用于涡轮转子叶片的缓冲器构造.pdf

本发明提供一种用于燃烧涡轮发动机的涡轮中的转子叶片。该转子叶片可以包括翼型件，该翼型件具有在相应的前缘与后缘之间轴向延伸并且在根部与外侧尖端之间径向延伸的凹形压力侧壁和凸形吸力侧壁。该转子叶片还可以包括定位在翼型件上的双缓冲器护罩。所述双缓冲器护罩中的每一个都可以被构造成在安装时与位于至少一个相邻的转子叶片上的相应的缓冲器护罩相接合。

权利要求书
1.  一种用于燃烧涡轮发动机的涡轮中的转子叶片，所述转子叶 片包括翼型件，所述翼型件从与根部的连接部延伸，所述翼型件包 括在相应的前缘与后缘之间轴向延伸并且在所述根部与外侧尖端之 间径向延伸的凹形压力侧壁和凸形吸力侧壁，所述转子叶片还包 括：
定位在所述翼型件上的双缓冲器护罩；
其中，所述双缓冲器护罩中的每一个都被构造成在经安装与位 于至少一个相邻的转子叶片上的相应的双缓冲器护罩相接合。

2.  根据权利要求1所述的转子叶片，其特征在于，所述双缓冲器 护罩中的两个都包括位于所述翼型件的径向中间区域处或所述径向 中间区域外侧的位置；并且
其中所述双缓冲器护罩中的每一个都包括轴向厚度，所述轴向 厚度小于所述翼型件在所述缓冲器护罩中的每一个的径向高度处具 有的轴向厚度的一半。

3.  根据权利要求2所述的转子叶片，其特征在于，所述双缓冲器 护罩包括内侧缓冲器护罩和外侧缓冲器护罩，所述内侧缓冲器护罩 包括相对于所述外侧缓冲器护罩的内侧位置；
其中所述内侧缓冲器护罩包括来自所述翼型件的所述压力侧壁 和所述吸力侧壁中的至少一个的周向延伸的突出部；
其中所述外侧缓冲器护罩包括来自所述翼型件的所述压力侧壁 和所述吸力侧壁中的至少一个的周向延伸的突出部；并且
其中所述转子叶片包括涡轮转子叶片。

4.  根据权利要求3所述的转子叶片，其特征在于：
所述内侧缓冲器护罩包括来自所述翼型件的所述压力侧壁和所 述吸力侧壁中的每一个的周向延伸的突出部；并且
所述外侧缓冲器护罩包括来自所述翼型件的所述压力侧壁和所 述吸力侧壁中的每一个的周向延伸的突出部。

5.  根据权利要求4所述的转子叶片，其特征在于：
所述内侧缓冲器护罩和所述外侧缓冲器护罩中的每一个都包括 位于从所述翼型件的压力侧壁延伸的周向突出部中的每一个的远端 部处的压力侧接触面；并且
所述内侧缓冲器护罩和所述外侧缓冲器护罩中的每一个都包括 位于从所述翼型件的吸力侧壁延伸的周向突出部中的每一个的远端 部处的吸力侧接触面。

6.  根据权利要求5所述的转子叶片，其特征在于，所述内侧缓冲 器护罩和所述外侧缓冲器护罩被构造成使得所述压力侧接触面与所 述吸力侧接触面相对应，以当所述转子叶片包括具有与所述转子叶 片相同的设计的相邻的转子叶片之间的安装位置时，在所述压力侧 接触面与所述吸力侧接触面之间形成接口。

7.  根据权利要求5所述的转子叶片，其特征在于，所述内侧缓冲 器护罩和所述外侧缓冲器护罩被构造成使得如果满足以下条件的话 所述压力侧接触面与第一相邻转子叶片的吸力侧接触面相接合：
所述第一相邻转子叶片包括与所述转子叶片相同的设计；并且
所述第一相邻转子叶片和所述转子叶片包括相对于彼此的预定 安装位置；
其中所述内侧缓冲器护罩和所述外侧缓冲器护罩被构造成使得 如果满足以下条件的话所述吸力侧接触面与第二相邻转子叶片的压 力侧接触面相接合：
所述第二相邻转子叶片包括与所述转子叶片相同的设计；并且
所述第二相邻转子叶片和所述转子叶片包括相对于彼此的预定 安装位置。

