CN101836018B - 涡轮叶片组件和密封条 - Google Patents

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Abstract

特别用于燃气涡轮的一种涡轮叶片组件被公开，该组件包括具有旋转轴线(6)的盘(1)，涡轮叶片(22)，锁定板(9)和弯曲密封条(10)。每个涡轮叶片(22)具有翼片(7)，叶根(11)和在翼片(7)与叶根(11)之间的平台(14)，通过叶根(11)涡轮叶片(22)可被固定至盘(1)。涡轮叶片(22)被布置在盘(1)上彼此相邻，使得间隙出现在相邻涡轮叶片(22)的平台(14)之间，且根腔(8)出现在相邻涡轮叶片(22)的根部(11)的部分之间。涡轮叶片(22)通过锁定板(9)被轴向固定至盘(1)。密封条(10)被布置在相邻涡轮叶片(22)的平台(14)之间的间隙中以密封该间隙，并轴向突出在叶根(11)和锁定板(9)之上。另外，具有创造性的涡轮叶片组件的燃气涡轮被描述。另外，特别用于燃气涡轮叶片组件的密封条(10)被公开，该密封条包括平直部分(15)和带弯曲的部分(16)。带弯曲的部分(16)关于其宽度比平直部分(15)窄。

Description

涡轮叶片组件和密封条
技术领域
本发明涉及一种涡轮叶片组件，特别用于燃气涡轮。本发明进一步涉及一种密封条，特别用于燃气涡轮叶片组件。
背景技术
涡轮转子，特别是燃气涡轮转子，可由许多盘构成。每个盘通常包括附接至盘外围的许多涡轮叶片。燃气涡轮叶片通常包括翼片，叶根以及翼片和叶根之间的平台。在固定至转子盘的相邻涡轮叶片之间，根腔出现在根部段与平台部段之间。
为了防止热气体进入形成在相邻叶根之间的根腔(其可引起盘边缘不希望的加热)，叶片冷却空气供应和密封条被组装在相邻涡轮叶片之间。这些密封条通常是简单的单个平面元件，并通过凹口被保留在相邻涡轮叶片的每一个中。密封条以前使用的设计依赖于紧密的公差；但是这种设计承担了一些密封条可能脱落的风险。另一种设计发展趋向于是轴向紧密的。但是，这种发展承担了平台锁住的风险。这两种设计都使用了轴向限制以保留密封条。
叶片至叶片的密封槽未对齐可能导致由于密封条倾斜而随后产生的的平台锁住。特别是如果密封条具有弯曲形状，那么任何密封槽未对齐都可能放大条的倾斜，因此潜在地可能导致平台锁住。
发明内容
本发明的目标是提供一种改进的具有密封条的涡轮叶片组件。另一个目标是提供具有改进的包括密封条的涡轮叶片组件的一种燃气涡轮。本发明的再一个目标是提供一种改进密封条，特别用于燃气涡轮叶片组件。
一方面，本发明提供了一种涡轮叶片组件，包括具有旋转轴线的盘、涡轮叶片、锁定板和弯曲密封条，每个涡轮叶片具有翼片、叶根和在翼片与叶根之间的平台，该涡轮叶片通过叶根可被固定至盘；其中，涡轮叶片被布置在盘上彼此相邻，使得间隙出现在相邻涡轮叶片的平台之间，并使得根腔出现在相邻涡轮叶片的叶根的部分之间，涡轮叶片通过锁定板被轴向固定至盘；其中，密封条被布置在相邻涡轮叶片的平台之间的间隙中以密封所述间隙，并轴向突出在叶根和锁定板之上。
优选地，所述涡轮叶片组件用于燃气涡轮。
优选地，密封条沿其长度在两个部分弯曲。
优选地，密封条弯曲成S形。
优选地，每个涡轮叶片具有上游端和下游端，且锁定板位于涡轮叶片的下游端。
优选地，密封条覆盖根腔的整个长度。
另一方面，本发明提供了一种用于前述涡轮叶片组件的密封条，其包括：处于密封条的第一端的平直部分，过渡部分，带弯曲的部分，其中，带弯曲的部分在宽度上比平直部分窄，其中，带弯曲的部分包括处于密封条的第二端的第二平直部分，其中，带弯曲的部分被弯成S形，而且其中，过渡部分位于平直部分与带弯曲的部分之间，过渡部分在其连接至平直部分处具有平直部分的宽度，并且在其连接至带弯曲的部分处具有带弯曲的部分的宽度，过渡部分的宽度从平直部分的宽度逐渐变化到带弯曲的部分的宽度，其中带弯曲的部分在宽度上比平直部分窄。
优选地，所述密封条用于燃气涡轮叶片组件中。
