具有葉片尖端特徵的壓縮機的製作方法

2023-09-20 20:42:20 2

專利名稱：具有葉片尖端特徵的壓縮機的製作方法
技術領域：
本文公開的主題涉及壓縮機，並且更具體地說，涉及用於減小尖端應力和增大尖端耐摩擦性的壓縮機葉片尖端的幾何構造。
背景技術：
燃氣輪機系統典型地包括至少一個燃氣輪機發動機,燃氣輪機發動機具有壓縮機、燃燒器和渦輪。壓縮機構造成使用壓縮機葉片壓縮空氣且將空氣供給到燃燒器中，用於與燃料一起燃燒。例如，壓縮機葉片可從支承轉子盤沿徑向向外延伸，並且壓縮機葉片的旋轉可迫使空氣進入燃燒器中。可惜的是，壓縮機葉片經歷由於高溫、疲勞和高壓而引起的高應力。另外，壓縮機葉片的尖端可潛在地在壓縮機的壁上摩擦，從而對壓縮機葉片的尖端部分增大了附加應力。由壓縮機葉片經歷的高應力可造成尖端遭受尖端分離，例如裂紋或裂痕。在某些情況下，裂紋或裂痕可造成壓縮機葉片的尖端周圍的洩漏，這隨後會降低壓縮機 的效率。結果，受損的壓縮機葉片可能需要關閉壓縮機以修理或更換受損的壓縮機葉片。

發明內容
以下概述了與最初聲明的本發明在範圍上相稱的某些實施例。這些實施例並不意圖限制聲明的本發明的範圍，而是相反，這些實施例僅僅意圖提供本發明的可能形式的簡要概述。實際上，本發明可包含各種可與下面闡述的實施例類似或不同的形式。在第一實施例中，一種系統包括壓縮機，壓縮機具有多個聯接到轉子上的壓縮機葉片。各個壓縮機葉片具有延伸至葉片尖端部分的第一面和第二面。葉片尖端部分具有葉片尖端、在第一面和葉片尖端之間的第一凹口，以及在第二面和葉片尖端之間的第二凹口。在第二實施例中，一種系統包括壓縮機葉片，壓縮機葉片具有在前緣和後緣之間延伸的葉片尖端。壓縮機葉片還具有沿著葉片尖端的第一側面而在前緣和後緣之間延伸的第一凹口，以及沿著葉片尖端的第二側面而在前緣和後緣之間延伸的第二凹口。壓縮機葉片的第一凹口和第二凹口構造成減小壓縮機葉片中的應力。在第三實施例中，一種系統包括壓縮機葉片，壓縮機葉片具有尖端、設置在葉片尖端的第一側面上的第一凹口，以及設置在葉片尖端的第二側面上的第二凹口。壓縮機葉片的第一凹口和第二凹口關於葉片尖端是不對稱的。


當參照附圖閱讀以下詳細說明時，本發明的這些以及其它特徵、方面和優勢將變得更好地理解，在附圖中，相同的標號在所有附圖中表示相同的部件，其中圖I是包括壓縮機的燃氣輪機系統的一個實施例的示意圖，壓縮機具有構造成減小葉片尖端部分中的應力的壓縮機葉片；圖2是壓縮機葉片的一個實施例的在圖I的線2-2內得到的局部透視圖，其顯示了葉片尖端部分，而第一凹口和第二凹口設置在壓縮機葉片的相反側面上以減小葉片尖端部分中的應力；圖3是圖2的壓縮機葉片的一個實施例的沿著線3-3得到的俯視圖；圖4是圖2的壓縮機葉片的一個實施例的沿著線3-3得到的俯視圖；圖5是圖2的葉片尖端部分的一個實施例的橫截面側視圖，其顯示了構造成減小葉片尖端部分中的應力的相反的第一凹形凹口和第二凹形凹口；圖6是圖2的葉片尖端部分的一個實施例的橫截面側視圖，其顯示了構造成減小葉片尖端部分中的應力的相反的第一 S形凹口和第二 S形凹口；圖7是圖2的葉片尖端部分的一個實施例的橫截面側視圖，其顯示了構造成減小葉片尖端部分中的應力的相反的第一凸形凹口和第二凸形凹口；
