[发明专利]具有带有弯曲安装几何形状的叶片段的系统

说明书

关于联邦政府资助的研发的声明

本发明按照美国能源部授予的DE-FC26-05NT42643号合同在美国政府支持下进行。美国政府在本发明中享有一定权利。

技术领域

本文中所公开的主题涉及涡轮机叶片。更具体地，本文中所公开的主题涉及在涡轮机复合叶片中的转子接口几何形状。

背景技术

诸如压缩机和涡轮的涡轮机包括围绕轴或转子旋转以在转子和流体之间传递能量的叶片。例如，涡轮发动机提供推力以为航空器、船舶和发电机提供动力。叶片可大体上由转子支承。例如，涡轮机叶片可附连到转子或安装在转子中。在涡轮机的操作期间，叶片可由于叶片的快速旋转和/或高的操作温度而经受高应力。遗憾的是，高应力可造成叶片降级和在某些情况下的机械失效。

发明内容

在范围方面与初始要求保护的发明相一致的某些实施例总结如下。这些实施例不意图限制要求保护的发明的范围，相反，这些实施例意图仅提供本发明的可能形式的简短总结。实际上，本发明可包括可类似于或不同于下文所述实施例的各种形式。

在第一实施例中，一种系统包括具有叶片的叶片段和联接到叶片的安装段，其中安装段的至少一部分构造成插入转子的狭槽内以形成接头(joint)。另外，安装段包括各自具有近端和远端的第一接触面和第二接触面，其中每个近端构造成插入狭槽内，并且每个远端构造成当接头形成时保持在狭槽的外部。安装段还包括联接第一和第二接触面的相应近端的下部面，其中下部面大体上径向远离叶片伸出。

在第二实施例中，一种系统包括具有叶片的复合涡轮机叶片段和联接到叶片的安装段。另外，安装段包括第一接触面和第二接触面，其中第一和第二接触面相对于涡轮机叶片段的纵向轴线为凹形的。安装段还包括联接第一接触面和第二接触面的下部面，其中下部面为跨涡轮机叶片段的纵向轴线远离叶片弯曲的。

在第三实施例中，一种系统包括涡轮机转子，其具有围绕涡轮机转子周向间隔的多个狭槽和围绕转子周向间隔的多个盘柱(disk post)。另外，每个盘柱将多个狭槽的第一狭槽与第二狭槽分开，并且每个盘柱包括：第一保持表面，其构造成接合第一狭槽内的第一涡轮机叶片段的第一部分；以及第二保持表面，其构造成接合第二狭槽内的第二涡轮机叶片段的第二部分，并且第一和第二保持表面经由远离涡轮机转子的旋转轴线弯曲的顶部表面联接。

在一实施例中，一种系统，包括：叶片段，包括：叶片；以及安装段，其联接到叶片，其中，安装段的至少一部分构造成插入转子的狭槽内以形成接头，并且安装段包括：第一接触面和第二接触面，第一接触面和第二接触面各具有近端和远端，其中，各近端构造成插入狭槽内，并且各远端构造成当接头形成时保持在狭槽的外部，并且第一和第二接触面的相应的近端相对于叶片段的纵向轴线向外弯曲；以及下部面，其联接第一和第二接触面的相应的近端，其中，下部面大体上径向地远离叶片伸出。

在一实施例中，叶片段由复合材料构成。

在一实施例中，复合材料包括陶瓷基质复合物。

在一实施例中，下部面包括凸形圆弧表面。

在一实施例中，下部面分别在第一和第二拐角处联接到第一和第二接触面的相应的近端。

在一实施例中，包括具有狭槽的转子。

在一实施例中，狭槽由第一和第二盘柱之间的间隙所限定，第一和第二盘柱中的每一个从转子的旋转轴线径向向外延伸，并且狭槽包括：第一和第二盘柱各自的第一和第二保持表面，其中，第一保持表面构造成接合第一接触面的近端，并且第二保持表面构造成接合第二接触面的近端；并且其中，在接头形成时，叶片段的纵向轴线与底部表面的中央区域大致对准，底部表面连接第一和第二保持表面，并且底部表面在中央区域上是弯曲的。

在一实施例中，底部表面朝转子的旋转轴线弯曲。

在一实施例中，底部表面的第一几何形状与安装段的下部面的第二几何形状大致匹配。

在一实施例中，安装段由多个层压层片形成，并且其中，下部面的几何形状构造成减小在层压层片之间的层间张力。

在一实施例中，转子包括通过盘柱与狭槽分开的第二附加狭槽，盘柱包括构造成接合第一接触面的近端的第一保持表面和构造成接合第二叶片段的第二保持表面，并且第一和第二保持表面由跨盘柱的第二纵向轴线弯曲的顶部表面连接。

在一实施例中，接头为燕尾件接头。

在一实施例中，下部面跨叶片段的纵向轴线弯曲。

附图说明