失谐涡轮叶片尖端护罩制造技术

一种用于燃气涡轮发动机的旋转部件的护罩组件，燃气涡轮发动机限定沿着轴向方向延伸的中心轴线，垂直于轴向方向延伸的径向方向，以及垂直于中心轴线和径向方向的周向方向。护罩组件包括多个尖端护罩，并且多个尖端护罩中的每个包括护罩带。此外，多个尖端护罩中的每个尖端护罩在尖端处联接至多个转子叶片中的一个。多个尖端护罩包括在第一方向上限定第一长度的第一尖端护罩和在第一方向上限定第二长度的第二尖端护罩。此外，第二长度不同于第一长度。一长度。一长度。

【技术实现步骤摘要】
失谐涡轮叶片尖端护罩


[0001]本主题大体涉及涡轮机的旋转部件的尖端护罩。更具体地，本主题涉及旋转部件的尖端护罩的失谐。

技术介绍

[0002]燃气涡轮发动机通常包括布置成彼此流动连通的风扇和核心。另外，燃气涡轮发动机的核心通常以串行流动顺序包括压缩机区段、燃烧区段、涡轮区段和排气区段。在操作中，从风扇向压缩机区段的入口提供空气，在压缩机区段中一台或多台轴向压缩机逐渐压缩空气，直至其到达燃烧区段。燃料与压缩空气混合并在燃烧区段内燃烧，以提供燃烧气体。燃烧气体从燃烧区段被导向至涡轮区段。通过涡轮区段的燃烧气体流驱动涡轮区段，然后被导向通过排气区段，例如，进入大气。通常，涡轮区段包括一个或多个定子轮叶和转子叶片级，并且每个定子轮叶和转子叶片级包括多个翼型件，例如，定子轮叶部分中的喷嘴翼型件和转子叶片部分中的叶片翼型件。
[0003]在用于飞行器发动机的燃气涡轮领域中，早就意识到需要通过尽可能减轻重量来提高性能。随着时间的流逝，这已经导致了翼型件阵列的构造，该翼型件阵列一方面承受高空气动力负载，另一方面具有越来越小的厚度，因此不可避免地具有低的抗弯刚度和抗扭刚度。翼型件刚度的降低不可避免地导致涡轮的构造在某些功能条件下被发现是不稳定的。尤其是，这种不稳定性是由于对同一涡轮级的翼型件之间的空气动力相互作用产生的气动弹性现象具有显着的敏感性，从而引发了对阵列施加压力的振动，导致阵列处于结构上的临界条件，以及生成噪声排放。这种自激的气动弹性振动现象(称为颤振)在阵列设计中限定了约束条件。通常，可以使翼型件更坚固以使这种现象最小化，并因此导致其重量增加，如上所述，这是不希望的。
[0004]借助于主动地使转子盘失调(即所谓的有意失调)，可以减小转子盘的叶片被振动激励的敏感性；即，除了叶片固有频率的偏差之外，还将叶片固有频率的目标偏差添加到转子叶片上，该叶片固有频率取决于制造处理和/或材料不均匀性，并且因此是随机的。系统的有意失调防止或减少以叶片共振频率传输到其他叶片的振动能量。已知有多种措施来实现这种有意失调，所述措施在几何上或就其布置而言改变转子盘的叶片。举例来说，美国专利No.US 6,428,278B1中描述了通过在各个转子叶片的叶片尖端或前缘处的材料遗漏来使转子盘失调。
[0005]作为一个有利示例，已知在阵列设计中改变翼型件的一部分的特性，以便与轴向对称的标准构造不同。换句话说，确定每个阵列中的翼型件的几何形状和/或相对位置，以便相对于第二组翼型件有意“失谐”或“失调”第一组翼型件之间的临界振动模式的本征频率。以这种方式，发现不同类型的翼型件之间的空气动力学相互作用被减小，从而使得整个阵列在振动上更加稳定。在已知的使用具有有意失谐本征频率的翼型件的解决方案中，空气动力学效率通常下降。实际上，通过改变高压力侧和低压力侧和/或第一组和第二组翼型件之间的前夹角和后夹角的几何形状，各种叶片间通道中的流出条件(压力、气体流动方向
等)相对于在标准类型的轴向对称情况下的设计发生了根本性地变化。
[0006]美国专利No.4,097,192描述了一种旨在减少颤动而不损害空气动力学效率的涡轮转子。在这种情况下，失谐是在不改变外部几何形状和翼型件之间的节距，而是通过在第一组翼型件的径向端中形成凹部，并且通过使第二组翼型件具有完全坚固的叶片来实现的。在该转子中，上述径向端必须是自由的，因此它们不会通过任何外部环形平台彼此连接。然而，在一些应用中，转子具有与翼型件相互连接的外部环形平台是适当的，甚至是必要的，为此，美国专利No.4,097,192的解决方案不能被有效地采用。此外，用于去除材料并在一部分翼型件的径向端处形成凹部的机加工花费了额外的生产时间和成本。另外，没有这种去除材料的翼型件自然会包括额外的不期望的重量，这可能会降低燃气涡轮发动机的效率。
[0007]因此，在本领域中将欢迎具有失谐尖端护罩的旋转部件。