圖8是圖2的葉片尖端部分的一個實施例的橫截面側視圖，其顯示了構造成減小葉片尖端部分中的應力的相反的第一錐形凹口和第二錐形凹口；圖9是圖2的葉片尖端部分的一個實施例的橫截面側視圖，其顯示了關於葉片尖端的相反側面不對稱地布置的第一凹形凹口和第二凹形凹口 ；圖10是圖2的葉片尖端部分的一個實施例的橫截面側視圖，其顯示了關於葉片尖端的相反側面不對稱地布置的第一凹形凹口和第二凹形凹口 ；圖11是葉片尖端部分的一個實施例的橫截面側視圖，其顯示了關於葉片尖端的相反側面不對稱地布置的第一凹形凹口和第二錐形凹口 ；圖12是葉片尖端部分的一個實施例的橫截面側視圖，其顯示了關於葉片尖端的相反側面不對稱地布置的第一凹形凹口和第二 S形凹口；以及圖13是葉片尖端部分的一個實施例的橫截面側視圖，其顯示了關於葉片尖端的相反側面不對稱地布置的第一凹形凹口和第二凸形凹口。
具體實施例方式
下面將對本發明的一個或多個具體實施例進行描述。為了致力於提供對這些實施例的簡明描述，可能不會在說明書中對實際實現的所有特徵進行描述。應當理解，當例如在任何工程或設計項目中開發任何這種實際實現時，必須作出許多對實現而言專有的決定來實現開發者的具體目標，例如符合與系統有關及與商業有關的約束，開發人員的具體目標可根據不同的實現彼此有所改變。此外，應當理解，這種開發工作可能是複雜和耗時的，但儘管如此，對具有本公開的益處的普通技術人員來說，這種開發工作將是設計、生產和製造的例行任務。當介紹本發明的各實施例的元件時，冠詞「一個」、「一種」、「該」和「所述」意圖表示存在一個或多個該元件。用語「包括」、「包含」和「具有」意圖為包括性的，並且表示除了列出的元件之外，可存在另外的元件。如以下進一步論述的那樣，本公開的某些實施例提供了一種壓縮機，其包括為增強葉片尖端處的應力減小而構造的壓縮機葉片。例如，在一個實施例中，壓縮機葉片可包括葉片尖端部分，葉片尖端部分具有葉片尖端、在葉片的第一面和葉片尖端之間的第一凹口，以及在葉片的第二面和葉片尖端之間的第二凹口。第一凹口和第二凹口可沿著葉片尖端在壓縮機葉片的前緣和後緣之間延伸。這個葉片尖端部分的幾何構造可被稱為雙側面凹槽狀(squealer)尖端。第一凹口和第二凹口可通過在葉片的尖端處移除一些葉片材料來形成，同時沿著葉片的尖端保持等分拱弧線。如本文所使用，用語「拱弧線」應理解為指在壓縮機葉片的壓力側和吸力側之間中間的曲線。如將理解的那樣，這兩個凹口的形成可進一步減小葉片尖端處的應力，並且潛在地增大葉片尖端處的耐摩擦性，從而允許在壓縮機殼體內有較緊密的葉片間隙。第一凹口和第二凹口可在壓縮機葉片的前緣和壓縮機葉片的後緣之間延伸。此夕卜，第一凹口和第二凹口可具有類似的或不同的構造。例如，在某些實施例中，第一凹口和第二凹口關於葉片尖端可以是對稱的。在其它實施例中，第一凹口和第二凹口關於葉片尖端可以是不對稱的。更具體地說，在某些實施例中，第一凹口和第二凹口的相應的深度和/或寬度關於葉片尖端可以是對稱的或不對稱的。此外，第一凹口和第二凹口的相應的構造關於葉片尖端可以是對稱的或不對稱的。形狀可包括錐形凹口、凹形凹口、凸形凹口、S形凹口、彎曲的凹口或它們的任何組合。相反的第一凹口和第二凹口的幾何構造可經過特別選擇以減小葉片尖端中的應力，並且可針對壓縮機的操作參數(例如壓力、溫度、轉速、間隙、材料等等)定製。現在轉到附圖，圖I顯示了燃氣輪機系統10的一個實施例的方框圖，燃氣輪機系 統10具有帶有雙側面凹槽狀尖端的壓縮機葉片28。系統10包括壓縮機12、具有燃料噴嘴16的燃燒器14，以及渦輪18。燃料噴嘴16將液體燃料和/或氣體燃料(例如天然氣或合成氣)發送到燃燒器14中。燃燒器14點火併燃燒燃料-空氣混合物，並且然後將熱的加壓燃燒氣體20 (例如排氣)傳送到渦輪18中。如圖所示，渦輪葉片22聯接到軸24上，軸24還聯接到整個渦輪系統10中的若干個其它構件上。