本申請(qǐng)大體上涉及關(guān)于燃機(jī)或燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中的轉(zhuǎn)子葉片的設(shè)計(jì)、制造和使用的設(shè)備、方法和/或系統(tǒng)。更具體而言但不經(jīng)由限制，本申請(qǐng)涉及關(guān)于具有中跨護(hù)罩的渦輪轉(zhuǎn)子葉片的設(shè)備和組件。

背景技術(shù)：

在燃機(jī)或燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)(下文中為"燃?xì)鉁u輪")中，公知的是在壓縮機(jī)中加壓的空氣用于在燃燒器中燃燒燃料來生成熱燃燒氣流，因此氣體向下游流動(dòng)穿過一個(gè)或更多個(gè)渦輪，以使能量可從其抽取。根據(jù)此類發(fā)動(dòng)機(jī)，大體上，成排的周向間隔的轉(zhuǎn)子葉片從支承轉(zhuǎn)子盤沿徑向向外延伸。各個(gè)轉(zhuǎn)子葉片典型地包括容許轉(zhuǎn)子盤中的對(duì)應(yīng)燕尾槽中的葉片的組裝和拆卸的燕尾部，以及從燕尾部沿徑向向外延伸并且與穿過發(fā)動(dòng)機(jī)的工作流體流相互作用的翼型件。翼型件具有凹形壓力側(cè)和凸形吸入側(cè)，它們?cè)趯?duì)應(yīng)的前緣與后緣之間沿軸向延伸，并且在根部與末端之間沿徑向延伸。將理解的是，葉片末端與徑向外靜止表面緊密地間隔，用于最小化在渦輪葉片之間向下游流動(dòng)的燃燒氣體的在其間的泄漏。

翼型件的末端處的護(hù)罩或"末端護(hù)罩"通常在后級(jí)或轉(zhuǎn)子葉片上實(shí)施，以提供末端處的接觸點(diǎn)，管理輪葉振動(dòng)頻率，實(shí)現(xiàn)緩沖源，并且減小工作流體的末端上的泄漏。給定后級(jí)中的轉(zhuǎn)子葉片的長(zhǎng)度，末端護(hù)罩的緩沖作用對(duì)耐用性而言提供了顯著的益處。然而，考慮到末端護(hù)罩加至組件的重量和其它設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(包括耐受暴露于高溫和極端機(jī)械負(fù)載的幾千小時(shí)的操作)，完全利用益處為困難的。因此，盡管大末端護(hù)罩由于它們密封氣體路徑的有效方式和它們?cè)谙噜忁D(zhuǎn)子葉片之間形成的穩(wěn)定連接而為合乎需要的，但將認(rèn)識(shí)到的是，此類護(hù)罩由于轉(zhuǎn)子葉片上，特別是翼型件的基部處的增大的拉負(fù)載而為麻煩的，因?yàn)槠浔仨氈С腥~片的整個(gè)負(fù)載。

解決這一切的一種方式在于在翼型件上將護(hù)罩定位得較低。即是說，替代將護(hù)罩添加至翼型件的末端，護(hù)罩定位在中間徑向區(qū)域附近。如本文中使用的，此類護(hù)罩將稱為"中跨護(hù)罩"。在該較低(即，更內(nèi)側(cè))半徑處，護(hù)罩的質(zhì)量對(duì)轉(zhuǎn)子葉片引起降低水平的應(yīng)力。然而，關(guān)于常規(guī)中跨護(hù)罩的設(shè)計(jì)和使用的若干問題由本發(fā)明人辨識(shí)。這些問題大體上關(guān)于為了結(jié)構(gòu)和其它優(yōu)點(diǎn)而包括在中跨護(hù)罩之間作為機(jī)械地接合相鄰翼型件的器件的接觸磨損表面或墊的性能。即使在穩(wěn)健時(shí)，這些接觸表面快速地磨損，給出失準(zhǔn)的趨勢(shì)。此類失準(zhǔn)導(dǎo)致張力和剪切力施加于接觸表面，這由于接觸表面典型地為附連于中跨護(hù)罩的表面的非集成的墊而導(dǎo)致可使構(gòu)件快速地退化的有害磨損。附加的問題如空氣動(dòng)力損失也可由此類失準(zhǔn)引起。最后，在此類護(hù)罩的重量可減小同時(shí)仍滿足結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)的程度上，轉(zhuǎn)子葉片的壽命可延長(zhǎng)。

如將認(rèn)識(shí)到的，根據(jù)這些和其它標(biāo)準(zhǔn)，帶護(hù)罩的轉(zhuǎn)子葉片的設(shè)計(jì)包括許多復(fù)雜的通常競(jìng)爭(zhēng)的考慮。以優(yōu)化或提高一個(gè)或更多個(gè)期望的性能標(biāo)準(zhǔn)的方式平衡這些考慮同時(shí)仍適當(dāng)?shù)卮龠M(jìn)結(jié)構(gòu)穩(wěn)健性、零件壽命長(zhǎng)壽、可制造性和/或成本有效的發(fā)動(dòng)機(jī)操作的新穎設(shè)計(jì)代表了有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本申請(qǐng)描述了一種構(gòu)造用于在一排相同構(gòu)造的轉(zhuǎn)子葉片內(nèi)使用的、用于燃?xì)鉁u輪的轉(zhuǎn)子葉片。轉(zhuǎn)子葉片可包括：限定在凹形壓力面與沿側(cè)向相對(duì)的凸形吸入面之間的翼型件；以及中跨護(hù)罩。中跨護(hù)罩可包括從翼型件的壓力面延伸的壓力翼和從翼型件的吸入面延伸的吸入翼。中跨護(hù)罩的壓力翼和吸入翼可構(gòu)造成以便協(xié)作地形成一排相同構(gòu)造的轉(zhuǎn)子葉片內(nèi)的轉(zhuǎn)子葉片中的相鄰轉(zhuǎn)子葉片之間的界面。界面可包括：設(shè)置在壓力翼上的壓力翼接觸面，其橫跨間隙與設(shè)置在吸入翼上的吸入翼接觸面相對(duì)；以及壓力翼接觸面與吸入翼接觸面之間的預(yù)定偏移。預(yù)定偏移可構(gòu)造用于在預(yù)期操作條件使間隙閉合時(shí)，使接觸面合乎需要地對(duì)準(zhǔn)。

技術(shù)方案1.一種用于燃?xì)鉁u輪的轉(zhuǎn)子葉片，所述轉(zhuǎn)子葉片構(gòu)造用于在附接于轉(zhuǎn)子盤并且繞著轉(zhuǎn)子盤沿周向間隔的一排相同構(gòu)造的轉(zhuǎn)子葉片內(nèi)使用，所述轉(zhuǎn)子葉片還包括：

翼型件，其限定在凹形壓力面與沿側(cè)向相對(duì)的凸形吸入面之間，其中所述壓力面和所述吸入面在相對(duì)的前緣與后緣之間沿軸向延伸，并且在外側(cè)末端與內(nèi)側(cè)端之間沿徑向延伸，所述內(nèi)側(cè)端附接于構(gòu)造用于將所述轉(zhuǎn)子葉片附接于所述轉(zhuǎn)子盤的根部；以及

中跨護(hù)罩，其包括從所述翼型件的所述壓力面延伸的壓力翼和從所述翼型件的所述吸入面延伸的吸入翼；

其中所述中跨護(hù)罩的所述壓力翼和所述吸入翼構(gòu)造成以便協(xié)作地形成所述一排相同構(gòu)造的轉(zhuǎn)子葉片內(nèi)的所述轉(zhuǎn)子葉片中的安裝的相鄰轉(zhuǎn)子葉片之間的界面；

其中所述界面包括：

設(shè)置在所述壓力翼上的壓力翼接觸面，其橫跨間隙與設(shè)置在所述吸入翼上的吸入翼接觸面相對(duì)；以及

所述壓力翼接觸面與所述吸入翼接觸面之間的預(yù)定偏移，所述預(yù)定偏移構(gòu)造用于在預(yù)期操作條件使所述間隙閉合使得產(chǎn)生其間的接觸時(shí)，使所述壓力翼接觸面相對(duì)于所述吸入翼接觸面合乎需要地對(duì)準(zhǔn)。

技術(shù)方案2.根據(jù)技術(shù)方案1所述的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，所述翼型件包括扭轉(zhuǎn)構(gòu)造，其中所述翼型件構(gòu)造成在所述翼型件在所述內(nèi)側(cè)端與所述外側(cè)末端之間沿徑向延伸時(shí)，具有繞著縱軸線的扭轉(zhuǎn)，其解扭引起所述界面的所述壓力翼接觸面和所述吸入翼接觸面之間的相對(duì)移動(dòng)；

其中所述預(yù)期操作條件包括引起所述翼型件的所述扭轉(zhuǎn)構(gòu)造充分解扭來使所述間隙閉合的操作條件；并且

其中所述預(yù)期操作條件包括所述渦輪內(nèi)的所述轉(zhuǎn)子葉片的預(yù)定轉(zhuǎn)速。

技術(shù)方案3.根據(jù)技術(shù)方案2所述的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，所述預(yù)定轉(zhuǎn)速包括對(duì)應(yīng)于所述燃?xì)鉁u輪的額定負(fù)載的90%處或高于90%的操作的轉(zhuǎn)速；