8.  根据权利要求4所述的转子叶片，其特征在于，所述外侧缓冲 器护罩包括靠近所述翼型件的外侧尖端的位置并且所述内侧缓冲器 护罩包括靠近所述翼型件的径向中间区域的位置。

9.  根据权利要求4所述的转子叶片，其特征在于，所述外侧缓冲 器护罩包括定位在所述翼型件的外侧尖端的正内侧的护罩并且所述 内侧缓冲器护罩包括定位成靠近所述翼型件的径向中点的护罩。

10.  根据权利要求4所述的转子叶片，其特征在于，所述内侧缓 冲器护罩包括布置于被限定在所述翼型件上的径向高度的第一范围 内的内侧缓冲器护罩，其中所述第一范围包括位于所述翼型件的径 向高度的25％处的内侧边界和位于所述翼型件的径向高度的75％处 的外侧边界；并且
其中所述外侧缓冲器护罩包括布置于被限定在所述翼型件的径 向高度的第二范围内的外侧缓冲器护罩，其中所述第二范围包括位 于所述翼型件的径向高度的60％处的内侧边界。

11.  根据权利要求10所述的转子叶片，其特征在于，所述第一范 围的内侧边界包括所述翼型件的径向高度的40％并且所述第一范围 的外侧边界包括所述翼型件的径向高度的60％；并且
其中所述第二范围的内侧边界包括所述翼型件的径向高度的 75％并且所述第二范围的外侧边界包括所述翼型件的径向高度的 95％。

12.  根据权利要求10所述的转子叶片，其特征在于，所述第一范 围的内侧边界包括所述翼型件的径向高度的40％并且所述第一范围 的外侧边界包括所述翼型件的径向高度的60％；并且
其中所述第二范围的内侧边界包括所述翼型件的径向高度的 90％。

13.  根据权利要求12所述的转子叶片，其特征在于，所述翼型件 的外侧尖端包括小翼。

14.  根据权利要求13所述的转子叶片，其特征在于，所述外侧缓 冲器护罩与所述小翼径向间隔开。

15.  根据权利要求14所述的转子叶片，其特征在于，所述小翼包 括布置于所述翼型件的狭窄径向部段内的外侧扩口，所述狭窄径向 部段具有与所述翼型件的外侧尖端连续的侧面。

16.  根据权利要求15所述的转子叶片，其特征在于，外侧护罩从 所述小翼延伸。

17.  根据权利要求15所述的转子叶片，其特征在于，所述小翼包 括内侧边缘和外侧边缘，并且其中所述外侧扩口包括在所述内侧边 缘处具有较小的横截面积并且在所述小翼的外侧边缘处具有较大的 翼型件横截面积的小翼；
其中所述小翼的外侧边缘包括所述翼型件的外侧尖端并且所述 小翼的内侧边缘围绕所述翼型件的圆周与所述小翼的外侧边缘间隔 开固定的距离。

18.  根据权利要求17所述的转子叶片，其特征在于，所述小翼的 外侧边缘包括围绕所述翼型件的圆周限定的锋利边缘；并且
其中所述小翼的外侧扩口包括凹形表面轮廓。

19.  一种燃气涡轮发动机，所述燃气涡轮发动机具有涡轮，所述 涡轮包括周向间隔开的转子叶片的排，所述转子叶片中的每一个都 包括翼型件，所述翼型件从连接至转子盘的根部延伸，所述翼型件 包括在前缘与后缘之间轴向延伸并且在形成所述根部的外侧边界的 平台与所述翼型件的外侧尖端之间径向延伸的压力侧壁和吸力侧 壁，所述转子叶片中的每一个的翼型件还包括：
双缓冲器护罩——内侧缓冲器护罩和外侧缓冲器护罩；
其中所述缓冲器护罩中的每一个都包括位于所述平台与所述翼 型件的外侧尖端之间的位置以及将所述转子叶片中的每一个连接至 定位于每一侧的相邻的转子叶片的构造；并且
其中所述外侧缓冲器护罩包括定位成靠近所述翼型件的外侧尖 端的护罩并且所述内侧缓冲器护罩包括定位成靠近所述翼型件的径 向中间区域的护罩。

