的深度可为处在声响器末梢腔后端深度的大约 100%至75%之间的深度。在一些实施例中，后缘沟槽的深度在沟槽朝叶片末梢的后缘延 伸时可逐渐变浅。在后缘沟槽前端处的深度可为处在声响器末梢腔后端深度的大约100% 至75%之间的深度，而在后缘沟槽后端处的深度可为处在声响器末梢腔后端深度的50% 至10%之间的深度。在一些实施例中，后缘沟槽在其从声响器末梢腔延伸至叶片末梢后缘时可具有大 致恒定的宽度。后缘沟槽的宽度可为处在声响器末梢腔后端宽度的大约80%至40%之间 的宽度。在一些实施例中，后缘沟槽的宽度相比于叶片末梢的后端变窄的形状成比例地变 窄。后缘沟槽宽度可为处在叶片末梢宽度的大约30%至70%之间的宽度。在一些实施例中，后缘沟槽可包括至少一个沟槽冷却开孔，该沟槽冷却开孔为在 后缘沟槽内的连接到翼型件内的一个或多个冷却腔上的开口。在一些实施例中，后缘沟槽 可包括第一后缘沟槽，该第一后缘沟槽从声响器沟槽腔延伸至在叶片末梢的后缘前方的位 置；以及第二后缘沟槽，其可形成在第一后缘沟槽的下游终端点的下游。通过研读优选实施例的如下详细描述并结合附图和所附权利要求，本申请的这些 及其它特征将变得明显。
通过仔细研究本发明示例性实施例的以下更为详细的描述并结合附图，可更为完 全地理解和认识本发明的这些及其它特征，在附图中图1为安装在包绕护罩内的转子盘中的示例性燃气涡轮发动机转子叶片的局部 截面等距视图，其中，叶片具有常规的末梢设计；图2为如图1中所示的常规叶片末梢的等距视图； 图3为具有按照本发明示例性实施例的末梢的涡轮转子叶片的顶视图； 图4为图3中的涡轮转子叶片末梢的等距视图； 图5为具有按照本发明备选实施例的末梢的涡轮转子叶片的顶视图； 图6为具有按照本发明备选实施例的末梢的涡轮转子叶片的顶视图；以及 图7为具有按照本发明备选实施例的末梢的涡轮转子叶片的顶视图。 零件清单 10涡轮 12气体
14轴向中心轴线 16转子盘 18转子叶片 20涡轮护罩 22燕尾部 24中空翼型件 26平台 28压力侧壁 30吸入侧壁 32前缘 34后缘 36内侧根部 38叶片末梢 44膜冷却孔 46后缘排放孔 48末梢板 50压力末梢壁 52吸入末梢壁 60末梢弦中心线 62声响器末梢腔 70叶片 72后缘沟槽 74沟槽冷却开孔 80叶片 85叶片 90叶片
具体实施例方式
现在参看附图，其中，同样的标号表示所有图中的相同元件，图1绘出了燃气涡轮 发动机的涡轮10的一部分。涡轮10安装在燃烧器(未示出)的下游，用于接收来自燃烧器的热的燃烧气体12。关于轴向中心轴线14成轴对称的涡轮10包括转子盘16和多个沿 周向间隔开的涡轮转子叶片18(示出了其中的一个)，这些涡轮转子叶片18从转子盘16沿 径向轴线径向向外地延伸。环形涡轮护罩20适于连结到静止的定子壳体(未示出)上，且 包绕叶片18而在其间提供相对较小的间隙或间距，以便限制在运行期间经由其穿过的燃 烧气体12的泄漏。各叶片18通常均包括燕尾部22，该燕尾部22可具有任何常规形式，如构造成用于 安装在转子盘16圆周中的对应燕尾槽内的轴向燕尾部。中空翼型件24—体地连结到燕尾 部22上，且自其沿径向或沿纵向向外延伸。叶片18还包括设置在翼型件24和燕尾部22 的接合部处的一体式平台26，用于限定燃烧气体12的径向内侧流动通路的一部分。将会认 识到的是，叶片18可采用任何常规方式形成，且通常为整体式铸件。将会看到的是，翼型件24优选包括大致凹入的压力侧壁28和在周向或横向上相 对的大致凸起的吸入侧壁30，它们分别在相对的前缘32与后缘34之间沿轴向延伸。侧壁 28和30还在平台26处的径向内侧根部36与径向外侧末梢或叶片末梢38之间沿径向方向 延伸，这将在与图2相关的论述中进行更为详细地描述。