其中所述翼型件的所述扭轉(zhuǎn)構(gòu)造構(gòu)造成以便在所述內(nèi)側(cè)端與外側(cè)末端之間逐漸地改變用于所述翼型件的交錯(cuò)角；并且

其中所述中跨護(hù)罩包括設(shè)置在所述翼型件上的位置范圍內(nèi)的護(hù)罩，所述位置范圍限定在所述翼型件的徑向高度的25%處的內(nèi)側(cè)邊界與所述翼型件的所述徑向高度的85%處的外側(cè)邊界之間。

技術(shù)方案4.根據(jù)技術(shù)方案1所述的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，所述燃?xì)鉁u輪包括限定穿過定位在前端處的壓縮機(jī)和定位在后端處的渦輪的工作流體流動(dòng)路徑，其定向限定所述燃?xì)鉁u輪內(nèi)的前方向和后方向；

其中流動(dòng)方向包括工作流體穿過所述工作流體流動(dòng)路徑的預(yù)期流動(dòng)方向，所述流動(dòng)方向在所述壓縮機(jī)和所述渦輪內(nèi)限定為平行于所述燃?xì)鉁u輪的中心軸線，并且沿所述后方向定向；并且

其中旋轉(zhuǎn)方向包括在所述燃?xì)鉁u輪的操作期間的用于所述轉(zhuǎn)子葉片的預(yù)期旋轉(zhuǎn)方向。

技術(shù)方案5.根據(jù)技術(shù)方案4所述的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子葉片包括構(gòu)造用于在所述渦輪中使用的轉(zhuǎn)子葉片；

其中所述界面形成在所述壓力翼和所述吸入翼的沿周向重疊的區(qū)段之間；并且

其中：

所述壓力翼包括前面和后面，所述前面面朝所述燃?xì)鉁u輪的所述前端，并且所述后面面朝所述燃?xì)鉁u輪的所述后端；并且

所述吸入翼包括前面和后面，所述前面面朝所述燃?xì)鉁u輪的所述前端，并且所述后面面朝所述燃?xì)鉁u輪的所述后端。

技術(shù)方案6.根據(jù)技術(shù)方案5所述的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，在所述壓力翼和所述吸入翼的所述沿周向重疊的區(qū)段內(nèi)，所述壓力翼定位在所述吸入翼前方，使得：

所述壓力翼接觸面形成在所述壓力翼的所述后面上；并且

所述吸入翼接觸面形成在所述吸入翼的所述前面上。

技術(shù)方案7.根據(jù)技術(shù)方案6所述的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于：

所述壓力翼接觸面包括非集成的墊，其附連于所述壓力翼的所述后面的平區(qū)段并且從其凸出；并且

所述吸入翼接觸面包括非集成的墊，其附連于所述吸入翼的所述前面的平區(qū)段并且從其凸出。

技術(shù)方案8.根據(jù)技術(shù)方案7所述的燃?xì)鉁u輪，其特征在于：

所述壓力翼的所述后面的所述非集成的墊包括大致恒定的厚度，使得在附連于所述壓力翼的所述后面的所述平區(qū)段時(shí)，所述壓力翼接觸面是平的；

所述吸入翼的所述前面的所述非集成的墊包括大致恒定的厚度，使得在附連于所述吸入翼的所述前面的所述平區(qū)段時(shí)，所述吸入翼接觸面是平的；并且

其中所述非集成的墊中的各個(gè)包括耐磨材料。

技術(shù)方案9.根據(jù)技術(shù)方案7所述的燃?xì)鉁u輪，其特征在于，外側(cè)輪廓包括如從外徑向視角觀看的所述界面的輪廓；并且

其中按所述外側(cè)輪廓：

關(guān)于離所述翼型件的距離，所述壓力翼接觸面包括遠(yuǎn)邊緣和近邊緣；并且

關(guān)于離所述翼型件的距離，所述吸入翼接觸面包括遠(yuǎn)邊緣和近邊緣。

技術(shù)方案10.根據(jù)技術(shù)方案9所述的燃?xì)鉁u輪，其特征在于，按所述外側(cè)輪廓，所述壓力翼接觸面和所述吸入翼接觸面均包括關(guān)于所述流動(dòng)方向的傾斜構(gòu)造；并且

其中：

所述壓力翼接觸面的所述傾斜構(gòu)造包括在所述壓力翼接觸面從所述遠(yuǎn)邊緣延伸至所述近邊緣時(shí)朝所述轉(zhuǎn)子葉片的所述旋轉(zhuǎn)方向的傾斜；并且

所述吸入翼接觸面的所述傾斜構(gòu)造包括在所述吸入翼接觸面從所述近邊緣延伸至所述遠(yuǎn)邊緣時(shí)朝所述轉(zhuǎn)子葉片的所述旋轉(zhuǎn)方向的傾斜。

技術(shù)方案11.根據(jù)技術(shù)方案10所述的燃?xì)鉁u輪，其特征在于，按所述外側(cè)輪廓：

所述壓力翼接觸面的所述傾斜形成所述壓力翼接觸面與所述流動(dòng)方向之間的第一角，所述第一角包括在10到80度之間；

所述吸入翼接觸面的所述傾斜形成所述吸入翼接觸面與所述流動(dòng)方向之間的第二角，所述第二角包括在10到80度之間；并且

所述界面的所述預(yù)定偏移包括周向偏移。

技術(shù)方案12.根據(jù)技術(shù)方案11所述的燃?xì)鉁u輪，其特征在于，關(guān)于所述旋轉(zhuǎn)方向，所述周向偏移包括：

所述吸入翼接觸面的所述遠(yuǎn)邊緣以所述周向偏移旋轉(zhuǎn)前接所述壓力翼接觸面的所述近邊緣；并且

所述吸入翼接觸面的所述近邊緣以所述周向偏移旋轉(zhuǎn)前接所述壓力翼接觸面的所述遠(yuǎn)邊緣。

技術(shù)方案13.根據(jù)技術(shù)方案12所述的燃?xì)鉁u輪，其特征在于，所述界面內(nèi)的所述壓力翼接觸面和所述吸入翼接觸面之間的所述相對(duì)移動(dòng)包括預(yù)計(jì)周向偏轉(zhuǎn)；

其中所述周向偏移構(gòu)造成對(duì)應(yīng)于所述預(yù)計(jì)周向偏轉(zhuǎn)，使得：

所述吸入翼接觸面的所述遠(yuǎn)邊緣在所述預(yù)期操作條件使所述間隙閉合時(shí)，與所述壓力翼接觸面的所述近邊緣沿周向?qū)?zhǔn)；并且

所述吸入翼接觸面的所述近邊緣在所述預(yù)期操作條件使所述間隙閉合時(shí)，與所述壓力翼接觸面的所述遠(yuǎn)邊緣沿周向?qū)?zhǔn)。

技術(shù)方案14.根據(jù)技術(shù)方案12所述的燃?xì)鉁u輪，其特征在于，所述界面的所述預(yù)定偏移包括徑向偏移；并且

其中所述徑向偏移包括所述壓力翼接觸面沿外側(cè)方向從所述吸入翼接觸面偏移。

技術(shù)方案15.根據(jù)技術(shù)方案14所述的燃?xì)鉁u輪，其特征在于，所述徑向偏移包括：

所述壓力翼接觸面的外側(cè)邊緣由所述吸入翼接觸面的外側(cè)邊緣的所述徑向偏移定位在外側(cè)；以及

所述壓力翼接觸面的內(nèi)側(cè)邊緣由所述吸入翼接觸面的內(nèi)側(cè)邊緣的所述徑向偏移定位在外側(cè)；

其中所述界面內(nèi)的所述壓力翼接觸面和所述吸入翼接觸面之間的所述相對(duì)移動(dòng)包括預(yù)計(jì)徑向偏轉(zhuǎn)；并且

其中所述徑向偏移構(gòu)造成對(duì)應(yīng)于所述預(yù)計(jì)徑向偏轉(zhuǎn)，使得：

所述壓力翼接觸面的所述外側(cè)邊緣在所述預(yù)期操作條件使所述間隙閉合時(shí)，與所述吸入翼接觸面的所述外側(cè)邊緣沿徑向?qū)?zhǔn)；并且

所述壓力翼接觸面的所述內(nèi)側(cè)邊緣在所述預(yù)期操作條件使所述間隙閉合時(shí)，與所述吸入翼接觸面的所述內(nèi)側(cè)邊緣沿徑向?qū)?zhǔn)。

技術(shù)方案16.根據(jù)技術(shù)方案12所述的燃?xì)鉁u輪，其特征在于，所述界面的所述預(yù)定偏移包括角偏移，所述角偏移包括所述壓力翼接觸面的所述第一角與所述吸入翼接觸面的所述第二角之間的差異。