技术实现思路

[0008]方面和优点将在下面的描述中部分地阐述，或者可以从描述中显而易见，或者可以通过实施本专利技术来学习。鉴于以上内容，本专利技术提供了一种护罩组件，该护罩组件包括护罩尖端之间的可压缩元件，以形成周向护罩。
[0009]在一个方面，本公开涉及一种用于燃气涡轮发动机的旋转部件的护罩组件，燃气涡轮发动机限定沿着轴向方向延伸的中心轴线，垂直于轴向方向延伸的径向方向，以及垂直于中心轴线和径向方向的周向方向。护罩组件包括多个尖端护罩，并且多个尖端护罩中的每个包括护罩带。此外，多个尖端护罩中的每个尖端护罩被构造成在尖端处联接至多个转子叶片中的一个。多个尖端护罩包括在第一方向上限定第一长度的第一尖端护罩和在第一方向上限定第二长度的第二尖端护罩。此外，第二长度不同于第一长度。
[0010]在一个实施例中，第一方向可以限定在周向方向上。在进一步实施例中，第二长度可以短于第一长度。在另一个实施例中，第一尖端护罩可以在第一周向方向上包括第一接触面。另外，第一接触面可以相对于轴向方向限定第一接触角。此外，第二尖端护罩可在第一周向方向上限定第二接触面。第二接触面可以相对于轴向方向限定第二接触角。此外，第二接触角可以不同于第一接触角。在一个这样的实施例中，第二接触角大于第一接触角。
[0011]在另一个实施例中，多个尖端护罩可以进一步包括第一组尖端护罩。第一组尖端护罩中的每个尖端护罩可以被构造为第一尖端护罩。另外，多个尖端护罩可以进一步包括第二组尖端护罩。而且，第二组尖端护罩中的每个尖端护罩可以被构造为第二尖端护罩。在一个这样的实施例中，第一组尖端护罩中的每个尖端护罩可以在周向方向上与第二组尖端护罩中的每个尖端护罩交替。
[0012]在附加实施例中，多个尖端护罩还可以包括在第一方向上限定第三长度的第三尖端护罩。此外，第三长度可以不同于第一长度和第二长度。在一个这样的实施例中，第二长度可以短于第一长度，并且第三长度长于第一长度。
[0013]在另一方面，本专利技术涉及一种用于燃气涡轮发动机的旋转部件，燃气涡轮发动机限定沿着轴向方向延伸的中心轴线，垂直于轴向方向延伸的径向方向，以及垂直于中心轴线和径向方向的周向方向。旋转部件包括多个转子叶片。此外，多个转子叶片中的每个转子叶片具有本体，本体从联接至燃气涡轮发动机的旋转轴的根端径向延伸至尖端。此外，多个
转子叶片周向地布置在级中。旋转部件还包括多个尖端护罩。多个尖端护罩中的每个尖端护罩包括护罩带，并且在尖端处联接到多个转子叶片中的转子叶片。多个尖端护罩包括在第一方向上限定第一长度的第一尖端护罩。多个尖端护罩进一步包括在第一方向上限定不同于第一长度的第二长度的第二尖端护罩。
[0014]在一个这样的实施例中，多个尖端护罩可以进一步包括第一组尖端护罩。此外，第一组尖端护罩中的每个尖端护罩可被构造为第一尖端护罩。多个尖端护罩可以进一步包括第二组尖端护罩。第二组尖端护罩中的每个尖端护罩可被构造为第二尖端护罩。在一个这样的实施例中，第一组尖端护罩中的每个尖端护罩可以在周向方向上与第二组尖端护罩中的每个尖端护罩交替。在又一个这样的实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于燃气涡轮发动机的旋转部件的护罩组件，其特征在于，所述燃气涡轮发动机限定沿着轴向方向延伸的中心轴线，垂直于所述轴向方向延伸的径向方向，以及垂直于所述中心轴线和所述径向方向的周向方向，所述护罩组件包括：多个尖端护罩，所述多个尖端护罩中的每个尖端护罩包括护罩带，其中，所述多个尖端护罩中的每个尖端护罩被构造成在尖端处联接至多个转子叶片中的一个，所述多个尖端护罩包括：第一尖端护罩，所述第一尖端护罩在第一方向上限定第一长度；和第二尖端护罩，所述第二尖端护罩在所述第一方向上限定第二长度，所述第二长度不同于所述第一长度。2.根据权利要求1所述的护罩组件，其特征在于，其中，所述第一方向限定在所述周向方向上。3.根据权利要求1所述的护罩组件，其特征在于，其中，所述第二长度短于所述第一长度。4.根据权利要求1所述的护罩组件，其特征在于，其中，所述第一尖端护罩在第一周向方向上包括第一接触面，所述第一接触面相对于所述轴向方向限定第一接触角，并且其中，所述第二尖端护罩在所述第一周向方向上限定第二接触面，所述第二接触面相对于所述轴向方向限定第二接触角，所述第二接触角不同于所述第一接触角。5.根据权利要求4所述的护罩组件，其特征在于，其中，所述第二接触角大于所述第一接触角。6.根据权利要求1所述的护罩组件，其特征在于，其中，所述多个尖端护罩进一步包括：第三尖端护罩，所述第三尖端护罩在所述第一方向上限定第三长度，所述第三长度不同于...

【专利技术属性】
技术研发人员：安东尼奥，
申请(专利权)人：通用电气阿维奥有限责任公司，
类型：发明
国别省市：