CN105569739B - 带有边缘保护的转子叶片 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及无论叶片具有直的或弯曲的轨迹都在护套(10)的径向高度上具有一致的装配方向的用于叶片的护套(10)。这通过护套(10)来实现，其围绕边缘(7、8)形成且具有第一内表面(14、24)，其中在纵向平面中沿离开头部部分(20)的方向切向地伸出到第一内表面(14、24)的第一切向向量(18、28)与旋转轴线(2)形成在护套(10)的径向高度(3)上不变的第一角(16)，而沿朝向头部部分(20)的方向从护套(10)的第二内表面(14、24)的任一点切向地伸出的第二切向向量(18、28)与第一切向向量(18、28)相交。

Description

带有边缘保护的转子叶片
技术领域
本公开大体涉及转子叶片边缘保护(包括这样的应用于复合材料叶片的边缘保护)的配置，并且更具体地，涉及针对三维形成的叶片前缘和后缘的保护。
背景技术
在蒸汽涡轮中，旋转叶片的前缘可能暴露于水滴，这导致前缘尤其是在叶片由诸如复合材料的材料制成时易受冲击腐蚀。为此，众所周知，以提高耐腐蚀性的材料覆盖边缘。例如，美国专利No.7896221 B2讨论给叶片翼面的一部分提供提高的耐腐蚀性的制造方法。这通过使用钛元素和β稳定材料来实现。钛元素和β稳定材料如此组合，使得β稳定材料与钛元素相邻。在被加热时，β稳定材料扩散至钛元素的相邻部分中，造成一个或更多个元素的相邻部分具有提供提高的耐腐蚀性的β微型结构。该解决方案要求多个元素的组合，以便形成耐腐蚀性的叶片边缘。
美国专利No.5782607讨论涉及使用形成提供保护护套的螺旋桨叶片的前缘的保护护套的一部分的可置换陶瓷插入件的另一方法。为了便于对保护护套的维护和修复，由诸如胶粘剂、螺杆或销钉的紧固部件将护套保持在适当的位置。
具体地，对于具有沿圆周方向弯曲的边缘的涡轮叶片，这些解决方案要求边缘护套由许多结合在一起的较小件制成。
发明内容
提供了配合于弯曲边缘的叶片护套，其中，护套配置成解决如何使不可弯曲的护套作为单件配合于叶片的弯曲边缘的问题。
本公开尝试借助于独立权利要求的主题来解决该问题。在从属权利要求中给出有利的实施例。
本公开基于如下的总体思路：给具有可能由易受腐蚀的碳纤维增强聚合物或其他材料制成的芯主体的叶片提供实心前缘或后缘。前缘/后缘安装的特征是其相对于前缘/后缘与芯主体之间的界面的内部形状的几何结构。几何结构为使得护套在护套的径向高度上具有一致的装配方向，护套可能是直的或弯曲的轨迹。这通过如下来实现：护套覆盖芯的一部分，以形成前缘或后缘，前缘或后缘如此配置，使得尽管有覆盖边缘的弯曲，护套仍具有在芯上的固定的装配角。
该配置的优点是允许单件安装至叶片芯上，导致更低的丢失零件的风险、更高的制造精度和界面强度的可靠性、以及允许使用引导工具因而容许沿着直线安装的改进的装配简易性。
一个大体方面包括旋转叶片，该旋转叶片具有旋转轴线以及第一表面和第二表面，叶片围绕该旋转轴线旋转。叶片还包括由第一表面和第二表面沿径向方向上的接界限定的边缘，其中，该边缘沿圆周方向弯曲。围绕边缘形成的护套具有在护套的径向远端之间的径向高度，并且还具有覆盖叶片边缘的头部段。护套的径向高度可以在叶片边缘的全部径向高度或叶片边缘的部分径向高度上延伸。从头部段沿着旋转叶片的第一表面伸出的第一部分具有：第一内表面，如从限定为在离旋转轴线固定的距离处截取的截面的圆周截面所观察到的，第一内表面在径向高度的任一点处大致上是直的：以及第一切向向量，其在纵向平面中沿离开头部段的方向切向地伸出到第一内表面，以便于与旋转轴线形成第一角，该第一角在径向高度上不变。从头部段沿着旋转叶片的第二表面伸出的第二部分包括第二内表面，其中从第二内表面的任一点切向地伸出的第二切向向量在第二部分从头部部分延伸的方向上偏离第一切向向量。
