涡轮叶片和用于平衡涡轮叶片的末梢围带的方法
【技术领域】
[0001]本申请和所得的专利大体涉及燃气涡轮发动机，且更具体而言，涉及涡轮叶片和用于平衡燃气涡轮发动机的涡轮叶片的末梢围带的方法。
【背景技术】
[0002]在燃气涡轮发动机中，热燃烧气体一般可从一个或更多个燃烧器通过过渡件并且沿着涡轮的热气体路径流动。多个涡轮级通常可沿热气体路径串联地布置，以便燃烧气体流过第一级喷嘴和叶片，并且随后通过涡轮的更后级的喷嘴和叶片。以此方式，喷嘴可朝相应叶片引导燃烧气体，从而导致叶片旋转且驱动负载，例如发电机等。燃烧气体可由围绕叶片的固定周向围带容纳，其还可协助沿热气体路径引导燃烧气体。
[0003]某些涡轮叶片可包括从其翼型件径向向外定位的末梢围带。在涡轮的操作期间，末梢围带可防止因振动应力引起的高周疲劳中的翼型件失效。然而，由于作用在末梢围带上的离心力，可在翼型件与末梢围带之间的倒角区域处引起应力。根据某些构造，涡轮叶片还可包括密封轨，该密封轨从末梢围带径向向外定位并且相对于涡轮的旋转中心轴线沿切向方向延伸。密封轨一般可径向延伸到在对应的固定周向围带中形成的凹槽中。以此方式，密封轨可控制或防止末梢围带和固定周向围带之间的燃烧气体泄漏。此外，密封轨可减少末梢围带的弯曲，然而密封轨的额外质量可增大倒角区域处的应力。
[0004]根据一个公知的构造，密封轨可沿切向方向从末梢围带的第一端延伸到第二端，并且密封轨可具有沿切向方向恒定的轴向厚度。尽管这种构造可控制越过末梢围带的泄漏且可减少末梢围带的弯曲，但密封轨的附加质量，特别是在末梢围带的端部，可显著增大倒角区域处的应力。高操作温度下的增大的应力可导致末梢围带上的高蠕变速率，这可降低涡轮叶片的部件寿命。此外，升高温度下的该增大的应力可降低涡轮叶片的疲劳寿命。而且，此种密封轨构造可在实现涡轮叶片的末梢围带平衡和频率调谐方面提出难题，其还可降低涡轮叶片的部件寿命。
[0005]因此需要一种具有改进的密封轨构造的涡轮叶片，该改进的密封轨构造用于实现涡轮叶片的末梢围带平衡和频率调谐。具体而言，这种密封轨构造可优化以实现适当的末梢围带平衡，同时还提供支撑末梢围带和维持期望频率裕度(frequency margin)所需要的密封轨质量。以此方式，这种密封轨构造可增大涡轮叶片的部件寿命，且因此可减少昂贵的维修和涡轮停机的发生。
【发明内容】
[0006]本申请和所得的专利因而提供一种用于燃气涡轮发动机的涡轮叶片。涡轮叶片可包括翼型件、从翼型件径向向外定位的末梢围带、和从末梢围带径向向外定位并且沿大体切向方向从末梢围带的第一端延伸到第二端的密封轨。密封轨可包括在定位在第一端与第二端之间并且沿大体切向方向从翼型件偏移的位置处的最大轴向厚度。
[0007]本申请和所得的专利提供一种用于平衡燃气涡轮发动机的涡轮叶片的末梢围带的方法。该方法可包括以下步骤:提供密封轨，该密封轨从末梢围带径向向外定位并且沿大体切向方向从末梢围带的第一端延伸到第二端。该方法还可包括以下步骤:使密封轨的轴向厚度变化，使得最大轴向厚度定位在第一端与第二端之间并且沿大体切向方向从涡轮叶片的翼型件偏移的位置处。
[0008]本申请和所得的专利还提供一种燃气涡轮发动机。燃气涡轮发动机可包括压缩机、与压缩机连通的燃烧器，和与燃烧器连通的涡轮。涡轮可包括以周向阵列布置的多个涡轮叶片。涡轮叶片中的各个可包括翼型件、从翼型件径向向外定位的末梢围带，和从末梢围带径向向外定位并且沿大体切向方向从末梢围带的第一端延伸到第二端的密封轨。密封轨可包括在定位在第一端与第二端之间并且沿大体切向方向从翼型件偏移的位置处的最大轴向厚度。
[0009]技术方案1:一种用于燃气涡轮发动机的涡轮叶片，所述涡轮叶片包括:
[0010]翼型件；
[0011]末梢围带，其从所述翼型件径向向外定位；和
[0012]密封轨，其从所述末梢围带径向向外定位并且沿大体切向方向从所述末梢围带的第一端延伸到第二端，其中，所述密封轨包括在定位在所述第一端与所述第二端之间且沿大体切向方向从所述翼型件偏移的位置处的最大轴向厚度。
[0013]技术方案2:根据技术方案I所述的涡轮叶片，其特征在于，所述密封轨包括第一端和第二端，其中，该最大轴向厚度位置定位在距所述密封轨的第一端的第一距离和距所述密封轨第二端的第二距离处，并且其中，所述第一距离不同于所述第二距离。
[0014]技术方案3:根据技术方案2所述的涡轮叶片，其特征在于，所述密封轨包括所述密封轨的第一端处的第一轴向厚度和所述密封轨的第二端处的第二轴向厚度，并且其中，所述第一轴向厚度等于所述第二轴向厚度。
