CN103388492B - 涡轮系统及用于涡轮转子的系统与方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于覆盖涡轮叶片的叶片安装区域的系统和方法。一种系统，其包括涡轮，该涡轮具有涡轮转子、多个叶片和分段式盖组件。涡轮转子包括具有绕着涡轮转子的旋转轴线周向地配置的多个叶片安装件的叶片安装区域，以及相对于旋转轴线互相径向偏移地沿叶片安装区域周向地延伸的第一凹槽和第二凹槽。多个叶片配置在多个叶片安装件中。分段式盖组件包括构造成沿叶片安装区域周向地安装在第一凹槽和第二凹槽中的多个盖段。每个盖段包括盖本体和至少一个紧固件。盖本体具有沿盖本体的第一周向部分和第二周向部分延伸的第一唇部和第二唇部。至少一个紧固件构造成将盖本体保持于涡轮转子或多个叶片中的一个。

Description

涡轮系统及用于涡轮转子的系统与方法

技术领域

本文中公开的主题涉及燃气涡轮发动机，并且更具体地，涉及覆盖涡轮叶片的叶片安装区域。

背景技术

大体上，燃气涡轮发动机燃烧压缩空气与燃料的混合物以产生热燃烧气体。燃烧气体可流经一个或更多个涡轮级以生成用于负载和/或压缩机的动力。每个涡轮级可包括具有围绕中心转子周向地配置的盖板的多个叶片。热燃烧气体可提高叶片和中心转子的温度，并且缩短中心转子的疲劳寿命。盖板可减小燃烧气体对叶片和中心转子的影响。一些盖板组件需要复杂的加工。一些盖板可硬塞(shoe-horn)到中心转子周围的适当位置，或者在安装现场定做。一些盖板组件可需要移除多个盖板，用于盖板的维护和替换或接近特定叶片，由此延迟涡轮操作并增加维护成本。

发明内容

在下面总结与原始要求权利的本发明的范围相称的某些实施例。这些实施例不意图限制要求权利的本发明的范围，而是这些实施例仅意图提供本发明的可能形式的简要总结。实际上，本发明可包含可与以下阐述的实施例相似或不同的各种形式。

在第一实施例中，一种系统，其包括涡轮，该涡轮具有涡轮转子、多个叶片和分段式盖组件。涡轮转子包括具有绕着涡轮转子的旋转轴线周向地配置的多个叶片安装件的叶片安装区域，以及相对于旋转轴线互相径向偏移地沿叶片安装区域周向地延伸的第一凹槽和第二凹槽。多个叶片配置在多个叶片安装件中。分段式盖组件包括构造成沿叶片安装区域周向地安装在第一凹槽和第二凹槽中的多个盖段。每个盖段包括盖本体和至少一个紧固件。盖本体具有沿盖本体的第一周向部分和第二周向部分延伸的第一唇部和第二唇部，其中，第一唇部构造成沿第一凹槽周向地安装，而第二唇部构造成沿第二凹槽周向地安装。至少一个紧固件构造成将盖本体保持于涡轮转子或多个叶片中的一个。

在第二实施例中，一种系统，其包括构造成沿涡轮转子的叶片安装区域周向地安装在第一凹槽和第二凹槽中的盖段。盖段包括盖本体和至少一个紧固件。盖本体包括互相偏移地沿盖本体的第一周向部分和第二周向部分延伸的第一唇部和第二唇部。第一唇部构造成沿第一凹槽周向地安装，而第二唇部构造成沿第二凹槽周向地安装。至少一个紧固件构造成将盖本体保持于涡轮转子或安装在叶片安装区域中的至少一个叶片。

在第三实施例中，一种方法，其包括沿涡轮转子的叶片安装区域将盖本体周向地安装在第一凹槽和第二凹槽中。安装包括将盖本体的第一唇部插入到第一凹槽中和将盖本体的第二唇部插入到第二凹槽中。第一唇部和第二唇部互相偏移地沿盖本体的第一周向部分和第二周向部分延伸。安装还包括插入至少一个紧固件以将盖本体固定于涡轮转子或安装在叶片安装区域中的至少一个叶片。