优选地，带弯曲的部分被弯曲两次。
优选地，带弯曲的部分被弯曲成S形。
优选地，带弯曲的部分包括至少一个弯曲部和至少一个平直部，而且平直部分与带弯曲的部分的平直部之间的角度和/或带弯曲的部分的平直部之间的角度具有在60°与90°之间的值。
优选地，带弯曲的部分的弯曲部的曲率半径具有在5mm与10cm之间的值。
优选地，弯曲部的曲率半径具有在2cm与5cm之间的值。
优选地，密封条包括歪斜的矩形部分。
又一方面，本发明提供了一种燃气涡轮，其包括前述涡轮叶片组件。
创造性的涡轮叶片组件，特别用于燃气涡轮，包括具有旋转轴线的盘，涡轮叶片，锁定板和弯曲密封条。每个涡轮叶片具有翼片，叶根和在翼片与叶根之间的平台，通过叶根涡轮叶片可被固定至盘。涡轮叶片被布置在盘上彼此相邻，使得间隙出现在相邻涡轮叶片的平台之间，并使得根腔出现在相邻涡轮叶片的根部的部分之间。涡轮叶片通过锁定板被轴向固定至盘。密封条被布置在相邻涡轮叶片的平台之间的间隙中以密封该间隙，并轴向突出在叶根和锁定板之上。
锁定板防止密封条的径向运动。这意味着密封条悬于锁定板的背侧之上。锁定板用于防止密封条脱落，特别是向内进入根腔。另外，密封条在轴向方向上非常松弛，以应付热膨胀。
创造性的涡轮叶片组件相比以前所用设计提供了密封条更好的轴向移动自由度。这意味着密封条在轴向方向上不完全固定。因此，密封条可在轴向方向上热膨胀。创造性的涡轮叶片组件额外提供简单的组件以防止平台锁住。它进一步提供了牢固的设计，并且与以前所用设计相比不易制造变型。另外，它仍然允许密封条的旋转，以应付平台间的未对齐。
密封条有利地可沿其长度在两个部分被弯曲。例如，密封条可被弯曲成S形。通常，每个涡轮叶片可具有上游端和下游端，且锁定板可位于涡轮叶片的下游端。在下游端，沿涡轮叶片流动的流离开涡轮叶片。另外，密封条可覆盖根腔的整个长度。
另外，创造性的密封条，特别用于燃气涡轮叶片组件，包括平直部分和带弯曲的部分。带弯曲的部分关于其宽度比平直部分窄。带弯曲的部分较窄的宽度允许密封槽未对齐和潜在的密封条接合。另外，这种密封条设计使叶片锁定的现有方法能够使用，特别是能够在盘背面使用锁定板。通常，创造性的密封条减少叶片上的负载并防止平台锁住，同时密封条有效地防止热气体进入根腔。整个平台可被创造性的密封条的平直部分密封。
有利地，过渡部分可位于平直部分与带弯曲的部分之间。这个过渡部分在其连接至平直部分处具有平直部分的宽度。这个过渡部分在其连接至带弯曲的部分处具有带弯曲的部分的宽度。过渡部分的宽度从平直部分的宽度逐渐变化至带弯曲的部分的宽度。
密封条带弯曲的部分可被弯曲两次。优选地，带弯曲的部分被弯曲成S形。带弯曲的部分可包括至少一个弯曲部和至少一个平直部，且在平直部分与带弯曲的部分的平直部之间的角度和/或在带弯曲的部分的两个平直部之间的角度可具有60°与90°之间的值。另外，带弯曲的部分的弯曲部的曲率半径可具有在5mm与10cm之间的值，优选地在2cm与5cm之间。另外，密封条可包括歪斜的矩形部分。
创造性的涡轮叶片组件，特别用于燃气涡轮，包括涡轮叶片，并还包括这些密封条。每个涡轮叶片具有翼片，叶根和在翼片与叶根之间的平台。创造性的涡轮叶片组件进一步包括在相邻涡轮叶片的平台之间的间隙和形成在相邻涡轮叶片的叶根之间的根腔。如前所述，创造性的涡轮叶片组件包括密封条。密封条被布置在相邻涡轮叶片的平台之间的间隙中，并特别地可覆盖根腔的整个长度。所用密封条具有任何前述创造性的密封条的属性。创造性的涡轮叶片组件与创造性的密封条具有相同的优点。这意味着它减少叶片上的负载，防止平台锁住，提供全平台密封并防止热气体进入根腔。
创造性的燃气涡轮包括如前所述的创造性的涡轮叶片组件。
附图说明
本发明进一步的特征，属性和优点通过以下结合附图对实施方式的描述将会变得很清楚。
图1以前视图示意地显示了涡轮盘。
图2以截面图示意地显示了涡轮盘。
图3示意地显示了图2所示涡轮盘的放大部分。
图4以前视图示意地显示了创造性的密封条。