此外，压力侧壁28和吸入侧壁30 在翼型件24的整个径向跨距内沿周向方向间隔开，以便限定引导冷却空气经过翼型件24 来对其冷却的至少一个内部流动室或通道。冷却空气通常以任何常规方式从压缩机(未示 出)流出。翼型件24内部可具有任何构造，例如包括在其中具有各种涡流器来用于提高冷 却空气有效性的蛇形流动通道，其中，冷却空气经由穿过翼型件24的各个孔排出，这些孔 例如为常规的膜冷却孔44和后缘排放孔46。如在图2中更好认识到的那样，根据常规设计，叶片末梢38通常包括设置在压力 侧壁28和吸入侧壁30径向外端顶上的末梢板48，其中，末梢板48界定了内部冷却腔。末 梢板48可与转子叶片18形成为一体，或可焊接到适当位置上。压力末梢壁50和吸入末梢 壁52可形成在末梢板48上。通常，压力末梢壁50从末梢板4沿径向向外延伸，且从前缘 32沿轴向延伸至后缘34。通常，压力末梢壁50与末梢板48形成大约90°的角，但这可以 变化。压力末梢壁50的路径(path)邻近或接近压力侧壁28的终端(S卩，沿着压力侧壁28 在末梢板48的周边处或附近)。同样，吸入末梢壁52大致从末梢板48沿径向向外延伸，且从前缘32沿轴向延伸 至后缘34。吸入末梢壁52的路径邻近或接近吸入侧壁30的终端(即，沿着吸入侧壁30在 末梢板48的周边处或附近)。压力末梢壁50和/或吸入末梢壁52的高度和宽度可取决于 整个涡轮组件的最佳性能和尺寸而变化。如图所示，压力末梢壁50和/或吸入末梢壁52 可大致为矩形形状；但其它形状也是可能的。末梢弦中心线60还描绘为图2中的虚线。如 图所示，末梢弦中心线60为从前缘32延伸至后缘34将压力末梢壁50与吸入末梢壁52之 间的近似中点相连接的基准线。尽管图1或图2中未示出，但在一些情形中，可提供连接压 力末梢壁50和吸入末梢壁52的一个或多个肋条。尽管在图3至图7中未绘出，但肋条也 可提供在本发明的示例性实施例中，然而它们并非为关键特征。压力末梢壁50和吸入末梢壁52大致形成了本文称为声响器末梢腔62的部分。 在一般情况下，声响器末梢腔62可包括形成在叶片末梢38上的任何沿径向向内延伸的凹 部或腔。通常，声响器末梢腔62具有与翼型件24相似的形状或形式，但其它形状也是可能的，且由以下界定1)与压力侧壁28对齐的沿径向向外延伸的壁，本文已经将其描述为压 力末梢壁50 ；2)与吸入侧壁30对齐的沿径向向外延伸的壁，本文已经将其描述为吸入末梢 壁52 ；3)以及内部径向底板(floor)，本文已经将其描述为末梢板48。声响器末梢腔62可 经由限定腔62的外部径向极限的平面而敞开。结果，通常在安装时，声响器末梢腔62由包 绕的静止护罩20大致围住，但压力末梢壁50和吸入末梢壁52的外表面以期望的间隙偏离 护罩20。如本领域的普通技术人员将认识到的那样，一个或多个冷却开孔(图1或图2中 未示出)可提供在声响器末梢腔62内。冷却开孔构造成用以将一定量的冷却剂从位于翼 型件24内的腔输送至声响器末梢腔62，该冷却剂通常包括从压缩机流出的一定量的压缩 空气。在运行中，声响器末梢腔62内的冷却剂流冷却零件的外表面，同时还使叶片末梢38 与包绕的工作流体流的极端温度部分地隔离开。以此方式，叶片末梢38可在运行期间保持 在可接受的温度。如本领域的普通技术人员将认识到的那样，叶片末梢38是叶片上难以冷 却的区域，且因此通常需要经过声响器末梢腔62的高水平的冷却剂流。具体而言，叶片末 梢38后缘在常规系统中由于零件的空气动力(即，大多数冷却剂在到达叶片末梢38后缘 之前在吸入末梢壁52上方掠过)而难以保持冷却。