用于涡轮叶片的中跨护罩组件及对应的涡轮叶片制造技术

本实用新型专利技术公开一种用于涡轮叶片的中跨护罩组件及对应的涡轮叶片。所述中跨护罩组件包括限定翼梁凹槽和紧固件孔的压力侧护罩主体以及限定翼梁凹槽和紧固件孔的吸入侧护罩主体。所述中跨护罩组件进一步包括翼梁，所述翼梁具有在所述压力侧护罩主体的所述翼梁凹槽内延伸的第一末端部分以及在所述吸入侧护罩主体的所述翼梁凹槽内延伸的第二末端部分。所述翼梁被成形为延伸穿过所述涡轮叶片的钻孔。紧固件被成形为延伸穿过所述压力侧护罩主体的所述紧固件孔、所述涡轮叶片的紧固件孔口以及所述吸入侧护罩主体的所述紧固件孔以提供夹紧力，从而保持所述压力侧护罩主体和所述吸入侧护罩主体均抵靠翼型。

【技术实现步骤摘要】

本技术总体上涉及一种祸轮叶片(turbine blade)。更具体地说，本技术涉及一种祸轮叶片及其中跨护罩组件(mid-span shroud assembly) ο
技术介绍
—种旋转涡轮叶片，也称为涡轮动叶或涡轮转子叶片，通过引起涡轮机的轴旋转来将来自如热燃烧气体或蒸汽的流动流体的能量转化为机械能。当涡轮机在不同运行模式之间转换时，涡轮叶片承受机械应力和热应力两者。脉动力(fluctuating force)结合稳态力可引起机械疲劳(Mechanicalfatigue)。更具体地说，祸轮叶片可在它们旋转通过固定轮叶下游的非均勾流体流动时经历脉动力，也称为喷嘴的固定轮叶定位在邻近的多排涡轮叶片之间。涡轮机的基本设计构思是避免或最小化与涡轮叶片固有频率的共振以及由强制响应和/或气动弹性不稳定性引起的动态应力。例如，旋转涡轮圆盘上的每个涡轮叶片在当旋转通过来自固定轮叶的非均匀流动时经受动态力。当涡轮叶片旋转通过非均匀流动区域时，涡轮叶片可表现出动态响应，例如像应力、位移等等。此外，可引起涡轮叶片圆盘进入振动状态，在振动状态下能量积累为最大值。这通过叶片或圆盘中应力或位移处于最大水平并且对叶片或圆盘的激振力(exciting force)的阻力处于最小值的区域来举例说明。这种状况被称作共振状态。当分析或经验测试表明涡轮叶片和/或转子盘在涡轮机运行期间可能遭遇共振状况时，可采取措施来促进最小化遭遇共振的可能性。例如，可沿每个涡轮叶片的跨距形成护罩组。每个护罩组总体上包括一对周向延伸的护罩，一个护罩从涡轮叶片的吸入侧表面突出，并且一个护罩从同一涡轮叶片的压力侧表面突出。由于护罩位于每个涡轮叶片的叶片根部部分与叶片尖端部分的中间，护罩通常被称为中跨护罩。然而，中跨护罩可位于沿涡轮叶片跨距的任何位置，不仅仅是位于跨距的物理中点处。通常，中跨护罩总体上对避免或最小化与涡轮叶片固有频率的共振和/或由脉动力或“颤振”产生的动态应力是有效的。然而，中跨护罩通常被铸造成涡轮叶片的一部分，并且可能需要另外机械加工或其他精加工过程以产生成品涡轮叶片。这可能仅仅在涡轮叶片的设计阶段期间是成本有效的(cost-effective)。此外，铸入式(cast in)中跨护罩可能无法改装成先已存在的祸轮叶片设计。用于向涡轮叶片提供中跨护罩的另一种方法包括:穿过限定在涡轮叶片中的钻孔压配(press fitting)支撑构件并且将每个护罩连接至支撑构件。然而，在涡轮机运行期间，这种方法可能在涡轮叶片上产生不期望的应力，和/或由于涡轮叶片与压配的支撑构件之间的热膨胀差异而可能导致支撑构件在钻孔内变松。因此，一种非铸造或非整体的中跨护罩组件将是有用的，所述中跨护罩组件连接至新的或先已存在的涡轮叶片以改变频率和振型(mode shapes)，从而减轻颤振和/或改变动叶振动特性。
技术实现思路
本技术的方面和优点会在以下说明中进行阐述，或可以从说明书中清楚，或可以通过实践本技术来了解。本技术的一个实施例是用于涡轮叶片翼型的中跨护罩组件。中跨护罩组件包括限定翼梁凹槽和紧固件孔的压力侧护罩主体以及限定翼梁凹槽和紧固件孔的吸入侧护罩主体。中跨护罩组件进一步包括翼梁(spar)，所述翼梁具有在压力侧护罩主体的翼梁凹槽内延伸的第一末端部分以及在吸入侧护罩主体的翼梁凹槽内延伸的第二末端部分。翼梁被成形为延伸穿过涡轮叶片的钻孔。紧固件被成形为延伸穿过压力侧护罩主体的紧固件孔、涡轮叶片的紧固件孔口以及吸入侧护罩主体的紧固件孔以提供夹紧力，从而将压力侧护罩主体保持到翼型的压力侧壁并且保持吸入侧护罩主体抵靠翼型的吸入侧壁。所述中跨护罩组件进一步包括限定在所述压力侧护罩主体的所述翼梁凹槽内的联锁特征。所述中跨护罩组件进一步包括限定在所述吸入侧护罩主体的所述翼梁凹槽内的联锁特征。