CN104160111A - 包括保护叶片尖端的插件的涡轮机叶片 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种涡轮机转子叶片(10)，其包括沿径向延伸的主体(12)和覆盖该主体(12)的尖端(16)的插件(26)，该插件(26)由径向地覆盖叶片(10)尖端(16)的第一部分(28)和部分覆盖叶片(10)的压力表面(22)的第二部分(30)组成，其特征在于，在相对于转子的轴线是径向的一平面上的插件(26)的横截面具有角架的形状，所述插件(26)的第一部分(28)相对于转子的主轴线沿切向运动，第二部分(30)相对于转子的主轴线大体上径向运动。

Description

包括保护叶片尖端的插件的涡轮机叶片
技术领域
本发明涉及一种涡轮机叶片，例如飞机涡轮螺桨发动机，其被制造以便限制由叶片端部和耐磨定子之间的接触留下的标记。
本发明更具体地涉及一种包括在叶片尖端处支承插件的复合材料主体的涡轮机叶片。
背景技术
在例如航空器涡轮机的涡轮机中，涡轮机定子包括因为接触可移动元件，特别地是因为接触安装在转子上的移动叶片而能够易于磨损的耐磨材料层。
此耐磨材料允许优化叶片和定子之间的径向间隙，以便限制空气泄漏。
在涡轮机的第一试车阶段过程中，在各叶片和耐磨层之间的接触导致耐磨层的渐进磨损。
在最近的涡轮机中，叶片由复合材料制成，以便限制涡轮机和因此限制航空器的总重量。
由于叶片和耐磨层之间的此接触，因此应该注意，叶片的自由端部或尖端被某些痕迹所覆盖。
这些痕迹不会不利于叶片的整体性，也不会不利于涡轮机的良好适当的运行。然而，这些痕迹不利于涡轮机的整体美观外表，这会令质疑叶片真实坚固性的一些人。
在叶片尖端使用插件是总所周知的，特别是由EP-A-2.348.192，其描述了覆盖整个叶片尖端的插件和叶片前缘。
这种插件体积非常大，其因此意味叶片总重量的增加。这不利于涡轮机总重量的减轻过程，复合材料叶片由涡轮机产生。
本发明目的是提供一种包括插件的叶片，所述插件保护叶片免受由耐磨层的磨损而造成的标记的影响，所述耐磨层限制了叶片重量的增加。
发明内容
本发明提供涡轮机转子叶片，其包括主体，所述主体相对于涡轮转子的主轴线径向延伸并且包括：外径向端部尖端，沿着转子的旋转方向定位在主体的上游侧面上的内弧面，相对于在涡轮机中的气流轴向地定位在上游具有径向主定向的前缘，相对于在涡轮机中的气流轴向地定位在下游具有径向主定向的后缘，叶片包括覆盖主体的尖端的插件，插件包括径向地覆盖叶片尖端的第一部分和部分地覆盖叶片的内弧面的第二部分，
插件的第一部分包括沿着转子的旋转方向被定位在叶片的下游侧面上的边缘，所述转子与主体的外弧面齐平，所述外弧面沿着转子的旋转方向定位在主体的下游侧面上，
其特征在于，相对于转子轴线沿着径向平面的插件的横截面是角形的，其中，插件的第一部分相对于转子的主轴线切向地延伸，第二部分相对于转子的主轴线球状地径向地延伸。
插件的这种角形结构允许使用材料来形成待限制的插件，同时保护接触耐磨层的叶片零件。
优选地，插件的第二部分从前缘到后缘全部地延伸穿过叶片的整个轴向尺寸。
优选地，插件的第二部分包括与主体的内弧面齐平的内弧面。
优选地，插件的第二部分的径向长度等于或小于10mm。
优选地，插件的两个部分均由单一片制成。
优选地，插件的两个部分均制成两个不同的片。
优选地，叶片包括至少覆盖主体的前缘和插件的上游轴向端部的保护插件。