當燃燒氣體20穿過渦輪18中的渦輪葉片22時，渦輪18被驅動旋轉，這造成軸24旋轉。最後，燃燒氣體20通過排氣口 26離開潤輪18。在所示的實施例中，壓縮機22包括壓縮機葉片28，壓縮機葉片28具有雙側面凹槽狀尖端以減小葉片28的葉片尖端中的應力。壓縮機12內的葉片28聯接到軸24上，並如上面論述的那樣，在渦輪18驅動軸24旋轉時旋轉。當葉片28在壓縮機12內旋轉時，葉片28將來自空氣入口的空氣壓縮成壓縮空氣30，壓縮空氣30可被發送至燃燒器14、燃料噴嘴16以及燃氣輪機系統10的其它部分。燃料噴嘴14然後可將壓縮空氣和燃料混合起來，以產生合適的燃料-空氣混合物，該混合物在燃燒器14中燃燒而產生燃燒氣體20以驅動渦輪18。此外，軸24可聯接到負載32上，負載32可由軸24的旋轉來提供動力。作為示例，負載32可以是任何可通過渦輪系統10的旋轉輸出來產生功率的合適裝置，例如動力發生裝置或外部機械負載。例如負載32可包括發電機、飛機的螺旋槳等等。圖2是壓縮機葉片28的一個實施例的在圖I的線2-2內得到的局部透視圖，其顯示了葉片尖端部分50，該葉片尖端部分50具有構造成減小壓縮機葉片28的葉片尖端中的應力的相反凹口。更具體地說，壓縮機葉片28具有延伸至葉片尖端部分50的第一面52和第二面54。如將理解的那樣，第一面52可以是壓縮機葉片28的壓力側56，並且第二面54可以是壓縮機葉片28的吸力側58。更具體地說，當壓縮機葉片28圍繞軸24以方向60旋轉時，壓縮機12內的空氣可造成在第一面52上建立壓力，如參考標號62所示。此外，如圖所示，第一面52和第二面54可在前緣64和後緣66處連結在一起。另外，前緣64可以是壓縮機葉片28的上遊端，並且後緣66可以是壓縮機葉片28的下遊端。在某些實施例中，第一面52 (即，壓力側56)可具有凹形表面，並且第二面54 ( S卩，吸力側58)可具有凸形表面。在其它實施例中，第一面52和第二面54可各自具有基本平坦的表面。如所示的實施例中所示，葉片尖端部分50包括葉片尖端68、第一凹口 70和第二凹口 72。第一凹口 70和第二凹口 72可通過從壓縮機葉片28的葉片尖端68的兩側移除材料而形成。換句話說，通過從葉片尖端68的壓力側56上移除材料可形成第一凹口 70，並且通過從葉片尖端68的吸力側58上移除材料可形成第二凹口 72。葉片尖端68具有中間部分74，中間部分74可不被修改以保持等分拱弧線。此外，第一凹口 70可在邊緣76處過渡回至第一面52。類似地，第二凹口 72可在邊緣78處過渡回至第二面54。如以下論述的那樣，在某些實施例中，第一凹口 70和第二凹口 72可在前緣64和後緣66之間，沿著葉片尖端68而延伸。此外，可利用各種機械加工工藝而形成第一凹口 70和第二凹口 72。例如，可通過銑削或車削形成第一凹口 70和第二凹口 72。如下面進一步詳細論述的那樣，第一凹口 70和第二凹口 72可具有各種幾何構造，例如形狀和尺寸。在某些實施例中，第一凹口 70和第二凹口 72可具有相同或類似的幾何構造，例如形狀和尺寸。例如，第一凹口 70和第二凹口 72可具有類似的曲率、長度和寬度，並且凹口 70和72可以是對稱的。在某些實施例中，第一凹口 70和第二凹口 72可以是基本彼此不同的，例如，不同的形狀和尺寸。此外，凹口 70和72可以是不對稱的。然而，凹口 70和72的各個實施例構造成減小葉片尖端部分50中的應力。圖3是圖2的壓縮機葉片28的一個實施例的沿著線3_3得到的俯視圖，其顯示了葉片尖端部分50，該葉片尖端部分50具有構造成減小葉片尖端68中的應力的相反的凹口。