專利名稱：壓縮機轉(zhuǎn)子葉片的底切的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請大致涉及渦輪發(fā)動機中的壓縮機葉片。更具體地講，但并 不作為限制地，本申請涉及這樣的壓縮機轉(zhuǎn)子葉片，該壓縮機轉(zhuǎn)子葉
對腐蝕更具有抵抗性。
背景技術(shù)：
在燃氣渦輪發(fā)動機中，壓縮機通常包括具有成列的轉(zhuǎn)子葉片(通常 也稱作"轉(zhuǎn)子翼型件"或"壓縮機葉片")和定子葉片(通常也稱作"定 子翼型件，，)的多個級。轉(zhuǎn)子葉片繞著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動并由此將動能傳遞給穿 過壓縮機的氣流。緊跟著轉(zhuǎn)子葉片列的是保持靜止的成列的定子葉 片。在共同作用下，轉(zhuǎn)子葉片和定子葉片分別地使氣流旋轉(zhuǎn)和降低空 氣的速度，這使得穿過壓縮機的氣流的靜壓力被提高。通常，多級的 轉(zhuǎn)子葉片及定子葉片在軸流式壓縮機中被堆疊，以便達到所需的放出 比進入的氣壓比。轉(zhuǎn)子葉片和定子葉片通常借助于榫部附連部或根部 附連部或底部附連部而分別地固定到葉^"和定子殼體上。
為了提高壓縮機的性能，定期地進行水洗以便清潔轉(zhuǎn)子葉片和定 子葉片。在該過程中，水-故直接噴入運行中的壓縮機的進口。水撞擊 第一級轉(zhuǎn)子葉片，且然后隨著空氣的流動而被攜帶穿過壓縮機，以使 得其余的轉(zhuǎn)子葉片和定子葉片也被清潔。水在轉(zhuǎn)子葉片上的撞擊，尤 其是在第一級中的轉(zhuǎn)子葉片的前緣上的撞擊，可導(dǎo)致腐蝕。該腐蝕通 常導(dǎo)致沿著轉(zhuǎn)子葉片的前緣的凹痕和/或裂隙的形成。隨著過程的重 復(fù)，凹痕和裂隙變深并變寬。
正如本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可認識到的，轉(zhuǎn)子葉片在運行期間由于壓縮機的旋轉(zhuǎn)速度而承受高水平的機械應(yīng)力。該高水平的應(yīng)力影響 在轉(zhuǎn)子葉片前緣上發(fā)生的腐蝕的速率。也就是說，轉(zhuǎn)子葉片的前緣所 經(jīng)受的腐蝕的量通常與在該位置處所經(jīng)受的應(yīng)力的高低成正比。隨著 應(yīng)力提高，腐蝕率也提高。隨著時間的推移，高應(yīng)力水平及增長的腐 蝕可導(dǎo)致轉(zhuǎn)子葉片中的高周疲勞裂紋，其最終可導(dǎo)致葉片失效。毫無
災(zāi)難性破壞。因此，存在著對能夠更好地防范這種可能性的改進的系 統(tǒng)、方法和裝置的持續(xù)的需求。更詳細地講，存在著對于這樣的改進 的轉(zhuǎn)子葉片的需求——該轉(zhuǎn)子葉片以在前緣處的較低的應(yīng)力水平來 工作，以使得該葉片更耐腐蝕。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明描述了用于軸流式壓縮機的轉(zhuǎn)子葉片，該轉(zhuǎn)子葉片 可包括翼型件和根部，該翼型件包括前緣，該根部包括平臺和榫部， 該平臺為根部的外徑向表面(翼型件自該外徑向表面而延伸)，而榫部
包括榫部前表面，該榫部前表面是榫部的這樣的表面---旦轉(zhuǎn)子葉
片被安裝入軸流式壓縮機中，該表面就大體指向上游。轉(zhuǎn)子葉片可包 括形成于榫部前表面上的底切槽，該底切槽將翼型件前緣與平臺的相 交部至少部分地底切。
本發(fā)明還描述了用于軸流式壓縮機的轉(zhuǎn)子葉片，該轉(zhuǎn)子葉片可包 括翼型件和根部。翼型件可包括翼型件吸力側(cè)、翼型件壓力側(cè)和前緣， 該前緣是限定于翼型件吸力側(cè)與翼型件壓力側(cè)之間的、 一旦轉(zhuǎn)子葉片 被安裝入軸流式壓縮機中就大體指向上游的邊緣。根部可包括平臺和 榫部，該平臺為根部的這樣的外徑向表面一一翼型件自該外徑向表面 而延伸，并且，榫部用于將轉(zhuǎn)子葉片連接至葉輪。榫部可包括榫部前 表面、榫部吸力側(cè)和榫部壓力側(cè)，榫部前表面是榫部的這樣的表
面---旦轉(zhuǎn)子葉片被安裝入軸流式壓縮機中，該表面就大體指向上
