[发明专利]涡轮机转子叶片

说明书

技术领域

本说明书涉及一种涡轮机转子叶片。

这样的叶片可以适配于无论是陆地或者用于航空的任何类型的涡轮机，并且特别是它可以适配于航空器涡轮喷气发动机或者直升机涡轮轴引擎。

背景技术

在本说明书中，“上游”和“下游”是相对于气体经过涡轮机的正常流动方向(从上游至下游)来定义的。

术语“涡轮机轴”或“引擎轴”表示涡轮机的转子的旋转轴。轴向方向对应于引擎的轴的方向而径向方向是垂直于引擎的轴的方向并且与所述轴交叉。同样地，轴向平面是包含引擎的轴的平面，而径向平面是垂直于所述轴的平面。

除非另外说明，形容词“内侧”和“外侧”是相对于径向方向而用的，因此元件的内侧部分在径向方向上比相同元件的外侧部分更接近于引擎的轴。

典型地，涡轮机的转子叶片包括在叶片的近侧和远侧(即，内侧和外侧)端之间沿着叶片的堆垛轴延伸的翼面。在其近侧端，叶片包括用于把它固定至引擎转子的盘部的根部，该盘部为多个叶片共有。叶片用于从经过涡轮机的气体获得力以便把力传递至转子盘。在其远侧端，叶片可以具有被称为外侧部件的横向元件。当把多个转子叶片固定至转子盘时，它们的外侧部件一个挨一个地进行布置以便形成圆周带，该圆周带特别用来限定针对经过涡轮机的气体的流体通道的外部，由此在该位置限制了气体泄漏。通常在具有扭预角的情况下制造转子叶片。当装配叶片时，在施加力以把此扭预角减小至0时对它们进行装配，由此使得叶片的各外侧部件能够接触并且向带有叶片的轮给予刚性而且限制了振动。

叶片的堆垛轴是垂直于涡轮机的轴的轴，其经过叶片翼面最内部分(即，最接近引擎的轴的部分)的重力中心。

叶片翼面呈现出压力侧面和吸力侧面。由此相应地定义了叶片的压力侧和吸力侧。

图1中示出了常规的转子叶片。此类型的叶片在专利文档FR 2 923 524 A1中予以描述。叶片10包括翼面16，该翼面16在叶片的近侧端10A和远侧端10B之间沿着叶片的堆垛轴X延伸。翼面16呈现出压力侧面15A和吸力侧面。在其近侧端10A，叶片具有根部12，籍此它固定至转子的盘部(未示出)。在其远侧端10B，叶片具有外侧部件14。当多个转子叶片10固定至转子盘时，它们的外侧部件14一个挨一个地布置以便形成圆周带。

外侧部件14包括：平台20，其限定了用于经过翼面16之间的气体的流动通道的外侧并且分别在叶片10的压力侧和吸力侧上呈现出第一相对侧边21和第二相对侧边22；以及上游密封刷31和下游密封刷32，其从平台20的外侧面径向地向外延伸。平台的第一侧边和第二侧边中的每一个在上游刷31和下游刷32之间呈现出基本Z型的轮廓，该轮廓具有接近于上游刷31的第一部分21A、22A，中间第二部分21B、22B，以及接近于下游刷32的第三部分21C、22C，第一和第三部分大体彼此平行，而第二部分在第一和第三部分之间倾斜地延伸。

为了抑制在操作过程中叶片经受的振动，在关于它们的堆垛轴X扭转的预压力的情况下把叶片安装在它们的转子盘上：外侧部件14的形状是通过沿着侧边21、22的第二部分21B、22B压抵相邻叶片使得每个叶片10经受扭转应力。第二部分21B、22B因而限定了叶片间的接触表面，并且在涡轮机操作时它们经受大量的摩擦力。

为了保护它们以防止磨损，用耐摩擦并且以商标Stellite来售卖的材料覆盖第二部分21B、22B。常规地，通过焊接把此抗磨损材料沉积在第二部分21B、22B上。这是手工操作并且在对抗磨损材料进行沉积时它处于液态。

这样的叶片10遇到的第一个问题源于这样的事实，当外侧部件14的第二部分21B、22B较窄时(即，沿着堆垛轴X呈现出有限的高度)，难于把抗磨损材料沉积在仅这些部分21B、22B上(即，难以避免从这些部分溢出)，假设所使用的沉积方法不是十分准确的话。不幸的是，把抗磨损材料沉积在部分21B、22B外侧且特别是在位于翼面16和平台20的内部面之间的嵌条上是有害的，这是因为它可能在该部件上产生裂缝并且在气体流动通道中引起空气动力学损耗。

此问题的解决方案包括把第二部分21B、22B过多地定尺寸，即，沿着堆垛轴X增加它们的高度。然而，该解决方案不令人满意，原因在于它增加了外侧部件14的重量和大小。

这样的叶片10遇到的另一问题是在涡轮机操作的不同阶段，相邻叶片(即，第一叶片的侧边21经过与第一叶片相邻的第二叶片的侧边22)重叠。

因而存在对另一种类型的转子叶片的需要。

发明内容