CN102383864A - 涡轮叶片组件 - Google Patents

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R·A·布里廷厄姆
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General Electric Co
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Abstract

本发明涉及涡轮叶片组件。具体而言，一种用于转子(14)的叶片组件(12)包括可操作地连接至转子(14)的附接段(20)，以及翼型段(18)。至少一个保持装置大体上沿切向方向延伸至少部分地穿过翼型段(18)和附接段(20)，以便将翼型段(18)固定至附接段(20)。一种装配转子(14)组件(10)的方法包括，将至少一个保持装置大体上沿切向方向至少部分地穿过叶片组件(12)的附接段(20)以及叶片组件(12)的翼型段(18)插入，从而将翼型段(18)固定至附接段(20)。叶片组件(12)因而被固定到转子(14)上。

Description

涡轮叶片组件
技术领域
本发明是在美国政府合同DE-FC26-05NT42643-DOE之下构思的。联邦政府可具有该发明的一定权利。
本文所公开的主题涉及涡轮机械。更具体而言，本公开涉及用于涡轮机械的涡轮叶片组件。
背景技术
涡轮组件包括许多被固定至转子的叶片。在一些涡轮中，需要叶片包括翼型部分(airfoil portion)以及平台部分(platform portion)(翼型部分被插入其中)，通常是为了允许翼型部分和平台部分由不同材料形成。组合的翼型/平台叶片组件经由例如传统的榫形附接装置(dovetailattachment)固定至转子。
其中翼型部分和平台部分为不同材料(其具有不同的机械特性与热特性)的叶片组件引入了热匹配问题以及关于组件的机械完整性的问题。在这样的组件中，翼型部分通常也经由榫形部固定至平台部分(通常沿轴向方向)。这引入了穿过涡轮机械的泄露路径(leakage path)，为此必须引入额外的密封结构来控制泄漏。因此，部件数量以及因此涡轮机械的成本会增加。本领域将很好接受成本上有效率并且不十分消极地影响穿过涡轮机械的泄漏的涡轮叶片组件。
发明内容
根据本发明的一个方面，一种用于转子的叶片组件包括可操作地连接至转子的附接段，以及翼型段。至少一个保持装置(retainer)大体上沿切向方向延伸至少部分地穿过翼型段和附接段，以便将翼型段固定至附接段。
根据本发明的另一方面，一种组装转子组件的方法包括，使至少一个保持装置大体上沿切向方向至少部分地穿过叶片组件的附接段以及叶片组件的翼型段插入，从而将翼型段固定至附接段。叶片组件于是被固定至转子。
这些和其它优点与特征从下面结合附图的描述中将变得更显而易见。
附图说明
被视为本发明的主题在该说明书所附的权利要求中被特别地指出并且清楚地要求保护。本发明的前述与其它特征和优点从下面结合附图的详细描述中是显而易见的，在附图中：
图1是转子组件的一个实施例的局部平面图；
图2是用于转子组件的叶片组件的一个实施例的分解图；以及
图3是用于转子组件的叶片组件的一个实施例的截面图。
该详细描述通过示例的方式参考附图与优点和特征一起说明了本发明的实施例。
项目清单
  10   转子组件
  12   叶片组件
  14   转子
  16   榫形附接装置
  18   翼型段
  20   附接段
  22   翼形件
  24   平台
  26   腹板部分
  28   腔穴(pocket)
  30  突出部(tab)
  32  孔
  34  侧壁
  36  突出部孔
  38  叶片销
  40  末端
  42  头部
  44  套筒
  46  衬套
具体实施方式
图1中所示的是用于例如涡轮机械的涡轮的转子组件10的一个实施例。转子组件10包括多个在转子14的外围经由例如多个榫形附接装置16固定至转子14的叶片组件12。
参见图2的分解图，叶片组件12包括翼型段18和附接段20。翼型段18包括翼形件22以及(在一些实施例中)限定了转子14的环形流通路的平台24。翼型段18可由多种材料形成，该材料很适合于许多转子14在其中操作的高温环境。例如，翼型段18可由陶瓷基质复合材料(CMC)或单晶合金形成。附接段20与翼型段18分开地形成，并且可由不同于翼型段18中所用的材料形成。因为附接段20的环境不如翼型段18那样高温，所以可使用例如镍合金这样的较低成本的金属材料。附接段20包括附接特征以便将叶片组件固定至转子14，该附接特征在一些实施中是榫形部16。
附接段20包括腹板部分26，其在一些实施例中沿着附接段20大体上在轴向方向上延伸。腹板部分26包括腔穴28，翼型段18的突出部30被插入其中。腔穴28包括一个或多个腔穴孔32，腔穴孔32穿过腔穴28的至少一个壁。如图2中所示，在一些实施例中，腔穴孔32延伸穿过腔穴28的轴向延伸的侧壁34。虽然图2的实施例包括一个腔穴孔32，但是应当理解，可包括两个或更多腔穴孔32。突出部30包括至少一个突出部孔36，突出部孔36延伸穿过突出部30并且与该一个或多个腔穴孔32大体上对准。虽然图2中所示的突出部孔36和腔穴孔32为圆的，但是应当理解，突出部孔36和/或腔穴孔32可为其它形状，例如椭圆形或角状的。
包括一个或多个保持装置(例如叶片销38)以便将翼型段18固定至附接段20。各叶片销38切向地延伸穿过腔穴孔32并且至少部分地穿过突出部孔36。现在参见图3，叶片销38在腔穴28的第一侧壁34处延伸穿过腔穴孔32并且穿过突出部孔36。在该实施例中，腔穴的第二侧壁34没有腔穴孔32，从而使叶片销38的末端40不完全穿过腔穴28。为了防止叶片销38被无意中移除，当将相邻的叶片组件12安装在转子14中时，相邻叶片组件12的侧壁34可大体上邻接叶片销38的头部42，以便将叶片销38保持在叶片组件12中。在其它实施例中，叶片销可经由例如焊接这样的工艺或其它保持方法而保持在叶片组件12中。此外，叶片销38可经由压配合装配至叶片组件12。虽然图3所示的实施例中利用了叶片销38，但是应当理解用于将翼型段18固定至附接段20的其它方法，包括机械螺纹紧固装置、楔形物(wedge)、焊接和/或粘合等。
再参见图2，在一些实施例中，叶片组件12包括在安装叶片销38之前已被安装到腔穴孔32和突出部孔36中的套筒44。套筒44的使用降低了叶片组件12上在叶片销38的区域中的赫氏应力(hertzstress)。如图2和图3中所示，衬套46(其包括例如相对软的材料)被布置在突出部30和腔穴28之间。衬套46被用来在突出部30与腔穴28之间的对接处降低突出部30与腔穴28上的应力和磨损。
虽然已经结合有些数量的实施例详细描述了本发明，但是应当容易理解，本发明不限于这样公开的实施例。相反，本发明可被修改以包括至此未描述但与本发明的精神和范围相当的任何数量的变型、改造、替换或等同设置。另外，虽然已经描述了本发明的不同实施例，但是应当理解，本发明的方面可包括仅仅一些所述的实施例。因此，本发明不应视为由上面的描述所限制，而是仅由所附权利要求的范围限制。