本发明还提供了一种涡轮机，所述涡轮机包括根据本发明支承至少叶片的转子和包括围绕转子的定子，其中轴向地定位在所述叶片处的定子的内圆柱形壁包括径向地定位在所述叶片尖端处的耐磨材料层，其特征在于，叶片包括能够接触耐磨材料层的插件。
附图说明
通过阅读参考附图更好理解的以下详细说明，本发明的进一步特征和优点将显而易见，其中：
-图1是包括根据本发明制成的插件的叶片的立体示意图；
-图2是插件安装在其上的叶片的径向端部的更大比例详图；
-图3是沿着图2中所示出的叶片的径向端部的径向平面的横截面。
具体实施方式
图1显示了例如用于航空器涡轮机的风扇叶片的涡轮机叶片10。
叶片10旨在安装在涡轮机的转子(未示出)上。在安装位置，叶片10相对于转子的主轴线在一主径向平面内延伸。
在以下描述中，叶片10使用相对于涡轮机转子的主轴线的叶片10的此主径向来描述。因此，参考图1，径向对应于顶部到底部的方向，轴向对应于右边到左边的方向。
叶片10包括由复合材料制成的主体12，所述主体相对于转子的主轴线在叶片10的主径向平面中延伸。
主体12包括径向内根部14，所述径向内根部14沿着轴向延伸，根据本身已知的手段，叶片10通过该径向内根部安装在转子上。主体12还包括径向外尖端16，所述径向外尖端16当叶片10安装在转子上时远离转子定位，并设计为靠近涡轮机定子(未示出)的内壁运行。
主体12的轴向端部边缘主要沿径向延伸，并分别包括位于图1中的右侧面上的沿着涡轮机中的空气流动方向定位在主体12的上游侧面上的前缘18以及位于主体12的下游侧上的后缘20。
主体12还包括内弧面22和外弧面24，其中内弧面22是沿着转子的旋转方向定位在主体12的上游侧上的表面，外弧面24是沿着转子的旋转方向定位在主体12的下游侧上的表面。
叶片10包括安装在主体12尖端16上的插件26。
插件26的目的在于在涡轮机的第一试车阶段过程中，也即在涡轮机运行过程中，接触覆盖定子的内壁的耐磨材料层(未示出)，在所述过程中，设定叶片10与定子内壁之间的工作径向间隙。
插件26由金属制成，优选由钛制成。应该理解的是，插件可以由任何其他金属制成，而不背离本发明的范围。
如在图2和3中可以进一步详细地看到的那样，插件26包括径向地覆盖主体12尖端16的第一部分28以及部分地覆盖主体12内弧面22的第二部分30。
如以上所述，主体12由复合材料制成，以便限制叶片10的总重量，插件26由金属制成。
为了不太大地增加叶片10的重量，插件26的尺寸尽可能地减少。
为此，如图3中所显示的那样，相对于转子的轴线沿着一径向平面的插件26的横截面是角形，其第一插件部分28相对于所述转子的主轴线切向地延伸，其第二部分30相对于所述转子的主轴线球面径向地延伸。
制造插件26的目的是为了径向地延长主体12，并参与叶片10的空气动力学作用。
为此，插件沿轴向延伸穿过主体12的轴向长度，即其沿轴向从前缘18延伸到后缘20。
相对于转子的主轴线沿着一切向平面的第一部分28的横截面具有的形状类似于沿着一切向平面的主体12的横截面的形状，第一部分28的径向厚度在各个方面均大致相同。
插件的第一部分28的径向厚度包括在低于1毫米的值与几毫米的值之间，例如，0.5mm，1mm或2mm，插件的第一部分延伸穿过主体12的的厚度，即，从内弧面22至外弧面24。
插件的第二部分30的径向长度也较小，优选第二部分30的径向长度等于或小于10mm。
同样，插件26的第二部分30包括内弧面32，所述内弧面32与主体12的内弧面22齐平，并向上径向地延长内弧面22。
主体12尖端24为此包括上槽34，所述上槽34沿轴向从前缘18延伸到后缘20，插件26的第二部分容置于所述上槽中。
