CN102953764A - 连接的叶片平台以及密封方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及连接的叶片平台以及密封方法，其可提供一种转子叶片的阵列。该阵列包括限定了多个槽的转子盘。第一转子叶片包括位于第一翼型件与第一柄部之间的第一平台，该第一转子叶片通过第一柄部与转子盘的第一槽相连接。第一转子叶片进一步包括一对相对布置的凸缘，所述一对相对布置的凸缘定位在第一平台与第一柄部之间、并且延伸超过由第一平台限定的纵向侧边缘。第二转子叶片包括第二平台，其限定了一对相对地布置的外伸唇缘、并且定位在第二翼型件与第二柄部之间，第二转子叶片通过第二柄部与转子盘的第二槽相连接。第二转子叶片定位成与第一转子叶片相邻，使得第二平台的外伸唇缘中的一个定位在第一转子叶片的凸缘中的一个上方。

Description

连接的叶片平台以及密封方法

技术领域

本发明大体涉及涡轮机中的叶片平台，并且更具体地涉及涡轮机中相邻叶片平台的连接。

背景技术

燃气涡轮机系统广泛用于例如发电的领域中。传统的燃气涡轮机系统包括压缩机、燃烧器和涡轮。典型的燃气涡轮发动机包括转子组件，所述转子组件具有从平台径向向外延伸的一行转子叶片，所述平台定位于叶片的翼型部与叶片的燕尾榫部之间。燕尾榫将每个转子叶片连接至转子盘，使得每个转子叶片平台与转子盘之间可以限定有径向间隙。

转子叶片沿圆周间隔开，使得相邻的转子叶片之间限定有缝隙。更具体地，缝隙在每对相邻的转子叶片平台之间延伸。由于平台限定通过发动机的气流路径的一部分，因此在发动机操作期间，流体可以流过缝隙，从而造成叶片空气损失并且使发动机性能降低。相邻的叶片平台可以根据传统的搭接（ship-lapping）设计连接在一起，其中每个平台都具有相同的平台形状：一侧具有面向上的根切部，并且相对侧具有面向下的根切部。

然而，当使用弯曲的叶片平台时，传统搭接设计的使用会造成问题。例如，当一次安装一个时，最后安装到转子上的叶片平台可能仅具有一个搭接接头。

这样一来，存在对用于连接相邻叶片平台的设计的需要，尤其是弯曲的叶片平台。

发明内容

本发明的各个方面以及优点将会在下文的描述中进行部分阐述，或者是通过说明书可以显而易见的，或者是可以通过实施本发明而学到。

本发明大体提供一种转子叶片的阵列、以及转子叶片本身的构造。该阵列大体包括限定了多个槽的转子盘。第一转子叶片包括位于第一翼型件与第一柄部之间的第一平台，该第一转子叶片通过第一柄部与转子盘的第一槽相连接。第一转子叶片进一步包括一对相对地布置的凸缘，所述一对相对地布置的凸缘定位在第一平台与第一柄部之间、并且延伸超过由第一平台限定的纵向侧边缘。第二转子叶片包括第二平台，该第二平台限定一对相对地布置的外伸唇缘、并且定位在第二翼型件与第二柄部之间，第二转子叶片通过第二柄部与转子盘的第二槽相连接。第二转子叶片定位成与第一转子叶片相邻，使得第二平台的外伸唇缘中的一个外伸唇缘定位在第一转子叶片的凸缘中的一个凸缘上方。

每个外伸唇缘都延伸超过位于所述第二平台与所述第二柄部之间的凹入边缘。所述转子叶片的阵列进一步包括：多个第一转子叶片和多个第二转子叶片，其中所述第一转子叶片和所述第二转子叶片围绕所述转子盘交替地布置，使得每个第一转子叶片都相邻地定位在两个第二转子叶片之间、并且每个第二转子叶片都相邻地定位在两个第一转子叶片之间。所述第一平台和所述第二平台限定弯曲表面。所述第一平台和所述第二平台配合在一起，以抑制其间的空气流动。每个凸缘都在纵向侧边缘的整个长度上延伸超过其相应的纵向侧边缘。每个外伸唇缘的顶部表面都与所述第二平台的暴露表面基本齐平。