Claims (10)

1.一种用于转子(14)的叶片组件(12)，包括：
能操作地连接至转子(14)的附接段(20)；
翼型段(18)；以及
至少一个保持装置，所述至少一个保持装置大体上沿切向方向延伸至少部分地穿过所述翼型段(18)和所述附接段(20)，以便将所述翼型段(18)固定至所述附接段(20)。
2.根据权利要求1所述的叶片组件(12)，其特征在于，所述至少一个保持装置为至少一个销。
3.根据权利要求2所述的叶片组件(12)，其特征在于，所述至少一个销经由焊接而固定在所述叶片组件(12)中。
4.根据权利要求1所述的叶片组件(12)，其特征在于，所述附接段(20)包括腔穴，所述翼型段(18)被插入所述腔穴中。
5.根据权利要求4所述的叶片组件(12)，其特征在于，所述腔穴包括至少一个腔穴孔，所述至少一个保持装置被插入所述至少一个腔穴孔中。
6.根据权利要求5所述的叶片组件(12)，其特征在于，所述至少一个腔穴孔被布置在所述腔穴的一个切向表面处。
7.根据权利要求1所述的叶片组件(12)，其特征在于，所述叶片组件(12)还包括布置在所述保持装置与所述翼型段(18)之间的套筒。
8.根据权利要求1所述的叶片组件(12)，其特征在于，所述叶片组件(12)还包括布置在所述翼型段(18)与所述附接段(20)之间的衬套。
9.根据权利要求1所述的叶片组件(12)，其特征在于，所述翼型段(18)和所述附接段(20)由不同材料形成。
10.根据权利要求1所述的叶片组件(12)，其特征在于，所述翼型段(18)由陶瓷基质复合材料和/或单晶合金形成。
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