一种系统，其包括：涡轮，其包括：涡轮转子，其包括具有绕着涡轮转子的旋转轴线周向地配置的多个叶片安装件的叶片安装区域，以及相对于旋转轴线互相径向偏移地沿叶片安装区域周向地延伸的第一凹槽和第二凹槽；多个叶片，其配置在多个叶片安装件中；分段式盖组件，其包括构造成沿叶片安装区域周向地安装在第一凹槽和第二凹槽中的多个盖段，其中，每个盖段包括：盖本体，其包括沿盖本体的第一周向部分和第二周向部分延伸的第一唇部和第二唇部，其中，第一唇部构造成沿第一凹槽周向地安装，第二唇部构造成沿第二凹槽周向地安装；以及至少一个紧固件，其构造成将盖本体保持于涡轮转子或多个叶片中的一个。

优选地，第一凹槽和第二凹槽沿共同的方向定向。

优选地，第一凹槽和第二凹槽朝向旋转轴线径向向内地沿共同的方向定向。

优选地，每个盖段构造成沿第一径向将第一唇部和第二唇部安装到第一凹槽和第二凹槽中，并且至少一个紧固件构造成阻止盖段沿与第一径向相反的第二径向移动。

优选地，第一唇部包括具有构造成接收至少一个紧固件的紧固件插槽的突出部，并且第二唇部包括钩部。

优选地，多个叶片安装件包括多个轴向叶片槽。

优选地，分段式盖组件大致覆盖多个轴向叶片槽。

优选地，每个盖段的盖本体包括构造成围绕多个轴向叶片槽中的至少一个轴向叶片槽延伸的密封肋。

优选地，密封肋构造成将冷却剂流引导穿过叶片安装区域。

优选地，每个盖段构造成在多个叶片安装件中的至少第一叶片安装件和第二叶片安装件上面延伸。

优选地，涡轮包括燃气涡轮。

一种系统，其包括：盖段，其构造成沿涡轮转子的叶片安装区域周向地安装在第一凹槽和第二凹槽中，其中，盖段包括：盖本体，其包括互相偏移地沿盖本体的第一周向部分和第二周向部分延伸的第一唇部和第二唇部，其中，第一唇部构造成沿第一凹槽周向地安装，第二唇部构造成沿第二凹槽周向地安装；以及至少一个紧固件，其构造成将盖本体保持于涡轮转子或安装在叶片安装区域中的至少一个叶片。

优选地，第一唇部和第二唇部沿共同的径向定向，并且至少一个紧固件沿轴向定向。

优选地，盖段构造成沿第一径向将第一唇部和第二唇部安装到第一凹槽和第二凹槽中，并且至少一个紧固件构造成阻止盖段沿周向和与第一径向相反的第二径向移动。

优选地，第一唇部包括具有构造成接收至少一个紧固件的紧固件插槽的突出部，并且第二唇部包括钩部。

优选地，盖本体包括构造成围绕叶片安装区域中的至少一个轴向叶片槽延伸的密封肋，并且密封肋构造成将冷却剂流引导穿过叶片安装区域。

优选地，系统包括具有涡轮转子和盖段的涡轮。

一种方法，其包括：沿涡轮转子的叶片安装区域将盖本体周向地安装在第一凹槽和第二凹槽中，其中，安装包括：将盖本体的第一唇部插入到第一凹槽中；将盖本体的第二唇部插入到第二凹槽中，其中，第一唇部和第二唇部互相偏移地沿盖本体的第一周向部分和第二周向部分延伸；以及插入至少一个紧固件以将盖本体固定于涡轮转子或安装在叶片安装区域中的至少一个叶片。