游。轉(zhuǎn)子葉片還可以包括形成于榫部前表面上的底切槽，該底切槽將 翼型件的前緣與該平臺的相交部基本上底切開。底切槽可從榫部前表
5面的近似的中心處開始并朝著榫部的、將榫部前表面與榫部壓力側(cè)隔 開的邊纟彖而延伸。
當結(jié)合附圖及所附的權(quán)利要求參閱了以下對優(yōu)選實施方式的具 體描述之后，本申請的這些及其它特征將變得顯而易見。


通過結(jié)合附圖仔細地研究以下對本發(fā)明示例性實施例的更詳細 描述，可以更全面地理解及認識本發(fā)明的這些及其它目的和有利之
處，其中
圖l是典型的壓縮機轉(zhuǎn)子葉片的透視圖。
圖2是顯示了根據(jù)本申請的示例性實施例的底切槽的壓縮機轉(zhuǎn)子 葉片的透一見圖。
圖3是顯示了根據(jù)本申請的備選的實施例的底切槽的壓縮機轉(zhuǎn)子 葉片的透視圖。
10常4見的轉(zhuǎn)子葉片
12翼型件
13根部
14吸力側(cè)
16壓力側(cè)
17前緣
18平臺
20榫部
22榫部前表面
24榫部"及力側(cè)
26才隼部壓力側(cè)
28前緣底部
30轉(zhuǎn)子葉片
32底切槽
具體實施例方式
現(xiàn)在參照附圖，其中多個標號在該若干^L圖中表示類似的零件， 圖l顯示了常規(guī)的轉(zhuǎn)子葉片10。正如本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以認識到的， 轉(zhuǎn)子葉片IO可包括翼型件12以及底部或稱^f艮部13，該翼型件12在 繞轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時將動能傳遞給流經(jīng)壓縮機的空氣。翼型件12通常包括 吸力側(cè)14(即，凸面?zhèn)?和壓力側(cè)16(即，凹面?zhèn)?。翼型件12還具有前 緣17，該前緣17是在吸力側(cè)14與壓力側(cè)16之間的、 一旦轉(zhuǎn)子葉片 IO被安裝入壓縮機中就通常指向上游的邊緣。
根部13包括平臺18，該平臺18是根部13的在外的徑向表面， 翼型件12自該在外的徑向表面而延伸。平臺18可整體地結(jié)合至轉(zhuǎn)子 葉片IO的才艮部13。平臺18限定了穿過翼型件12的氣流的徑向內(nèi)邊 界。正如本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以認識到的，根部13通常還包括
片10固定在壓縮機內(nèi)的恰當?shù)奈恢弥小ｉ静?0可包括榫部前表面22, 該榫部前表面22構(gòu)成了榫部18的這樣的前表面，即，榫部18的、 一旦被裝入就在壓縮機中通常指向上游的表面。榫部20還可以包括 ;f隼部吸力側(cè)24(其與翼型件吸力側(cè)14位于同側(cè)上)和#"部壓力側(cè)26(其 與翼型件壓力側(cè)16位于同側(cè)上)。
在使用中，圖1的轉(zhuǎn)子葉片10的榫部20稍稍松動地裝配在相應(yīng) 的壓縮機輪溝槽上，直到轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動。隨著輪子轉(zhuǎn)動，離心力將榫 部20沿徑向向外地牢固地推靠到壓縮機輪中的溝槽(或其它保持零件) 上。反力形成于輪的壓力表面處，該反力抵消由轉(zhuǎn)子葉片10產(chǎn)生的 離心力。離心力在轉(zhuǎn)子葉片10中產(chǎn)生應(yīng)力。正如本領(lǐng)域的普通技術(shù) 人員可以認識到的，應(yīng)力通常于翼型件12中在某些位置處集中。應(yīng) 力集中的其中一個位置是翼型件12的前緣17的內(nèi)徑向部分(即，這樣 的位置一一前緣17在該位置附近連接至平臺18)。該應(yīng)力集中的位置 在以下通常稱作"前緣的底部"或"前緣底部"(且在圖中標注為28)。如以上所述，在運行期間在前緣底部28處的高應(yīng)力導(dǎo)致水腐蝕在該 位置處更快地損害及削弱轉(zhuǎn)子葉片10。這種損害對轉(zhuǎn)子葉片10的使 用壽命產(chǎn)生不利的影響。
