专利名称：涡轮发动机的旋转部件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种润轮发动机的旋转部件,确切地说,涉及一种具有锯痕(saw cut)设计以提高耐久性的叶轮。
背景技术：
燃气涡轮发动机中，将高能高温流体提供给涡轮机，在涡轮机中，流体膨胀以产生机械能和电能。围绕公共旋转轴旋转的各种旋转部件可促进此流体膨胀。例如，旋转部件包括围绕旋转轴旋转的叶轮，所述叶轮的表面上具有叶轮轮叶。叶轮轮叶引导二次流从涡轮机外直径流到涡轮机内直径。然而，在涡轮机瞬态运作期间，叶轮轮叶处于使其受热和冷却均相对较快的暴露条件下。这会在叶轮上造成较高的热梯度，从而导致在叶轮的内直径处形成较高的热应力(包括启动期间受到的压应力以及关机期间受到的张应力)。速度和燃气负荷所造成的这些机械应力以及热应力会在常见位置相互作用，而且会造成损坏，从而减少叶轮的疲劳寿命。
发明内容
根据本发明的一方面，提供一种涡轮发动机的旋转部件，且所述旋转部件包括具有获得流体流供应的表面的轮；以及多片叶轮轮叶，其形成多个槽，所述流体流可沿着所述槽从轮表面的外直径流到内直径，所述多片叶轮轮叶中的至少一片轮叶包括径向向内的轮叶表面，所述轮叶表面经成形以界定一个缺口部分。所述轮叶表面包括相对平坦的周向表面。所述周向表面包括第一表面、第二表面，以及位于所述第一表面与所述第二表面之间的肩状表面，所述第一表面水平，且所述第二表面倾斜。与所述第一表面相比，所述第二表面更长且更接近所述轮表面；所述肩状表面有角或弯曲。；所述缺口部分轴向接近于所述轮表面。根据本发明的另一方面，提供一种涡轮发动机的旋转部件，且所述旋转部件包括可围绕旋转轴旋转的轮，其具有获得流体流供应的表面；以及多片叶轮轮叶，其从轮表面轴向伸出，以在所述多片叶轮轮叶中的相邻轮叶之间形成多个槽，所述流体流沿着所述槽从所述轮表面的外直径流到内直径，所述多片叶轮轮叶中的至少一片轮叶包括内直径部分，在所述内直径部分处，轮叶表面径向向内，所述轮叶表面经成形经界定缺口部分。所述轮的中心区域处设有孔，且所述轮包括设置成围绕所述孔的曲面。所述相应内直径部分接近于所述孔，从而在所述相应轮叶表面与所述曲面之间形成弯曲接口。所述轮叶表面包括相对平坦的周向表面；所述周向表面包括第一表面、第二表面，以及位于所述第一表面与所述第二表面之间的肩状表面。所述第一表面水平，且所述第二表面倾斜；与所述第一表面相比，所述第二表面更长且更接近所述轮表面；所述肩状表面有角或弯曲。所述缺口部分轴向接近于所述轮表面。
根据本发明的又一方面，提供一种形成涡轮发动机的旋转部件的方法，且所述方法包括制作具有获得流体流供应的表面的轮；以及在轮表面上形成多个槽，二次流沿着所述槽从所述轮表面的外直径流到内直径；以及在多片叶轮轮叶中的至少一片轮叶的径向
向内轮叶表面加工出缺口部分。所述加工步骤包括加工出接近于所述轮表面的所述缺口部分。通过以下说明并结合附图可以更加清楚地了解到这些以及其他优点和特征。
本说明书中的权利要求书详细指出并明确主张了本发明。通过以下说明并结合附
图可以清楚地了解本发明的上述及其他特征和优点，其中图I为涡轮发动机的叶轮的透视图；图2为图I所示叶轮的径向向内区域的放大透视图；以及图3为图2所示的径向向内区域的侧视图。
具体实施方式
部分参考附图以实例的方式解释本发明的各实施例及优点和特征。兀件符号列表
参考标号部件参考标号部件 ~To 旋转部件 n
~^2 前部分 13Il
~~14 后轮表面 15前轮表面
~T6 S 17W