20.  根据权利要求19所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述 内侧缓冲器护罩包括来自所述翼型件的所述压力侧壁和所述吸力侧 壁中的每一个的周向延伸的突出部，并且所述外侧缓冲器护罩包括 来自所述翼型件的所述压力侧壁和所述吸力侧壁中的每一个的周向 延伸的突出部；并且
其中所述内侧缓冲器护罩和所述外侧缓冲器护罩中的每一个都 包括位于从所述翼型件的压力侧壁延伸的周向突出部中的每一个的 远端部处的压力侧接触面，并且所述内侧缓冲器护罩和所述外侧缓 冲器护罩中的每一个都包括位于从所述翼型件的吸力侧壁延伸的周 向突出部中的每一个的远端部处的吸力侧接触面。

说明书用于涡轮转子叶片的缓冲器构造
技术领域
本申请总体涉及与设计和制造涡轮转子叶片相关的设备、方法 以及/或者系统。更具体地，但不以限制的方式，本申请涉及属于具 有多个缓冲器护罩的涡轮转子叶片的设备和组件。
背景技术
在燃烧涡轮发动机中，在压缩机中加压的空气被用于在燃烧器 中燃烧燃料以产生热燃烧气体流是众所周知的，于是这种气体向下 游流动通过一个或多个涡轮使得能够从其提取能量。总体而言，根 据这种涡轮，周向间隔开的转子叶片的行从支承转子盘径向向外延 伸。每一个转子叶片典型地包括：燕尾榫，该燕尾榫允许在位于转 子盘中的相应的燕尾槽中组装和拆卸叶片；以及翼型件，该翼型件 从燕尾榫径向向外延伸并且与通过发动机的工作流体流相互作用。 翼型件具有在相应的前缘与后缘之间轴向延伸、并且在根部与尖端 之间径向延伸的凹形压力侧和凸形吸力侧。应当理解，叶片尖端与 径向外部静止表面紧密间隔开，以用于使在涡轮叶片之间向下游流 动的燃烧气体在其间的泄漏最小化。
位于翼型件的尖端处的护罩或者“尖端护罩”通常在后部级或 转子叶片上实施，以在尖端处提供接触点、管理斗叶频率、实现阻 尼源(例如，通过连接相邻的转子叶片的尖端)、以及减少工作流 体的越过尖端泄漏。给定后部级中的转子叶片的长度，尖端护罩的 阻尼功能对耐久性提供显著的益处。然而，考虑到尖端护罩增加组 件的重量以及其它的设计标准(包括耐受数千小时暴露于高温和极 限机械负荷的操作)，充分利用所述益处是困难的。因此，尽管由 于其密封气体路径的有效方式以及其可在相邻的转子叶片之间形成 的稳健连接而期望大型尖端护罩，但是本领域普通技术人员应当领 会，较大的尖端护罩是造成麻烦的，原因是转子盘上的拉动负荷增 大，特别是在翼型件的基部处，原因是其必须支承叶片的全部负 荷。
另一个考虑因素是燃气涡轮发动机的输出和效率随着发动机的 尺寸并且更具体地随着能够通过其中的空气的量的增大而得以改 进。然而，发动机的尺寸受到涡轮叶片的可操作长度的限制，其中 较长的涡轮转子叶片使得能够扩大通过发动机的流动路径。但是， 较长的转子叶片引起机械负荷增大，这对叶片以及保持叶片的转子 盘提出更多的要求。较长的转子叶片还在操作期间降低叶片的自然 振动频率，这增大转子叶片的振动响应。该额外的振动负荷对转子 叶片设计提出了甚至更大的要求，这可能进一步缩短部件的寿命， 并且在一些情况下，可能造成损坏涡轮发动机的其它功能的振动负 荷。解决较长的转子叶片的振动负荷的一种方式是通过使用将相邻 的转子叶片彼此连接的护罩。但是，如上所述，护罩增加的重量可 能抵消大部分益处。
解决该问题的一种方式是将护罩定位在转子叶片的翼型件上较 低的位置处。即，与将护罩增加至转子叶片的尖端相反，护罩定位 在翼型件的中间径向部分附近。如本文中所使用的，这种护罩将被 称为“缓冲器护罩”。在该较低(或者更内侧)的半径处，护罩的 质量对转子叶片造成的应力水平降低。然而，该类型的护罩使得转 子叶片的翼型件的一部分不受约束(即，在缓冲器护罩的外侧延伸 的翼型件的部分)。翼型件的该悬臂式部分典型地造成较低的频率 振动和增大的振动负载，这可能对发动机造成损坏。因此，减小或 限制这些负荷的新颖的转子叶片设计将在这种产品的市场中具有价 值。