另外的方面可以包括以下特征中的一个或更多个。如在圆周截面中所观察到的，第一内表面在径向高度的任一点处大致上是直的。旋转叶片边缘是前缘。第一表面是叶片的压力面，并且第二表面是叶片的吸力面。
本发明的另一目标是克服或至少改善现有技术的缺点和缺陷，或者提供有用的备选方案。
结合经由示例而图示本发明的示范性实施例的附图，根据以下的描述，本公开的其他方面和优点将变得显而易见。
附图说明
经由示例，在下文中参考附图而更全面地描述本公开的实施例，其中：
图1是根据本公开的示范性实施例的叶片的顶视图；
图2是示出示范性护套的内表面相对于叶片的旋转轴线的角对准的图1的叶片的一部分的截面顶视图；
图3是图1的叶片的侧视图；并且，
图4是图3中所示出的部分轴向截面的顶视图。
参考标号：
2 旋转轴线
3　　 径向高度
4　　 圆周方向
5　　 压力面
6　　 吸力面
7　　 前缘
8　　 后缘
10　　护套
11　　芯
12　　压力部分
14　　压力内表面
16　　第一角(到压力内表面，装配角)
18　　切向向量(到压力内表面)
20　　头部部分
22　　吸力部分
24　　吸力内表面
26　 第二角
28　　切向向量(到吸力内表面)。
具体实施方式
现在，参考附图来描述本公开的示范性实施例，其中，相同的参考标号始终用于指代相同的元件。在以下的描述中，出于解释的目的，阐明许多具体细节，以提供对本公开的透彻理解。然而，本公开可以在没有这些具体细节的情况下来实践，并且不限于在本文中公开的示范性实施例。
图1中所示出的示范性实施例是配置并布置成围绕旋转轴线2旋转的旋转叶片，其沿径向方向形成纵向平面。叶片包括前缘7、后缘8、压力面5以及吸力面6。前缘7相对于旋转轴线2而沿圆周方向4沿着径向高度3弯曲，并且另外包括护套10，护套10覆盖叶片的芯11的一部分，并且形成前缘7的至少一部分。
在未示出的示范性实施例中，叶片包括护套10，护套10覆盖叶片的芯11的一部分，并且形成叶片的弯曲后缘8的至少一部分，其中，弯曲沿圆周方向4沿着叶片的径向高度3。
为了帮助将护套10结合至边缘7、8，增大护套10与叶片主体之间的接触表面面积是有利的。这通过如下来实现：护套10包括吸力部分22和压力部分12，吸力部分22和压力部分12各自从叶片的头部部分20伸出，以便于分别形成吸力面6和压力面5的一部分。虽然主要在叶片的吸力面上要求腐蚀防护，但最大化压力面5上的护套10的接触表面面积会导致护套10与叶片主体之间的粘附表面最大化，这通过如下来增强：压力部分12的内表面和吸力部分22的内表面在两者之间形成空腔，该空腔成形为允许芯11的一部分插入其中。
如图2所示出的，护套10配置成通过形成叶片的边缘7、8区域的一部分来在叶片的圆周弯曲边缘区域中保护叶片主体免受腐蚀。
在图2示出的示范性实施例中，为了允许护套10作为单件配合于弯曲边缘7，护套10如此配置，使得护套10在护套10的径向高度3上具有在芯11上的固定的装配角。在示范性实施例中，这通过如下来实现：护套10的压力部分12的压力内表面14如此配置，使得在叶片的任何圆周截面上，从压力内表面14的任一点伸出的切向向量18与旋转轴线2形成第一角16。该第一角16在护套10的径向高度3上不变。即，第一角16在护套10的整个径向高度3上一致。当压力内表面14在各圆周横截面上形成平坦平面时，第一角16是装配角16且结果限定护套10在芯11上的装配方向。作为第一角16的固定的结果，如能够在图4中看到的，由于叶片的弯曲而压力部分12的长度随着径向高度3变化，从而导致压力面5相对于旋转轴线2的角的改变。
