本发明专利技术涉及一种涡轮机械叶片加强件。本发明专利技术的实施例包括一种具有涡轮机械叶片节段的系统,涡轮机械叶片节段具有叶片和联接于叶片的安装节段,其中,安装节段具有多个加强销,加强销至少部分地穿过安装节段的颈部而横向地延伸。
【技术实现步骤摘要】
涡轮机械叶片加强件关于联邦资助研究和开发的声明本专利技术是在能源部授予的授权号DE-FC26-05NT42643-ARRA下通过政府支持而完成的。政府享有本专利技术中的某些权利。
在本文中公开的主题涉及涡轮机械,并且更具体地涉及用于将涡轮机械叶片附连到涡轮机械转子上的安装系统。
技术介绍
涡轮机械包括压缩机和涡轮,诸如燃气涡轮、蒸汽涡轮和水涡轮。通常,涡轮机械包括转子,其可为轴或鼓,其支撑涡轮机械叶片。例如,涡轮机械叶片可通过安装节段而附连于转子,安装节段与转子中的槽相匹配。不合乎需要的是,安装节段的某些部分可容易受到高应力的影响,这可造成过早磨损和老化。
技术实现思路
以下概括了与最初要求保护的专利技术在范围方面相称的某些实施例。这些实施例并不意图限制要求保护的专利技术的范围,相反这些实施例仅仅意图提供本专利技术的可能的形式的简要概括。实际上,本专利技术可包含可与下述实施例相似或不同的各种形式。在第一实施例中,一种系统包括涡轮机械叶片节段,其具有叶片和联接于叶片的安装节段,其中,安装节段具有多个加强销,其至少部分地穿过安装节段的颈部(neck)而横向地延伸。在第二实施例中,一种系统包括涡轮机械叶片安装节段,其具有多个层和多个加强销,该多个层彼此层压以形成燕尾接头的第一燕尾部分,其中,在涡轮机械叶片安装节段的柄部(shank)区域内,多个加强销中的每个交叉地延伸穿过多个层中的至少两个。在第三实施例中,一种方法包括层压多个层以形成涡轮机械叶片的涡轮机械叶片安装节段,其中,所述多个层中的每个包括多个陶瓷纤维,其分布在陶瓷基体材料内,并且将多个加强销设置在涡轮机械叶片安装节段的颈部区域内,其中,颈部区域包括涡轮机械叶片安装节段的区域,该涡轮机械叶片安装节段的区域具有从涡轮机械叶片的压力侧面延伸至吸力侧面的最小厚度,所述多个加强销中的每个延伸穿过多个层中的至少两个,并且多个加强销都不延伸穿过多个层的外层。一种系统,包括:涡轮机械叶片节段,其包括:叶片;和安装节段,其联接于叶片,其中,安装节段具有多个加强销,多个加强销至少部分地穿过安装节段的颈部而横向地延伸。优选地,涡轮机械叶片节段由多个层压的层形成。优选地,多个层压的层包括复合材料,其中,复合材料包括遍及陶瓷基体材料而分布的第一多个陶瓷纤维。优选地,多个加强销包括第二多个陶瓷纤维。优选地,多个加强销中的每个延伸穿过多个层压的层中的两个或更多个。优选地,多个加强销都不延伸穿过安装节段的外表面。优选地,多个加强销具有交错的布置。优选地,多个加强销中的每个与相邻的加强销至少部分地重叠。优选地,安装节段的颈部包括安装节段的一部分,安装节段的一部分具有安装节段的最小厚度,其中,最小厚度从叶片的压力侧面延伸至叶片的吸力侧面。优选地,系统包括具有转子的涡轮机械,其中,涡轮机械叶片节段经由安装节段而联接于转子。优选地,涡轮机械包括涡轮。一种系统,包括:涡轮机械叶片安装节段,其包括:多个层,其彼此层压以形成燕尾接头的第一部分;和多个加强销,其中,在涡轮机械叶片安装节段的柄部区域内,多个加强销中的每个交叉地延伸穿过多个层中的至少两个。优选地,多个层中的每个包括埋在陶瓷基体材料内的多个陶瓷纤维。优选地,多个加强销中的每个包括陶瓷纤维。优选地,涡轮机械叶片安装节段的柄部区域包括涡轮机械叶片安装节段的一部分,涡轮机械叶片安装节段的一部分具有在涡轮机械叶片安装节段的吸力侧面与压力侧面之间延伸的最小厚度。优选地,多个加强销是交错的、重叠的、十字形的或它们的组合。优选地,包括具有转子的涡轮机械,转子具有燕尾接头的第二燕尾部分,并且涡轮机械叶片安装节段联接于转子,其中第一燕尾部分和第二燕尾部分配合在一起以限定燕尾接头。一种方法,包括:层压多个层以形成涡轮机械叶片的涡轮机械叶片安装节段,其中,多个层中的每个包括分布在陶瓷基体材料内的多个陶瓷纤维;和将多个加强销设置在涡轮机械叶片安装节段的颈部区域内,其中,颈部区域包括涡轮机械叶片安装节段的区域,涡轮机械叶片安装节段的区域具有从涡轮机械叶片的压力侧面延伸至吸力侧面的最小厚度,多个加强销中的各个交叉地延伸穿过多个层中的至少两个,并且多个加强销都不延伸穿过多个层的外层。优选地,包括以交错样式、重叠样式、十字形样式或它们的组合来布置多个加强销。优选地,多个加强销中的每个包括陶瓷纤维。附图说明当参照附图阅读以下详细说明时,将更好地理解本专利技术的这些和其它特征、方面和优势,在附图中,在所有的图中相似的符号表示相似的部件,其中:图1是具有燃气涡轮系统、蒸汽涡轮和热回收蒸汽发生器(HRSG)系统的联合循环发电系统的实施例的示意图;图2是根据本公开的实施例的涡轮机械的局部截面轴向视图,其例示具有安装节段的周向地安装的涡轮机械叶片;图3是根据本公开的实施例的涡轮机械的截面周向视图,其例示具有安装节段的周向地安装的涡轮机械叶片;图4是根据本公开的实施例的涡轮机械的局部截面周向视图,其例示具有安装节段的周向地安装的涡轮机械叶片;图5是例示径向和层间应力的图表。