图5以沿其长度的截面图示意地显示了创造性的密封条。
图6以沿图4中IV-IV方向的截面图示意地显示了密封条。
图7以截面图显示了具有锁定板和密封条的涡轮叶片的放大部分。
图8以透视图示意地显示了具有密封条的创造性的涡轮叶片组件的部分。
具体实施方式
图1示意地显示了通常用于燃气涡轮的涡轮盘1。该盘包括在其外围的轴向槽3，涡轮叶片的根部可被插入该槽，用于将涡轮叶片安装至该盘。涡轮盘1的两个轴向对称轴线由附图标记4和5表示。
图2以沿对称轴线4或5之一的截面图示意地显示了涡轮盘1。图3以放大截面图显示了圆圈所指示的图2的上部。具有涡轮叶片22的涡轮盘1的部分被显示，涡轮叶片22包括翼片7，平台14，叶根11和根腔8。另外，图3显示了锁定板9，该锁定板固定涡轮叶片以免滑出涡轮盘1的槽。
涡轮盘1配备有涡轮叶片22。每个涡轮叶片22包括翼片7，叶根和平台14。平台14位于翼片7与叶根11之间。通过连接至平台14的叶根11，涡轮叶片22被安装至涡轮盘1。为了安装目的，部分叶根11被插入涡轮盘1的轴向槽3。被相当松弛地放置在槽3中的叶根11，借助锁定板9被固定至涡轮盘1，在本实施方式中，锁定板9位于在涡轮叶片22的下游端处的轴向端(见图3)。
根腔8形成在相邻涡轮叶片22的这样的根部之间，这些根部与各自的平台14相邻。在图2中，两个涡轮叶片22被显示，该涡轮叶片被安装至涡轮盘1的相对部分上。图2中涡轮盘1的旋转轴线由附图标记6表示。
包括上游边缘12和下游边缘13的翼片7连接至平台14。该平台包括密封条10可被插入的凹口2。当被插入相邻平台14的凹口2时，密封条10覆盖了形成在平台14之下的根腔8的整个长度。
图4以前视图显示了密封条10。密封条10包括数个拉伸的矩形部分，该矩形部分歪斜成符合叶根11。密封条10具有倒圆角，便于更好插入平台14中的凹口2。
密封条10包括平直部分15，弯曲部分16和过渡部分17。过渡部分17位于平直部分15与弯曲部分16之间，用于固定密封条10以免落入根腔8。通常，弯曲部分16的宽度窄于平直部分15的宽度。平直部分15宽于密封条10其余部分，因为平直部分15要提供密封条10的主要密封功能，所以必须覆盖涡轮叶片的相邻平台14之间的间隙。
过渡部分17在平直部分15面对过渡部分17的一侧具有平直部分15的宽度。过渡部分17的面对弯曲部分16的相反侧具有弯曲部分16的宽度。从平直部分15至弯曲部分16，过渡部分17变得更窄。另外，弯曲部分16包括数个拉伸的矩形部分，该矩形部分歪斜成符合平台的底侧。
图5以沿其长度的截面图显示了密封条10。可见的是平直部分15和过渡部分17沿它们的长度是平直的。弯曲部分16包括第一弯曲部18，该第一弯曲部连接至过渡部分17，接着第一弯曲部18的是第一短平直部19、第二弯曲部20和第二平直部21。
平直部分15与弯曲部分16的第一平直部19之间的角度，以及弯曲部分16的第一平直部19与第二平直部21之间的角度在60°与90°之间的范围内。第一弯曲部18和/或第二弯曲部20的曲率半径可具有在5mm与10cm之间的值，优选地在2cm与5cm之间。图5中可见的是所描述的几何形状提供了S形的密封条10。
在图6中，密封条10以沿图4中指示的VI-VI方向的截面图被显示。图6中可见的是密封条10的横截面具有带倒圆角的拉伸矩形。
图7以截面图显示了具有密封条10和锁定板9的涡轮叶片的部分。密封条10被置入相邻平台14(其只有一个在图7中是可见的)的凹口2，并借助锁定板9被固定。锁定板9位于涡轮盘的下游端，并在涡轮盘1的槽3的轴向方向固定叶根11。
密封条10具有结合图5已被描述的S形。密封条10的弯曲部分16的第二平直部21位于根部11的下游端，即也是放置锁定板9的位置。另外，这个平直部21突出在根部11之上，还突出在锁定板9之上。锁定板9在其底侧附接密封条10，从而防止密封条10径向移动。相反，沿盘的轴向方向的移动或热膨胀仍然是可能。