优选地，插入第一唇部和第二唇部包括沿第一径向将第一唇部和第二唇部插入到第一凹槽和第二凹槽中，并且插入至少一个紧固件包括沿轴向插入至少一个紧固件以阻止盖本体沿与第一径向相反的第二径向移动。

优选地，插入第一唇部包括插入具有构造成接收至少一个紧固件的紧固件插槽的突出部，并且插入第二唇部包括利用钩部钩挂第二凹槽。

附图说明

当参考附图阅读下列详细描述时，本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解，在该附图中，同样的标记遍及附图表示同样的部件，其中：

图1是具有包括分段式盖组件的涡轮的涡轮系统的实施例的方框图；

图2是包括位于涡轮转子的叶片安装区域中的分段式盖组件的涡轮的实施例的局部截面图；

图3是涡轮的实施例的局部截面图，示出了将包括盖本体和紧固件的盖段安装于涡轮转子；

图4是安装在涡轮转子上的盖段的实施例的截面图；

图5是图2的涡轮转子的实施例在线5-5以内的透视图，其中，涡轮转子具有安装的盖本体；

图6是盖本体的背面的实施例的后视图；以及

图7是将冷却剂流引导穿过涡轮转子的叶片安装区域的盖段的实施例的正视透视图，其中，盖本体以虚线示出。

部件列表

10燃气涡轮系统

12燃料喷嘴

14燃料

16燃烧器

18涡轮

19轴

20排出出口

22压缩机

24进气口

26负载

30空气

32加压空气

34空气-燃料混合物

36加压排气

38涡轮转子

40分段式盖组件

42轴向

43径向(外)

44喷嘴

45径向(内)

46周向

48涡轮叶片

50涡轮叶片安装件

51燕尾形状

52喷嘴本体

53定子

54转子本体

56转子面

58叶片安装区域

60外周

62箭头

64第一凹槽

66第二凹槽

68旋转轴线

70盖本体

72紧固件

74盖段

43第一径向

82第一边缘

84第二边缘

86第一凹槽深度

88第二凹槽深度

94第一唇部

96第一周向部分

98第二唇部

101突出部

100第二周向部分

102深度

104宽度

106钩部

108下落空间

110箭头

112箭头

114紧固件插槽(盖本体)

116紧固件插槽(动叶)

120密封部分

122涡轮叶片基部

124叶片根部

126叶片本体

136周向端部

138周向端部

146背面

148多个肋

150密封肋

152凹部

154下部

160上部

162箭头

164燕尾。

具体实施方式

将在下面描述本发明的一个或更多个特定实施例。为了提供这些实施例的简明描述，可不在说明书中描述实际实施的所有特征。应当认识到，在任何这种实际实施的开发中，如在任何工程或设计方案中，必须作出许多实施特定决定以实现开发者的特定目的，诸如服从系统相关和商业相关的约束，其可因实施而异。此外，应当认识到，这种开发努力可为复杂且耗时的，但是对于受益于本公开的技术人员而言仍将为设计、制作和制造的常规任务。

当介绍本发明的各种实施例的元件时，冠词“一”、“一个”、“该”和“所述”意图指的是存在元件中的一个或更多个。用语“包含”、“包括”和“具有”意图为包括的，并且指的是可存在除了列出元件之外的附加元件。

