專利名稱：在閉式渦輪葉片上中心定位的刀齒的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有翼面末梢遮罩的渦輪葉片，尤其涉及一種具有末梢密封件的遮罩和沿葉片旋轉(zhuǎn)方向定位在該遮罩相對(duì)端中間的刀齒。
背景技術(shù)：
渦輪葉片的翼面經(jīng)常提供有末梢遮罩。該遮罩可防止翼面在高度疲勞下由于振動(dòng)應(yīng)力引起的破壞。通常提供有從該遮罩外表面徑向向外突出并且沿渦輪轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向在遮罩的相對(duì)端之間延伸的密封件。末梢遮罩密封件照常規(guī)延伸入成型在對(duì)立于旋轉(zhuǎn)末梢遮罩的固定遮罩內(nèi)的槽中。該固定遮罩具有蜂窩通道。勝于在該末梢遮罩和該固定遮罩之間提供導(dǎo)致該翼面不穩(wěn)定的零公差密封件，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)可以在該末梢遮罩上提供泄露通道，這將去除這樣的不穩(wěn)定。典型地，刀齒提供在該末梢遮罩的前緣以在該固定遮罩的蜂窩內(nèi)切割出寬于該末梢密封件寬度的槽。這在延伸于槽內(nèi)的密封件對(duì)立側(cè)的高低壓力區(qū)域之間實(shí)現(xiàn)了泄流。雖然這不利地導(dǎo)致了由于密封能力的下降所致的穿過該翼面的壓力降被降低，但是效率的犧牲通過翼面穩(wěn)定性的增加得以補(bǔ)償。
然而，因?yàn)樵擙X的重量沒有定位在與該翼面的重心相同的徑向線上，所以發(fā)現(xiàn)沿著該翼面和該末梢遮罩之間的倒角區(qū)域出現(xiàn)了高應(yīng)力。這種在高溫下增加的應(yīng)力導(dǎo)致了該遮罩的高蠕變率，并最終可能導(dǎo)致該遮罩的破壞，例如，破裂或劈裂。應(yīng)該理解，單個(gè)葉片遮罩的破壞會(huì)導(dǎo)致渦輪機(jī)必然離線。因此，由于該末梢遮罩和該翼面之間的倒角區(qū)域處增加的應(yīng)力所致的遮罩破壞需要耗時(shí)和昂貴的維修，包括使渦輪機(jī)離線，即除實(shí)現(xiàn)維修所必需的人力和替換部件外的停工時(shí)間。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，翼面末梢遮罩上的刀齒位于該遮罩相對(duì)端的中間，并且優(yōu)選地與該翼面的質(zhì)量中心大致徑向?qū)R。因此，該刀齒沿周向大致位于該遮罩長(zhǎng)度的中間并且緊鄰穿過該葉片重心的徑向線。因此，處于該遮罩中心的該刀齒使該刀齒的質(zhì)量與貫穿該翼面重心的徑向線更加一致。這就最小化了由該刀齒的額外重量產(chǎn)生的力矩，導(dǎo)致了更低的倒角應(yīng)力。該降低的應(yīng)力延長(zhǎng)了該倒角的蠕變壽命，該倒角常常是該部件的壽命極限位置。
在根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，提供了一種渦輪葉片，包括具有末梢遮罩的翼面，從所述遮罩徑向向外突出并且沿所述翼面圍繞渦輪軸的旋轉(zhuǎn)方向在該遮罩的端部邊緣之間連續(xù)延伸的密封件，由所述遮罩支撐并且沿通常垂直于該渦輪軸的方向突出到所述密封件至少一側(cè)的刀齒，用以切割相對(duì)固定的遮罩內(nèi)的槽，所述刀齒沿該密封件的方向具有短于該密封件長(zhǎng)度的分立長(zhǎng)度并且位于該遮罩末端的中間。
在根據(jù)本發(fā)明的其他優(yōu)選實(shí)施例中，提供了一種渦輪葉片，包括具有末梢遮罩的翼面，從所述遮罩徑向向外突出并且沿所述翼面圍繞渦輪軸的旋轉(zhuǎn)方向在該遮罩的端部邊緣之間連續(xù)延伸的密封件，由所述遮罩支撐并且沿通常垂直于該渦輪軸的方向突出到所述密封件至少一側(cè)的刀齒，用以切割相對(duì)固定的遮罩內(nèi)的槽，所述刀齒沿該密封件的方向具有短于該密封件長(zhǎng)度的分立長(zhǎng)度并且大致位于該密封件長(zhǎng)度的中間。