技術(shù)方案17.根據(jù)技術(shù)方案16所述的燃?xì)鉁u輪，其特征在于，所述界面內(nèi)的所述壓力翼接觸面和所述吸入翼接觸面之間的所述相對(duì)移動(dòng)包括預(yù)計(jì)角偏轉(zhuǎn)；并且

其中所述角偏移構(gòu)造成對(duì)應(yīng)于所述預(yù)計(jì)角偏轉(zhuǎn)，使得所述壓力翼接觸面在所述預(yù)期操作條件使所述間隙閉合時(shí)，與所述吸入翼接觸面成角地對(duì)準(zhǔn)。

技術(shù)方案18.一種具有一排轉(zhuǎn)子葉片的燃?xì)鉁u輪，所述一排轉(zhuǎn)子葉片附接于轉(zhuǎn)子盤并且繞著轉(zhuǎn)子盤沿周向間隔，其中所述一排轉(zhuǎn)子葉片內(nèi)的所述轉(zhuǎn)子葉片中的各個(gè)包括：

翼型件，其限定在壓力面與沿側(cè)向相對(duì)的吸入面之間；以及

中跨護(hù)罩，其包括從所述翼型件的所述壓力面延伸的壓力翼和從所述翼型件的所述吸入面延伸的吸入翼；

其中所述中跨護(hù)罩的所述壓力翼和所述吸入翼構(gòu)造成以便協(xié)作地形成所述一排轉(zhuǎn)子葉片內(nèi)的所述轉(zhuǎn)子葉片中的安裝的相鄰轉(zhuǎn)子葉片之間的界面；并且

其中所述界面包括：

設(shè)置在所述壓力翼上的壓力翼接觸面，其橫跨間隙與設(shè)置在所述吸入翼上的吸入翼接觸面相對(duì)；以及

所述壓力翼接觸面與所述吸入翼接觸面之間的預(yù)定偏移，所述預(yù)定偏移構(gòu)造用于在預(yù)期操作條件使所述間隙閉合使得產(chǎn)生其間的接觸時(shí)，使所述壓力翼接觸面相對(duì)于所述吸入翼接觸面合乎需要地對(duì)準(zhǔn)。

技術(shù)方案19.根據(jù)技術(shù)方案18所述的燃?xì)鉁u輪，其特征在于，外側(cè)輪廓包括如從外徑向視角觀看的所述界面的輪廓；并且

其中按所述外側(cè)輪廓：

關(guān)于離所述翼型件的距離，所述壓力翼接觸面包括遠(yuǎn)邊緣和近邊緣；并且

關(guān)于離所述翼型件的距離，所述吸入翼接觸面包括遠(yuǎn)邊緣和近邊緣；

其中所述界面的所述預(yù)定偏移包括周向偏移；并且

其中關(guān)于所述旋轉(zhuǎn)方向，所述周向偏移包括：

所述吸入翼接觸面的所述遠(yuǎn)邊緣以所述周向偏移旋轉(zhuǎn)前接所述壓力翼接觸面的所述近邊緣；以及

所述吸入翼接觸面的所述近邊緣以所述周向偏移旋轉(zhuǎn)前接所述壓力翼接觸面的所述遠(yuǎn)邊緣。

技術(shù)方案20.根據(jù)技術(shù)方案19所述的燃?xì)鉁u輪，其特征在于，所述界面的所述預(yù)定偏移包括徑向偏移；并且

其中所述徑向偏移包括所述壓力翼接觸面沿外側(cè)方向從所述吸入翼接觸面偏移。

本申請(qǐng)的這些及其它特征將在審閱結(jié)合附圖進(jìn)行時(shí)的優(yōu)選實(shí)施例的以下詳細(xì)描述和所附權(quán)利要求時(shí)變得顯而易見。

附圖說明

通過仔細(xì)研究連同附圖進(jìn)行的本發(fā)明的示例性實(shí)施例的以下更詳細(xì)的描述，將更完整地理解和認(rèn)識(shí)到本發(fā)明的這些和其它特征，在該附圖中：

圖1為根據(jù)本申請(qǐng)的方面和實(shí)施例的可包括渦輪葉片的示例性燃?xì)鉁u輪的示意圖；

圖2為圖1的燃?xì)鉁u輪的壓縮機(jī)區(qū)段的截面視圖；

圖3為圖1的燃?xì)鉁u輪的渦輪區(qū)段的截面視圖；

圖4為根據(jù)本申請(qǐng)的方面和實(shí)施例的包括內(nèi)部冷卻構(gòu)造和結(jié)構(gòu)布置的示例性渦輪轉(zhuǎn)子葉片的側(cè)視圖；

圖5為沿圖4的視線5-5的截面視圖；

圖6為沿圖4的視線6-6的截面視圖；

圖7為沿圖4的視線7-7的截面視圖；

圖8為根據(jù)本申請(qǐng)的方面和實(shí)施例的可包括末端護(hù)罩和構(gòu)造的示例性渦輪轉(zhuǎn)子葉片的透視圖；

圖9為根據(jù)本發(fā)明的方面或本發(fā)明可在其內(nèi)使用的具有中跨護(hù)罩的示例性轉(zhuǎn)子葉片的透視圖；

圖10為根據(jù)本發(fā)明的方面或本發(fā)明可在其內(nèi)使用的具有中跨護(hù)罩的轉(zhuǎn)子葉片的示例性安裝布置的透視圖；

圖11為根據(jù)本發(fā)明的方面或本發(fā)明可在其內(nèi)使用的具有中跨護(hù)罩的轉(zhuǎn)子葉片的示例性安裝布置的外側(cè)圖；

圖12為根據(jù)本發(fā)明的方面的具有中跨護(hù)罩的翼型件的透視圖；

圖13為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的具有形成界面的中跨護(hù)罩的轉(zhuǎn)子葉片的示例性安裝布置的透視圖；

圖14為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的具有形成界面的中跨護(hù)罩的轉(zhuǎn)子葉片的示例性安裝布置的外側(cè)輪廓視圖；

圖15為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的具有形成界面的中跨護(hù)罩的轉(zhuǎn)子葉片的示例性安裝布置的向下游看的視圖；

圖16為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的具有形成界面的中跨護(hù)罩的轉(zhuǎn)子葉片的示例性安裝布置的向上游看的視圖；以及

圖17為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的具有形成界面的中跨護(hù)罩的轉(zhuǎn)子葉片的示例性安裝布置的向下游看的視圖。

具體實(shí)施方式

本申請(qǐng)的方面和優(yōu)點(diǎn)在下面在以下描述中闡述，或者可從描述為明顯的，或者可通過本發(fā)明的實(shí)踐學(xué)習(xí)?，F(xiàn)在將詳細(xì)參照本發(fā)明的本實(shí)施例，其一個(gè)或更多個(gè)實(shí)例在附圖中示出。詳細(xì)描述使用了數(shù)字標(biāo)號(hào)來表示附圖中的特征。附圖和描述中相似或類似的標(biāo)號(hào)可用于表示本發(fā)明的實(shí)施例的相似或類似的部分。如將認(rèn)識(shí)到的，各個(gè)實(shí)例經(jīng)由闡釋本發(fā)明提供，而不限制本發(fā)明。實(shí)際上，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將顯而易見的是，可在本發(fā)明中作出改型和變型，而不脫離其范圍或精神。例如，示為或描述為一個(gè)實(shí)施例的部分的特征可用于另一個(gè)實(shí)施例上以產(chǎn)生又一個(gè)實(shí)施例。意圖是，本發(fā)明覆蓋歸入所附權(quán)利要求和它們的等同物的范圍內(nèi)的此類改型和變型。將理解的是，本文中提到的范圍和極限包括位于規(guī)定極限內(nèi)的所有子范圍(包括極限它們自身)，除非另外陳述。此外，某些用語選擇成描述本發(fā)明及其構(gòu)件子系統(tǒng)和部分。在可能的程度上，這些用語基于技術(shù)領(lǐng)域中常見的術(shù)語來選擇。更進(jìn)一步，將認(rèn)識(shí)到的是，此類用語通常經(jīng)受不同的詮釋。例如，可在本文中稱為單個(gè)構(gòu)件的事物可在別處稱為由多個(gè)固件構(gòu)成，或者，可在本文中稱為包括多個(gè)構(gòu)件的事物可在別處稱為單個(gè)構(gòu)件。在理解本發(fā)明的范圍時(shí)，應(yīng)當(dāng)不僅注意使用的特定術(shù)語，而且注意所附描述和上下文，以及引用和描述的構(gòu)件的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、功能和/或使用，包括用語涉及若干圖的方式以及當(dāng)然所附權(quán)利要求中的術(shù)語的準(zhǔn)確使用。此外，盡管以下實(shí)例關(guān)于某些類型的燃?xì)鉁u輪或渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)提出，但本申請(qǐng)的技術(shù)還可適用于(而不限于)其它種類的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，如相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域中的技術(shù)人員將理解的。因此，應(yīng)當(dāng)理解的是，除非另外陳述，否則用語"燃?xì)鉁u輪"在本文中的使用旨在寬泛地，并且將本發(fā)明的適用性限于各種類型的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)。