为了尽管有边缘7、8的弯曲还进一步允许固定的装配角，吸力内表面24从头部部分20平行于或偏离压力侧内表面14而延伸。在偏离时，到吸力内表面24的切向向量28与压力内表面14的切线18形成第二角26。在本实施例中，吸力内表面24可能是直的或弯曲的。
只要在两条切线18、28之间不存在会聚点，并且在压力内表面14或吸力内表面24上存在固定的角16，就有可能沿着护套10的整个径向高度3具有固定的装配方向，因而允许脊状的不可弯曲的护套10作为单件到叶片的弯曲边缘的配合。
虽然在本文中在被认为是最实用的示范性实施例的示例中示出并描述了本公开，但本公开能够以其他的具体形式呈现。例如，虽然所图示的实施例示出护套10到叶片的前缘的应用，但本发明可以同样地使用所描述的示范性实施例来应用于叶片的后缘。备选地，虽然示范性实施例规定压力内表面14具有固定的第一角16，但相反地或除了压力内表面14之外，固定的吸力内表面24也可以备选地具有固定的角。再者，虽然对于各圆周横截面，压力内表面14示出为直的，但有可能给内表面14提供向外扩张的内表面，其中压力内表面14的一点限定装配角16。因此，目前公开的实施例在所有方面被认为是说明性的且不受限制的。本公开的范围由所附权利要求指示，而不是由前文的描述指示，并且落在权利要求的意义和范围及等效物的范围内的所有改变旨在被包含在本公开中。

Claims (6)

1.一种旋转叶片，具有：
旋转轴线(2)，限定与所述旋转轴线同心的圆周方向；
第一表面(5)；
第二表面(6)，与所述第一表面(5)正相反；
弯曲边缘(7)，由所述第一表面(5)与所述第二表面(6)之间沿径向方向的接界限定，其中，所述弯曲边缘(7)沿所述圆周方向(4)从所述径向方向弯曲；
芯(11)，限定所述旋转叶片的基本形状；
护套(10)，覆盖所述芯(11)的一段，以便于形成所述第一表面(5)、所述第二表面(6)以及所述弯曲边缘(7)的一部分，所述护套(10)包括：
第一径向端部；
第二径向端部，径向地远离所述第一径向端部；
头部部分(20)，形成所述第一径向端部与所述第二径向端部之间的所述弯曲边缘(7)的部分；
第一部分(12)，从所述头部部分(20)延伸以形成所述第一表面(5)的一部分，具有面向所述芯(11)的第一内表面(14)；以及
第二部分(22)，从所述头部部分(20)延伸以形成所述第二表面(6)的一部分，具有面向所述芯(11)的第二内表面(24)，
其中，所述第一表面(5)和所述第二表面(6)相对于彼此的取向为，使得在所述护套(10)的径向高度上，所述护套(10)具有在所述芯(11)上的固定的装配角(16)。
2.根据权利要求1所述的旋转叶片，其特征在于，所述旋转轴线(2)限定从所述旋转轴线(2)径向地延伸的纵向平面，并且所述护套(10)的固定的装配方向是以下的结果：所述第一内表面(14)为使得在任何圆周横截面上第一切向向量(18)，所述第一内表面与所述纵向平面形成固定的第一角，而在同一圆周横截面上，所述第二内表面(24)从所述头部部分(20)的延伸，所述第二内表面(24)保持不变且/或偏离所述第一内表面(14)。
3.根据权利要求1所述的旋转叶片，其特征在于，在所述第一径向端部与所述第二径向端部之间的任何圆周截面中，所述第一内表面(14)是直的。
4.根据权利要求1所述的旋转叶片，其特征在于，所述弯曲边缘(7)是前缘(7)。
5.根据权利要求1所述的旋转叶片，其特征在于，所述第一表面(5)是所述叶片的压力面，并且所述第二表面(6)是所述叶片的吸力面，所述护套(10)相应包括压力部分和吸力部分。
6.根据权利要求1所述的旋转叶片，其特征在于，所述第一表面(5)是所述叶片的吸力面，并且所述第二表面(6)是所述旋转叶片的压力面，所述护套(10)相应包括压力部分和吸力部分。
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