更具體地說，所示的實施例顯示了葉片尖端68、第一凹口 70和第二凹口 72。如之前提到的那樣，葉片尖端68的中間部分74仍保持未被修改，以保持等分拱弧線100。所示的實施例顯示了葉片尖端68，其具有均勻的厚度102。例如，在壓縮機葉片28的前緣64和後緣66之間，葉片尖端68的厚度102可以是大致恆定的(例如，大約Imm至5mm、5mm至IOmm或IOmm至15mm)。由於葉片尖端68的均勻厚度102的原因，第一凹口 70和第二凹口 72完全或連續地從前緣64延伸至後緣66。類似地，第一凹口 70可具有厚度104，並且第二凹口 72可具有厚度106。在所示的實施例中，隨著第一凹口 70和第二凹口 72在前緣64和後緣66之間的延伸，厚度104和厚度106是大致相等的。例如，厚度104和厚度106可為大約Imm至 5mm 或 5mm 至 10mnin圖4是壓縮機葉片28的一個實施例的俯視圖，其顯示了葉片尖端部分50，該葉片尖端部分50具有構造成減小葉片尖端68中的應力的相反的凹口。更具體地說，葉片尖端部分50包括葉片尖端68，葉片尖端68具有變化的厚度102。例如，葉片尖端68的厚度102在前緣64處可以是大約lmm-2mm，並且厚度102可線性地(S卩，以恆定比例)在後緣66處增大至大約5mm至IOmm或IOmm至15mm。然而,這些尺寸可在葉片尖端部分50的不同的實現之間有所變化。此外，從前緣64至後緣66，厚度102可線性地或非線性地增大。例如，從前緣64至後緣66，厚度102可增大大約O. I至50、0. I至20或O. I至10倍。因此，第一凹口 70和第二凹口 72可以不完全從前緣64延伸至後緣66。在所示的實施例中，第一凹口70和第二凹口 72部分地沿著葉片尖端68而延伸。換句話說，隨著葉片尖端68的厚度102的增大，第一凹口 70的寬度104可減小，第二凹口 72的寬度106可減小，或者寬度104和106兩者均可減小。此外，當葉片尖端68的厚度102接近壓縮機葉片28的厚度108時，第一凹口 70和第二凹口 72可不再沿著葉片尖端68而延續下去。因此，所示的凹口 70和72延伸至前緣64，但不完全地延伸至後緣66。然而，由凹口 70和72提供的雙側面凹槽狀尖端基本減小了葉片尖端部分50中的應力，而減小了壓縮機葉片28有應力裂紋、斷裂或一般性失效的可能性。圖5-13顯示了葉片尖端部分50的各種實施例，葉片尖端部分50具有構造成減小壓縮機葉片28的葉片尖端68中的應力的相反的凹口。如上面提到的那樣，第一凹口 70和第二凹口 72可包括各種各樣的構造，包括類似的或不同的曲率、錐度和尺寸。此外，第一凹口 70和第二凹口 72關於葉片尖端68可以是對稱的，或者如下面進一步詳細論述的那樣，第一凹口 70和第二凹口 72關於葉片尖端68可以是不對稱的。圖5是壓縮機葉片28的葉片尖端部分50的一個實施例的橫截面側視圖，該葉片尖端部分50具有構造成減小葉片尖端68中的應力的凹口 110和112。如圖所示，葉片尖端部分50包括葉片尖端68、第一凹形凹口 110和第二凹形凹口 112。如上面提到的那樣，葉片尖端68具有厚度102。此外，葉片尖端68可具有高度114。例如，葉片尖端68的高度114可以是大約1_至10mm、2_至8_或3_至5_。如圖所示，第一凹形凹口 110在第一面52和葉片尖端68之間延伸。類似地，第二凹形凹口 112在第二面54和葉片尖端68 之間延伸。如將理解的那樣，第一凹形凹口 110的曲率半徑111和第二凹形凹口 112的曲率半徑113可有所變化。