[发明专利]涡轮发动机的混合转子叶片

说明书

本发明题为“涡轮发动机的混合转子叶片”。一种燃气涡轮(10)包括转子叶片(16)，该转子叶片(16)包括翼型件(25)。该翼型件(25)由压力面(26)和横向相对的吸力面(27)限定，该压力面(26)和该吸力面(27)在相对的前缘和后缘(28,29)之间轴向延伸，并且在外侧尖端(31)和与转子叶片的根部(21)的连接部之间径向延伸。该翼型件(25)可以包括非一体部分，其中：该翼型件(25)的基部部分(101)由第一材料制成；并且该翼型件(25)的顶部部分(102)由第二材料制成。该翼型件(25)可以包括将顶部部分(102)连接到基部部分(101)的燕尾榫接头(105)。该燕尾榫接头(105)可以包括从顶部部分(102)延伸的燕尾榫(111)，该燕尾榫(111)被接纳在形成于所述基部部分(101)中的互补燕尾榫凹槽(112)内。

背景技术

本申请涉及燃气涡轮发动机中的转子叶片。更具体地，但不是以限制的方式，本申请涉及用于在涡轮发动机中使用的具有混合翼型件的转子叶片的设计和制造。

通常，燃烧涡轮发动机或燃气涡轮发动机(以下称为“燃气涡轮”)包括压缩机部段和涡轮部段，其中多排叶片轴向堆叠成级。每个级通常包括一排固定的周向间隔开的定子叶片和一排围绕中心涡轮轴线或轴旋转的转子叶片。在操作中，通常，压缩机转子叶片围绕轴旋转，并且与定子叶片协同作用来压缩空气流。然后，压缩空气的这种供应物用于在燃烧器内燃烧燃料供应物。通常称为工作流体的所产生的热膨胀燃烧气体流然后通过发动机的涡轮部段膨胀。在涡轮内，工作流体被定子叶片重定向到转子叶片上，从而为旋转提供动力。转子叶片连接到中心轴，使得转子叶片的旋转使轴旋转。以这种方式，包含在燃料中的能量被转换成旋转轴的机械能，该机械能例如可以用于旋转压缩机的转子叶片，从而产生燃烧所需的压缩空气的供应物，以及例如使发电机的线圈旋转以产生电能。在操作期间，由于热气体路径的温度、工作流体的速度和发动机的旋转速度，涡轮内的转子叶片在极端的机械和热负荷下变得特别地受到应力。

许多工业应用，诸如涉及发电和航空的应用，仍然严重依赖燃气涡轮，并且因此，更高效的发动机的工程设计仍然是重要的目标。机器性能、效率或成本效益的不断提高在受该技术影响的竞争日益激烈的市场中提供了显著优势。虽然有几种已知的提高燃气涡轮效率的策略(诸如例如增加发动机的尺寸、增加通过热气体路径的温度、或者增加转子叶片的旋转速度)，但是这些策略中的每一种通常都会对叶片和其他热气体路径部件施加额外的应变，这种应变已经接近常规设计的极限。因此，仍然需要改进的设备、方法和/或系统，其能够减轻此类操作应力，或者另选地增强部件的耐用性以更好地承受应力。这种需求对于涡轮转子叶片尤为明显，就涡轮转子叶片而言，市场竞争非常激烈，并且许多设计考虑因素相互关联且复杂。因此，诸如本文中提出的那些新颖的转子叶片设计以优化或增强一个或多个期望的性能标准的方式平衡这些考虑因素，同时仍然充分促进了结构坚固性、零件寿命、成本效益高的发动机操作和/或冷却剂的有效使用，这种设计代表了相当有价值的技术进步。

发明内容

因此，本申请描述了一种用于在涡轮发动机的涡轮中使用的转子叶片。转子叶片可以包括：根部和翼型件。翼型件可以从与根部的连接部延伸到外侧尖端。翼型件可以包括非一体部分，其中：基部部分由第一材料制成；并且顶部部分由第二材料制成。翼型件还可以包括连接器，顶部部分通过该连接器固定到基部部分。连接器可以是燕尾榫接头。

本申请还描述了一种燃气涡轮，该燃气涡轮包括转子叶片，该转子叶片包括翼型件。翼型件被限定在压力面和横向相对的吸力面之间，压力面和吸力面在相对的前缘和后缘之间轴向延伸，并且在外侧尖端和与转子叶片的根部的连接部之间径向延伸。翼型件可以包括非一体部分，其中：翼型件的基部部分由第一材料制成；并且翼型件的顶部部分由第二材料制成。翼型件可以包括将顶部部分连接到基部部分的燕尾榫接头。燕尾榫接头可以包括从顶部部分延伸的燕尾榫，该燕尾榫被接纳在形成于基部部分中的互补燕尾榫凹槽内。

在结合附图和所附权利要求书评阅以下优选实施方案的详细描述时，本申请的这些及其他特征将变得显而易见。

附图说明