本发明还提供一种转子叶片，所述转子叶片包括：翼型件；柄部；平台，所述平台定位在所述翼型件与所述柄部之间；以及一对相对地布置的凸缘，每个凸缘都定位在所述平台与所述柄部之间、并且延伸超过由所述平台限定的纵向侧边缘。所述平台限定弯曲表面。每个凸缘都在纵向侧边缘的整个长度上延伸超过其相应的纵向侧边缘。

本发明还大体提供将转子叶片安装到转子盘上的方法。总体而言，将第一转子叶片的第一柄部插入到限定在转子盘中的第一槽中。第一转子叶片包括位于第一翼型件与第一柄部之间的第一平台，并且进一步包括一对相对地布置的凸缘，所述一对相对地布置的凸缘定位在第一平台与第一柄部之间、并且延伸超过由第一平台限定的纵向侧边缘。将第二转子叶片的第二柄部插入到限定在转子盘中的第二槽中。第二转子叶片包括第二平台，第二平台限定了一对相对地布置的外伸唇缘、并且定位在第二翼型件与第二柄部之间。第二转子叶片定位成与第一转子叶片相邻，使得第二平台的外伸唇缘中的一个外伸唇缘定位在第一转子叶片的凸缘中的一个凸缘上方。

在将所述第二转子叶片的所述第二柄部插入到所述第二槽中之前，将所述第一转子叶片的所述第一柄部插入到所述第一槽中。所述方法进一步包括：将多个第一转子叶片和第二转子叶片插入到限定在所述转子盘中的槽中，其中所述第一转子叶片和所述第二转子叶片以交替构造布置，使得每个第一转子叶片都相邻地定位在两个第二转子叶片之间、并且每个第二转子叶片都相邻地定位在两个第一转子叶片之间。在将所述第二转子叶片插入到所述转子盘中其余的槽中之前，将所述第一转子叶片插入到所述转子盘中每隔一个的槽中。

每个外伸唇缘都延伸超过位于所述第二平台与所述第二柄部之间的凹入边缘。所述第一平台和所述第二平台限定弯曲表面。所述第一平台和所述第二平台配合在一起，以抑制其间的空气流动。每个凸缘都在纵向侧边缘的整个长度上延伸超过其相应的纵向侧边缘。每个外伸唇缘的顶部表面都与所述第二平台的暴露表面基本齐平。

参照下文的描述以及所附权利要求，本发明的这些和其它的特征、方面以及优点将得到更好的理解。结合在本说明书中并且构成本说明书一部分的附图显示了本发明的实施例并且与该描述一起用于对本发明的原理进行解释。

附图说明

参照附图，说明书中阐述了面向本领域普通技术人员的本发明的完整公开，这种公开使得本领域普通技术人员能够实现本发明，包括本发明的最佳模式，在附图中：

图1示出了燃气涡轮机的一个实施例的示意图；

图2示出了图1的燃气涡轮机中的压缩机的一个实施例的示意图；

图3示出了以交替构造定位、并且固定至转子盘的第一转子叶片和第二转子叶片的阵列；

图4示出了一个第一转子叶片的透视图；

图5示出了一个第二转子叶片的透视图；以及

图6示出了将第一转子叶片固定至转子盘的示例性步骤；并且

图7示出了将第二转子叶片固定至转子盘的示例性步骤。

附图标记列表：

10	涡轮机系统
		12	压缩机
14	燃烧器分段
		16	涡轮/涡轮分段
18	轴
		20	转子
22	转子盘
		23	槽
24	第一转子叶片
		26	第二转子叶片
28	翼型件
		30	翼型件基部
31	翼型件尖端

32	柄部
		34	第一平台
35	纵向侧边缘（1st）
		36	凸缘
38	第二平台
		39	纵向侧边缘（2nd）
40	外伸唇缘
		41	凹入边缘

具体实施方式

现在将详细地参照本发明的实施例，其中的一个或多个示例示于附图中。每个示例都以对发明进行解释的方式给出，并不对本发明构成限制。实际上，对于本领域技术人员而言显而易见的是，能够在不偏离本发明的范围或者精神的前提下对本发明进行多种改型和变型。例如，作为一个实施例的一部分示出或者进行描述的特征能够用于另一个实施例，从而产生又一个实施例。因此，期望的是，本发明覆盖落入所附权利要求及其等同形式的范围内的这些改型以及变型。