根据附图中所示出的实施例，插件26制成单一件，即插件26的两个部分28，30是一单一件的两个部分。
根据未示出的可替代实施例，插件26的两个部分28，30由在主体12上装配和安装的两个不同的件制成。
插件26在主体12尖端上的连接优选地通过粘结达成。为此，粘结层设置在一方面面朝主体12尖端16的表面和另外一方面插件26的部分28,30的表面之间。
根据叶片10的另外一个方面，也由金属制成的第二插件36覆盖叶片10的前缘18。第二插件允许叶片10被保护避免受到例如由鸟吸入涡轮机造成的影响。
如以上所述，插件26被制造以使两个部分18,30均与主体的内弧面和外弧面22，24齐平。
因此，插件26既不影响第二插件36在叶片10上的定位也不影响其连接。第二插件36可以进一步地覆盖插件26。

Claims (8)

1.一种涡轮机转子叶片(10)，其包括主体(12)，所述主体相对于该涡轮机转子的主轴线径向延伸，并包括：
-外径向端部尖端(16)；
-沿着转子的旋转方向定位在所述主体(12)的上游侧上的内弧面(22)；
-相对于在该涡轮机中的气流轴向地定位在上游，并具有径向主定向的前缘(18)；以及
-相对于在所述涡轮机中的气流轴向地定位在下游，并具有径向主定向的后缘(20)，
所述叶片(10)包括覆盖所述主体(12)的尖端(16)的插件(26)，所述插件(26)包括径向地覆盖所述叶片(10)尖端(16)的第一部分(28)和部分覆盖所述叶片(10)的内弧面(22)的第二部分(30)，
所述插件(26)的第一部分(28)包括沿着所述转子的旋转方向被定位在所述叶片(10)的下游侧上的一边缘，该边缘与所述主体(12)的外弧面(24)齐平，所述外弧面(24)沿着所述转子的旋转方向定位在所述主体(12)的下游侧上，
其特征在于，相对于所述转子的轴线沿着一径向平面的所述插件(26)的横截面呈角形，其中所述插件(26)的第一部分(28)相对于所述转子的主轴线沿切向延伸，所述第二部分(30)相对于所述转子的主轴线整体呈径向延伸。
2.根据前述权利要求所述的转子叶片(10)，其特征在于，所述插件(26)的第二部分(30)从所述前缘(18)到所述后缘(20)延伸穿过所述叶片(10)的整个轴向尺寸。
3.根据权利要求1或2所述的转子叶片(10)，其特征在于，所述插件(26)的第二部分(30)包括与所述主体(12)的内弧面(22)齐平的内弧面(32)。
4.根据前述权利要求中任何一项所述的转子叶片(10)，其特征在于，所述插件(26)的第二部分(30)的径向长度等于或小于10mm。
5.根据前述权利要求中任何一项所述的转子叶片(10)，其特征在于，所述插件(26)的两个部分(28,30)均由一单一件制成。
6.根据权利要求1至4中任何一项所述的转子叶片(10)，其特征在于，所述插件(26)的两个部分(28,30)由两个不同的件制成。
7.根据前述权利要求中任何一项所述的转子叶片(10)，其特征在于，其包括覆盖至少所述主体(12)的前缘(18)和所述插件(26)的上游轴向端部的保护插件(36)。
8.一种涡轮机，其包括带有至少一个根据前述权利要求中任何一项所述的叶片(10)的转子，并包括围绕所述转子的定子，其中沿轴向临近所述叶片(10)处定位的所述定子的内圆柱形壁包括沿径向定位在所述叶片(10)尖端(16)处的耐磨材料层，其特征在于，所述叶片(10)包括能够接触所述耐磨材料层的插件(26)。
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