~^0 叶轮轮叶 21轮叶表面
""22 相对短的轴部分 23相对长的轴部分
H 40缺口部分
~Tl 周向表面 42，43S 50 Wa 133
201 外直径部分 202内直径部分
410 第一表面 411第二表面 412 肩状表面
具体实施例方式根据各方面，将施加给涡轮发动机的旋转部件的热应力和机械应力分开，因此所
述部件以及涡轮发动机的各种其他部件上的总应力显著减少。这种应力减少是由独特的设计提供的，这种设计可应用于新部件且可经过改进而应用于现有舰队。参考图1到图3，提供涡轮发动机的旋转部件10，且如图I所示，旋转部件10可为，例如，燃气涡轮发动机的叶轮，但应理解，这仅是示例，而且可使用其他旋转部件以达到类似效果。旋转部件10包括轮11和前部分12，轮11和前部分12各自围绕穿过孔13的公共旋转轴旋转。孔13设在旋转部件10的径向中心区域，且轴向穿过轮11和前部分12。轮11包括曲面133，其设置成围绕孔13。轮11进一步包括后轮表面14，其从曲面133径向向外延伸；前轮表面15,其与后轮表面14相对设置；以及轮缘16,其位于后轮表面14的径向外直径处。多片叶轮轮叶20从后轮表面14轴向伸出，且可沿周向围绕后轮表面14排列。多片叶轮轮叶20的外直径部分201从轮缘16径向移置，从而在后轮表面14的径向外直径处形成腔17。多片叶轮轮叶20在所述多片叶轮轮叶20中的相邻轮叶之间形成多个槽30，槽30从腔17延伸到后轮表面14径向向内的直径。根据各实施例，多片叶轮轮叶20中的每片轮叶均可具有实质上类似的几何形状，且可径向向内盘旋。在涡轮机运作期间，包括涡轮机瞬态运作期间，流体朝腔17流动，且多个沿周向排列的槽30将此流体流从腔17引导到后轮表面14径向向内的直径。多片叶轮轮叶20中的每片轮叶均包括外直径部分201 ;内直径部分202，其可能比外直径部分201窄；以及位于内直径部分202处的轮叶表面21，其径向向内设置。多片叶轮轮叶20中的至少一片轮叶的轮叶表面21可在相对短的轴部分22与相对长的轴部分23之间形成缺口部分40，这样，缺口部分40轴向接近于后轮表面14。像这样形成缺口部分40之后，多片叶轮轮叶20的热响应和/或增长与旋转部件10分离，从而减少应力以避免旋转部件10受损。因此，可延长旋转部件10的寿命。如图2和图3所示，每片叶轮轮叶20的相应内直径部分202各自径向接近于孔13和曲面133，从而在相应轮叶表面21与曲面133之间形成接口 50。根据各实施例，接口 50可具有与曲面133的曲率相对的曲率。如图2和图3进一步所示，形成有缺口部分40的多片叶轮轮叶20中的每片轮叶的相应轮叶表面21可包括周向表面41，其形成缺口部分40的外围且在发散的侧壁42与43之间延伸。周向表面41在周向上相对平坦，而且周向表面41的平面实质上与对应轮叶表面21的平面平行。根据各实施例，周向表面41中的每个表面均可包括第一表面410、第二表面411,以及位于第一表面410与第二表面411之间的肩状表面412，从而形成相应的缺口部分40。第一表面410中的每个表面均可水平，而且第二表面411中的每个表面均可倾斜，从而使第二表面411比第一表面410接近后轮表面14且比第一表面410长。肩状表面412可有角或可弯曲。根据各方面，上文所述的旋转部件10可作为新部件，借此，缺口部分40可浇铸或加工至多片叶轮轮叶20中的至少一片轮叶中。或者，旋转部件10可在改进、修理或整修操作中形成，借此，缺口部分40可加工至多片叶轮轮叶20中的至少一片轮叶中。