例如，第一凹形凹口 110和第二凹形凹口 112的曲率半徑111和113可以是大約Imm至50mm、2mm至25mm或5mm至10mm。在某些實施例中，第一凹形凹口110和第二凹形凹口 112的曲率半徑111和113可以是相等的。在其它實施例中，第一凹形凹口 110和第二凹形凹口 112可具有不同的曲率半徑111和113。例如，如虛線116所示，第一凹形凹口 110可修改成具有曲率半徑117，曲率半徑117與第二凹形凹口 112的曲率半徑113是基本不同的。在任一情況下，可選擇曲率半徑111和113以減小葉片尖端部分50中的應力。圖6是壓縮機葉片28的葉片尖端部分50的一個實施例的橫截面側視圖，該葉片尖端部分50具有構造成減小葉片尖端部分50中的應力的相反的凹口 130和132。葉片尖端部分50包括葉片尖端68、第一 S形凹口 130和第二 S形凹口 132。如之前提到的那樣，葉片尖端68具有厚度102和高度114。第一 S形凹口 130在第一面52和葉片尖端68之間延伸。類似地，第二 S形凹口 132在第二面54和葉片尖端68之間延伸。如圖所示，第一 S形凹口 130具有凸形部分134和凹形部分136。類似地，第二 S形凹口 132具有凸形部分138和凹形部分140。在一個實施例中，凸形部分134和138與凹形部分136和140可具有相同的曲率半徑135、137、139和141,例如大約1_至50mm、2_至25mm或5_至10mnin在其它實施例中，凸形部分134和138與凹形部分136和140可具有不同的曲率半徑135、137、139和141。例如，第一 S形凹口 130的凸形部分134和第二 S形凹口 132的凸形部分138兩者可具有第一曲率半徑135和139，而第一 S形凹口 130的凹形部分136和第二 S形凹口132的凹形部分140兩者可具有第二曲率半徑137和141。在某些實施例中，第一曲率半徑和第二曲率半徑是相等的，而其它實施例可具有不同的第一曲率半徑和第二曲率半徑。在另外的其它實施例中，曲率半徑135、137、139和141可以是都相等的，或者彼此不同。因而，可特別選擇曲率半徑135、137、139和141，以減小葉片尖端部分50中的應力。圖7是壓縮機葉片28的葉片尖端部分50的一個實施例的橫截面側視圖，其顯示了葉片尖端68、第一凸形凹口 150和第二凸形凹口 152。如之前論述的那樣，葉片尖端部分50具有構造成減小葉片尖端68中的應力的凹口 150和152。如所示的實施例中所示，第一凸形凹口 150在壓縮機葉片28的第一面52和葉片尖端68之間延伸。此外，第二凸形凹口152在壓縮機葉片28的第二面54和葉片尖端68之間延伸。在某些實施例中，第一凸形凹口 150和第二凸形凹口 152可具有相等的或不同的曲率半徑151和153。例如，第一凸形凹口 150和第二凸形凹口 152的曲率半徑151和153可以是大約Imm至50mm、2mm至25mm或5mm至10mm。同樣,可選擇曲率半徑151和153以減小葉片尖端部分50中的應力。圖8是壓縮機葉片28的葉片尖端部分50的一個實施例的橫截面側視圖，該葉片尖端部分50具有構造成減小葉片尖端部分50中的應力的相反的凹口 170和172。具體地說，所示的實施例包括構造成減小葉片尖端68中的應力的第一錐形凹口 170和第二錐形凹口 172。如圖所示，第一錐形凹口 170具有在壓縮機葉片28的第一面52和葉片尖端68之間延伸的直的或平坦的表面174。類似地，第二錐形凹口 172具有從壓縮機葉片28的第二面54延伸至葉片尖端68的直的或平坦的表面176。