給定燃?xì)鉁u輪如何操作的性質(zhì)，若干用語在描述它們的功能的某些方面時(shí)證明是特別有用的。這些用語和它們的定義如下，除非另外明確地陳述。

用語"前"和"后"是指關(guān)于燃?xì)鉁u輪的定向的方向，并且更具體而言，發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮機(jī)區(qū)段和渦輪區(qū)段的相對(duì)定位。因此，如本文中使用的，用語"前"是指壓縮機(jī)端，而"后"是指渦輪端。將認(rèn)識(shí)到的是，這些用語中的各個(gè)可用于指示沿發(fā)動(dòng)機(jī)的中心軸線的移動(dòng)方向或相對(duì)位置。

用語"下游"和"上游"在本文中用于指示關(guān)于移動(dòng)穿過其的流動(dòng)的方向(下文中為"流動(dòng)方向")的指定導(dǎo)管或流動(dòng)路徑內(nèi)的位置。因此，用語"下游"是指流體流動(dòng)穿過指定導(dǎo)管的方向，而"上游"是指與之相反的方向。關(guān)于本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解到的內(nèi)容，這些用語可解釋為在給定正常或預(yù)計(jì)操作中穿過導(dǎo)管的流動(dòng)方向。如將認(rèn)識(shí)到的，在燃?xì)鉁u輪的壓縮機(jī)和渦輪區(qū)段內(nèi)，工作流體引導(dǎo)穿過環(huán)形形狀的工作流體流動(dòng)路徑并且容納在其內(nèi)，該環(huán)形形狀的工作流體流動(dòng)路徑繞著發(fā)動(dòng)機(jī)的中心軸線限定。在此類情況下，用語"流動(dòng)方向"可表示代表穿過發(fā)動(dòng)機(jī)的工作流體流動(dòng)路徑的工作流體的理想化的預(yù)期流動(dòng)方向的基準(zhǔn)方向。該基準(zhǔn)方向可理解為平行于燃?xì)鉁u輪的中心軸線并且沿下游或后方向定向的方向。

因此，例如，穿過燃?xì)鉁u輪的工作流體流動(dòng)路徑的工作流體流可描述為開始為沿預(yù)期流動(dòng)方向穿過壓縮機(jī)加壓的空氣，在與燃料一起燃燒時(shí)變?yōu)槿紵髦械娜紵龤怏w，并且最后在其穿過渦輪時(shí)沿預(yù)期流動(dòng)方向膨脹。作為備選，工作流體流可描述為朝燃?xì)鉁u輪的前端或上游端在前或上游位置處開始，大體上沿下游或后方向移動(dòng)，并且最后朝燃?xì)鉁u輪的后或下游端終止于后或下游位置處。

在燃?xì)鉁u輪的許多構(gòu)件(如，壓縮機(jī)和渦輪轉(zhuǎn)子葉片)在操作期間旋轉(zhuǎn)時(shí)，用語旋轉(zhuǎn)前方和旋轉(zhuǎn)后方可用于敘述關(guān)于發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的旋轉(zhuǎn)的子構(gòu)件或子區(qū)域的定位。因此，如將認(rèn)識(shí)到的，這些用語可按壓縮機(jī)或渦輪內(nèi)的旋轉(zhuǎn)的方向(下文為"旋轉(zhuǎn)方向")區(qū)分位置。給定燃?xì)鉁u輪的正?；蝾A(yù)計(jì)操作，旋轉(zhuǎn)方向可理解為用于構(gòu)件的預(yù)期旋轉(zhuǎn)方向。

此外，給定燃?xì)鉁u輪的構(gòu)造，特別是繞著共同的軸或轉(zhuǎn)子的壓縮機(jī)和渦輪區(qū)段的布置，以及許多燃燒器類型共有的圓柱構(gòu)造，描述關(guān)于軸線的位置的用語可在本文中有規(guī)則地使用。在該方面，將認(rèn)識(shí)到的是，用語"徑向"是指垂直于軸線的移動(dòng)或位置。與此相關(guān)，可需要描述離中心軸線的相對(duì)距離。在此類情況下，例如，如果第一構(gòu)件駐留成比第二構(gòu)件更接近中心軸線，則第一構(gòu)件將描述為在第二構(gòu)件的"徑向內(nèi)側(cè)"或"內(nèi)側(cè)"。在另一方面，如果第一構(gòu)件駐留成更遠(yuǎn)離中心軸線，則第一構(gòu)件將描述為在第二構(gòu)件的"徑向外側(cè)"或"外側(cè)"。如本文中使用的，用語"軸向的"是指平行于軸線的移動(dòng)或位置，而用語"周向的"是指圍繞軸線的移動(dòng)或位置。除非另外陳述或根據(jù)上下文顯而易見，否則描述關(guān)于軸線的位置的這些用語應(yīng)當(dāng)解釋為關(guān)于發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮機(jī)和渦輪區(qū)段的中心軸線，如由延伸穿過各個(gè)的轉(zhuǎn)子限定的。然而，用語還可關(guān)于燃?xì)鉁u輪內(nèi)的某些構(gòu)件或子系統(tǒng)的縱軸線使用，如例如，常規(guī)圓柱形或"筒形"燃燒器典型地圍繞其布置的縱軸線。

最后，用語"轉(zhuǎn)子葉片"在無另外的特殊性的情況下表示壓縮機(jī)或渦輪的旋轉(zhuǎn)葉片，并且因此可包括壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子葉片和渦輪轉(zhuǎn)子葉片兩者。用語"定子葉片"在無另外的特殊性的情況下是指壓縮機(jī)或渦輪的靜止葉片，并且因此可包括壓縮機(jī)定子葉片和渦輪定子葉片兩者。用語"葉片"可用于大體上表示任一類型的葉片。因此，在無另外的特殊性的情況下，用語"葉片"包括所有類型的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)葉片，包括壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子葉片、壓縮機(jī)定子葉片、渦輪轉(zhuǎn)子葉片、渦輪定子葉片等。

經(jīng)由背景，現(xiàn)在具體參照附圖，圖1至3示出了根據(jù)本發(fā)明或本發(fā)明可在其內(nèi)使用的示例性燃?xì)鉁u輪。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的是，本發(fā)明可不限于該類型的使用。如陳述的，本發(fā)明可用于燃?xì)鉁u輪，如用于發(fā)電和飛機(jī)中的發(fā)動(dòng)機(jī)、蒸汽渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)以及其它類型的旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)中，如本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到的。因此，提供的實(shí)例不意在限制，除非另外陳述。圖1為燃?xì)鉁u輪10的示意圖。大體上，燃?xì)鉁u輪通過從由壓縮空氣流中的燃料的燃燒產(chǎn)生的加壓熱氣流抽取能量而操作。如圖1中所示，燃?xì)鉁u輪10可構(gòu)造有軸向壓縮機(jī)11和燃燒器13，軸向壓縮機(jī)11由公共軸或轉(zhuǎn)子機(jī)械地聯(lián)接于下游的渦輪區(qū)段或渦輪12，燃燒器13定位在壓縮機(jī)11與渦輪12之間。如圖1中所示，燃?xì)鉁u輪可繞著公共中心軸線19形成。

圖2示出了可用于圖1的燃?xì)鉁u輪中的示例性多級(jí)軸向壓縮機(jī)11的視圖。如所示，壓縮機(jī)11可具有多個(gè)級(jí)，其中各個(gè)包括一排壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子葉片14，以及一排壓縮機(jī)定子葉片15。因此，第一級(jí)可包括繞著中心軸旋轉(zhuǎn)的一排壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子葉片14，后接在操作期間保持靜止的一排壓縮機(jī)定子葉片15。圖3示出了可用于圖1的燃?xì)鉁u輪中的示例性渦輪區(qū)段或渦輪12的局部視圖。渦輪12也可包括多個(gè)級(jí)。示出了三個(gè)示例性級(jí)，但更多或更少的級(jí)可存在。各個(gè)級(jí)可包括在操作期間保持靜止的多個(gè)渦輪噴嘴或定子葉片17，后接在操作期間繞著軸旋轉(zhuǎn)的多個(gè)渦輪輪葉或轉(zhuǎn)子葉片16。渦輪定子葉片17大體上沿周向與彼此間隔，并且繞著旋轉(zhuǎn)軸線固定于外殼。渦輪轉(zhuǎn)子葉片16可安裝在渦輪輪或轉(zhuǎn)子盤(未示出)上用于繞著中心軸線旋轉(zhuǎn)。將認(rèn)識(shí)到的是，渦輪定子葉片17和渦輪轉(zhuǎn)子葉片16位于穿過渦輪12的熱氣體路徑或工作流體流動(dòng)路徑中。工作流體流動(dòng)路徑內(nèi)的燃燒氣體或工作流體的流動(dòng)方向由箭頭指示。