发明内容
因此，本申请描述了一种用于燃烧涡轮发动机的涡轮中的转子 叶片。该转子叶片可以包括翼型件，该翼型件从与根部的连接部处 延伸。该翼型件可以包括在相应的前缘与后缘之间轴向延伸并且在 根部与外侧尖端之间径向延伸的凹形压力侧壁和凸形吸力侧壁。该 转子叶片还可以包括定位在翼型件上的双缓冲器护罩。双缓冲器护 罩中的每一个都可以被构造成在安装时与位于至少一个相邻的转子 叶片上的相应的缓冲器护罩相接合。
本申请还描述了一种燃气涡轮发动机，该燃气涡轮发动机具有 涡轮，该涡轮包括周向间隔开的转子叶片的排。转子叶片中的每一 个都可以包括翼型件，该翼型件从连接至转子盘的根部延伸。该翼 型件可以包括在前缘与后缘之间轴向延伸并且在形成根部的外侧边 界的平台与翼型件的外侧尖端之间径向延伸的压力侧壁和吸力侧 壁。转子叶片中的每一个的翼型件还可以包括双缓冲器护罩——内 侧缓冲器护罩和外侧缓冲器护罩。缓冲器护罩中的每一个都可以具 有位于平台与翼型件的外侧尖端之间的位置以及将转子叶片中的每 一个连接至定位于每一侧的相邻的转子叶片的构造。外侧缓冲器护 罩可以定位成靠近翼型件的外侧尖端，并且内侧缓冲器护罩可以定 位成靠近翼型件的径向中间区域。
当结合附图以及所附权利要求阅览下文对优选实施例的详细描 述时，本申请的这些和其它的特征将变得显而易见。
附图说明
通过仔细学习下文结合附图对本发明的示例性实施例的更详细 的描述，本发明的这些和其它的特征将得到更全面的理解，在附图 中：
图1是其中可以使用本申请的实施例的示例性燃烧涡轮发动机的 示意图；
图2是图1的燃烧涡轮发动机中的压缩机的剖视图；
图3是图1的燃烧涡轮发动机中的涡轮的剖视图；
图4是具有传统设计的尖端护罩的示例性涡轮转子叶片的透视 图；
图5是具有传统的中跨缓冲器的示例性涡轮转子叶片的透视图；
图6是通过传统的中跨缓冲器连接的已安装的涡轮转子叶片的透 视图；
图7是通过传统的中跨缓冲器连接的已安装的涡轮转子叶片的俯 视图；
图8是示例性涡轮转子叶片和静止护罩组件的侧视图，其中转子 叶片包括传统的尖端护罩；
图9是根据本发明的示例性实施例的示例性涡轮转子叶片和静止 护罩组件的侧视图，其中转子叶片包括双缓冲器；
图10是图9的翼型件的外侧部分的透视图；
图11是根据本发明的示例性实施例的翼型件的外侧部分的侧视 图，该翼型件具有外侧缓冲器和尖端小翼；
图12是根据本发明的备选实施例的翼型件的外侧部分的侧视 图，该翼型件具有外侧缓冲器和尖端小翼；
图13是图12的涡轮转子叶片的翼型件尖端的透视图。
具体实施方式
尽管可以参照特定类型的涡轮发动机对本发明的以下例子进行 描述，但是本领域普通技术人员应当领会，本发明可以不限于这种 使用并且能够应用于其它类型的涡轮发动机，除非对其进行具体限 制。此外，应当领会，在描述本发明的过程中，某些术语可以用于 表示燃气涡轮发动机内的某些机械部件。在可能的情况下，将以与 其已被接受的意义来使用和采用常见的工业术语。然而，这种术语 不应当被狭义地理解，原因是本领域普通技术人员将领会，通常可 以使用不同的术语来表示特定的机器部件。此外，在本文中可以被 描述成单个部件的可以在另一个背景下被描述成由多个部件构成， 或者在本文中被描述成包括多个部件的可以在其它位置处被称为单 个。这样一来，在理解本发明的范围的过程中，不仅应当注意特定 的术语，还应当注意相伴随的描述、内容、以及部件的结构、构 造、功能、和/或用途，特别是如所附权利要求中所提供的。
