DE102009025814A1 - Undercut on a compressor rotor blade - Google Patents
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Abstract
Eine Rotorschaufel für einen Axialverdichter kann ein Schaufelblatt (12), das eine Vorderkante (17) enthält, und einen Fuß (13) enthalten, der eine Plattform (18), die die radial äußere Fläche des Fußes (13) bildet, von der das Schaufelblatt wegragt, sowie einen Schwalbenschwanz (20) enthält, der eine Schwalbenschwanzvorderfläche (22) enthält, die die Stirnfläche des Schwalbenschwanzes (20) bildet, die, wenn die Rotorschaufel (30) in dem Axialverdichter eingebaut ist, im Wesentlichen stromaufwärts weist. Die Rotorschaufel (30) kann eine unterschnittene Nut (32) enthalten, die an der Schwalbenschwanzvorderfläche (22) ausgebildet ist und die wenigstens teilweise die Verbindungsstelle zwischen der Vorderkante (17) des Schaufelblattes (12) und der Plattform (18) unterschneidet.A rotor blade for an axial compressor may include an airfoil (12) including a leading edge (17) and a base (13) having a platform (18) forming the radially outer surface of the base (13) from which An airfoil protrudes, and a dovetail (20) containing a dovetail front surface (22) which forms the end face of the dovetail (20), which, when the rotor blade (30) is installed in the axial compressor, facing substantially upstream. The rotor blade (30) may include an undercut groove (32) formed on the dovetail leading surface (22) and which at least partially undercuts the joint between the leading edge (17) of the airfoil (12) and the platform (18).
Description
HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNGBACKGROUND TO THE INVENTION
Die vorliegende Anmeldung betrifft allgemein Verdichterschaufeln in Turbinenmaschinen. Insbesondere, jedoch in keinem beschränkenden Sinne, betrifft die vorliegende Anmeldung Verdichterrotorschaufeln, die entworfen und eingerichtet sind, um Beanspruchungen bestimmter Bereiche der Schaufel im Betrieb zu reduzieren, so dass die Schaufel gegenüber einer Erosion beständiger ist.The The present application relates generally to compressor blades in Turbine engines. In particular, but not in any limiting Meaning, the present application relates to compressor rotor blades, which are designed and furnished to withstand specific stresses To reduce areas of the bucket in operation, leaving the bucket across from an erosion resistant is.
In einer Gasturbinenmaschine enthält der Verdichter im Allgemeinen mehrere Stufen, die eine Reihe von Rotorschaufeln (die gewöhnlich auch als „Rotorschaufelblätter” oder „Verdichterschaufeln” bezeichnet werden) und Statorschaufeln (die gewöhnlich auch als „Statorschaufelblätter” bezeichnet werden) aufweisen. Die Rotorschaufeln laufen an einem Rotor um und erteilen dem Luftfluss durch den Verdichter kinetische Energie. Unmittelbar nach der Reihe Rotorschaufeln befindet sich eine Reihe Statorschaufeln, die ortsfest verbleiben. In Zusammenarbeit drehen bzw. lenken die Rotorschaufeln und die Statorschaufeln den Luftfluss um bzw. verlangsamen die Luftgeschwindigkeit, was den statischen Druck des Luftdurchflusses durch den Verdichter steigert. Gewöhnlich sind in einem Axialflussverdichter mehrere Stufen von Rotorschaufeln und Statorschaufeln hintereinander gestapelt, um das erforderliche Druckverhältnis von Auslass- zu Einlassluft zu erreichen. Rotor- und Statorschaufeln sind im Allgemeinen an den Rotorrädern bzw. dem Statorgehäuse mittels einer Schwalbenschwanz- oder Fuß- oder Basisbefestigung gesichert.In a gas turbine engine contains the compressor generally has several stages, which is a series of Rotor blades (usually also referred to as "rotor blades" or "compressor blades" and stator blades (commonly referred to as "stator blades") be). The rotor blades run on a rotor and Give the air flow through the compressor kinetic energy. Immediately after the row rotor blades is a row Stator blades that remain stationary. Turning in cooperation or direct the rotor blades and the stator blades the air flow or slow down the air speed, which is the static Pressure of the air flow through the compressor increases. Usually are in a Axialflussverdichter several stages of rotor blades and stator blades stacked one behind the other to obtain the required pressure ratio of Outlet to reach inlet air. Rotor and stator blades are generally at the rotor wheels or the stator housing means a dovetail or foot or base attachment secured.
