CN1664316A - 燃气涡轮叶片梢帽 - Google Patents

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Abstract

一种用于涡轮叶片(10)的梢帽(100)。梢帽(100)包括HS－188板材(175)，其厚度小于约0.079英寸(约2毫米)，在板材(175)上有许多孔(110)。

Description

燃气涡轮叶片梢帽
                         技术领域
本发明涉及燃气涡轮叶片或轮叶，更具体地讲，涉及其中有许多冷却孔的涡轮叶片梢帽。
                         背景技术
燃气轮机各部件会暴露在从中通过的燃烧气流的极高温度下。通常各部件通过冷却气流冷却，以便保持结构完整性并提高寿命。有效地利用冷却气流不仅可以延长涡轮叶片的寿命，还可以全面促进发动机运行成本的降低。
燃气涡轮叶片或轮叶对冷却提出了特别的技术挑战。其梢部通常有梢帽，还包括从梢帽径向延伸出去的梢部加长排气管。如果涡轮在运转期间梢部间隙减小，梢部加长排气管会保证耐摩擦性。该梢部加长排气管进一步增大了对梢部的冷却要求，因为到达加长排气管通常是受限的。
已知的冷却方法通常包括几个位于梢帽内的冷却孔。这些孔通常从冷却通道或从穿过梢帽的叶片内的通道延伸。然而，在正常的涡轮运转期间，由于应力和高温的存在，可能会在已知梢帽内引起额外的氧化、裂化和蠕变膨胀。
除了冷却之外，梢帽上的孔可以使叶片中的灰尘排出。这一排出也可以提高整体效率。梢帽还可用于封闭叶片心。铸造时就需要这种封闭。
因此需要优化梢帽的形状。梢帽可以优化从中通过的冷却流体流，可以使灰尘排出，还可以提供改善的材料特性。
                         发明内容
因而本发明提供一种用于涡轮叶片的梢帽。该梢帽包括HS-188板材，其厚度小于约0.079英寸(约2毫米)，在板材上有许多孔。
梢帽上可以有6个孔。每个孔的直径约为0.04英寸(约1.06毫米)。孔可以按表I所列坐标位置配置在板材上。板材的厚度可以约为0.062英寸(约1.57毫米)。可以通过电子束焊接生成焊点以将梢帽接附到涡轮叶片上。
对涡轮叶片梢帽还可以提供一种实施例。梢帽可以包括板材和许多位于板材上的孔。孔在板材上的位置可以与表I所列坐标对应。
板材的厚度可以小于约0.079英寸(约2毫米)。厚度可以约为0.062英寸(约1.57毫米)。板材可以为HS-188板材。每个孔的直径约为0.04英寸(约1.06毫米)。
还有一个涡轮叶片的实施例。涡轮叶片可以包括翼面，以及位置在翼面第一端周围的梢帽。梢帽的板材厚度可以小于约0.079英寸(约2毫米)，板材上有许多孔。可以用6个孔。
孔的直径可以为约0.04英寸(约1.06毫米)。孔在板上的位置可以与表I所列坐标对应。板材的厚度可以约为0.062英寸(约1.57毫米)。可以通过由电子束焊接生成的焊点将梢帽接附到翼面第一端上。
本发明的这些和其它特点通过下列对优选实施例的详细描述的评论并结合附图和所附权利要求书将变得显而易见。
                          附图说明
图1是现有技术下的具有带有冷却孔的梢帽的涡轮叶片的透视图；
图2是如这里所述位于涡轮叶片上的梢帽俯视图；
图3是图2所示涡轮叶片内梢帽的侧面剖视图；
图4是图2所示涡轮叶片内梢帽的另一个侧面剖视图。
                         具体实施方式
现在参照附图，其中相同的数字表示各独立视图上的相同元件。图1所示为现有技术下的燃气涡轮叶片或轮叶10。叶片或轮叶10可以包括翼面部分12，其有压力侧14和吸力侧16。翼面12还有用于将翼面12安装到转子上的基底18。基底18可以有刚性安装翼面12和根部22的平台20，用来将叶片10接附在转子上。
在外端部分24上，翼面12可以有梢帽26。梢帽26上有许多通过其的冷却孔28。冷却孔28使得冷却气流可以从叶片10的内部通过，以便冷却梢帽26并使灰尘从中排出。加长排气管梢部30也可以围绕梢帽26。特别是梢帽26可以位于被加长排气管梢部30围绕的梢部凹槽32内。
图2-4所示为本发明的梢帽100的例子。梢帽100通常具有翼面12的形状或其一部分形状。梢帽100可以有许多从中通过的冷却孔110。具体而言，有第一冷却孔120、第二冷却孔130、第三冷却孔140、第四冷却孔150、第五冷却孔160、第六冷却孔170。冷却孔110沿梢帽100特殊配置。下面的表I示出了用于从点A开始的每个冷却孔110的用英寸(和毫米)表示的X、Y坐标的坐标值，如下所示：