图1是涡轮机系统10的示意图。尽管本说明书所述的涡轮机系统10可以大体是燃气涡轮机系统，但是应当理解，本发明的涡轮机系统10并不限于燃气涡轮机系统，并且任何合适的涡轮机系统（包括但不限于蒸汽涡轮机系统）都属于本发明的范围和精神内。总体而言，该系统可以包括压缩机12、燃烧器分段14和涡轮16。压缩机12和涡轮16可以通过轴18连接。轴18可以是单个轴、或者连接在一起以形成轴18的多个轴部段。

涡轮机系统10的压缩机12的各种部件示于图2中。例如，压缩机12的转子20可以包括多个转子盘22。多个翼型件28可以围绕每个转子盘22以环形阵列布置，并且可以如下文所讨论地附连至转子盘22。然而，应当理解，本发明并不限于在涡轮机系统10的压缩机12中的转子盘22中使用。相反，翼型件28可以结合涡轮机系统10的任何合适的分段（例如，压缩机12和/或涡轮分段16）使用。

参照图3，第一转子叶片24和第二转子叶片26示为围绕转子盘22以交替构造定位。第一转子叶片24和第二转子叶片26中的每一个都包括翼型件28和柄部32，翼型件28围绕转子盘22以环形阵列径向向外延伸，并且柄部32（例如，燕尾榫）径向向内延伸以将转子叶片24固定至转子盘22（例如，构造成与限定在转子盘中的槽23相配合）。翼型件28通常可以包括布置在平台34、38处的翼型件基部30和与翼型件基部30相对地布置的翼型件尖端31。因此，翼型件尖端31可以大体限定转子叶片24、26的径向最外侧部分。此外，转子叶片24、26还可以包括从柄部32径向向外延伸的翼型件冷却回路（未示出），以用于使冷却介质（例如，空气、水、蒸汽或任何其它合适的流体）流过整个翼型件28。翼型件冷却回路可以大体具有本领域内已知的任何合适的构造。

如图3所示，示出了转子叶片24、26的两种构造：第一转子叶片24和第二转子叶片26。第一转子叶片24限定位于翼型件28与柄部32之间的第一平台34。同样地，第二转子叶片26限定位于翼型件28与柄部32之间的第二平台38。平台34、38大体用作径向向内的边界，以用于热燃烧气体流过燃气涡轮机10。

如图所示，第一转子叶片24和第二转子叶片26中的每一个都（分别）限定具有不同构造的平台34、38。

参照图4和图5，分别示出了示例性的第一转子叶片24和第二转子叶片26。在这些实施例中，第一转子叶片24的第一平台34和第二转子叶片26的第二平台38都大体限定为弯曲形状。然而，在其它实施例中，平台34、38能够具有基本平面的构造。

图4所示的第一转子叶片24的第一平台34限定一对相对地布置的纵向侧边缘35，所述一对相对地布置的纵向侧边缘35大体沿第一平台34的整个长度延伸。第一转子叶片24包括在第一转子叶片24的各侧上向外延伸的一对凸缘36，使得每个凸缘36都延伸超过其相应的纵向侧边缘35，从而离开沿第一平台34的各侧暴露的纵向侧边缘35。在一个特定实施例中，每个凸缘36都在纵向侧边缘的整个长度上延伸超过其相应的纵向侧边缘35。

图5所示的第二转子叶片26的第二平台38限定了一对相对地布置的纵向侧边缘39。每个侧边缘39都限定了从第二转子叶片26向外延伸的外伸唇缘40。因此，凹入边缘41布置在每个外伸唇缘40的下方。如图所示，每个外伸唇缘40的顶部表面都与第二平台38的暴露表面基本齐平。因此，外伸唇缘40大体起到作为沿每个纵向侧边缘39的第二平台38的延伸部的作用。

如图3所示，第二转子叶片26定位成与第一转子叶片24相邻，使得第二平台38的外伸唇缘40中的一个外伸唇缘40定位在第一转子叶片24的凸缘36中的一个凸缘36上方。因此，第一转子叶片24的凸缘36能够构造成，在第一转子叶片24和第二转子叶片26被放置成彼此相邻时，与从第二平台38向外延伸的外伸唇缘40相配合。如图所示，第二平台38的外伸唇缘40在第一平台34的凸缘36上方延伸。因此，被限定在第二转子叶片26的第二平台38的外伸唇缘40下方的凹入边缘41，能够与第一转子叶片24的第一平台34的凸缘36和侧边缘35相配合。