以此方式使用的冷却剂对涡轮发动机 效率具有不利影响，且因此减少其使用会改善发动机性能。图3和图4示出了根据本申请的优选实施例的叶片70。如图所示，转子叶片70包 括末梢板48、压力末梢壁50、吸入末梢壁52和声响器末梢腔62，这些在构造和性质上大致 类似于上文结合图1和图2的叶片末梢38描述的参考标号相似的器件。根据本申请的示 例性实施例，叶片70的叶片末梢38包括后缘沟槽72。如下文更为详细地描述的那样，后缘 沟槽72包括位于声响器末梢腔62的后端与叶片末梢38后缘34之间的凹部、凹槽、切口、 沟槽或类似的形成件。(注意，如文中所用，“后"是指较靠近叶片末梢38下游或后缘34 的方向，而"前"是指叶片末梢38的上游或前缘32。)如下文详细论述的那样，本发明的后缘沟槽72可包括多种不同形状、尺寸、对齐 方式和构造。例如，如图3和图4中所示，沟槽72可沿大致线性的路径在声响器末梢腔62 的后端与叶片末梢38的后缘34之间延伸。通常，后缘沟槽72的纵向轴线与大致向下游的 方向对齐。在一些实施例中，后缘沟槽72可与末梢弦中心线60大致对齐，这在一些情形中， 取决于该区域中的叶片末梢38的曲率，可能意味着沟槽72实际上略微成弓形。在一些其 它优选实施例(未示出)中，后缘沟槽72的路径可与末梢弦中心线60大致平行，但定位成 相比于吸入侧壁30更靠近压力侧壁28。由于流出后缘沟槽72的冷却空气通常朝吸入侧壁 30移动，故该构造可容许逸出的冷却空气流过较大的末梢表面，且因此比如果后缘沟槽72 定位成更靠近吸入侧壁30的情况具有更好的冷却效果。在本发明的其它实施例中，后缘沟 槽72可与末梢弦中心线60大致平行，但可定位成相比于压力侧壁28更靠近吸入侧壁30。 此外，后缘沟槽72不论定位在何处均可具有弯曲的、线性的、Z字形或蛇形路径。在一些实施例中，后缘沟槽72可利用涂层进行处理，如提供环境防护和热防护的 金属结合涂层或其它涂层。在优选实施例中，涂层可为铝含量高的热腐蚀或氧化抑制剂， 如铝化物涂层。铝化物涂层可良好地适用于后缘沟槽72的内部，因为相对而言，该位置避 开了与相邻零件的摩擦或由外来物体碎片所造成的破坏。这些涂层由于其固有的表面粗糙 度，故而还可提高沟槽的有效性，这可增强热传导率，从而增强冷却速率。铝化物涂层对于抗腐蚀特别有效，但趋于易受到物理破坏，且因此一般不会用在涡轮叶片的叶片末梢区域 上。后缘沟槽72对其在该区域的使用提供了成本效益合算的机会和提高的稳健性。如在图4中更好地认识到的那样，后缘沟槽72的截面轮廓实际上可大致为半椭 圆形。作为备选，尽管图中未绘出，但后缘沟槽72的轮廓也可为矩形、半圆形、三角形、梯 形、“V"形、“U"形和其它类似形状，以及其它轮廓和倒角半径的组合。形成在压力末 梢壁50/吸入末梢壁52的顶部与后缘沟槽72的沿径向对齐的壁之间的边缘可能是尖锐的 (即，90度转角)，或在一些情况下，实际上更加成圆角的。后缘沟槽72在其朝后缘34延伸时，深度可大致恒定。注意，如文中所用，后缘沟 槽72深度意思是指沟槽72在其路径上的给定位置处的最大径向高度。因此，在半椭圆形轮 廓的情况下，后缘沟槽72的深度出现在椭圆形状的内顶点处。在一些优选实施例中，后缘 沟槽72的深度可处在声响器末梢腔62后端(即，在声响器末梢腔62中后缘沟槽72自其 起始的相近位置)的深度的大约110%至40%之间。更为优选的是，后缘沟槽72的深度可 处在声响器末梢腔62后端(即，在声响器末梢腔62中后缘沟槽72自其起始的相近位置) 的深度的大约100%至75%之间。在其它实施例中，如图3和图4中所示，后缘沟槽72的深度可沿其在声响器末梢 腔62与后缘34之间的路径而变化。