Um die Verdichterleistung zu verbessern, wird periodisch eine Wasserwäsche durchgeführt, um die Rotor- sowie die Statorschaufeln zu reinigen. Während dieses Prozesses wird Wasser unmittelbar in den Einlass eines arbeitenden Verdichters gespritzt. Das Wasser trifft auf die Rotorschaufel der ersten Stufe auf und wird anschließend entlang der Luftströmung durch den Verdichter getragen, so dass die restlichen Rotor- und Statorschaufeln ebenfalls gereinigt werden. Der Aufprall des Wassers auf die Rotorschaufeln, insbesondere die Vorderkanten der Rotorschaufeln in der ersten Stufe, ruft Erosion hervor. Diese Erosion führt allgemein zu der Bildung kleiner Grübchen bzw. Vertiefungen und/oder Risse bzw. Spalte entlang der Vorderkante der Rotorschaufeln. Wenn dieser Prozess wiederholt wird, werden die Grübchen und Spalte tiefer und weiter.Around To improve the compressor performance, a water wash is periodically performed to clean the rotor and stator blades. During this Process is water directly into the inlet of a working Injected compressor. The water hits the rotor blade of the first Step up and then along the air flow carried by the compressor, leaving the remaining rotor and Stator blades are also cleaned. The impact of the water on the rotor blades, in particular the leading edges of the rotor blades in the first stage, erosion causes. This erosion leads in general to the formation of small dimples or depressions and / or cracks or gaps along the front edge the rotor blades. If this process is repeated, will be the dimples and column deeper and further.
Wie ein Fachmann auf dem Fachgebiet verstehen wird, sind Rotorschaufeln während eines Betriebs aufgrund der Drehgeschwindigkeit des Verdichters mechanischen Belastungen auf hohen Niveaus ausgesetzt. Diese hohen Belastungsniveaus beeinflussen die Rate, mit der die Erosion an den Vorderkanten der Rotorschaufeln auftritt. Dies bedeutet, dass das Ausmaß der Erosion, das die Vorderkante der Rotorschaufeln erfährt, im Allgemeinen proportional zu dem an dieser Stelle erfahrenen Belastungsniveau ist. Wenn die Belastung steigt, steigt auch die Erosionsrate. Mit der Zeit können die hohen Belastungsniveaus und die sich ergebende Erosion zu einer Schwingungsrissbildung in der Rotorschaufel führen, die schließlich zu einem Schaufelbruch führen kann. Natürlich kann ein Rotorschaufelbruch, der im Betrieb auftritt, zu einer katastrophalen Beschädigung der stromabwärts befindlichen Komponenten der Turbine führen. Infolgedessen besteht ein beständiger Bedarf nach verbesserten Systemen, Verfahren und Vorrichtungen, die einen besseren Schutz gegen diese Gefahr bieten. Insbesondere besteht ein Bedarf nach verbesserten Rotorschaufeln, die unter reduzierten Belastungsniveaus an der Vorderkante funktionieren, so dass die Schaufeln erosionsbeständiger sind.As One skilled in the art will understand are rotor blades while an operation due to the rotational speed of the compressor exposed to mechanical stress at high levels. These high Stress levels affect the rate at which erosion attacks the leading edges of the rotor blades occurs. This means that the extent of Erosion, which experiences the leading edge of the rotor blades, in Generally proportional to the level of stress experienced at this point is. As the load increases, so does the rate of erosion. With the time can the high stress levels and the resulting erosion to one Cause vibration cracking in the rotor blade, which eventually closed lead a blade break can. Naturally For example, a rotor blade fracture that occurs during operation can be catastrophic damage the downstream lead components of the turbine. As a result, there is a stable one Need for improved systems, methods and devices, which provide better protection against this danger. Especially There is a need for improved rotor vanes that are under reduced Loading levels at the leading edge work, so the Blades are erosion resistant are.
KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGBRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION
Die vorliegende Anmeldung beschreibt somit eine Rotorschaufel für einen Axialverdichter, die ein Schaufelblatt, das eine Vorderkante enthält, und einen Fuß enthalten kann, der eine Plattform, wobei die Plattform die radial äußere Fläche des Fußes bildet, von der das Schaufelblatt wegragt, und einen Schwalbenschwanz enthält, wobei der Schwalbenschwanz eine vordere Schwalbenschwanzstirnfläche enthält, die die Stirnfläche des Schwalbenschwanzes bildet, die im Wesentlichen stromaufwärts weist, wenn die Rotorschaufel in dem Axialverdichter eingebaut ist. Die Rotorschaufel kann eine unterschnittene Aussparung bzw. Nut enthalten, die an der vorderen Schwalbenschwanzstirnfläche ausgebildet ist und die wenigstens teilweise die Verbindungsstelle zwischen der Vorderkante des Schaufelblattes und der Plattform unterschneidet.The The present application thus describes a rotor blade for a Axialcompressor comprising an airfoil containing a leading edge, and to contain a foot can, which is a platform, the platform being the radially outer surface of the foot forms, from which the airfoil protrudes, and a dovetail contains wherein the dovetail includes a front dovetail face, the the face of the dovetail, which faces substantially upstream, when the rotor blade is installed in the axial compressor. The rotor blade may include an undercut recess or groove on the the front dovetail end face is formed and the at least partially the junction between the leading edge of the airfoil and the platform undercuts.
Die vorliegende Anmeldung beschreibt ferner eine Rotorschaufel für einen Axialverdichter, die ein Schaufelblatt und einen Fuß enthalten kann. Das Schaufelblatt kann eine Schaufelblattsaugseite, eine Schaufelblattdruckseite und eine Vorderkante enthalten, die die Kante darstellt, die zwischen der Schaufelblattsaugseite und der Schaufelblattdruckseite definiert ist, die im Wesentlichen stromaufwärts weist, wenn die Rotorschaufel in dem Axialverdichter eingebaut ist. Der Fuß kann eine Plattform, die die radial äußere Fläche des Fußes bildet, von der aus sich das Schaufelblatt erstreckt, und einen Schwalbenschwanz enthalten, der verwendet wird, um die Rotorschaufel mit einem Rotorlaufrad zu verbinden. Der Schwalbenschwanz kann eine Schwalbenschwanzvorderfläche, die die Stirnfläche des Schwalbenschwanzes bildet, die im Wesentlichen stromaufwärts weist, wenn die Rotorschaufel in dem Axialverdichter eingebaut ist, eine Schwalbenschwanzsaugseite und eine Schwalbenschwanzdruckseite enthalten. Die Rotorschaufel kann ferner eine unterschnittene Nut bzw. Aussparung enthalten, die an der Schwalbenschwanzvorderfläche ausgebildet ist und die die Verbindungsstelle zwischen der Vorderkante des Schaufelblattes und der Plattform unterschneidet. Die unterschnittene Aussparung kann in der ungefähren Mitte der Schwalbenschwanzvorderfläche beginnen und erstreckt sich zu einer Kante des Schwalbenschwanzes hin, die die Schwalbenschwanzvorderfläche von der Schwalbenschwanzdruckseite trennt.The present application further describes a rotor blade for an axial compressor which may include an airfoil and a foot. The airfoil may include a airfoil suction side, an airfoil pressure side and a leading edge that represents the edge defined between the airfoil suction side and the airfoil pressure side that faces substantially upstream when the rotor blade is installed in the axial compressor. The foot may include a platform forming the radially outer surface of the foot from which the airfoil extends, and a dovetail used to connect the rotor blade to a rotor impeller. The dovetail may include a dovetail leading surface forming the dovetail end face which faces substantially upstream when the rotor blade in the axial vise is installed closer, a dovetail suction side and a dovetail pressure side included. The rotor blade may further include an undercut groove formed on the dovetail leading surface which undercuts the joint between the leading edge of the airfoil and the platform. The undercut recess may begin in the approximate center of the dovetail leading surface and extend toward an edge of the dovetail that separates the dovetail leading surface from the dovetail pressure side.