图8以透视图显示了两个涡轮叶片22的部分，该两个涡轮叶片在盘1上彼此相邻。涡轮叶片22的两个翼片7、两个相邻的平台14和两个叶根11被显示。密封条10位于相邻的平台14之间，借助锁定板9被径向固定。图7和图8显示了密封条10的平直部分15覆盖了形成在相邻涡轮叶片22的根部11之间的根腔8。另外，密封条10仅在径向被固定，而轴向方向上的延伸，例如由热膨胀引起的，仍然是可能。这使得创造性的涡轮叶片组件不易制造变型，并防止密封条10脱落，例如进入根腔8。
总之，关于密封条，该创造性的密封条允许密封条很容易地插入相邻涡轮叶片的平台的槽。它进一步降低了作用在叶片上的负载，并防止可能的平台锁住。另外，本发明提供了全平台密封，其防止热气体进入根腔。

Claims (12)

1.一种涡轮叶片组件，包括具有旋转轴线(6)的盘(1)、涡轮叶片(22)、锁定板(9)和弯曲密封条(10)，每个涡轮叶片(22)具有翼片(7)、叶根(11)和在翼片(7)与叶根(11)之间的平台(14)，该涡轮叶片(22)通过叶根(11)可被固定至盘(1)；
-其中，涡轮叶片(22)被布置在盘(1)上彼此相邻，使得间隙出现在相邻涡轮叶片(22)的平台(14)之间，并使得根腔(8)出现在相邻涡轮叶片(22)的叶根(11)的部分之间，涡轮叶片(22)通过锁定板(9)被轴向固定至盘(1)；
-其中，密封条(10)被布置在相邻涡轮叶片(22)的平台(14)之间的间隙中以密封所述间隙，并轴向突出在叶根(11)和锁定板(9)之上。
2.如权利要求1所述的涡轮叶片组件，其特征在于：所述涡轮叶片组件用于燃气涡轮。
3.如权利要求1或2所述的涡轮叶片组件，其特征在于：密封条(10)沿其长度在两个部分弯曲。
4.如权利要求1或2所述的涡轮叶片组件，其特征在于：密封条(10)弯曲成S形。
5.如权利要求1或2所述的涡轮叶片组件，其特征在于：
每个涡轮叶片(22)具有上游端(12)和下游端(13)，且锁定板(9)位于涡轮叶片(22)的下游端(13)。
6.如权利要求1或2所述的涡轮叶片组件，其特征在于：密封条(10)覆盖根腔(8)的整个长度。
7.一种用于权利要求1至6中任一项所述的涡轮叶片组件的密封条(10)，其包括：
处于密封条(10)的第一端的平直部分(15)，
过渡部分(17)，和
带弯曲的部分(16)，
其中，带弯曲的部分(16)在宽度上比平直部分(15)窄，
其中，带弯曲的部分(16)包括处于密封条(10)的第二端的第二平直部分(21)，
其中，带弯曲的部分(16)被弯成S形，而且
其中，过渡部分(17)位于平直部分(15)与带弯曲的部分(16)之间，过渡部分(17)在其连接至平直部分(15)处具有平直部分(15)的宽度，并且在其连接至带弯曲的部分(16)处具有带弯曲的部分(16)的宽度，过渡部分(17)的宽度从平直部分(15)的宽度逐渐变化到带弯曲的部分(16)的宽度。
8.如权利要求7所述的密封条(10)，其特征在于：
带弯曲的部分(16)还包括第一弯曲部(18)、第二弯曲部(20)和第三平直部分(19)，其中，过渡部分(17)、第一弯曲部(18)、第三平直部分(19)、第二弯曲部(20)和第二平直部分(21)依次首尾相连，以及
平直部分(15)与带弯曲的部分(16)的第三平直部分(19)之间的角度和／或带弯曲的部分(16)的第二平直部分(21)与第三平直部分(19)之间的角度具有在60°与90°之间的值。
9.如权利要求7所述的密封条(10)，其特征在于：
带弯曲的部分(16)的弯曲部(18，20)的曲率半径具有在5mm与10cm之间的值。
10.如权利要求9所述的密封条(10)，其特征在于：
弯曲部(18，20)的曲率半径具有在2cm与5cm之间的值。
11.如权利要求7所述的密封条(10)，其特征在于：
密封条(10)还包括歪斜的矩形部分。
12.一种燃气涡轮，包括权利要求1至6中任一项所述的涡轮叶片组件。
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