具体实施方式以下将描述本专利技术的一个或多个特定实施例。为了提供这些实施例的简明描述,在说明书中可能不描述实际实施方式的所有特征。应该懂得,如同在任何工程或设计项目中一样,在任何这种实际实施方式的开发中,必须做出许多实施方式特有的决定,以实现开发者的特定目的,诸如与涉及系统和涉及商业的约束的顺应性,其可能根据实施方式而变化。而且,应该懂得,这种开发工作可为复杂且耗时的,但对于受益于本公开的那些技术人员,将仍然是设计、装配和制造的日常事务。当介绍本专利技术的各种实施例的元件时,冠词“一”、“一个”、“该”和“所述”意图表示有一个或多个该元件。词语“包括”、“包含”和“具有”意图为包含的,并且表示除了列出的元件之外,还可有附加的元件。公开的实施例包括一种改进的涡轮机械叶片安装节段,其用于将涡轮机械叶片联接到涡轮机械的轮式转子或鼓形转子上。更具体而言,某些实施例包括涡轮机械叶片的安装节段部分,其中安装节段部分的颈部或柄部区域通过延伸穿过颈部区域的厚度的多个加强销而得到加强。如以下详细论述的那样,涡轮机械叶片和安装节段可由层压的复合材料(例如基于陶瓷的复合材料)层形成为单个部件。当复合材料层被组装并彼此层压时,加强销(其也可由基于陶瓷的复合材料制成)可以沿大致交叉(例如垂直)的方向插入层中。即,当层堆叠并层压在一起时,加强销可穿过涡轮机械叶片的安装节段部分的颈部区域的厚度而刺破层。此外,加强销可以以交错的布置或构造遍及涡轮机械叶片的安装节段部分的颈部区域地放置。通过这种方式,加强销可加强安装节段部分的颈部区域,从而在涡轮机械叶片的安装节段部分内提高层间剥离应力耐性。虽然下面公开的实施例是在涡轮(例如蒸汽涡轮、水涡轮或燃气涡轮)的范围中描述的,但是重要的是应注意,所公开的安装节段(例如燕尾接头的第一燕尾部分)可与诸如压缩机或泵的其它涡轮机械一起使用。现在转到附图,图1是具有装备了改进的叶片安装系统的各种涡轮机械的联合循环系统10的实施例的示意性框图。具体而言,涡轮机械包括具有改进的安装节段部分的涡轮机械叶片,安装节段部分可联接于转子的槽或凹口。如图所示,联合循环系统10包括燃气涡轮系统11,其具有压缩机12、具有燃料喷嘴16的燃烧器14、和燃气涡本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
2012.10.25 US 13/660,9891.一种用于涡轮机械的系统,包括:涡轮机械叶片节段,其包括:叶片;和安装节段,其联接于所述叶片,其中,所述安装节段具有多个加强销,所述多个加强销至少部分地穿过所述安装节段的颈部而横向地延伸;其中,所述安装节段的所述颈部包括所述安装节段的具有最小厚度的部分,所述最小厚度从所述安装节段的压力侧面延伸至吸力侧面,并且所述多个加强销中的至少一个横向延伸所述安装节段的所述最小厚度;其中,所述多个加强销都没有延伸超出所述安装节段的外表面。2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述涡轮机械叶片节段由多个层压的层形成。3.根据权利要求2所述的系统,其特征在于,所述多个层压的层包括复合材料,其中,所述复合材料包括遍及陶瓷基体材料而分布的第一多个陶瓷纤维。4.根据权利要求3所述的系统,其特征在于,所述多个加强销包括第二多个陶瓷纤维。5.根据权利要求2所述的系统,其特征在于,所述多个加强销中的每个延伸穿过所述多个层压的层中的两个或更多个。6.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述多个加强销具有交错的布置。7.根据权利要求6所述的系统,其特征在于,所述多个加强销中的每个与相邻的加强销至少部分地重叠。8.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述多个加强销中的每一个延伸穿过所述多个层压的层中的两个或更多个。9.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,包括具有转子的涡轮机械,其中,所述涡轮机械叶片节段经由所述安装节段而联接于所述转子。10.根据权利要求9所述的系统,其特征在于,所述涡轮机械包括涡轮。11.一种用于涡轮机械的系统,包括:涡轮机械叶片安装节段,其包括:多个层,其彼此层压以形成燕尾接头的第一燕尾部分;和多个加强销,其中,...
【专利技术属性】
技术研发人员:AJ加西亚克雷斯波,
申请(专利权)人:通用电气公司,
类型:发明
国别省市:
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