雖然第一錐形凹口 170和第二凹口172關於葉片尖端68在所示的實施例中是對稱的，但是在其它實施例中，第一錐形凹口 170和第二錐形凹口 172關於葉片尖端68可以是不對稱的。如圖所示，第一錐形凹口 170的表面174相對於第一面52具有第一角度175，並且第二錐形凹口 172的表面176相對於第二 面54具有第二角度177。在某些實施例中，角度175和177可以是相等的或彼此不同的。例如，角度175可大於角度177，或者角度177可大於角度175。角度175和177可在大約5度至80度之間的範圍內，或者可小於大約5度、10度、15度、20度、25度、30度、40度、50度、60度、70度或80度。角度175和177可經過特別選擇，以減小葉片尖端部分50中的應力。圖9是壓縮機葉片28的葉片尖端部分50的一個實施例的橫截面側視圖，該葉片尖端部分50具有構造成減小葉片尖端部分50中的應力的相反的凹口 180和182。所示的實施例包括構造成減小葉片尖端68中的應力的第一凹形凹口 180和第二凹形凹口 182。如圖所示，第一凹形凹口 180從壓縮機葉片28的第一面52延伸至葉片尖端68。類似地，第二凹形凹口 182從壓縮機葉片的第二面54延伸至葉片尖端68。此外，第一凹形凹口 180和第二凹形凹口 182關於葉片尖端68是不對稱的。因而，第一凹形凹口 180和第二凹形凹口182可具有至少部分地由於不對稱性而彼此不同的曲率半徑181和183。具體地說，葉片尖端68相對於在壓縮機葉片28的前緣和後緣之間延伸的等分拱弧線186偏移距離184。例如，距離184可為從拱弧線186到第一面52的距離185或者從拱弧線186到第二面54的距離187的大約1%至95%、5%至75%、10%至50%或20%至40%。例如，距離184可以是大約Imm至10mm、Imm至5mm或2mm至3mm。如圖所示，葉片尖端68朝著壓縮機葉片28的壓力側56偏移距離184 (即，距離185的一部分)。在其它實施例中，葉片尖端68可從等分拱弧線186朝著壓縮機葉片28的吸力側58偏移(即，距離187的一部分)。曲率半徑181和183及距離184可經過特別選擇，以減小葉片尖端部分50中的應力。圖10是壓縮機葉片28的葉片尖端部分50的一個實施例的橫截面側視圖，該葉片尖端部分50具有構造成減小葉片尖端部分50中的應力的相反的凹口 200和202。如圖所示，葉片尖端部分50包括在壓縮機葉片28的第一面52和葉片尖端68之間延伸的第一凹形凹口 200。另外，葉片尖端部分50包括在壓縮機葉片28的第二面54和葉片尖端68之間延伸的第二凹形凹口 202。此外，第一凹形凹口 200和第二凹形凹口 202關於葉片尖端68是不對稱的。具體地說，第一凹形凹口 200具有曲率半徑203和高度204，而第二凹形凹口202具有曲率半徑205和高度206。例如，第二凹形凹口 202的高度206可為第一凹形凹口200的高度204的大約I. 05至10、I. I至5或I. 5至2倍。作為又一示例，高度204可以是大約Imm至5mm,而高度206可以是大約2mm至10mm。同樣，曲率半徑203和205以及高度204和206可經過特別選擇，以減小葉片尖端部分50中的應力。圖11是壓縮機葉片28的葉片尖端部分50的一個實施例的橫截面側視圖，該葉片尖端部分50具有構造成減小葉片尖端68中的應力的相反的凹口 220和222。具體地說，所示的實施例包括具有不同形狀的第一凹口 220和第二凹口 222。如圖所示，葉片尖端部分50包括具有錐形形狀的第一凹口 220，以及具有凹形形狀的第二凹口 222。第一凹口 220在壓縮機葉片28的第一面52和葉片尖端68之間延伸，並且第二凹口 222在壓縮機葉片28的第二面54和葉片尖端68之間延伸。如之前論述的那樣，葉片尖端部分50可在壓縮機葉片28的壓力側56和吸力側58上具有不同的形狀或構造的凹口 220和222，以減小葉片尖端部分50中的應力。