本文中可以规律地使用若干描述性的术语，并且在该部分的一 开始定义这些术语可能是有帮助的。因此，除非另有描述，否则这 些术语及其定义如下。如本文中所使用的，“下游”和“上游”是 表示相对于流体流动的方向的术语，例如通过燃气涡轮机的压缩 机、燃烧器和涡轮部段的工作流体、或者通过发动机的部件系统中 的一个的流冷却剂。术语“下游”与流体流动的方向相对应，而术 语“上游”指的是与流体流动的方向相反或相对的方向。在没有任 何进一步具体说明的情况下，术语“前部”和“后部”指的是相对 于燃气涡轮机的取向的方向，其中“前部”指的是发动机的前部或 压缩机端部，并且“后部”指的是发动机的后部或涡轮端部。此 外，给定燃气涡轮发动机关于中心轴线的构造以及一些部件系统中 的该相同类型的构造，可能将使用描述相对于轴线的位置的术语。 就这方面而言，应当领会，术语“径向”指的是与轴线垂直的移动 或位置。与此相关，可能需要描述离开中心轴线的相对距离。例 如，在该情况下，如果第一部件定位成比第二部件更靠近中心轴 线，本文中将陈述第一部件位于第二部件“径向向内”或“内 侧”。另一方面，如果第一部件定位成比第二部件更远离轴线，本 文中可以陈述第一部件位于第二部件“径向向外”或“外侧”。此 外，应当领会，术语“轴向”指的是与轴线平行的移动或位置。并 且，最后，术语“周向的”指的是围绕轴线的移动或位置。
通过背景的方式，现在参照附图，图1至3示出了其中可以使用 本申请的实施例的示例性燃烧涡轮发动机。本领域技术人员应当理 解，本发明不限于该类型的用途。如上所述，本发明可以用于燃烧 涡轮发动机，例如用于发电和飞机的发动机、蒸汽涡轮发动机、以 及其它类型的旋转发动机。图1是燃烧涡轮发动机10的示意图。总 体而言，燃烧涡轮发动机通过从燃料在压缩空气流中燃烧所产生的 热气体的加压流提取能量来进行操作。如图1中所示，燃烧涡轮发动 机10可以被构造成具有通过共同的轴或转子机械联接到下游涡轮部 段或涡轮13的轴向压缩机11、以及定位在压缩机11与涡轮12之间 的燃烧器12。
图2示出了可以用于图1的燃烧涡轮发动机中的示例性多级轴向 压缩机11的视图。如图所示，压缩机11可以包括多个级。每一个级 都可以包括被一排压缩机定子叶片15跟随的一排压缩机转子叶片 14，。因此，第一级可以包括一排压缩机转子叶片14的行，一排压 缩机定子叶片15跟随一排压缩机转子叶片14，该一排压缩机转子叶 片14围绕中心轴旋转，该一排压缩机定子叶片15在操作期间保持静 止。压缩机定子叶片15大体彼此周向间隔开并且围绕旋转轴线固 定。压缩机转子叶片14周向间隔开并且附接至轴；当轴在操作期间 旋转时，压缩机转子叶片14围绕该轴旋转。本领域普通技术人员应 当领会，压缩机转子叶片14被构造成使得当围绕轴旋转时，压缩机 转子叶片14向流过压缩机11的空气或流体施加动能。压缩机11可 以具有超过图2中所示的级的其它的级。额外的级可以包括多个周向 间隔开的压缩机转子叶片14，多个周向间隔开的压缩机定子叶片15 跟随多个周向间隔开的压缩机转子叶片14。
图3示出了可以用于图1的燃烧涡轮发动机中的示例性涡轮部段 或涡轮13的局部视图。涡轮13也可以包括多个级。示出了三个示例 性的级，但是涡轮13中可以存在更多或更少的级。第一级包括多个 涡轮斗叶或涡轮转子叶片16、以及多个喷嘴或涡轮定子叶片17，多 个涡轮斗叶或涡轮转子叶片16在操作期间围绕轴旋转，多个喷嘴或 涡轮定子叶片17在操作期间保持静止。涡轮定子叶片17大体彼此周 向间隔开并且围绕旋转轴线固定。涡轮转子叶片16可以被安装于涡 轮机轮或盘(未示出)上，以用于围绕轴(未示出)旋转。