其中，所述翼梁的所述第一末端部分和所述第二末端部分中的至少一个包括相对于所述翼梁的轴向中心线径向向外延伸的联锁特征。其中，所述翼梁的所述第一末端部分非刚性地设置在所述压力侧护罩主体的所述翼梁凹槽内。其中，所述翼梁的所述第二末端部分非刚性地设置在所述吸入侧护罩主体的所述翼梁凹槽内。其中，所述压力侧护罩主体包括被成形为与所述涡轮叶片的所述压力侧壁的轮廓吻合的匹配侧部。其中，所述吸入侧护罩主体包括被成形为与所述涡轮叶片的所述吸入侧壁的轮廓吻合的匹配侧部。其中，所述翼梁的至少一部分是非圆柱形的。本技术的另一个实施例是一种涡轮叶片。涡轮叶片包括翼型，所述翼型具有压力侧壁、吸入侧壁、钻孔和紧固件孔口。钻孔和紧固件孔口均延伸穿过压力侧壁和吸入侧壁。涡轮叶片进一步包括中跨护罩组件。中跨护罩组件包括压力侧护罩主体，所述压力侧护罩主体具有被成形为与压力侧壁的轮廓吻合的匹配侧部。压力侧护罩主体限定翼梁凹槽和紧固件孔。中跨护罩组件还包括吸入侧护罩主体，所述吸入侧护罩主体具有被成形为与翼型的吸入侧壁的轮廓吻合的匹配侧部。吸入侧护罩主体限定翼梁凹槽和紧固件孔。翼梁延伸穿过钻孔。翼梁包括第一末端部分和第二末端部分。第一末端部分位于压力侧护罩主体的翼梁凹槽内或在其内延伸，而第二末端部分位于吸入侧护罩主体的翼梁凹槽内或在其内延伸。紧固件延伸穿过压力侧护罩主体的紧固件孔、紧固件孔口以及吸入侧护罩主体的紧固件孔。紧固件提供夹紧力以保持压力侧护罩主体和吸入侧护罩主体紧靠对应的压力侧壁和吸入侧壁。所述涡轮叶片进一步包括限定在所述压力侧护罩主体的所述翼梁凹槽内的联锁特征。所述涡轮叶片进一步包括限定在所述吸入侧护罩主体的所述翼梁凹槽内的联锁特征。其中，所述翼梁的所述第一末端部分和所述第二末端部分中的至少一个包括相对于所述翼梁的轴向中心线径向向外延伸的联锁特征。其中，所述翼梁的所述第一末端部分非刚性地设置在所述压力侧护罩主体的所述翼梁凹槽内。其中，所述翼梁的所述第二末端部分非刚性地设置在所述吸入侧护罩主体的所述翼梁凹槽内。其中，所述翼梁包括中间部分，所述中间部分在所述第一末端部分与所述第二末端部分之间延伸并且延伸穿过所述钻孔，其中所述翼梁的所述中间部分和所述钻孔都是非圆柱形的。本技术的另一个实施例是一种燃气涡轮机。燃气涡轮机包括压缩机段、燃烧器段和涡轮段。涡轮段包括联接至转子轴的多个涡轮叶片。每个涡轮叶片包括翼型，所述翼型具有压力侧壁、吸入侧壁、钻孔和紧固件孔口，其中钻孔和紧固件孔口均延伸穿过压力侧壁和吸入侧壁。每个涡轮叶片包括联接至所述涡轮叶片的中跨护罩组件。中跨护罩组件包括压力侧护罩主体，所述压力侧护罩主体具有被成形为与压力侧壁的轮廓吻合的匹配侧部。压力侧护罩主体限定翼梁凹槽和紧固件孔。中跨护罩组件还包括吸入侧护罩主体，所述吸入侧护罩主体具有被成形为与吸入侧壁的轮廓吻合的匹配侧部。吸入侧护罩主体限定翼梁凹槽和紧固件孔。中跨护罩组件进一步包括翼梁，所述翼梁延伸穿过钻孔并且包括第一末端部分和第二末端部分。第一末端部分在压力侧护罩主体的翼梁凹槽内延伸，而第二末端部分在吸入侧护罩主体的翼梁凹槽内延伸。紧固件延伸穿过压力侧护罩主体的紧固件孔、紧固件孔口以及吸入侧护罩主体的紧固件孔。紧固件提供夹紧力，从而保持压力侧护罩主体和吸入侧护罩主体紧靠对应的压力侧壁和吸入侧壁。其中，所述压力侧护罩主体包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于涡轮叶片的中跨护罩组件，其特征在于，所述中跨护罩组件包括：压力侧护罩主体，所述压力侧护罩主体限定翼梁凹槽和紧固件孔；吸入侧护罩主体，所述吸入侧护罩主体限定翼梁凹槽和紧固件孔；翼梁，所述翼梁具有在所述压力侧护罩主体的所述翼梁凹槽内延伸的第一末端部分以及在所述吸入侧护罩主体的所述翼梁凹槽内延伸的第二末端部分，其中所述翼梁被成形为延伸穿过所述涡轮叶片的钻孔；以及紧固件，所述紧固件被成形为延伸穿过所述压力侧护罩主体的所述紧固件孔、所述涡轮叶片的紧固件孔口以及所述吸入侧护罩主体的所述紧固件孔，其中所述紧固件提供夹紧力以保持所述压力侧护罩主体抵靠所述涡轮叶片的压力侧壁并且保持所述吸入侧护罩主体抵靠所述涡轮叶片的吸入侧壁。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：DR斯普拉彻尔，KL布鲁斯，JW小哈里斯，BD波特，WS泽米蒂斯，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：新型
国别省市：美国;US