在用于燃?xì)鉁u輪10的操作的一個(gè)實(shí)例中，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子葉片14在軸向壓縮機(jī)11內(nèi)的旋轉(zhuǎn)可壓縮空氣流。在燃燒器13中，當(dāng)壓縮空氣與燃料混合并且點(diǎn)燃時(shí)，可釋放能量。來自燃燒器13的所得的熱氣體或工作流體的流接著在渦輪轉(zhuǎn)子葉片16之上引導(dǎo)，這引起渦輪轉(zhuǎn)子葉片16繞著軸旋轉(zhuǎn)。以該方式，工作流體流的能量轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)葉片和旋轉(zhuǎn)軸(給定轉(zhuǎn)子葉片與軸之間的連接)的機(jī)械能。軸的機(jī)械能接著可用于驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子葉片14的旋轉(zhuǎn)，使得產(chǎn)生壓縮空氣的必要供應(yīng)，并且例如還使發(fā)電機(jī)發(fā)電。

出于背景的目的，圖4至7提供了根據(jù)本發(fā)明的方面或本發(fā)明的方面可在其內(nèi)實(shí)踐的渦輪轉(zhuǎn)子葉片16的視圖。如將認(rèn)識(shí)到的，這些圖提供成示出轉(zhuǎn)子葉片的共有構(gòu)造，以便敘述這些葉片內(nèi)的構(gòu)件和區(qū)域之間的空間關(guān)系用于隨后參照，同時(shí)還描述了影響其內(nèi)部和外部設(shè)計(jì)的幾何約束和其它標(biāo)準(zhǔn)。盡管該實(shí)例的葉片是轉(zhuǎn)子葉片，但將認(rèn)識(shí)到的是，除非另外陳述，否則本發(fā)明也可應(yīng)用于燃?xì)鉁u輪內(nèi)的其它類型的葉片。

如所示，轉(zhuǎn)子葉片16可包括用于附接于轉(zhuǎn)子盤的根部21。例如，根部21可包括構(gòu)造用于安裝在轉(zhuǎn)子盤的外周中的對(duì)應(yīng)燕尾槽中的燕尾部22。根部21還可包括柄23，其在燕尾部22與平臺(tái)24之間延伸。如所示，平臺(tái)24形成根部21和翼型件25的接合部，其為截?cái)啻┻^渦輪12的工作流體流并且引起旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子葉片16的有效構(gòu)件。平臺(tái)24可限定翼型件25的內(nèi)側(cè)端，以及穿過渦輪12的工作流體流動(dòng)路徑的內(nèi)側(cè)邊界的區(qū)段。

轉(zhuǎn)子葉片的翼型件25可包括凹形壓力面26和沿周向或側(cè)向相對(duì)的凸形吸入面27。壓力面26和吸入面27可分別在相對(duì)的前緣28與后緣29之間沿軸向延伸。壓力面26和吸入面27還可從內(nèi)側(cè)端(即，平臺(tái)24)到翼型件25的外側(cè)末端31沿徑向方向延伸。翼型件25可包括在平臺(tái)24與外側(cè)末端31之間延伸的彎曲或定輪廓形狀。如圖4和5中所示，翼型件25的形狀可在其在平臺(tái)24與外側(cè)末端31之間延伸時(shí)逐漸地成錐形。成錐形可包括如圖4中所示的使翼型件25的前緣28與后緣29之間的距離縮小的軸向成錐形，以及如圖5中所示的減小如限定在吸入面26與壓力面27之間的翼型件25的厚度的周向成錐形。如圖6和7中所示，翼型件25的定輪廓形狀還可包括在其從平臺(tái)24延伸時(shí)繞著翼型件25的縱軸線的扭轉(zhuǎn)。扭轉(zhuǎn)典型地構(gòu)造成以便在內(nèi)側(cè)端與外側(cè)末端31之間逐漸地改變用于翼型件25的交錯(cuò)角。

出于描述目的，如圖4中所示，轉(zhuǎn)子葉片16的翼型件25還可描述為包括限定至軸向中線32的各側(cè)的前緣區(qū)段或半部以及后緣區(qū)段或半部。根據(jù)本文中的其使用，軸向中線32可通過連接平臺(tái)24與外側(cè)末端31之間的翼型件25的弧線35的中點(diǎn)34來形成。此外，翼型件25可描述為包括限定在翼型件25的徑向中線33內(nèi)側(cè)和外側(cè)的兩個(gè)沿徑向堆疊的區(qū)段。因此，如本文中使用的，翼型件25的內(nèi)側(cè)區(qū)段或半部在平臺(tái)24與徑向中線33之間延伸，而外側(cè)區(qū)段或半部在徑向中線33與外側(cè)末端31之間延伸。最后，翼型件25可描述為包括壓力面區(qū)段半部和吸入面區(qū)段或半部，它們?nèi)鐚⒄J(rèn)識(shí)到的，限定至翼型件25的弧線35的各側(cè)和翼型件25的對(duì)應(yīng)面26,27。

轉(zhuǎn)子葉片16還可包括具有一個(gè)或更多個(gè)冷卻通道37的內(nèi)部冷卻構(gòu)造36，冷卻劑在操作期間循環(huán)穿過一個(gè)或更多個(gè)冷卻通道37。冷卻通道37可從形成穿過轉(zhuǎn)子葉片16的根部21的至供應(yīng)源的連接部沿徑向向外延伸。冷卻通道37可為線性的、彎曲的或它們的組合，并且可包括一個(gè)或更多個(gè)出口或表面端口，通過其，冷卻劑從轉(zhuǎn)子葉片16排出并且到工作流體流動(dòng)路徑中。

圖8提供了包括末端護(hù)罩41的示例性渦輪轉(zhuǎn)子葉片16的透視圖。如所示，末端護(hù)罩41可定位在翼型件25的外側(cè)端附近或處。末端護(hù)罩41可包括沿軸向和沿周向延伸的平板或平面構(gòu)件，其朝其中心由翼型件25支承。出于描述目的，末端護(hù)罩41可包括內(nèi)側(cè)表面45、外側(cè)表面44和邊緣46。如所示，內(nèi)側(cè)表面45橫跨末端護(hù)罩41的窄徑向厚度與外側(cè)表面44相對(duì)，而邊緣46將內(nèi)側(cè)表面45連接于外側(cè)表面44，并且如本文中使用的，限定末端護(hù)罩41的外周輪廓或形狀。

密封軌道42可沿末端護(hù)罩41的外側(cè)表面44定位。大體上，如所示，密封軌道42為翅片狀凸起，其從末端護(hù)罩41的外側(cè)表面44沿徑向向外延伸。密封軌道42可沿轉(zhuǎn)子葉片16的旋轉(zhuǎn)的方向或"旋轉(zhuǎn)方向"在末端護(hù)罩41的相對(duì)端之間沿周向延伸。如將認(rèn)識(shí)到的，密封軌道42可用于阻止穿過徑向間隙的工作流體的泄漏，該徑向間隙存在于末端護(hù)罩41與限定穿過渦輪的工作流體流動(dòng)路徑的外側(cè)邊界的包繞的靜止構(gòu)件之間。在一些常規(guī)設(shè)計(jì)中，密封軌道42可沿徑向延伸到橫跨該間隙與其相對(duì)的可磨耗的靜止蜂窩式護(hù)罩中。密封軌道42可延伸橫跨末端護(hù)罩41的外側(cè)表面44的大致整個(gè)周向長(zhǎng)度。如本文中使用的，末端護(hù)罩41的周向長(zhǎng)度是沿旋轉(zhuǎn)方向50的末端護(hù)罩41的長(zhǎng)度。刀齒43可設(shè)置在密封軌道42上。如將認(rèn)識(shí)到的，刀齒43可提供用于在比密封軌道42的寬度略寬的靜止護(hù)罩的可磨耗的涂層或蜂窩中切割凹槽。末端護(hù)罩41可包括填角區(qū)域，其構(gòu)造成提供末端護(hù)罩41和翼型件25的發(fā)散表面之間的平滑表面過渡，以及末端護(hù)罩41與密封軌道42之間的那些平滑表面過渡。