    孔     X     Y
    120     -1.572英寸(-39.93毫米)     0.467英寸(11.86毫米)
    130     -1.336英寸(-33.93毫米)     0.605英寸(15.37毫米)
    140     -1.060英寸(-26.92毫米)     0.680英寸(17.27毫米)
    150     -0.702英寸(-17.83毫米)     0.681英寸(17.30毫米)
    160     -0.373英寸(-9.47毫米)     0.560英寸(14.22毫米)
    170     0.091英寸(2.31毫米)     0.158英寸(4.01毫米)
表I
每个冷却孔110的直径约为0.04英寸(±约0.002英寸)(约1.06毫米±约0.05毫米)。冷却孔110可以以与梢帽表面大致垂直的方式通过梢帽100。已经发现这些冷却孔110的位置优化梢帽100的冷却。
梢帽10的厚度约0.062英寸(约1.57毫米)。梢帽100的厚度已经发现可以使梢帽100的冷却最大化。
梢帽100可以由板材175制成。具体讲为HS-188板材(AMS5608)。HS-188是金属合金，具体讲是海恩斯超级合金。这种材料有优良的抗氧化能力和可焊性。(已知的梢帽使用IN 625，其厚度约0.05英寸(约1.27毫米))。使用这种材料用于梢帽100也被发现可以使梢帽100的冷却最大化，而且还可使抗氧化能力和可焊性得到提高。
梢帽100可以和叶片或轮叶10一起使用，如纽约州斯卡奈塔第通用电气公司出售的“7FA+E”涡轮机的一级叶片。这种涡轮机可以用92个叶片10和梢帽100。
如图2-4所示，梢帽100可以置于叶片10的梢部凹槽32内。梢帽100不必完全填满凹槽32。相反，还可以用第二梢帽180。梢帽100可以位于凹槽32内的梢帽支架190上，并可以用一个或更多的焊点200固定。可以采用电子束焊接或相似的焊接方法。
梢帽100还可以用于修补现有的叶片10。可以评估现有的梢帽25的氧化、变形，和冷却孔28的深度。假如需要的话，可以拆去现有的梢帽25并用这里的梢帽100替换。这种替换也可以增加叶片或轮叶10的整体寿命。
材料的选择、材料的厚度、冷却孔110的数量和冷却孔110的位置的组合单独地和共同地可使这里的梢帽100具有提高的抗氧化性能和抗蠕变性。这种改善的抵抗性能可以提高叶片10的寿命，并改善涡轮机的整体效率。
应该理解的是，上述内容涉及的仅是本发明的优选实施例，在不脱离如以下权利要求书和其对应物所限定的发明总体精神和范围的条件下允许进行许多改变和改进。
部件清单：
10     叶片
12     翼面
14     压力侧
16     吸力侧
18     基底
20     平台
22     根部
24     端部
26     梢帽
28     冷却孔
30     加长排气管梢部
32     梢部凹槽
100    梢帽
110    冷却孔
120    第一冷却孔
130    第二冷却孔
140    第三冷却孔
150    第四冷却孔
160    第五冷却孔
170    第六冷却孔
175    板材
180    第二梢帽
190    梢帽支架
200    焊点

Claims (6)

1、一种用于涡轮叶片(10)的梢帽(100)，其包括：
HS-188板材(175)；
所述板材(175)的厚度小于约0.079英寸(2毫米)；和
位于所述板材(175)上的许多孔(110)。
2、如权利要求1所述的梢帽(100)，其中所述的许多孔(110)包括6个孔(120、130、140、150、160、170)。
3、如权利要求1所述的梢帽(100)，其中所述的许多孔(110)中每个孔的直径约为0.04英寸(1.06毫米)。
4、如权利要求1所述的梢帽(100)，其中所述板材(175)的厚度约为0.062英寸(1.57毫米)。
5、如权利要求1所述的梢帽(100)，其中所述许多孔(110)按表I所列坐标定位在所述板材(175)上。
6、一种用于涡轮叶片(10)的梢帽(100)，其包括：
板材(175)；和
位于所述板材(175)内的许多孔(110)；
所述许多孔(110)按表I所列坐标定位在所述板材(175)上。
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Granted publication date: 20080723

Termination date: 20140302