在根據(jù)本發(fā)明的其他優(yōu)選實(shí)施例中，提供了一種渦輪葉片，包括具有末梢遮罩的翼面，從所述遮罩徑向向外突出并且沿所述翼面圍繞渦輪軸的旋轉(zhuǎn)方向在該遮罩的端部邊緣之間連續(xù)延伸的密封件，由所述遮罩支撐并且沿通常垂直于該渦輪軸的方向突出到所述密封件至少一側(cè)的刀齒，用以切割相對(duì)固定的遮罩內(nèi)的槽，所述刀齒沿該密封件的方向具有短于該密封件長(zhǎng)度的分立長(zhǎng)度并且放置得大致與穿過該翼面重心的徑向線徑向?qū)R。


圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的具有密封件和刀齒的遮罩的徑向向內(nèi)的視圖；圖2是大致關(guān)于圖1中線2-2所做的剖視圖；和圖3是與圖1相似的視圖，圖示了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的刀齒的位置。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參閱圖1，其中圖示了安裝在翼面12末梢的遮罩10。圖示的遮罩10位于相鄰翼面末梢的相鄰遮罩14和16之間。翼面12和形成其一部分的葉片的旋轉(zhuǎn)方向由箭頭18指示，旋轉(zhuǎn)軸由箭頭20指示。應(yīng)該理解的是，相鄰的遮罩沒有相互連接。而是，相鄰的遮罩沿它們的配準(zhǔn)端形狀22相互支撐。
參閱圖1和2，遮罩10包括一般徑向定向的密封件24，用以密封成型在相鄰固定遮罩28(圖2)內(nèi)的槽26。典型地，該固定遮罩包括蜂窩結(jié)構(gòu)30。因此，該密封件24在翼面12的相對(duì)側(cè)上提供了差壓。
為了消除由于密封件24嚙合在蜂窩30內(nèi)引起的翼面不穩(wěn)定，并在密封件24相對(duì)各側(cè)的高低壓區(qū)域之間建立連接通道，刀齒32沿轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向形成在遮罩10的前緣。該刀齒32沿旋轉(zhuǎn)方向在密封件24的相對(duì)各側(cè)在該密封件和遮罩的前緣處包括側(cè)向擴(kuò)大部。因此，該刀齒32擴(kuò)大了固定遮罩蜂窩內(nèi)的槽26的軸向廣度或?qū)挾龋瑥亩诔洱X32之外的區(qū)域中提供了穿過該密封件24的由圖2中箭頭所示的泄漏通道。該泄漏通道微弱地減小了壓差并隨之引起效率損失，然而，該效率損失通過增加的穩(wěn)定性和由于應(yīng)力降低而改善的蠕變壽命得以補(bǔ)償。
現(xiàn)在參閱圖3并根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其中提供了一種相似地安裝在翼面42末梢的遮罩。該遮罩40的前緣和后緣成型得與圖1的現(xiàn)有技術(shù)中所示的相似。然而在本實(shí)施例中，刀齒44放置在該遮罩40相對(duì)端的中間，并且優(yōu)選地大致在該遮罩40長(zhǎng)度的中間。如圖所示，該刀齒44徑向地覆蓋在該翼面42的中心部分。這樣，該刀齒44大致與橫貫該翼面重心的徑向線徑向?qū)R。這使得由刀齒的額外重量產(chǎn)生的任何力矩被最小化，并且因此在該遮罩和該翼面末梢的接合處產(chǎn)生更低的倒角應(yīng)力。更低的倒角應(yīng)力依次延長(zhǎng)了蠕變壽命，該蠕變壽命經(jīng)常是該部件的極限壽命位置。
該刀齒44的功能與現(xiàn)有技術(shù)的刀齒26相同。然而，大致處于該遮罩中間并且大致與穿過該翼面重心的半徑一致的該刀齒44的位置不僅提供了現(xiàn)有刀齒的優(yōu)點(diǎn)，而且降低了倒角區(qū)域的應(yīng)力并且從而增加了蠕變壽命。