在一些优选实施例中，后缘沟槽72的深度在沟槽72朝 后缘34延伸时可逐渐变浅。在此情况下，后缘沟槽72前端处的深度可处在声响器末梢腔 62后端(S卩，在声响器末梢腔62中后缘沟槽72自其起始的相近位置)的深度的大约110% 至40%之间，而后缘沟槽72后端处的深度可处在声响器末梢腔62后端的深度的大约60% 至0%之间。更为优选的是，后缘沟槽72前端处的深度可处在声响器末梢腔62后端(即， 在声响器末梢腔62中后缘沟槽72自其起始的相近位置)的深度的大约100%至75%之间， 而后缘沟槽72后端处的深度可处在声响器末梢腔62后端的深度的大约50%至10%之间。在一些实施例中，后缘沟槽72在其从声响器末梢腔62延伸至后缘34时，可具有 大致恒定宽度。注意，如文中所用，沟槽72宽度意指包括在其口部处越过沟槽72的距离。 在优选实施例中，声响器末梢腔62的宽度可处在声响器末梢腔62后端(即，在声响器末梢 腔62中后缘沟槽72自其起始的相近位置)的宽度的95%至40%之间。更为优选的是，声 响器末梢腔62的宽度可处在声响器末梢腔62后端的宽度的80%至50%之间。在其它优选实施例中，后缘沟槽72的宽度在沟槽72在从声响器末梢腔62的后端 朝翼型件后缘34延伸时可逐渐减小。在此情况下，沟槽72的宽度与叶片末梢38后端变窄 的形状大致成比例地变窄。在此实施例中，沟槽72的宽度可大致在经过翼型件后端的叶片 末梢38宽度的大约30%至80%之间。更为优选的是，沟槽的宽度可在经过翼型件后端的 叶片末梢38宽度的大约40%至70%之间。注意，声响器末梢腔62与后缘沟槽72之间的过渡可采用多种不同的方式实现。例 如，声响器末梢腔62与声响器末梢腔62的较窄宽度之间的过渡在实际上可为"阶梯式" 的(即，尖锐的转角)，或具有复合的边缘(即，平滑或圆角的转角)。如本领域的普通技术 人员将认识到的那样，在一些应用场合中，复合的边缘可有助于较为顺畅地流入后缘沟槽 72中，这在冷却空气朝叶片末梢38的后缘34移动时，通常可容许更多冷却空气保持在后缘 沟槽72中，这样可提高空气的冷却效果。后缘沟槽72可具有类似于前述冷却开孔的一个或多个沟槽冷却开孔74。沟槽冷却开孔74为沟槽72内的连接到翼型件内的冷却腔上的开口。按照常规方式，可引导冷却 剂穿过沟槽冷却开孔74，并且连同来自于声响器末梢腔62的冷却剂流，通过对流散热和使 零件与工作流体的极端温度隔离来保持叶片末梢38的包绕表面区域冷却。更具体而言，冷 却剂可更好地冷却叶片末梢38的后缘部分。如图所示，沟槽冷却开孔可经过后缘沟槽72 而有规则地间隔开，且位于沟槽72的底板上，即，位于沟槽74的最深部分附近。图5示出了本发明的备选实施例，转子叶片80。叶片80类似于叶片70，但没有上 文所述的沟槽冷却开孔74。如下文将更为详细地论述的那样，在此情形中，来自于声响器末 梢腔62的冷却剂在运行期间可流入后缘沟槽72中，且朝叶片末梢38的后缘34引导，从而 对其进行冷却。图6和图7分别示出了本申请的两个其它示例性实施例，叶片85和叶片90。如图 6中所示，在一些实施例中，后缘沟槽72可仅延伸声响器末梢腔62与叶片末梢38后缘34 之间的距离的一部分。在此类实施例中，后缘沟槽72大致起始于声响器末梢腔62中，朝叶 片末梢38的后缘34延伸，且终止于未到后缘34的位置处。通常，在此类实施例中，沟槽72 将延伸在声响器末梢腔62后端与后缘34之间的距离的大约40%至90%之间。如图7中所示，在其它实施例中，后缘沟槽72可仅延伸声响器末梢腔62与后缘 34之间的距离的一部分，且第二后缘沟槽72可延伸该距离的另一部分，其中，第二后缘沟 槽比连接到声响器末梢腔62上的沟槽72更靠后。