圖9至11提供了根據(jù)本發(fā)明或本發(fā)明的方面可在其內(nèi)實(shí)踐的具有中跨護(hù)罩的示例性渦輪轉(zhuǎn)子葉片的視圖。圖9示出了其中翼型件25包括示例性中跨護(hù)罩75的轉(zhuǎn)子葉片16的透視圖。如將認(rèn)識(shí)到的，中跨護(hù)罩75與剛剛論述的末端護(hù)罩41構(gòu)件共有某些特征和性質(zhì)。例如，類似于末端護(hù)罩41，中跨護(hù)罩75可構(gòu)造成在一排安裝的轉(zhuǎn)子葉片16內(nèi)的相鄰翼型件25之間跨越。但如將認(rèn)識(shí)到的，不同于末端護(hù)罩41，中跨護(hù)罩75并未定位在翼型件25的外側(cè)末端31處或附近。作為替代，如所示，中跨護(hù)罩75沿徑向與翼型件25的中間區(qū)域重合。因此，中跨護(hù)罩75可定位在翼型件25的徑向中線33附近。根據(jù)本文中使用的另一個(gè)定義，中跨護(hù)罩75可寬泛地限定為定位在翼型件25的外側(cè)末端41內(nèi)側(cè)和平臺(tái)24外側(cè)的護(hù)罩。根據(jù)本文中使用的另一個(gè)定義，中跨護(hù)罩75還可限定為設(shè)置在翼型件25的徑向范圍內(nèi)的護(hù)罩。因此，根據(jù)某些實(shí)施例，該徑向范圍可限定為在翼型件25的徑向高度的近似25%的內(nèi)側(cè)邊界與翼型件25的徑向高度的近似85%的外側(cè)邊界之間。根據(jù)其它更具體的實(shí)施例，中跨護(hù)罩75的位置范圍限定為在翼型件25的徑向高度的近似33%的內(nèi)側(cè)邊界與翼型件25的徑向高度的近似66%的外側(cè)邊界之間。

根據(jù)本構(gòu)造，中跨護(hù)罩75可包括從翼型件25的側(cè)部延伸的翼狀凸起。這些翼狀凸起中的各個(gè)可根據(jù)凸起從其延伸的翼型件25的面26,27來提到。因此，出于本文中的描述目的，中跨跨度75稱為包括從翼型件25的壓力面26伸出的壓力翼76，以及從翼型件25的吸入面27伸出的吸入翼77。如所示，翼76,77中的各個(gè)可構(gòu)造為沿軸向和沿周向伸出的構(gòu)件，其相比于翼型件25的徑向高度在徑向維度上相對(duì)細(xì)，由此使它們類似于"翼"。但作為"翼"的該名稱不旨在以本文中未陳述的方式限制。如下文將更詳細(xì)所述，中跨護(hù)罩75的翼76,77中的各個(gè)可構(gòu)造成與定位在其旁邊并且在相同葉片排內(nèi)的、相似構(gòu)造的相鄰轉(zhuǎn)子葉片的翼76,77中的相對(duì)的一個(gè)在功能上協(xié)作。該功能協(xié)作可包括機(jī)械接合以及產(chǎn)生改進(jìn)組件的空氣動(dòng)力性能的構(gòu)造兩者。

圖10提供了具有中跨護(hù)罩75的轉(zhuǎn)子葉片16在它們可布置在示例性安裝條件中時(shí)的透視圖，而圖11提供了相同組件的俯視圖。如所示，中跨護(hù)罩75可構(gòu)造成以便聯(lián)結(jié)或接合鄰近于它們的轉(zhuǎn)子葉片16的其它中跨護(hù)罩75。因此，在成排的轉(zhuǎn)子葉片16內(nèi)，如所示，從第一轉(zhuǎn)子葉片16的壓力面26延伸的壓力翼76可構(gòu)造成與吸入翼77協(xié)作，吸入翼77從駐留于第一轉(zhuǎn)子葉片16的一側(cè)的第二轉(zhuǎn)子葉片16的吸入面27延伸。類似地，從第一轉(zhuǎn)子葉片16的吸入面27延伸的吸入翼77可構(gòu)造成與壓力翼76協(xié)作，壓力翼76從駐留于第一轉(zhuǎn)子葉片16的另一側(cè)的第三轉(zhuǎn)子葉片16的壓力面26延伸。以該方式，中跨護(hù)罩75可用于在操作期間產(chǎn)生相鄰轉(zhuǎn)子葉片16的翼型件25之間的接觸點(diǎn)。該接觸點(diǎn)可出現(xiàn)在中跨護(hù)罩與護(hù)罩界面(下文中為"界面85")之間，橫跨其，壓力翼接觸面86和吸入翼接觸面87可接合彼此。該接觸可為間斷或恒定的，并且可取決于燃?xì)鉁u輪的操作模式。如將認(rèn)識(shí)到的，以該方式聯(lián)結(jié)轉(zhuǎn)子葉片16的翼型件25可完成來增大組件的自然頻率和緩沖操作振動(dòng)，這可減小轉(zhuǎn)子葉片16上的總體機(jī)械應(yīng)力并且延長(zhǎng)使用壽命。

現(xiàn)在具體參照?qǐng)D12至15，提出了具有中跨護(hù)罩的轉(zhuǎn)子葉片16的若干構(gòu)造，其根據(jù)本發(fā)明的某些方面和示例性實(shí)施例。如將認(rèn)識(shí)到的，這些實(shí)例參照并且鑒于本文中已經(jīng)提供的構(gòu)件和相關(guān)構(gòu)思，特別是關(guān)于前述附圖論述的那些來描述。如之前，中跨護(hù)罩75可包括從翼型件25的壓力面26延伸的壓力翼76和從翼型件25的吸入面27延伸的吸入翼77。中跨護(hù)罩75的壓力翼76和吸入翼77可構(gòu)造成以便一旦此類葉片并排安裝在轉(zhuǎn)子盤上就協(xié)作地形成相同設(shè)計(jì)的相鄰轉(zhuǎn)子葉片之間的界面85。如將認(rèn)識(shí)到的，界面85可包括設(shè)置在壓力翼76上的壓力翼接觸面86，以及設(shè)置在吸入翼77上的吸入翼接觸面87。界面85可包括橫跨間隙88彼此相對(duì)的接觸面86,87。一旦安裝轉(zhuǎn)子葉片，則界面85的間隙88可改變距離。即是說，如圖14中所示，間隙88可在冷構(gòu)造或冷狀態(tài)中較寬，這在發(fā)動(dòng)機(jī)未操作時(shí)。在其它條件中，例如，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)以一能力(即，熱狀態(tài))操作時(shí)，如圖11中所示，間隙88可大致閉合，以使接觸面86,87在一起。

根據(jù)本發(fā)明，在冷狀態(tài)中，間隙88可為寬的，并且界面85的接觸面86,87之間的相對(duì)對(duì)準(zhǔn)和位置可包括預(yù)定偏移。如本文中提供的，該預(yù)定偏移可構(gòu)造成使得在操作條件使間隙88閉合時(shí)，實(shí)現(xiàn)接觸面86,87之間的合乎需要對(duì)準(zhǔn)。即是說，界面85包括接觸面86,87之間的預(yù)定偏移，其構(gòu)造用于在預(yù)期操作條件導(dǎo)致使間隙88閉合時(shí)，使壓力翼接觸面86相對(duì)于吸入翼接觸面87合乎需要地對(duì)準(zhǔn)。

如關(guān)于圖4至7論述的，轉(zhuǎn)子葉片的翼型件通常構(gòu)造有扭轉(zhuǎn)構(gòu)造。該扭轉(zhuǎn)構(gòu)造典型地完成來關(guān)于葉片的徑向高度逐漸改變翼型件的交錯(cuò)角。因此，在翼型件25在平臺(tái)24與外側(cè)末端31之間沿徑向延伸時(shí)，該扭轉(zhuǎn)繞著翼型件25的縱軸線發(fā)生，如圖6和7中所繪。在正常操作期間，轉(zhuǎn)子葉片的轉(zhuǎn)速可引起翼型件25略微"解扭"，并且這可使界面85的間隙88縮小，直到接觸面86,87在一起。一旦進(jìn)行接觸，則產(chǎn)生支承中跨護(hù)罩環(huán)，這可有益地減小振動(dòng)、改進(jìn)耐用性，并且抵抗任何進(jìn)一步解扭。如將認(rèn)識(shí)到的，翼型件25的該解扭可引起除導(dǎo)致使間隙88閉合的軸向移動(dòng)之外的、接觸面86,87之間的其它類型的相對(duì)移動(dòng)。即是說，解扭的翼型件25可關(guān)于彼此、接觸面86,87橫跨界面85沿周向、沿徑向和/或成角地偏轉(zhuǎn)。引起此類偏轉(zhuǎn)和相對(duì)移動(dòng)的預(yù)期操作條件可限定為使翼型件25充分解扭以便使間隙88閉合所需的操作。例如，預(yù)期操作條件可包括引起必要解扭的發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的預(yù)定轉(zhuǎn)速。根據(jù)某些實(shí)施例，預(yù)期操作條件可限定為發(fā)動(dòng)機(jī)的預(yù)定轉(zhuǎn)速和操作溫度。例如，預(yù)期操作條件可對(duì)應(yīng)于等于或大于發(fā)動(dòng)機(jī)的額定負(fù)載的90%的燃?xì)鉁u輪的操作模式。