还示出 了涡轮13的第二级。第二级类似地包括多个周向间隔开的涡轮定子 叶片17，多个周向间隔开的涡轮转子叶片16跟随多个周向间隔开的 涡轮定子叶片17，多个周向间隔开的涡轮转子叶片16也安装于涡轮 机轮上以用于旋转。还示出了第三级，并且该第三级类似地包括多 个涡轮定子叶片17和转子叶片16。应当领会，涡轮定子叶片17以 及涡轮转子叶片16位于涡轮13的热气体路径中。热气体流过热气体 路径的方向由箭头表示。如本领域普通技术人员应当领会的，涡轮 13可以具有超过图3中所示的级的其它的级。每一个额外的级都可 以包括一排涡轮定子叶片17，一排涡轮转子叶片16跟随该一排涡轮 定子叶片17。
在使用中，压缩机转子叶片14在轴向压缩机11内的旋转可以对 气流进行压缩。在燃烧器12中，在压缩空气与燃料混合并且点燃时 可以释放能量。来自燃烧器12的所获得的热气体流(可以被称为工 作流体)随后被引导至涡轮转子叶片16之上，工作流体的流动引起 涡轮转子叶片16围绕轴旋转。由此，工作流体流的能量被转化成旋 转叶片的机械能并且由于转子叶片与轴(旋转轴)之间的连接，轴 的机械能随后可以用于驱动压缩机转子叶片14的旋转，使得产生需 要的压缩空气的供给，并且例如还驱动发电机以产生电能。
图4是示例性涡轮转子叶片16的透视图，该示例性涡轮转子叶 片16具有传统设计的尖端护罩37。涡轮转子叶片16大体包括根部 21，该根部21可以包括转子叶片16通过其附接至转子盘41(如图6 中所示)的装置，例如被构造成用于安装到位于转子盘41的外周中 的相应的燕尾槽中的轴向燕尾榫。根部21可以包括柄，该柄在燕尾 榫与平台24之间延伸，其中平台24布置于翼型件25与根部21的结 合处。平台24限定了通过涡轮发动机10的流动路径的内侧边界的一 部分。翼型件25是拦截工作流体的流动并且引起转子盘41旋转的转 子叶片16的主动部件。如图所示，尖端护罩37可以定位在转子叶片 16的外侧尖端处。尖端护罩37基本是位于翼型件25的顶部处并且 由该翼型件25支承的轴向和周向延伸的平面部件。如图所示，一个 或多个密封轨道38可以沿尖端护罩37的顶部定位。总体而言，密封 轨道38从尖端护罩37的外侧表面径向向外突出并且沿大体旋转方向 在尖端护罩37的相对端部之间周向延伸。密封轨道38形成为阻止工 作流体流过尖端护罩37与涡轮13的周围静止部件的内表面之间的缝 隙。如下文更详细地讨论的，尖端护罩37可以形成为具有接触面 55，使得位于相邻的转子叶片上的护罩彼此接触或接合，这典型地 对组件中的振动进行阻尼并且延长转子叶片16的寿命。(应当注意 到，尽管本申请的优选实施例涉及涡轮转子叶片16，但是应当理 解，本发明的方面能够应用于压缩机转子叶片14，并且除非另有描 述，否则本发明应当被理解成能够应用于每一种类型的转子叶片 14、16)。
图5提供了示例性涡轮转子叶片16的透视图，该示例性涡轮转 子叶片16具有缓冲器护罩51，该缓冲器护罩51和可能与具有根据 本发明的内部结构构造的转子叶片16一起使用的缓冲器护罩相一 致，如下文详细地讨论的。如本领域内众所周知的，例如图示的缓 冲器或缓冲器护罩51可以用于连接相邻的转子叶片16。相邻的转子 叶片16的联结可以发生在护罩与护罩接口54(示于图7中)之间， 压力侧接触面55和吸力侧接触面56在该护罩与护罩接口54处彼此 接触。以该方式的转子叶片16的该联结倾向于增大组件的自然频率 并且对操作振动进行阻尼，这意味着转子叶片16在操作期间经受更 少的机械应力并且降级更加缓慢。然而，护罩51增加组件的重量， 这倾向于抵消这些益处中的一些益处，特别是在护罩定位在转子叶 片16的外侧尖端41处时。如上所述，减少护罩所增加的重量的影响 的一种方式是将护罩定位在翼型件25上较低的位置处，如图5中所 示。在该较低(或更内侧)的半径处，护罩51的质量造成施加于转 子叶片的应力减小。然而，缓冲器护罩使得翼型件25的一部分不受 约束，即，翼型件25的在缓冲器护罩51外侧延伸的部分，并且翼型 件25的该悬臂式部分造成操作期间较低的自然频率以及增大的振动 响应，如上所述，该增大可能对转子叶片和发动机造成损坏。