在此类实施例中，例如，后缘沟槽72大 致起始于声响器末梢腔62中，朝叶片末梢38的后缘34延伸，且终止于未到后缘34的位置 处。然后，第二后缘沟槽72始于比该终端点更靠后的位置，且朝叶片末梢38的后缘34延 伸，且如图所示，终止于未到后缘34的位置处。在未示出的其它实施例中，第二后缘沟槽72 可延伸经过叶片末梢38的后缘34。如图所示，一个或多个沟槽冷却开孔74可位于定位在 后方的沟槽72中。如本领域的普通技术人员将认识到的那样，上文结合图3和图4的实施 例论述的特征和变型可应用于本文所述的备选实施例。在使用中，后缘沟槽72在不增大冷却剂流量的情况下大致改善了对叶片末梢38 后缘34的冷却。沟槽72通常吸收声响器末梢腔62的冷却剂流，否则该冷却剂流将在吸入 末梢壁52上方冲洗而过并将其引向叶片末梢38的后缘34。具体而言，后缘沟槽72通常提 供向下游定向的路径，该路径容许声响器末梢腔62内的冷却剂更为有效地实现较低的压 力梯度，该压力梯度通常在运行期间存在于叶片末梢38的后缘34处。由此，冷却剂到达后 缘区域，而不会1)由压力侧的热气体冲走；或2)不会对吸入侧的流动形成干扰。此外，如 本领域的普通技术人员将认识到的那样，所造成的后缘温度下降通常会减少运行期间沿叶 片末梢38的后缘34发生的氧化量。减少氧化改善了翼型件的空气动力性能，且最终降低 了修理成本。此外，由后缘沟槽72的几何形状所引起的流动模式起到对叶片末梢38整个 该部分进行密封的作用，因为它们防止流动在叶片末梢38上方从压力侧至吸入侧滑过，如 本领域的普通技术人员将认识到的那样，这改善了发动机的性能。因此，总的来说，本申请 的后缘沟槽大体上降低了叶片末梢后缘处的金属温度，从而延长了零件寿命，通过防止氧 化而改善了发动机的性能，并且降低了维护成本，同时还利用其更好的密封特性而提高了 发动机的效率。根据本发明优选实施例的上述说明，本领域的技术人员将构思出改进方案、变化 以及修改。本领域技术人员的能力内的这些改进方案、变化和修改意图由所附权利要求覆盖。此外，将清楚的是，上文仅涉及本申请所描述的实施例，并且在不脱离由所附权利要求 及其等同方案所限定的本申请的精神和范围的情况下，可作出许多变化和修改。
权利要求
一种用于燃气涡轮发动机的涡轮转子叶片(18)的叶片末梢(38)，所述涡轮转子叶片(18)包括翼型件(24)和用于将所述翼型件(24)沿径向轴线安装到涡轮护罩(20)内侧的转子盘(16)上的根部部分(36)，在前缘(32)和后缘(34)处连结在一起的压力侧壁(28)和吸入侧壁(30)，所述压力侧壁(28)和所述吸入侧壁(30)从所述根部部分(36)延伸至所述叶片末梢(38)，以及形成在所述叶片末梢(38)处的声响器末梢腔(62)，所述叶片末梢(38)包括起始于所述声响器末梢腔(62)的后端处的后缘沟槽(72)，其中，所述后缘沟槽(72)大致朝所述叶片末梢(38)的后缘(34)延伸。
2.根据权利要求1所述的叶片末梢(38)，其特征在于所述叶片末梢(38)包括在所述压力侧壁(28)的径向外缘与所述吸入侧壁(30)的径 向外缘之间延伸的末梢板(48)；所述声响器末梢腔(62)在第一侧由压力末梢壁(50)形成，所述压力末梢壁(50)从所 述末梢板(48)沿径向向外延伸，从所述前缘(32)横穿至所述后缘(34)，使得所述压力末梢 壁(50)大致位于所述压力侧壁(28)的终端附近；以及所述声响器末梢腔(62)在第二侧由吸入末梢壁(52)形成，所述吸入末梢壁(52)从所 述末梢板(48)沿径向向外延伸，从所述前缘(32)横穿至所述后缘(34)，使得所述吸入末梢 壁(52)大致位于所述吸入侧壁(30)的终端附近。
