CN1908379A - 低支壁应力的涡轮翼面平台的鸭嘴兽形结构 - Google Patents

Abstract

提供了用本燃气涡轮发动机中的叶片。该叶片具有一个平台，一个沿径向从该平台的第一侧面伸出的翼面部分，和从该平台的第二或下侧侧面伸出的一个连接部分。该连接部分包括一个靠紧该平台的第二侧面的一个支壁。该叶片在该平台的第二侧面以带有附加材料，用于重新分配负载使其远离该支壁。

Description

低支壁应力的涡轮翼面平台的鸭嘴兽形结构

政府权益申明

根据与空军部签定的合同F33657-99-D-2051-0014号，美利坚合众国政府可享有本发明的权利。

发明领域

本发明涉及涡轮叶片，该叶片具有带有附加材料的平台，用以减小由于将负荷远离该涡轮叶片的支壁部分分布而作用在该叶片上的应力。

背景技术

图1～图3表示在燃气涡轮发动机中使用的涡轮叶片的结构。涡轮叶片30具有一个平台32，一个从该平台32沿径向伸出的翼面部分34(且表示了其一部分)，和一个连接部分36。一般，该连接部分包括一个用于将该叶片30与一个回转圆盘(没有示出)连接的榫部分38，一个颈部分40和在该颈部分40与该平台32的后缘的下侧44之间延伸的一个支壁部分42。一些叶片所面对的较低速度和温度使该翼面部分具有邻近锯齿结构的短的根颈和支壁。支壁部分42的作用使二次流动泄漏减至最少。面对较高应力和温度的叶片具有翼面，该翼面利用侧板覆盖该支壁和锯齿结构之间的泄漏区域。

一些涡轮叶片具有较大的前缘平台，这是使该叶片和轮叶之间的流道泄漏减至最少所必需的。平台的大的悬伸，高的转子速度，短的根颈和较高的温度在该上部锯齿与负压侧和压力侧支壁会合的地方，形成应力集中。

为了减小在该支壁上的应力，需要一种重新分配负载途径使其远离该支壁的方法。

发明的说明

本发明的涡轮叶片设有一个重新分配负载途径使其远离该涡轮叶片支壁部分的装置。

根据本发明，提供一种叶片，该叶片包括一个平台，一个沿径向从该平台的第一侧面伸出的翼面部分，和一个从该平台的第二侧面伸出的连接部分。该连接部分包含一个邻接该平台的所述第二侧面的支壁。该叶片设有重新分配负载使其远离该支壁的装置。

支壁应力低的涡轮翼面平台的鸭嘴兽形结构的其他详细情况，以及其他目的和优点在下面的详细说明和附图中给出。附图中相同的标号表示相同的零件。

附图的简要说明

图1为现有技术的涡轮叶片的一部分的侧视图；

图2为是从在现有技术的涡轮叶片中使用的平台的前缘部分的底部和支壁看的透视图；

图3为表示现有技术涡轮叶片中的负载途径的图；

图4为从本发明的涡轮叶片的底部看的透视图；

图5和6为本发明的涡轮叶片的侧视图；

图7为表示本发明的涡轮叶片中负载途径分布的图4～6的涡轮叶片的底部视图；

图8为涡轮叶片中分配负载途径的一个示例性装置的等高线图。

优选实施例的详细说明

图4～8表示本发明的涡轮叶片100的一部分。涡轮叶片100具有一个平台102，一个沿径向从该平台102的第一侧面106伸出的翼面部分104，和一个从该平台102的第二侧面或下侧110伸出的连接部分108。该连接部分108包括一个榫部分112，用于将涡轮叶片100固定在转子(没有示出)一例如圆盘中的一个槽(没有示出)中。该连接部分108还包括在该榫部分112和该平台102的第二侧面110之间的一个颈部分114。该连接部分108还具有在该平台102的第二侧面110和该颈部分114的前缘端之间的一个支壁116。在工作过程中，如上所述，该支壁116受应力作用。

该平台102具有一个前缘120，一个负压侧122，一个前缘根部表面123和一个压力侧124。该平台前缘120的厚度为T1。该负压侧122和压力侧124每一侧的厚度均为T2。该平台还具有一条中心纵轴线126。

根据本发明，该平台102的前缘设有附加材料140，使负载远离该支壁116向该前缘的根部表面123的中心重新分配。这种附加材料140最好为用于制造该平台102和该涡轮叶片100的相同的材料。该附加材料可以在铸造该涡轮叶片100的过程中形成。在本发明的一个优选实施例中，该附加材料140的形状与鸭嘴兽形结构的嘴尖相同。

图8表示包括重新分配负载使其远离支壁116的装置的一种示例性附加材料形成的等高线图。图8所示的各个点1～24的附加材料的厚度列在表1中。该厚度以在最厚点5的最大厚度为100％的标准化的百分数给出。