图6是转子叶片16的透视图，该转子叶片16具有如可以在安装 条件下被布置的缓冲器护罩51。图7提供相同的已安装组件的俯视 图。如图所示，缓冲器护罩51被构造成联结或接合与其相邻的转子 叶片16的护罩51。该联结或接合可能出现在压力侧接触面55与吸 力侧接触面56之间的护罩与护罩接口54处，如图所示。
图8是根据传统设计的示例性涡轮转子叶片16的侧视图，该示 例性涡轮转子叶片16具有尖端护罩37。应当领会，增加至翼型件的 外侧部分的大量尖端护罩在操作期间显著地增大作用在旋转叶片上 的机械力。为了维持这些额外的应力，传统的转子叶片被设计成具 有通过增加翼型件基部的宽度(即，附图标记61所表示的距离)而 得以加强的翼型件结构。但是，随着时间过去，由于尖端护罩的重 量而造成的增大的拉力造成翼型件蠕变，伴随着沿其长度的大体伸 展(即，附图标记63所表示的距离)。在设计转子叶片的外侧尖端 与包绕其的静止结构之间的间隙(即，附图标记64所表示的缝隙) 时必须考虑到该随着转子叶片寿命而增大的延长。应当领会，这必 然造成较宽的缝隙间隙，从而由于较宽的间隙造成增大的泄漏水平 而不利地影响发动机的效率。
图9至13示出了本发明的若干方面。如图9中所示，本发明描 述了具有双缓冲器护罩的翼型件25：外侧缓冲器护罩52和内侧缓冲 器护罩53。该装置的益处有若干，包括总体减小的尖端质量，原因 是该质量中的一些重新定位成更靠近旋转轴线，从而减小对翼型件 的机械应力。该应力的减小允许翼型件的宽度减小，如图9中所示。 此外，由于翼型件将在操作期间经历更少的伸长，应力的减小使得 转子叶片与静止结构之间的初始缝隙间隙能够更紧密。转子叶片上 的减小的机械拉力也可以允许更长的叶片寿命，以及较小的转子燕 尾榫宽度，从而可以通过进一步减小转子叶片的总体尺寸来降低成 本。此外，本发明造成与传统的扇形尖端护罩相比更紧密的间隙和 气动性能，这可以通过增加小翼70得到进一步的改进，如下文所讨 论的。
如上所述，本发明的双缓冲器护罩可以包括内侧缓冲器护罩53 和外侧缓冲器护罩52，其中内侧缓冲器护罩53定位成相对于外侧缓 冲器护罩52径向向内。如图所示，缓冲器护罩中的每一个都可以具 有比其它传统的护罩更窄的轴向轮廓，在优选实施例中，该轴向轮 廓小于缓冲器护罩的径向高度处的翼型件的轴向宽度的一半。
内侧缓冲器护罩53可以被构造成从翼型件25的压力侧壁26和 吸力侧壁27中的一个或两个突起的周向延伸的突出部。类似地，外 侧缓冲器护罩52可以被构造成从翼型件25的压力侧壁26和吸力侧 壁27中的一个或两个突起的周向延伸的突出部。如上文所讨论的， 缓冲器护罩中的每一个都可以被构造成在经安装与形成在相邻的转 子叶片中的一个或两个上的缓冲器护罩相接合。应当领会，本发明 实现的双接触点可以用于在操作期间有利地限制转子叶片的振动响 应。因此，内侧缓冲器护罩53和外侧缓冲器护罩52中的每一个都可 以包括位于翼型件25的压力侧的每一个周向突出部的远端部处的压 力侧接触面55。类似地，内侧缓冲器护罩53和外侧缓冲器护罩52 中的每一个都可以包括位于翼型件25的吸力侧的每一个周向突出部 的远端部处的吸力侧接触面56。考虑到该构造，应当领会，特定的 翼型件25的两个压力侧接触面55可以与定位于其一侧的相邻的翼型 件25的两个吸力侧接触面56相结合，并且两个吸力侧接触面56可 以与定位于其另一侧的相邻的翼型件25的两个压力侧接触面55相接 合。