在本申請的示例性的實施例中，如在圖2中所示，轉(zhuǎn)子葉片30(例 如，舉例而言，在工業(yè)燃氣渦輪發(fā)動機的軸流式壓縮機中使用的轉(zhuǎn)子 葉片)通常包括翼型件12和根部13，該翼型件12帶有吸力側(cè)14和壓 力側(cè)16，該根部13帶有平臺18和榫部20(該榫部20包括榫部前表面 22、榫部吸力側(cè)24和榫部壓力側(cè)26),該榫部20用來將葉片連接至 壓縮機輪(未示出)。通常，榫部20將轉(zhuǎn)子葉片IO附連至輪的輪緣， 以使得一批轉(zhuǎn)子葉片10圍繞著輪子的周邊而布置，從而形成葉片10 的環(huán)形列。
圖2還顯示了基于本發(fā)明的示例性實施例的底切槽32，該底切槽 32在使用中可有利地降低翼型件12在前緣底部28(如以上所述，該前 緣底部28是前緣17的這樣的區(qū)域，即，前緣17在該區(qū)域附近連接 至平臺18)處所經(jīng)受的應(yīng)力。底切槽32通?？砂ㄟ@樣的凹槽，該凹 槽形成于榫部前表面22中，恰好徑向地內(nèi)側(cè)于平臺18的徑向頂點 (height),且大致位于前緣17與平臺18相交部的下方(即，徑向地內(nèi) 側(cè)于該相交部)。注意到，底切槽32的位置的描述意在大致地描述凹 槽相對于這樣的位置一一在該位置處前緣17連接至平臺18,以及相 對于榫部前表面22、榫部壓力側(cè)26和榫部吸力側(cè)24的位置。在某些 情況下，在前面的句子中所確認的轉(zhuǎn)子葉片結(jié)構(gòu)元件可采用稍微不同 的形式，并被稱作其它名稱(例如，如果轉(zhuǎn)子葉片IO連接至輪的方式 不同于上面描述的榫部-溝槽組件)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可易于認識到， 本發(fā)明仍然可適用于這種轉(zhuǎn)子葉片，只要底切槽32的基本形狀和相 對位置保持大致類似。因此，盡管具體的名稱(例如"榫部")在本文 中用來描述轉(zhuǎn)子葉片10特定的特征，然而，所預(yù)期的是，這些名稱 并非限制性的，并且該申請對于具有大致類似特征的轉(zhuǎn)子葉片應(yīng)保持 適用。在本申請的一個或多個實施例中，底切槽32可包括以下特性， 盡管這些屬性中的每一個并非在每個實施例中都被包括。底切槽32 通常是穿過榫部前表面22而延伸入榫部20中的、使得平臺18和前 緣17的相交部被底切的凹槽。按照圖2中的轉(zhuǎn)子葉片IO的視角和取 向，底切可這樣地定義，即，意味著，底切槽32延伸入榫部20中， 以使得在平臺18和前緣17的相交部之下且緊靠著平臺18和前緣17 的相交部的榫部20的體積至少部分地(并且，在其它實施例中，很大 程度上或完全地)被去除。榫部20的被去除的體積的位置還可以描述 為緊靠著平臺18且比平臺18和前緣17的相交部沿徑向更靠內(nèi)的體 積。也就是說，底切槽32延伸至榫部中的這樣的深度，即，使得其 與平臺18和前緣17的相交部中的至少 一部分軸向地對齊。
如所示，底切槽32可大致在榫部前表面22的近似的中心處開始， 并朝向樣部20的這樣的邊緣而延伸——該邊緣將榫部前表面22與榫 部壓力側(cè)26隔開。這樣，如在圖2中所示，底切槽32可透過^f隼部壓 力側(cè)26而敞開。
當在榫部前表面22上及在榫部壓力側(cè)26上觀察時，底切槽32 可形成大致的輪廓。如在圖2中所示，在榫部前表面22上，輪廓可 大致為矩形(注意到，矩形的一條邊缺失，這是因為如下事實，即，底 切槽32延伸穿過榫部20的、將榫部前表面22與榫部壓力側(cè)26隔開 的邊緣)。在一些實施例中并如在圖2中所示的，由于角部的倒角區(qū)域 以及穿過榫部壓力側(cè)26的開口，所以該矩形的形狀可形成為近似的 "U"形，盡管當從圖2中的透視圖中觀察時，"U"看起來就如其已 被逆時針地大約轉(zhuǎn)過90度。注意到，在其它實施例中，轉(zhuǎn)動角度(如 其在圖2中的透視圖中所呈現(xiàn)的)可稍微大于或小于90度。
在榫部壓力側(cè)26上，該輪廓也可以在一定程度上為矩形(注意到， 就如前面一樣，也缺少矩形的其中一條邊)。由于角部的倒角區(qū)域，榫 部壓力側(cè)26上的矩形形狀同樣可形成近似的"U"形，盡管在這種情 況下，當從圖2中的透視圖觀察時，該"U"看起來就如其被放置于其側(cè)邊上那樣，即，如同其已被順時針地大約轉(zhuǎn)過90度那樣。注意到
在其它實施例中，轉(zhuǎn)動角度(如其在圖2中的透視圖中所呈現(xiàn)的)可稍 微大于或小于90度。