第一转子叶片24的第一平台34和第二转子叶片26的第二平台38的构造使得第一转子叶片24和第二转子叶片26能够以交替构造定位，从而使平台34、38的侧边缘与相邻斗叶的平台34、38的侧边缘相配合。这样一来，斗叶能够以-A-B-A-B-构造（其中A代表第一转子叶片24并且B代表第二转子叶片26）定位，以形成围绕转子盘22的整个圆周的阵列21。因此，转子叶片的阵列21能够包括围绕转子盘22交替布置的多个第一转子叶片24和多个第二转子叶片26，使得每个第一转子叶片24都相邻地定位在两个第二转子叶片26之间、并且每个第二转子叶片26都相邻地定位在两个第一转子叶片24之间。

图6和图7相继示出了用于将转子叶片安装到转子盘22上的示例性方法。总体而言，图6示出了被插入到限定在转子盘22中的第一槽23中的第一转子叶片24的第一柄部32。图7示出了被插入到与第一槽23相邻的、限定在转子盘22中的第二槽23中的第二转子叶片26的第二柄部32。第二转子叶片26定位成与第一转子叶片24相邻，使得第二平台38的外伸唇缘40中的一个外伸唇缘40定位在第一转子叶片24的凸缘36中的一个凸缘36上方。根据该方法，多个第一转子叶片24和第二转子叶片26能够被插入到限定在转子盘22中的槽23中，使得第一转子叶片24和第二转子叶片26以交替构造布置（即，每个第一转子叶片24都相邻地定位在两个第二转子叶片26之间，并且每个第二转子叶片26都相邻地定位在两个第一转子叶片24之间）。

在一个实施例中，在将第二转子叶片26插入到转子盘22中的其余的槽23中之前，将第一转子叶片24插入到转子盘22中每隔一个的槽23中。在插入第二转子叶片26之前插入第一转子叶片24的该特定顺序在平台34、38限定弯曲表面时能够是特别有用的。

尽管第一平台34和第二平台38能够配合在一起，以抑制其间的空气流动，但是可以存在故意在平台34、38之间留下缝隙的情况，以允许其间的、并且通过其中的空气流动。在一个特定实施例中，每个外伸唇缘的顶部表面能够与第二平台的暴露表面基本齐平，无论其间是否存在缝隙。

本说明书使用示例对本发明进行了公开（其中包括最佳模式），并且还使本领域技术人员能够实施本发明（其中包括制造和使用任何装置或系统并且执行所包含的任何方法）。本发明的专利保护范围通过权利要求进行限定，并且可以包括本领域技术人员能够想到的其它示例。如果这种其它的示例包括与权利要求的字面语言没有区别的结构元件，或者如果这种其它的示例包括与权利要求的字面语言没有实质区别的等同结构元件，则期望这些其它的示例落入权利要求的范围中。

Claims (15)

1.一种转子叶片的阵列，所述转子叶片的阵列包括：

转子盘（22），所述转子盘（22）限定了多个槽（23）；

第一转子叶片（24），所述第一转子叶片（24）包括位于第一翼型件（28）与第一柄部（32）之间的第一平台（34），其中所述第一转子叶片（24）进一步包括一对相对地布置的凸缘（36），每个凸缘（36）都定位在所述第一平台（34）与所述第一柄部（32）之间、并且延伸超过由所述第一平台（34）限定的纵向侧边缘（35、39），并且其中所述第一柄部（32）与所述转子盘（22）的第一槽（23）相配合连接；

第二转子叶片（26），所述第二转子叶片（26）包括第二平台（38），所述第二平台（38）限定一对相对地布置的外伸唇缘（40）、并且定位在第二翼型件（28）与第二柄部（32）之间，其中所述第二柄部（32）与所述转子盘（22）的第二槽（23）相配合连接，

其中所述第二转子叶片（26）定位成与所述第一转子叶片（24）相邻，使得所述第二平台（38）的所述外伸唇缘（40）中的一个外伸唇缘（40）定位在所述第一转子叶片（24）的所述凸缘（36）中的一个凸缘（36）上方。