出于描述目的，燃?xì)鉁u輪包括限定穿過定位在前端處的壓縮機(jī)和定位在后端處的渦輪的工作流體流動(dòng)路徑。如將認(rèn)識(shí)到的，該定向可用于限定燃?xì)鉁u輪和其構(gòu)件區(qū)段內(nèi)的前方向和后方向。此外，給定正常操作，如本文中使用的，用語"流動(dòng)方向"(如由箭頭89指示)是指穿過工作流體流動(dòng)路徑的工作流體流的大體方向。因此，在壓縮機(jī)和渦輪區(qū)段內(nèi)，用語流動(dòng)方向可理解為理想化的基準(zhǔn)方向，其限定為平行于燃?xì)鉁u輪的中心軸線并且沿后方向定向。如提到的，用語"旋轉(zhuǎn)方向"(如由箭頭90指示)是指在發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮機(jī)或渦輪區(qū)段內(nèi)的正常操作條件期間的用于轉(zhuǎn)子葉片的預(yù)期旋轉(zhuǎn)方向。最后，除非另外陳述，否則將理解的是，本發(fā)明可連同構(gòu)造用于在燃?xì)鉁u輪的壓縮機(jī)或渦輪區(qū)段中使用的轉(zhuǎn)子葉片使用。如所示，一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例包括連同特別地構(gòu)造用于發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪區(qū)段的轉(zhuǎn)子葉片使用。

給定以上定義，將認(rèn)識(shí)到的是，壓力翼76和吸入翼77均可描述為包括前面92和后面93。如所示，各個(gè)的前面92面朝燃?xì)鉁u輪的前端(或沿上游方向)，并且各個(gè)的后面93面朝燃?xì)鉁u輪的后端(或沿下游方向)。如所示，界面85可形成在壓力翼76和吸入翼77的周向重疊區(qū)段之間。在該周向重疊內(nèi)，根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，壓力翼76定位在吸入翼77前方。如將認(rèn)識(shí)到的，在此類情況中，壓力翼接觸面86形成在壓力翼76的后面93上，并且吸入翼接觸面87形成在吸入翼77的前面92上。

根據(jù)某些優(yōu)選實(shí)施例，如圖13和14中所示，壓力翼接觸面86可構(gòu)造為附連于壓力翼76的后面93的非集成墊91。以類似方式，吸入翼接觸面87也可構(gòu)造為附連于吸入翼77的前面92的非集成墊91。非集成墊91附連于其的壓力翼76的后面93可構(gòu)造為大致平的表面。非集成墊91附連于其的吸入翼77的前面92也可構(gòu)造為大致平的表面。在此類情況中，非集成墊91因此可形成關(guān)于各個(gè)非集成墊所附接的包繞表面的升高的接觸表面。認(rèn)為其它構(gòu)造是可能的，壓力翼76的后面93的非集成墊91可包括恒定厚度，使得在附連于其時(shí)，壓力翼接觸面86形成為大致平的表面。類似地，吸入翼77的前面92的非集成墊91可包括恒定厚度，使得在附連于其時(shí)，吸入翼接觸面87形成為大致平的表面。

此外，如本文中出于描述性目的使用的，界面85的外側(cè)輪廓是指如從外徑向視角觀看的界面85的輪廓。圖13和14中繪出了界面的外側(cè)輪廓的實(shí)例。參照外側(cè)輪廓(以及具體是圖14)，壓力翼接觸面86和吸入翼接觸面87中的各個(gè)可描述為具有遠(yuǎn)邊緣94和近邊緣95，遠(yuǎn)邊緣94和近邊緣95關(guān)于各個(gè)離其所附接的翼型件25的距離如此命名。

如圖14的外側(cè)輪廓中最清楚所示，壓力翼接觸面86和吸入翼接觸面87均可包括關(guān)于流動(dòng)方向89的傾斜構(gòu)造。壓力翼接觸面86的傾斜構(gòu)造可包括在壓力翼接觸面86從遠(yuǎn)邊緣94延伸至近邊緣95時(shí)的朝向或進(jìn)入旋轉(zhuǎn)方向90的傾斜。關(guān)于吸入翼接觸面，傾斜構(gòu)造可包括在吸入翼接觸面87從近邊緣95延伸至遠(yuǎn)邊緣94時(shí)的朝向或進(jìn)入旋轉(zhuǎn)方向90的傾斜。傾斜構(gòu)造可經(jīng)由關(guān)于流動(dòng)方向89形成的角來更具體描述。如指示的，壓力翼接觸面86的傾斜可形成壓力翼接觸面86與流動(dòng)方向89之間的第一角96，并且該第一角96可在10到80度之間，或更優(yōu)選在20到70度之間。類似地，吸入翼接觸面87的傾斜可形成吸入翼接觸面87與流動(dòng)方向89之間的第二角97，并且該第二角97可在10到80度之間，或更優(yōu)選在20到70度之間。

如陳述的，根據(jù)本發(fā)明的預(yù)定偏移可包括一個(gè)或更多個(gè)方向分量，其補(bǔ)償界面85中的一個(gè)的接觸表面86,87之間出現(xiàn)的相對(duì)偏轉(zhuǎn)或移動(dòng)。根據(jù)某些優(yōu)選實(shí)施例，如圖14中指示的，界面85的預(yù)定偏移包括周向分量，其將在本文中稱為周向偏移98。周向偏移98可包括吸入翼接觸面87在壓力翼接觸面86旋轉(zhuǎn)前方。更具體而言，關(guān)于旋轉(zhuǎn)方向90，預(yù)定偏移可包括吸入翼接觸面87的遠(yuǎn)邊緣94以周向偏移98在壓力翼接觸面86的近邊緣95旋轉(zhuǎn)前方。預(yù)定偏移還可包括吸入翼接觸面87的近邊緣95以周向偏移98在壓力翼接觸面86的遠(yuǎn)邊緣94旋轉(zhuǎn)前方。如將認(rèn)識(shí)到的，壓力翼接觸面86與吸入翼接觸面87之間的相對(duì)移動(dòng)在翼型件25的解扭發(fā)生時(shí)可包括預(yù)計(jì)周向偏轉(zhuǎn)，并且周向偏移98可構(gòu)造成對(duì)應(yīng)于該偏轉(zhuǎn)，使得：吸入翼接觸面87的遠(yuǎn)邊緣94在預(yù)期操作條件使間隙88閉合時(shí)，與壓力翼接觸面86的近邊緣95沿周向?qū)?zhǔn)；并且吸入翼接觸面87的近邊緣95在預(yù)期操作條件使間隙88閉合時(shí)，與壓力翼接觸面86的遠(yuǎn)邊緣94沿周向?qū)?zhǔn)。

根據(jù)其它優(yōu)選實(shí)施例，如圖15中所示，界面85的預(yù)定偏移包括徑向分量，其將在本文中稱為徑向偏移99。更具體而言，如指示的，徑向偏移99可包括壓力翼接觸面86關(guān)于吸入翼接觸面87沿外徑向或外側(cè)方向偏移。在此類情況下，如所示，壓力翼接觸面86的外側(cè)邊緣101可由吸入翼接觸面87的外側(cè)邊緣101的徑向偏移99定位在外側(cè)。還如指示的，壓力翼接觸面86的內(nèi)側(cè)邊緣102可由吸入翼接觸面87的內(nèi)側(cè)邊緣102的徑向偏移99定位在外側(cè)。如將認(rèn)識(shí)到的，壓力翼接觸面86和吸入翼接觸面87之間的相對(duì)移動(dòng)在翼型件由于操作負(fù)載而解扭時(shí)，可導(dǎo)致預(yù)計(jì)徑向偏轉(zhuǎn)，并且徑向偏移99的距離可構(gòu)造成對(duì)應(yīng)于該徑向偏轉(zhuǎn)，使得：壓力翼接觸面86的外側(cè)邊緣101在預(yù)期操作條件使間隙88閉合時(shí)，與吸入翼接觸面87的外側(cè)邊緣101沿徑向?qū)?zhǔn)；并且壓力翼接觸面86的內(nèi)側(cè)邊緣102在預(yù)期操作條件使間隙88閉合時(shí)，與吸入翼接觸面87的內(nèi)側(cè)邊緣102沿徑向?qū)?zhǔn)。

根據(jù)其它優(yōu)選實(shí)施例，界面85的預(yù)定偏移可包括角偏移。如先前關(guān)于圖14論述的，接觸面86,87中的各個(gè)關(guān)于流動(dòng)方向89形成角96,97。預(yù)定偏移可包括角偏移，其表達(dá)為壓力翼接觸面86和吸入翼接觸面87與流動(dòng)方向89形成的角96,97之間的差異。如將認(rèn)識(shí)到的，壓力翼接觸面86和吸入翼接觸面87之間的相對(duì)移動(dòng)在翼型件由于操作負(fù)載而解扭時(shí)，可導(dǎo)致預(yù)計(jì)角偏轉(zhuǎn)。根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，預(yù)定偏移的角偏移可構(gòu)造成對(duì)應(yīng)于該角偏轉(zhuǎn)，使得壓力翼接觸面86在操作條件使間隙88閉合時(shí)，與吸入翼接觸面87成角地對(duì)準(zhǔn)。如將認(rèn)識(shí)到的，當(dāng)此類角對(duì)準(zhǔn)發(fā)生時(shí)，兩個(gè)角96,97將為相同的，即，壓力翼接觸面86和吸入翼接觸面87將平行。