底切槽32可如此地形成，即，使得凹槽32的徑向上在外的邊緣 剛好在平臺18下方(或者說，徑向上在平臺18內(nèi)側(cè)處)。通常，底切 槽32的徑向上在外的邊緣與平臺之間的距離大約為0.1英寸至1.0英 寸，盡管在該范圍之外的尺寸也是可能的。底切槽32的徑向上在外 的邊緣可如此定向，即，使其大致平行于榫部平臺18。形成底切槽 32時，切入4隼部前表面22的切口的角度以及切口的尺寸可^皮優(yōu)化。 在一些實施例中并如在圖2中所示，相對于在平臺18截面處的翼型 件12的中弧線(mean camber line)而言，切入榫部前表面22的角度大 致為90度。通過這種方式，運行中底切槽32上的載荷大致沿著凹槽 的長度而分布。
底切槽32的深度將影響運行應(yīng)力被自翼型件12的前緣底部28 重新定位時所通過的距離。較深的凹槽通常意味著前緣底部28在運 行期間將經(jīng)受較低的應(yīng)力。在一些實施例中，底切槽32具有這種深 度，即，使得凹槽32進入由運行期間的葉片載荷所造成的在前緣底 部18處的壓縮機轉(zhuǎn)子葉片的應(yīng)力線。也就是說，底切槽32的深度將 為這樣的，即，使得榫部中的、位于平臺18和前緣17的相交部的徑 向上的內(nèi)側(cè)處的區(qū)域至少部分地(并且，在其它實施例中，很大程度上 或完全地)被去除。
運行中，底切槽32通常導(dǎo)致離開前緣17的載荷路徑方向的改變。 凹槽降低了在翼型件12的前緣17處、尤其是在前緣底部28處(在該 處，翼型件12附連著平臺18)形成的應(yīng)力。通常，正如本領(lǐng)域的普通 技術(shù)人員可以認識到的，發(fā)生應(yīng)力降低是因為前緣底部28基本上直 接地與榫部20脫開連接。如以上所述，在前緣17和/或前緣底部28 處降低應(yīng)力通常意味著在這些位置處的腐蝕的降低以及對于轉(zhuǎn)子葉 片10而言的更長的零件壽命。另外，底切槽32的形狀可相對簡單地被制造。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以認識到，可取的是，在運行期間，利用塞 子(未示出)填充底切槽32。如在圖3中所示，在備選的實施例中，底
切槽32可具有有助于保持所插入的塞子的形狀。在這樣的實施例中， 底切槽32可如下地漸縮，即，使得底切槽32的寬度在榫部前表面22 處較窄且隨著底切槽32延伸入榫部20中而變寬。也就是說，底切槽 32自榫部前表面22處的開口起如下地向外張開，即，使得凹槽32在 延伸入榫部20中時變寬。利用這種構(gòu)型，形成用于相對緊貼地裝配 在底切槽32中的塞子不能從榫部前表面22離開底切槽32，原因在于， 凹槽開口過于狹窄。盡管如此，這種塞子仍可方i"更地從榫部壓力側(cè)26 被插入。塞子可由任何能夠耐受壓縮機內(nèi)的惡劣條件的材料所制成， 例如，塞子可由尼龍制成。
在一些實施例中，底切槽32可于第一級轉(zhuǎn)子葉片中^皮使用，該 處的腐蝕通常最嚴重。在其它實施例中，底切槽32可于壓縮機的所 有級中被使用。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的以上描述，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可領(lǐng)會 到改進、改變和變更。在本領(lǐng)域技術(shù)內(nèi)的這種改進、改變和變更旨在 被所附的權(quán)利要求所涵蓋。另外，以上描述顯然僅涉及本申請的所描 述的實施例，并且在此可進行無數(shù)的變化和變更，而不會背離如所附 權(quán)利要求及其等同物所限定的申請的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于軸流式壓縮機的轉(zhuǎn)子葉片30，所述轉(zhuǎn)子葉片30包括翼型件12和根部13，所述翼型件12包括前緣17，所述根部13包括平臺18和榫部20，所述平臺18為所述根部13的外徑向表面，所述翼型件12自該外徑向表面而延伸，所述榫部20包括榫部前表面22，所述榫部前表面22是一旦所述轉(zhuǎn)子葉片30被安裝入所述軸流式壓縮機就大體地指向上游的所述榫部20的表面，所述轉(zhuǎn)子葉片30包括形成于所述榫部前表面22上的底切槽32，所述底切槽32將所述翼型件的前緣17與所述平臺18的相交部至少部分地底切。