表1

点号	1	2	3	4	5	6	7	8
									厚度	41.8	53.8	70.6	93.5	100	73.5	57.1	45.3
点号	9	10	11	12	13	14	15	16
									厚度	34.1	43.5	52.4	57.7	55.9	48.2	38.8	31.2
点号	17	18	19	20	21	22	23	24
									厚度	30.0	34.7	38.9	40.6	38.8	34.1	30.0	27.1

厚度1～24是沿看在前端根部表面121和前缘128之间的区域中的三条线A，B，C取的。线A在离该前缘根部表面121大约13.51％的规格化距离处。最接近该支壁116。线B位于离该前端根部表面121大约47.30％规格化距离处。线C位于离该前缘根部表面121大约88.59％规格化距离处。

从图8可以看出，在第二侧面110上的该附加材料140的厚度从负压侧122和压力侧124向最大点5(在线A上)，B(在线B上)和21(在线C上)逐渐增加。该最大点最好偏离该中心纵轴线126。从图8可以看出，在第二侧面110上的该平台102的厚度从沿着最接近该前缘128的线C的点至点5逐渐增加。

该附加材料140的优点是使负载，应力和应变二者远离该支壁116向该前缘根部表面123的中心分布。这与通常的叶片不同，在通常的叶片中，负载汇集在中部并沿该平台的前缘的整个宽度分配。

Claims (16)

1.一种使用于燃气涡轮发动机的叶片，包括：

一个平台，一个沿径向从该平台的第一侧面伸出的翼面部分，和从该平台的第二侧面伸出的一个连接部分；

所述连接部分包含靠紧该平台的所述第二侧面的一个支壁；和

重新分配负载使其远离该支壁的装置。

2.如权利要求1所述的叶片，其特征为，所述平台具有一个负压侧和一个压力侧；其中，所述负载重新分配装置包括用以向前缘根部表面中心向外引导负载的装置。

3.如权利要求1所述的叶片，其特征为，所述平台具有一个前缘和所述前缘处的厚度，其中，所述负载重新分配装置包含其第一厚度比在所述前缘处的所述厚度大的第一区域，和其第二厚度比所述第一厚度大的第二区域。

4.如权利要求3所述的叶片，其特征为，所述平台具有一条中心纵轴线，并且所述第一和第二区域偏离所述中心纵轴线。

5.如权利要求4所述的叶片，其特征为，所述第一区域靠近所述平台的前缘，而所述第二区域邻接所述支壁。

6.如权利要求1所述的叶片，其特征为，所述平台的负压侧具有厚度，并且所述重新分配负载的装置包括一个偏离所述支壁中心点的第三区域；所述第三区域中的所述厚度比在所述负压侧处的所述厚度大。

7.如权利要求6所述的叶片，其特征为，所述平台的厚度从所述负压侧至所述第三区域增大。

8.如权利要求6所述的叶片，其特征为，所述平台的压力侧具有厚度而在所述第三区域处的所述厚度比在所述压力侧的所述厚度大。

9.如权利要求8所述的叶片，其特征为，所述平台的所述厚度从所述压力侧至所述第三区域增大。

10.如权利要求1所述的叶片，其特征为，所述负载重新分配装置包括被配置在该平台的第二侧面上的附加材料。

11.如权利要求1所述的叶片，其特征为，所述第二侧面为所述平台的下侧。

12.一种涡轮叶片，它包括：

具有一第一侧面，一第二侧面，一压力侧，一负压侧和一前缘的一个平台；

从所述平台的第一侧面沿径向伸出的一个翼面部分；

包含从所述平台的第二侧面伸出的一个颈部分的一个连接部分；

靠近所述颈部分和所述第二侧面的交会处的一个支壁；

一个分配负荷远离所述支壁的装置；

所述分配装置包括所述平台的第二侧面上形成的附加材料。

13.如权利要求12所述的涡轮叶片，其特征为，还包括：

在所述前缘附近的第一点开始，且厚度增至邻接所述支壁的第二点的所述附加材料；

在邻近所述负压侧的第三点开始，且厚度从所述第三点增至所述第二点的所述附加材料；和

还在邻近所述压力侧的第4点开始，且厚度从所述第4点增至所述第二点的所加附加材料。

14.如权利要求13所述的涡轮叶片，其特征为，还包括具有一条中心纵轴线和所述偏离所述中心纵轴线的第二点的所述平台。

15.如权利要求14所述的涡轮叶片，其特征为，所述第一点偏离所述中心纵轴线。

16.如权利要求12所述的涡轮叶片，其特征为，所述翼面部分为一个悬伸的翼面部分。

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