如图9中所示，外侧缓冲器护罩52可以定位成靠近翼型件25的 外侧尖端41，而内侧缓冲器护罩53可以定位成靠近翼型件25的径 向中间区域。在备选实施例中，外侧缓冲器护罩52定位在翼型件25 的外侧尖端41的正内侧，并且内侧缓冲器护罩53定位在翼型件25 的大致径向中点处。在另一个实施例中，内侧缓冲器护罩和外侧缓 冲器护罩52的径向定位被限定在相对于翼型件25限定的径向高度的 范围内。在一个这种实施例中，内侧缓冲器护罩53可以定位在限定 于位于翼型件25的径向高度的25％处的内侧边界与位于翼型件25 的径向高度的75％处的外侧边界之间的径向高度的范围内，并且外 侧缓冲器护罩52可以定位在位于翼型件25的径向高度的60％处的 内侧边界的外侧。在备选实施例中，内侧缓冲器护罩53可以定位在 被限定于位于翼型件25的径向高度的40％处的内侧边界与位于翼型 件25的径向高度的60％处的外侧边界之间的径向高度的范围内，并 且外侧缓冲器护罩52可以定位在被限定于位于翼型件25的径向高度 的75％处的内侧边界与位于翼型件25的径向高度的95％处的外侧边 界之间的径向高度的范围内。在另一个优选实施例中，内侧缓冲器 护罩53可以定位在被限定于位于翼型件25的径向高度的40％处的 内侧边界与位于翼型件25的径向高度的60％处的外侧边界之间的径 向高度的范围内，并且外侧缓冲器护罩52可以定位在位于翼型件25 的径向高度的90％处的内侧边界的外侧。
根据本发明的其它实施例，如图10至13中所示，翼型件25的 外侧尖端41可以包括小翼70。如本文中所使用的，小翼70包括翼 型件25的外侧尖端41的扩口。如图11和12中所示，扩口出现在狭 窄的径向部段内，在一侧上，该狭窄的径向部段与外侧尖端41连 续。应当领会，小翼70可以被描述成包括内侧边缘71和外侧边缘 72。通过以该方式描述，小翼70的外侧扩口可以定向成使得小翼70 的内侧边缘71处的横截面积小于小翼70的外侧边缘72处的横截面 积。如所指示的，小翼70的内侧边缘71可以从外侧边缘72偏离恒 定的距离，如所述，该恒定的距离可以是翼型件25的外侧尖端41。
如图11中所示，外侧缓冲器护罩52可以与小翼70径向间隔 开。在该情况下，外侧缓冲器护罩52不连接至小翼70并且均分开径 向缝隙。在备选的优选实施例中，如图12和13中所示，外侧缓冲器 护罩52可以结合到小翼70中，即，外侧缓冲器护罩52可以从小翼 70延伸并且在其基部处连接至小翼70。如同样示出的，小翼70的优 选实施例包括具有锋利边缘的外侧边缘，该锋利边缘围绕翼型件25 的圆周延伸。此外，如图12和13中最清楚地示出的，小翼70的外 侧扩口优选地包括凹形表面轮廓73。例如线性的其它轮廓也是可能 的。
应当领会，根据上文所讨论的若干实施例，本发明提供可以减 小涡轮转子叶片的振动响应以便限制损坏性振动机械负荷同时还允 许改进的防止气动/泄漏性能的方式。即，应当理解，根据本发明， 转子叶片结构的自然频率可能增大并且避免有害的振动响应，由此 能够使得涡轮叶片更长，该较长的涡轮叶片接着可以用于使得较大 的涡轮发动机能够具有更大的输出和效率。此外，本发明使得尖端 质量能量减小以及所获得的机械拉力可以允许转子叶片与周围的静 止结构之间的间隙更紧密。
尽管已结合目前被认为最实际和优选的实施例对本发明进行了 描述，但是应当理解，本发明不限于所公开的实施例，而是相反， 期望本发明覆盖被包含在所附权利要求的精神和范围内的各种改型 以及等同的布置。