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子葉片30，其特征在于 所述翼型件12還包括翼型件吸力側(cè)14和翼型件壓力側(cè)16; 所述翼型件12的前緣17是限定于所述翼型件吸力側(cè)14與所述翼型件壓力側(cè)之間的、 一旦所述轉(zhuǎn)子葉片30被安裝入所述軸流式壓縮機中就大體地指向上游的邊緣；所述榫部至少部分地用來將所述轉(zhuǎn)子葉片30連接至葉輪；并且 所述榫部20還包括纟隼部吸力側(cè)24和榫部壓力側(cè)26,它們中的各個分別地與所述翼型件吸力側(cè)14和所述翼型件壓力側(cè)16對應(yīng)于所述轉(zhuǎn)子葉片30的同一側(cè)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子葉片30,其特征在于，所述底切 槽32將所述翼型件12的前緣17與所述平臺18的所述相交部完全地 底切。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子葉片30,其特征在于，用語"將 所述翼型件12的前緣17與所述平臺18的所述相交部至少部分地底 切"定義成意味著所述底切槽32在所述榫部20中延伸達這樣深度， 即，使得所述底切槽32的一部分與所述翼型件12的前緣17和所述 平臺18的所述相交部中的至少一部分軸向地對齊。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的轉(zhuǎn)子葉片30，其特征在于，所述底切槽32的最外側(cè)徑向高與所述平臺18的徑向高之間的距離大約在0.1 英寸至l.O英寸之間。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的轉(zhuǎn)子葉片30，其特征在于，所述底切 槽在所述榫部前表面22的近似的中心處開始并朝所述榫部20的、將 所述榫部前表面22與所述榫部壓力側(cè)26隔開的邊緣而延伸。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的轉(zhuǎn)子葉片30，其特征在于，所述底切 槽32延伸穿過所述榫部壓力側(cè)26以使得所述底切槽32透過所述榫 部壓力側(cè)26而敞開。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的轉(zhuǎn)子葉片30，其特征在于，所述底切 槽32以如下方式成錐形，即，使得所述底切槽32的寬度在所述榫部 前表面22處較窄且當所述底切槽32延伸入所述榫部20中時則較寬。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子葉片30，其特征在于，所述底切 槽32在所述榫部前表面22上以及在所述榫部壓力側(cè)26上包括大致 矩形的輪廓。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子葉片30，其特征在于，為形成所 述底切槽32而切入所述榫部前表面22的切口相對于在所述平臺18 處的所述翼型件12的中弧線的角度大約為90度。
全文摘要
本發(fā)明涉及壓縮機轉(zhuǎn)子葉片的底切，具體而言，本發(fā)明公開了一種用于軸流式壓縮機的轉(zhuǎn)子葉片30，轉(zhuǎn)子葉片30包括翼型件12和根部13，翼型件12包括前緣17，根部13包括平臺18和榫部20，平臺18為根部13的外徑向表面，翼型件12自該外徑向表面而延伸，榫部20包括榫部前表面22，該榫部前表面22是一旦轉(zhuǎn)子葉片30被安裝入軸流式壓縮機中就大體地指向上游的榫部20的表面。轉(zhuǎn)子葉片30可包括形成于榫部前表面22上的底切槽32，該底切槽32將翼型件12的前緣17與平臺18的相交部至少部分地底切。
文檔編號F04D29/38GK101592163SQ20091014920
公開日2009年12月2日 申請日期2009年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月28日
發(fā)明者R·布拉馬蘇雷 申請人:通用電氣公司