上述任一情况下进行的加工均可由各种工艺来完成，所述工艺包括，但不限于，电动式加工(EDM)、磨铣或磨蚀。尽管本说明书仅结合有限数目的实施例详细介绍了本发明，但应易于理解的是，本发明并不局限于此类公开的实施例。事实上，本发明可经修改以涵盖所有之前并未介绍、但与本发明的精神和范围相符合的变化、更改、替换或等效配置。另外，尽管介绍了本发明 的各种实施例，但应理解的是，本发明的各个方面可以仅包括前述实施例中的一些实施例。因此，本发明不应被视为受前述说明书的限制，而仅受所附权利要求书范围的限制。
权利要求
1.一种涡轮发动机的旋转部件(10)，其包括具有获得流体流供应的表面(14)的轮(11);以及多片叶轮轮叶(20)，其形成多个槽(30)，所述流体流沿着所述槽(30)从轮表面(14) 的外直径流到内直径，所述多片叶轮轮叶(20)中的至少一片轮叶包括经成形以界定缺口部分(40)的径向向内轮叶表面(21)。
2.根据权利要求I所述的旋转部件(10)，其特征在于，所述轮叶表面(21)包括相对平坦的周向表面(41)。
3.根据权利要求2所述的旋转部件(10)，其特征在于，所述周向表面(41)包括第一表面(410)、第二表面(411)，以及位于所述第一表面与所述第二表面之间的肩状表面(412)。
4.根据权利要求3所述的旋转部件(10)，其特征在于，所述第一表面(410)水平，且所述第二表面(411)倾斜。
5.根据权利要求3所述的旋转部件(10)，其特征在于，与所述第一表面(410)相比，所述第二表面(411)更长且更接近所述轮表面(14)。
6.根据权利要求3所述的旋转部件(10)，其特征在于，所述肩状表面(412)有角或弯曲。
7.根据权利要求I所述的旋转部件(10)，其特征在于，所述缺口部分(40)轴向接近于所述轮表面(14)。
8.一种涡轮发动机的旋转部件(10)，其包括可围绕旋转轴旋转的轮(11)，所述轮(11)具有获得流体流供应的表面(14);以及多片叶轮轮叶(20)，其从轮表面(14)轴向伸出，以在所述多片叶轮轮叶(20)中的相邻轮叶之间形成多个槽(30)，所述流体流沿着所述槽(30)从所述轮表面(14)的外直径流到内直径，所述多片叶轮轮叶(20)中的至少一片轮叶包括内直径部分(202)，在所述内直径部分 (202)处，轮叶表面(21)径向向内设置，所述轮叶表面(21)经成形以界定缺口部分(40)。
9.一种形成涡轮发动机的旋转部件(10)的方法，其包括制作具有获得流体流供应的表面(14)的轮(11);以及在轮表面(14)上形成多个槽(30)，二次流沿着所述槽(30)从所述轮表面(14)的外直径流到内直径；以及在多片叶轮轮叶中的至少一片轮叶的径向向内轮叶表面(21)处加工出缺口部分 (40)。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述加工步骤包括加工出接近于所述轮表面(14)的所述缺口部分(40)。
全文摘要
本发明提供一种涡轮发动机的旋转部件，所述旋转部件包括具有获得流体流供应的表面的轮；以及多片叶轮轮叶，所述轮叶形成多个槽，所述流体流沿着所述槽从轮表面的外直径流到内直径，所述多片叶轮轮叶中的至少一片轮叶包括经成形以界定一个缺口部分的径向向内轮叶表面。
文档编号F01D5/14GK102628375SQ20121002930
公开日2012年8月8日 申请日期2012年2月2日 优先权日2011年2月3日
发明者A·K·霍萨尔, P·K·马莱亚, S·德瓦拉詹, Y·A·库马 申请人:通用电气公司