2.根据权利要求1所述的转子叶片的阵列，其特征在于，每个外伸唇缘（40）都延伸超过位于所述第二平台（38）与所述第二柄部（32）之间的凹入边缘（41）。

3.根据权利要求1所述的转子叶片的阵列，其特征在于，所述转子叶片的阵列进一步包括：

多个第一转子叶片（24）和多个第二转子叶片（26），其中所述第一转子叶片（24）和所述第二转子叶片（26）围绕所述转子盘（22）交替地布置，使得每个第一转子叶片（24）都相邻地定位在两个第二转子叶片（26）之间、并且每个第二转子叶片（26）都相邻地定位在两个第一转子叶片（24）之间。

4.根据权利要求1所述的转子叶片的阵列，其特征在于，所述第一平台（34）和所述第二平台（38）限定弯曲表面。

5.根据权利要求1所述的转子叶片的阵列，其特征在于，所述第一平台（34）和所述第二平台（38）配合在一起，以抑制其间的空气流动。

6.根据权利要求1所述的转子叶片的阵列，其特征在于，每个凸缘（36）都在纵向侧边缘（35、39）的整个长度上延伸超过其相应的纵向侧边缘（35、39）。

7.根据权利要求1所述的转子叶片的阵列，其特征在于，每个外伸唇缘（40）的顶部表面都与所述第二平台（38）的暴露表面基本齐平。

8.一种转子叶片，所述转子叶片包括：

翼型件（28）；

柄部（32）；

平台，所述平台定位在所述翼型件（28）与所述柄部（32）之间；以及

一对相对地布置的凸缘（36），每个凸缘（36）都定位在所述平台与所述柄部（32）之间、并且延伸超过由所述平台限定的纵向侧边缘（35、39）。

9.根据权利要求8所述的转子叶片，其特征在于，所述平台限定弯曲表面。

10.根据权利要求8所述的转子叶片，其特征在于，每个凸缘（36）都延伸超过其相应纵向侧边缘（35、39）的整个长度。

11.一种将转子叶片安装到转子盘（22）上的方法，所述方法包括以下步骤：

将第一转子叶片（24）的第一柄部（32）插入到限定在所述转子盘（22）中的第一槽（23）中，其中所述第一转子叶片（24）包括位于第一翼型件（28）与所述第一柄部（32）之间的第一平台（34），其中所述第一转子叶片（24）进一步包括一对相对地布置的凸缘（36），每个凸缘（36）都定位在所述第一平台（34）与所述第一柄部（32）之间、并且延伸超过由所述第一平台（34）限定的纵向侧边缘（35、39）；以及

将第二转子叶片（26）的第二柄部（32）插入到限定在所述转子盘（22）中的第二槽（23）中，其中所述第二转子叶片（26）包括第二平台（38），所述第二平台（38）限定了一对相对地布置的外伸唇缘（40）、并且定位在第二翼型件（28）与所述第二柄部（32）之间，

其中所述第二转子叶片（26）定位成与所述第一转子叶片（24）相邻，使得所述第二平台（38）的所述外伸唇缘（40）中的一个外伸唇缘（40）定位在所述第一转子叶片（24）的所述凸缘（36）中的一个凸缘（36）上方。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在将所述第二转子叶片（26）的所述第二柄部（32）插入到所述第二槽（23）中之前，将所述第一转子叶片（24）的所述第一柄部（32）插入到所述第一槽（23）中。

13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

将多个第一转子叶片（24）和第二转子叶片（26）插入到限定在所述转子盘（22）中的槽（23）中，其中所述第一转子叶片（24）和所述第二转子叶片（26）以交替构造布置，使得每个第一转子叶片（24）都相邻地定位在两个第二转子叶片（26）之间、并且每个第二转子叶片（26）都相邻地定位在两个第一转子叶片（24）之间。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，在将所述第二转子叶片（26）插入到所述转子盘（22）中其余的槽（23）中之前，将所述第一转子叶片（24）插入到所述转子盘（22）中每隔一个的槽（23）中。

15.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，每个外伸唇缘（40）都延伸超过位于所述第二平台（38）与所述第二柄部（32）之间的凹入边缘（41）。

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