雖然本發(fā)明已經(jīng)結(jié)合目前被認(rèn)為是最實(shí)用的和最優(yōu)選的實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是應(yīng)該理解，本發(fā)明不限于公開的實(shí)施例，相反，本發(fā)明想要覆蓋包括在所附權(quán)利要求的實(shí)質(zhì)和范圍內(nèi)的各種修改和等價(jià)布置。
權(quán)利要求
1.一種渦輪葉片，包括具有末梢遮罩(12)的翼面(12)；從所述遮罩徑向向外突出并且沿所述翼面圍繞渦輪軸的旋轉(zhuǎn)方向在該遮罩的末梢邊之間連續(xù)延伸的密封件(24)；由所述遮罩支撐并且沿通常垂直于該渦輪軸的方向突出到所述密封件至少一側(cè)的刀齒(32)，用以切割相對(duì)固定的遮罩(28)內(nèi)的槽(26)；所述刀齒沿該密封件的方向具有短于該密封件長(zhǎng)度的分立長(zhǎng)度并且位于該遮罩末端的中間。
2.如權(quán)利要求1所述的渦輪葉片，其中所述刀齒大致位于該密封件長(zhǎng)度的中間。
3.如權(quán)利要求1所述的渦輪葉片，其中所述刀齒定位得與所述翼面的一部分徑向?qū)R。
4.如權(quán)利要求1所述的渦輪葉片，其中所述刀齒突出到該密封件的相對(duì)側(cè)。
5.如權(quán)利要求1所述的渦輪葉片，其中所述刀齒定位得與所述翼面的一部分徑向?qū)R，所述刀齒突出到該密封件的相對(duì)側(cè)。
6.一種渦輪葉片，包括具有末梢遮罩(10)的翼面(12)；從所述遮罩徑向向外突出并且沿所述翼面圍繞渦輪軸的旋轉(zhuǎn)方向在該遮罩的末梢邊之間連續(xù)延伸的密封件(24)；由所述遮罩支撐并且沿通常垂直于該渦輪軸的方向突出到所述密封件至少一側(cè)的刀齒(32)，用以切割相對(duì)固定的遮罩(28)內(nèi)的槽(26)；所述刀齒沿該密封件的方向具有短于該密封件長(zhǎng)度的分立長(zhǎng)度并且大致位于該密封件長(zhǎng)度的中間。
7.如權(quán)利要求6所述的渦輪葉片，其中所述刀齒定位得與所述翼面的一部分徑向?qū)R。
8.如權(quán)利要求6所述的渦輪葉片，其中所述刀齒定位得與所述翼面的一部分徑向?qū)R，所述刀齒突出到該密封件的相對(duì)側(cè)。
9.如權(quán)利要求6所述的渦輪葉片，其中所述刀齒放置得大致與穿過該翼面重心的徑向線徑向?qū)R。
10.一種渦輪葉片，包括具有末梢遮罩(10)的翼面(12)；從所述遮罩徑向向外突出并且沿所述翼面圍繞渦輪軸的旋轉(zhuǎn)方向在該遮罩的末梢邊之間連續(xù)延伸的密封件(24)；由所述遮罩支撐并且沿通常垂直于該渦輪軸的方向突出到所述密封件至少一側(cè)的刀齒(32)，用以切割相對(duì)固定的遮罩(28)內(nèi)的槽(26)；所述刀齒沿該密封件的方向具有短于該密封件長(zhǎng)度的分立長(zhǎng)度并且放置得大致與穿過該翼面重心的徑向線徑向?qū)R。
全文摘要
遮罩(12)包括在該翼面末梢處在該遮罩的前端和后端之間連續(xù)延伸的密封件(24)。刀齒(32)大致提供在該遮罩的中間并且大致與穿過該翼面(12)重心的線徑向?qū)R。這樣，由于該遮罩的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的任何力矩臂被消除或最小化了，從而降低了該遮罩和該翼面末梢之間的倒角區(qū)域的應(yīng)力，因此增加了該葉片的蠕變壽命。
文檔編號(hào)F01D11/12GK1774560SQ200480009865
公開日2006年5月17日 申請(qǐng)日期2004年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月18日
發(fā)明者約翰·P·厄本 申請(qǐng)人:通用電氣公司