圖12是壓縮機葉片28的葉片尖端部分50的一個實施例的橫截面側視圖，其顯示了關於葉片尖端68不對稱的第一凹口 230和第二凹口 232。更具體地說，第一凹口 230和第二凹口 232具有不同的形狀。第一凹口 230在壓縮機葉片28的第一面52和葉片尖端68之間延伸，並且具有S形幾何構造。如上面論述的那樣，S形幾何構造可包括凸形部分234和凹形部分236。在某些實施例中，第一凹口 230的凸形部分234和凹形部分236的曲率半徑235和237可以是相等的或彼此不同的。例如，曲率半徑235和237可以是大約Imm至50mm、2mm至25mm或5mm至10mm。此外，葉片尖端部分50的第二凹口 232在壓縮機葉片28的第二面54和葉片尖端68之間延伸，並且具有凹形形狀。第二凹口 232具有曲率半徑233，曲率半徑233可等於或不同於曲率半徑235和237。再次，曲率半徑233、235和237可經過特別選擇以減小葉片尖端部分50中的應力。圖13是壓縮機葉片28的葉片尖端部分50的一個實施例的橫截面側視圖，其顯示了關於葉片尖端68不對稱的第一凹口 250和第二凹口 252。另外，第一凹口 250和第二凹口 252具有不同的形狀。具體地說，第一凹口 250在壓縮機葉片28的第一面52和葉片尖端68之間延伸，並且具有凸形形狀。第二凹口 252在壓縮機葉片28的第二面54和葉片尖端68之間延伸，並且具有凹形形狀。雖然第一凹口 250和第二凹口 252具有不同的形狀(即，凹形和凸形)，但第一凹口 250和第二凹口 252可具有相等或彼此不同的曲率半徑251和253。例如，曲率半徑251和253可以是大約Imm至50mm、2mm至25mm或5mm至10mm。再次，凹口 250和252的構造和曲率半徑251和253可經過特別選擇以減小葉片尖端部分50中的應力。本書面描述使用實例來公開本發明，包括最佳模式，並且還使本領域任何技術人員能夠實踐本發明，包括製造和使用任何裝置或系統，以及執行任何結合的方法。本發明的可授予專利的範圍由權利要求限定，並且可包括本領域技術人員想到的其它實例。如果這樣的其它實例具有不異於權利要求的字面語言的結構元素，或者如果這樣的其它實例包括與權利要求的字面語言無實質性差異的等效結構元素，則它們意圖處於權利要求的範圍之內。
權利要求
1.一種系統，包括 壓縮機，其包括 聯接到轉子上的多個壓縮機葉片；其中，各個壓縮機葉片包括延伸至葉片尖端部分的第一外部面和第二外部面，其中，所述葉片尖端部分包括葉片尖端、在所述第一面和所述葉片尖端之間的第一外部凹口，以及在所述第二面和所述葉片尖端之間的第二外部凹口。
2.根據權利要求I所述的系統，其特徵在於，各個壓縮機葉片的所述第一外部凹口和所述第二外部凹口構造成減小所述葉片尖端部分中的應力。
3.根據權利要求I所述的系統，其特徵在於，各個壓縮機葉片的所述第一外部凹口和所述第二外部凹口沿著所述葉片尖端在前緣和後緣之間延伸。
4.根據權利要求I所述的系統，其特徵在於，各個壓縮機葉片的所述葉片尖端沿著所述壓縮機葉片的拱弧線而居中。