3.根据权利要求2所述的叶片末梢(38)，其特征在于末梢弦中心线(60)包括从所述前缘(32)延伸至所述后缘(34)的基准线，所述基准线 连接处于所述压力末梢壁(50)与所述吸入末梢壁(52)之间的近似中点；以及所述后缘沟槽(72)与所述末梢弦中心线(60)大致对齐。
4.根据权利要求2所述的叶片末梢(38)，其特征在于所述后缘沟槽(72)的路径为线性的、弓形、蛇形和Z字形中的一种；以及所述后缘沟槽(72)的轮廓为半椭圆形、矩形、半圆形、三角形、梯形、“V"形和"U" 形中的一种。
5.根据权利要求2所述的叶片末梢(38)，其特征在于当所述后缘沟槽(72)从所述声响器末梢腔(62)朝所述叶片末梢(38)的后缘(34)延 伸时，所述后缘沟槽(72)的深度大致恒定；以及所述后缘沟槽(72)的深度包括处在所述声响器末梢腔(62)的后端的深度的大约 100%至75%之间的深度。
6.根据权利要求2所述的叶片末梢(38)，其特征在于当所述沟槽(72)朝所述叶片末梢(38)的后缘(34)延伸时，所述后缘沟槽(72)的深 度逐渐变浅；以及在所述后缘沟槽(72)的前端处的深度包括处在所述声响器末梢腔(62)的后端的深度 的大约100%至75%之间的深度，以及在所述后缘沟槽(72)的后端处的深度包括处在所述 声响器末梢腔(62)的后端的深度的50%至10%之间的深度。
7.根据权利要求2所述的叶片末梢(38)，其特征在于所述后缘沟槽(72)在其从所述声响器末梢腔(62)延伸至所述叶片末梢(38)的后缘 (34)时包括大致恒定的宽度；以及所述后缘沟槽(72)的宽度包括处在所述声响器末梢腔(62)的后端的宽度的大约80% 至40%之间的宽度。
8.根据权利要求2所述的叶片末梢(38)，其特征在于所述后缘沟槽(72)的宽度相对于所述叶片末梢(38)的后端变窄的形状成比例地变 窄；以及所述后缘沟槽(72)的宽度包括处在所述叶片末梢(38)的宽度的大约30%至70%之 间的宽度。
9.根据权利要求2所述的叶片末梢(38)，其特征在于，所述后缘沟槽(72)包括至少一 个沟槽冷却开孔(74)，所述沟槽冷却开孔(74)包括在所述后缘沟槽(72)内的连接到所述 翼型件(24)内的一个或多个冷却腔上的开口。
10.根据权利要求2所述的叶片末梢(38)，其特征在于所述后缘沟槽(72)包括第一后缘沟槽(72)，所述第一后缘沟槽(72)从所述声响器末 梢腔(62)延伸至在所述叶片末梢(38)的后缘(34)前方的位置；以及第二后缘沟槽(72)形成在所述第一后缘沟槽(72)的下游终端点的下游。
全文摘要
本发明涉及用于涡轮发动机的转子叶片。具体而言，涉及一种用于燃气涡轮发动机的涡轮转子叶片(18)的叶片末梢(38)，该涡轮转子叶片(18)包括翼型件(24)和用于将翼型件(24)沿径向轴线安装到涡轮护罩(20)内侧的转子盘(16)上的根部部分(36)，在前缘(32)和后缘(34)处连结在一起的压力侧壁(28)和吸入侧壁(30)，压力侧壁(28)和吸入侧壁(30)从根部部分(36)延伸至叶片末梢(38)，以及形成在叶片末梢(38)处的声响器末梢腔(62)，该叶片末梢(38)包括起始于声响器末梢腔(62)后端处的后缘沟槽(72)，其中，后缘沟槽(72)大致朝叶片末梢(38)的后缘(34)延伸。
文档编号F01D5/18GK101943028SQ20101016783
公开日2011年1月12日 申请日期2010年4月16日 优先权日2009年4月17日
发明者F·罗曼-莫雷尔斯, G·M·伊策尔, M·A·萨利文, S·D·M·阿马拉尔, S·E·爱丽丝, X·J·张 申请人:通用电气公司