包括預(yù)定偏移的上述構(gòu)造可用于改進(jìn)界面內(nèi)的接觸面之間的接觸處的對(duì)準(zhǔn)，并且由此提高其間產(chǎn)生的接觸的穩(wěn)健性。接觸點(diǎn)處的接觸面的對(duì)準(zhǔn)導(dǎo)致各個(gè)接觸面完全相對(duì)于彼此壓縮。該所得的完全壓縮狀態(tài)可用于限制或消除更加有害的拉伸和剪切應(yīng)力的發(fā)生，它們是使組件很快退化的應(yīng)力源，特別是在磨損墊是轉(zhuǎn)子葉片的非集成構(gòu)件時(shí)。如將認(rèn)識(shí)到的，這是優(yōu)于將此類非集成磨損墊置于形成在中跨護(hù)罩的翼的表面中的凹口內(nèi)的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的改進(jìn)。此類常規(guī)布置增大了磨損墊內(nèi)的導(dǎo)致的拉伸力，并且由此增大了磨損墊撕裂和破壞自由的可能性。這導(dǎo)致由磨損墊由于高接觸負(fù)載而開裂或破裂引起的非計(jì)劃停機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)升高。相比之下，本發(fā)明的構(gòu)造可在此類高接觸負(fù)載條件下使用，而不縮短構(gòu)件壽命或增加此類故障的風(fēng)險(xiǎn)。

現(xiàn)在參照?qǐng)D16和17，示出了本發(fā)明的備選實(shí)施例，其可用于增大中跨護(hù)罩75的界面85在操作期間保持空氣動(dòng)力有利的對(duì)準(zhǔn)的可能性。如將認(rèn)識(shí)到的，界面85的壓力翼76與吸入翼77之間的相對(duì)移動(dòng)和該移動(dòng)的范圍可包括其中預(yù)期移動(dòng)不同于實(shí)際情況的時(shí)段。例如，這可在瞬變操作時(shí)段或涉及異常事件如構(gòu)件故障或系統(tǒng)不規(guī)則的操作期間是如此的。給定這一切，渦輪操作者可優(yōu)選具有中跨護(hù)罩構(gòu)造，其預(yù)防壓力翼76和吸入翼77以消極地影響空氣動(dòng)力性能的方式失準(zhǔn)的可能性。在此類情況下，根據(jù)本發(fā)明的備選方面并且如圖16和17中所示，該預(yù)防可通過將壓力翼76和吸入翼77構(gòu)造成以使它們協(xié)作地形成特定構(gòu)造來實(shí)現(xiàn)，該特定構(gòu)造將在本文中稱為向下游變窄階梯110。

本發(fā)明的向下游變窄階梯110可通過使護(hù)罩的翼76,77構(gòu)造有不同徑向厚度并且接著將它們關(guān)于彼此定位，以使組件的徑向厚度沿下游或后方向縮小，并且即使在導(dǎo)致翼76,77的相當(dāng)大徑向偏轉(zhuǎn)的操作條件下也保持該大體對(duì)準(zhǔn)來構(gòu)造。如下文更多論述的，這可通過產(chǎn)生徑向緩沖部來實(shí)現(xiàn)，該徑向緩沖部允許在翼76,77之間的失準(zhǔn)發(fā)生之前沿任一方向(即，內(nèi)側(cè)或外側(cè))的顯著相對(duì)徑向移動(dòng)。以該方式，界面85可構(gòu)造成增大最前或(如其將在本文中大體上稱為的)"上游翼"的更大空氣動(dòng)力前面92到工作流體流中的可能性，而不論翼76,77之間的相對(duì)徑向移動(dòng)原來是什么，即使在未預(yù)見到的情形或異常導(dǎo)致非預(yù)期或在預(yù)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)外的相對(duì)移動(dòng)時(shí)。因此，根據(jù)示例性實(shí)施例，具有向下游變窄的階梯110的界面85可包括最前或上游翼76,77(其根據(jù)某些優(yōu)選實(shí)施例可為壓力翼76，但也可為吸入翼77)，其構(gòu)造成以便具有比下游翼76,77更大的徑向厚度，下游翼是將在本文中用于表示最后翼的用語。根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，上游翼的徑向厚度可為下游翼的徑向厚度的1.05到1.5倍之間，或更優(yōu)選在1.2到1.4倍之間。

出于關(guān)于圖16和17的描述目的，用語"徑向范圍"是指限定在壓力翼76或吸入翼77的外側(cè)邊緣111和內(nèi)側(cè)邊緣112之間的范圍。該范圍可理解為由在安裝條件中的轉(zhuǎn)子葉片限定，并且因此可理解為工作流體流動(dòng)路徑內(nèi)的徑向范圍。此外，轉(zhuǎn)子葉片的徑向范圍可在冷構(gòu)造狀態(tài)中確定。因此，假定在本構(gòu)造中，壓力翼76為上游翼并且吸入翼77為下游翼，本發(fā)明的實(shí)施例包括壓力翼76和吸入翼77，它們沿徑向定位成使得在界面85的沿周向重疊的區(qū)段內(nèi)，吸入翼77的徑向范圍小于壓力翼76的徑向范圍并且完全包含在壓力翼76的徑向范圍內(nèi)。給定該構(gòu)造，將認(rèn)識(shí)到的是，壓力翼76和吸入翼77構(gòu)造成使得壓力翼76的外側(cè)邊緣111駐留在吸入翼77的外側(cè)邊緣111的外側(cè)，如所示。如進(jìn)一步指示的，壓力翼76的外側(cè)邊緣111從吸入翼77的外側(cè)邊緣111沿外側(cè)方向偏移的徑向差異可構(gòu)成緩沖部，其將在本文中稱為外側(cè)緩沖部113。壓力翼76和吸入翼77可進(jìn)一步構(gòu)造成使得壓力翼76的內(nèi)側(cè)邊緣112駐留在吸入翼77的內(nèi)側(cè)邊緣112的內(nèi)側(cè)。如所示，壓力翼76的內(nèi)側(cè)邊緣112從吸入翼77的內(nèi)側(cè)邊緣112沿內(nèi)側(cè)方向偏移的徑向差異可構(gòu)成緩沖部，其將在本文中稱為內(nèi)側(cè)緩沖部114。如將認(rèn)識(shí)到的，外側(cè)緩沖部113和內(nèi)側(cè)緩沖部114的范疇可構(gòu)造成以便提供如下增大的可能性：組件在較大范圍的可能的操作條件和關(guān)于其的壓力翼76與吸入翼77之間的相對(duì)移動(dòng)內(nèi)，保持空氣動(dòng)力有利的向下游變窄階梯110。

如將認(rèn)識(shí)到的，向下游變窄階梯110穿過較大范圍的操作條件的該繼續(xù)保持可大體上提高總體空氣動(dòng)力性能。這通過實(shí)現(xiàn)界面85的上游翼76,77的光滑的定輪廓前面92替代下游翼76,77的前面92會(huì)合工作流體流來完成，下游翼76,77的前面92由于其作為接觸面的預(yù)期主要功能而典型地構(gòu)造為鈍的、平的、較小空氣動(dòng)力面。即是說，如所示，上游翼76,77的前面92典型地構(gòu)造為光滑的空氣動(dòng)力錐形表面，其沿上游方向成錐形或變窄，因?yàn)橐鈭D是其與工作流體流直接地相互作用。下游翼76,77的前面92經(jīng)常構(gòu)造成具有鈍的平面，其直接地瞄準(zhǔn)到工作流體流中，因?yàn)椴恢荚诔鲇陉P(guān)于空氣動(dòng)力的目的執(zhí)行，而是作為接觸面。作為優(yōu)選，根據(jù)本發(fā)明，該鈍面保持在較寬上游翼76,77的尾跡(wake)中或者由較寬上游翼76,77防護(hù)，以使其與工作流體的相互作用是間接且有限的。否則，其將不利地影響空氣動(dòng)力性能。如將認(rèn)識(shí)到的，避免此類空氣動(dòng)力損失可大體上提高發(fā)動(dòng)機(jī)的總體效率。

如本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到的，上文關(guān)于若干示例性實(shí)施例描述的許多不同特征和構(gòu)造可進(jìn)一步選擇性地應(yīng)用來形成本發(fā)明的其它可能的實(shí)施例。為了簡(jiǎn)潔起見并且考慮到本領(lǐng)域技術(shù)人員的能力，所有可能的重復(fù)未提供或詳細(xì)論述，但是以下的若干實(shí)施例或另外的實(shí)施例包含的所有組合和可能實(shí)施例旨在為本申請(qǐng)的一部分。此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員將從本發(fā)明的若干示例性實(shí)施例的以上描述察覺改進(jìn)、變化和改型。本領(lǐng)域的技術(shù)內(nèi)的此類改進(jìn)、變化和改型也旨在由所附權(quán)利要求覆蓋。此外，將顯而易見的是，前文僅涉及本申請(qǐng)的描述的實(shí)施例，并且可在本文中作出許多變化和改型，而不脫離如由以下權(quán)利要求和其等同物限定的本申請(qǐng)的精神和范圍。