5.根據權利要求I所述的系統，其特徵在於，各個壓縮機葉片的所述第一外部凹口和所述第二外部凹口關於所述葉片尖端是不對稱的。
6.根據權利要求5所述的系統，其特徵在於，各個壓縮機葉片的所述第一外部凹口和所述第二外部凹口包括相應的第一曲率和第二曲率，所述第一曲率和所述第二曲率關於所述葉片尖端是不對稱的。
7.根據權利要求5所述的系統，其特徵在於，各個壓縮機葉片的所述第一外部凹口和所述第二外部凹口包括相應的第一深度和第二深度，所述第一深度和所述第二深度關於所述葉片尖端是不對稱的。
8.根據權利要求5所述的系統，其特徵在於，各個壓縮機葉片的所述第一外部凹口和所述第二外部凹口包括相應的第一寬度和第二寬度，所述第一寬度和所述第二寬度關於所述葉片尖端是不對稱的。
9.根據權利要求I所述的系統，其特徵在於，各個壓縮機葉片的所述第一外部凹口或所述第二外部凹口中的至少一個包括凹形凹口。
10.根據權利要求I所述的系統，其特徵在於，各個壓縮機葉片的所述第一外部凹口或所述第二外部凹口中的至少一個包括凸形凹口。
11.根據權利要求I所述的系統，其特徵在於，各個壓縮機葉片的所述第一外部凹口或所述第二外部凹口中的至少一個包括錐形凹口。
12.根據權利要求I所述的系統，其特徵在於，所述系統包括具有所述壓縮機的燃氣輪機發動機。
13.—種系統,包括 壓縮機葉片，其包括在前緣和後緣之間延伸的葉片尖端、沿著所述葉片尖端的第一側面而在所述前緣和所述後緣之間延伸的第一外部凹口，以及沿著所述葉片尖端的第二側面而在所述前緣和所述後緣之間延伸的第二外部凹口，其中，所述第一外部凹口和所述第二外部凹口構造成減小所述壓縮機葉片中的應力。
14.根據權利要求13所述的系統，其特徵在於，所述第一外部凹口或所述第二外部凹口中的至少一個包括凹形外部凹口、凸形外部凹口或錐形外部凹口中的至少一個。
15.根據權利要求13所述的系統，其特徵在於，所述第一外部凹口或所述第二外部凹口中的至少一個包括S形外部凹口中的至少一個。
16.根據權利要求13所述的系統，其特徵在於，所述葉片尖端沿著在所述壓縮機葉片的所述前緣和所述後緣之間延伸的拱弧線而居中。
17.根據權利要求13所述的系統，其特徵在於，所述第一外部凹口和所述第二外部凹口關於所述葉片尖端是不對稱的。
18.—種系統,包括 壓縮機葉片，其包括葉片尖端、設置在所述葉片尖端的第一側面上的第一外部凹口，以及設置在所述葉片尖端的第二側面上的第二外部凹口，其中，所述第一外部凹口和所述第二外部凹口關於所述葉片尖端是不對稱的。
19.根據權利要求18所述的系統，其特徵在於，所述第一外部凹口和所述第二外部凹口包括相應的第一曲率和第二曲率，所述第一曲率和所述第二曲率關於所述葉片尖端是不對稱的。
20.根據權利要求18所述的系統，其特徵在於，所述葉片尖端、所述第一外部凹口和所述第二外部凹口在前緣和後緣之間延伸，並且所述葉片尖端關於在所述前緣和所述後緣之間延伸的拱弧線有偏移。
全文摘要
本發明涉及具有葉片尖端特徵的壓縮機。提供了一種壓縮機，其具有壓縮機葉片，壓縮機葉片具有構造成減小壓縮機葉片的葉片尖端中的應力的葉片尖端部分。壓縮機葉片包括延伸至葉片尖端部分的第一面和第二面。葉片尖端部分包括葉片尖端、在第一面和葉片尖端之間延伸的第一凹口，以及在第二面和葉片尖端之間延伸的第二凹口。
文檔編號F04D29/26GK102758792SQ20121012960
公開日2012年10月31日 申請日期2012年4月20日 優先權日2011年4月20日
發明者J·D·戴爾, L·M·納帕蒂, M·E·弗裡德曼, M·R·波圖馬蒂 申請人:通用電氣公司