Diese und weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung erschließen sich bei einer Durchsicht der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen, die in Verbindung mit den Zeichnungen angegeben ist, und der beigefügten Ansprüche.These and further features of the present invention will become apparent upon review of the following detailed description of the preferred embodiments, which is given in conjunction with the drawings, and the appended claims.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Diese und weitere Aufgaben und Vorteile dieser Erfindung werden bei einem sorgfältigen Studium der folgenden detaillierten Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung besser verstanden und geschätzt, die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen angegeben ist, in denen zeigen:These and other objects and advantages of this invention will become apparent careful Study the following detailed description of exemplary embodiments better understood and appreciated in connection with the invention the attached Drawings is given, in which show:
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDETAILED DESCRIPTION THE INVENTION
Indem
nun auf die Figuren Bezug genommen wird, in denen die verschiedenen
Bezugszeichen gleiche Teile überall
in den einzelnen Ansichten kennzeichnen, zeigt
Der
Fuß
Im
Einsatz passt der Schwalbenschwanz
In
einer beispielhaften Ausführungsform
der vorliegenden Anmeldung, wie sie in
In
einer oder mehreren Ausführungsformen der
vorliegenden Anmeldung kann die unterschnittene Aussparung
Wie
veranschaulicht, kann die unterschnittene Aussparung
Die
unterschnittene Aussparung
Auf
der Schwalbenschwanzdruckseite
Die
unterschnittene Aussparung
Die
Tiefe der unterschnittenen Aussparung
Im
Betrieb führt
die unterschnittene Aussparung
Wie
ein Fachmann verstehen wird, kann es wünschenswert sein, die unterschnittene
Aussparung
In
einigen Ausführungsformen
kann die unterschnittene Aussparung
Aus der vorstehenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung werden Fachleute Verbesserungen, Veränderungen und Modifikationen erkennen. Derartige Verbesserungen, Änderungen und Modifikationen innerhalb der Fachkenntnis sollen durch die beigefügten Ansprüche mit umfasst sein. Ferner sollte es offensichtlich sein, dass das Vorstehende lediglich die beschriebenen Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung anbetrifft und dass daran zahlreiche Änderungen und Modifikationen vorgenommen werde können, ohne dass von dem Rahmen und Schutzumfang der Erfindung, wie durch die folgenden Ansprüche und deren Äquivalente definiert, abgewichen wird.Out the above description of preferred embodiments of the invention Professionals will make improvements, changes and modifications detect. Such improvements, changes and modifications within the skill of the art are intended to be embraced by the appended claims be. Furthermore, it should be obvious that the foregoing only the described embodiments of the present application and that there are numerous changes and modifications can be made without removing from the frame and scope of the invention as defined by the following claims and their equivalents defined, deviated.
Eine
Rotorschaufel für
einen Axialverdichter kann ein Schaufelblatt
- 1010
- Herkömmliche Rotorschaufelconventional rotor blade
- 1212
- Schaufelblattairfoil
- 1313
- Fußfoot
- 1414
- Saugseitesuction
- 1616
- Druckseitepressure side
- 1717
- Vorderkanteleading edge
- 1818
- Plattformplatform
- 2020
- Schwalbenschwanzdovetail
- 2222
- SchwalbenschwanzvorderflächeDovetail front surface
- 2424
- SchwalbenschwanzsaugseiteSchwalbenschwanzsaugseite
- 2626
- SchwalbenschwanzdruckseiteDovetail pressure side
- 2828
- VorderkantenbasisLeading edge base
- 3030
- Rotorschaufelrotor blade
- 3232
- Unterschnittene Aussparung bzw. Nutundercut Recess or groove
Claims (10)
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Effective date: 20141202 |