[0015]技术方案4:根据技术方案2所述的涡轮叶片，其特征在于，所述密封轨包括所述密封轨的第一端处的第一轴向厚度和所述密封轨的第二端处的第二轴向厚度，并且其中，所述第一轴向厚度不同于所述第二轴向厚度。
[0016]技术方案5:根据技术方案2所述的涡轮叶片，其特征在于，所述密封轨的轴向厚度从所述密封轨的第一端变化地增大到所述最大轴向厚度位置，并且其中，所述密封轨的轴向厚度从所述密封轨的第二端变化地增大到所述最大轴向厚度位置。
[0017]技术方案6:根据技术方案2所述的涡轮叶片，其特征在于，所述密封轨包括定位在所述最大轴向厚度位置与所述密封轨的第一端和所述密封轨的第二端中的一者之间的具有恒定轴向厚度的一个或更多个区域。
[0018]技术方案7:根据技术方案I所述的涡轮叶片，其特征在于，所述最大轴向厚度位置在所述翼型件的压力侧附近偏移。
[0019]技术方案8:根据技术方案I所述的涡轮叶片，其特征在于，所述最大轴向厚度位置在所述翼型件的吸力侧附近偏移。
[0020]技术方案9:根据技术方案I所述的涡轮叶片，其特征在于，所述末梢围带经由倒角区域连接到所述翼型件，并且其中，所述最大轴向厚度位置沿大体切向方向从所述倒角区域偏移。
[0021]技术方案10:根据技术方案I所述的涡轮叶片，其特征在于，所述末梢围带经由倒角区域连接到所述翼型件，并且其中，所述最大轴向厚度位置与所述倒角区域的一部分径向地对准。
[0022]技术方案11:根据技术方案I所述的涡轮叶片，其特征在于，所述密封轨包括上游面和下游面，并且其中，所述最大轴向厚度位置由所述上游面的第一径向延伸边缘和所述下游面的第二径向延伸边缘限定。
[0023]技术方案12:—种用于平衡燃气涡轮发动机的涡轮叶片的末梢围带的方法，所述方法包括:
[0024]提供密封轨，所述密封轨从所述末梢围带径向向外定位并且沿大体切向方向从所述末梢围带的第一端延伸到第二端；
[0025]使所述密封轨的轴向厚度变化，使得最大轴向厚度定位在所述第一端与所述第二端之间并且沿大体切向方向从所述涡轮叶片的翼型件偏移的位置处。
[0026]技术方案13:根据技术方案12所述的方法，其特征在于，使所述密封轨的轴向厚度变化包括在所述翼型件附近使所述末梢围带平衡
[0027]技术方案14:根据技术方案12所述的方法，其特征在于，使所述密封轨的轴向厚度变化包括分配所述密封轨的质量以获得期望的频率裕度。
[0028]技术方案15:—种燃气祸轮发动机，包括:
[0029]压缩机；
[0030]燃烧器，其与所述压缩机连通；和
[0031]涡轮，其与所述燃烧器连通，所述涡轮包括以周向阵列布置的多个涡轮叶片，所述涡轮叶片中的各个包括:
[0032]翼型件；
[0033]末梢围带，其从所述翼型件径向向外定位；和
[0034]密封轨，其从所述末梢围带径向向外定位并且沿大体切向方向从所述末梢围带的第一端延伸到第二端，其中，所述密封轨包括定位在所述第一端与所述第二端之间并且沿大体切向方向从所述翼型件偏移的位置处的最大轴向厚度。
[0035]技术方案16:根据技术方案15所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述密封轨包括第一端和第二端，其中，该最大轴向厚度位置定位在距所述密封轨的第一端的第一距离和距所述密封轨的第二端的第二距离处，并且其中，所述第一距离不同于所述第二距离。
[0036]技术方案17:根据技术方案16所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述密封轨的轴向厚度从所述密封轨的第一端变化地增大到所述最大轴向厚度位置，并且其中，所述密封轨的轴向厚度从所述密封轨的第二端变化地增大到所述最大轴向厚度位置。
[0037]技术方案18:根据技术方案15所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述最大轴向厚度位置在所述翼型件的压力侧附近偏移。
[0038]技术方案19:根据技术方案15所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述最大轴向厚度位置在所述翼型件的吸力侧附近偏移。
[0039]技术方案20:根据技术方案15所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述密封轨包括上游面和下游面，并且其中，