公开的实施例提供了用于涡轮转子的分段式盖组件，其用以保护涡轮转子的部件免受热排气，密封冷却剂流以冷却涡轮转子的部件，使盖组件的振动衰减，轴向地保持安装在多个叶片安装件中的涡轮叶片，以及它们的组合。分段式盖组件可具有多个盖段，每个盖段具有盖本体和至少一个紧固件。盖段可构造成沿涡轮叶片安装区域的周向凹槽(例如，径向偏移的凹槽)安装在安装位置。周向凹槽可沿共同的方向定向(例如，朝向旋转轴线径向向内)，以容许盖本体的径向安装。例如，盖本体的第一唇部可具有构造成安装到转子与第一边缘之间的第一凹槽中的突出部，紧固件插槽可构造成接收至少一个紧固件，并且第二唇部可具有构造成围绕第二边缘安装并安装到第二凹槽中的钩部。第一凹槽可在高速操作期间沿第一(例如，向外)方向轴向且径向地保持盖本体。第二凹槽可轴向地保持盖本体。紧固件可抑制盖本体相对于涡轮转子的周向旋转，并且在低速或空转状态下沿第二(例如，向内)方向径向地保持盖本体。盖段可构造成在涡轮转子的至少一个叶片安装件(例如，诸如燕尾槽的轴向叶片槽)上面延伸。涡轮叶片安装件可为轴向叶片槽，诸如与燕尾接合部的燕尾突出部配合的燕尾槽。多个盖段的分段式盖组件可大致覆盖多个叶片安装件。装配分段式盖组件的简单方法可为结构坚固的，易于现场安装，并且易于现场移除。

现在转向附图并且首先参考图1，示出燃气涡轮系统10的实施例的方框图。该图包括燃料喷嘴12、燃料14和燃烧器16。如描绘的，燃料14(例如，液体燃料和/或气体燃料，诸如天然气)传送至涡轮系统10，穿过燃料喷嘴12到燃烧器16中。燃烧器16点燃并燃烧空气-燃料混合物34，并且接着将热加压排气36运送到涡轮18中。排气36穿过涡轮18中的涡轮转子的涡轮叶片，由此驱动涡轮18绕着轴19旋转。在实施例中，分段式盖组件邻近涡轮叶片安装在涡轮转子上以阻止热排气36进入涡轮转子和/或直接接触涡轮转子或轴19的部分。如在下面详细讨论的，涡轮系统10的实施例包括涡轮18内的某些结构和构件，其减少用于将分段式盖组件安装于涡轮18的级的部件的数量。在一些实施例中，可在不干扰其它盖段的情况下从涡轮转子移除盖组件的单独盖段。涡轮18的旋转叶片使轴19旋转，轴19联接于遍及涡轮系统10的若干其它构件(例如，压缩机22、负载26)。最后，燃烧过程的排气36可经由排出出口20离开涡轮系统10。

在涡轮系统10的实施例中，压缩机静叶或叶片作为压缩机22的构件被包括。压缩机22内的叶片可通过压缩机转子联接于轴19，并且将在轴19由涡轮18驱动时旋转。压缩机22可经由进气口24将空气30吸入至涡轮系统10。此外，轴19可联接于负载26，其可经由轴19的旋转提供动力。如认识到的，负载26可为可经由涡轮系统10的旋转输出生成动力的任何适当的装置，诸如发电设备或外部机械负载。例如，负载26可包括发电机、飞机的推进器等。进气口24经由诸如冷空气进气口的适当机构将空气30抽吸到涡轮系统10中，用于空气30经由燃料喷嘴12与燃料14的混合。由涡轮系统10吸入的空气30可由压缩机22内的旋转叶片供给并压缩成加压空气32。加压空气32接着可供给到一个或更多个燃料喷嘴12中。燃料喷嘴12接着可使加压空气32与燃料14混合，以产生用于燃烧(例如，使燃料14更完全地燃烧以便不浪费燃料14或引起排气36的过量排放的燃烧)的适当空气-燃料混合物34。此外，涡轮18由排气36驱动，并且涡轮18的每一级可包括在下面详细描述的分段式盖组件。

图2呈现了涡轮18的截面图，示出了具有至少一个分段式盖组件40的涡轮转子38。热排气36通过涡轮喷嘴44沿轴向42流动到涡轮18中，从而使联接于轴19的涡轮转子38沿周向46旋转。在一些实施例中，涡轮18可具有多级涡轮转子38。例如，其它涡轮18可包括1、2、3、4、5、6个或更多个涡轮级。每个涡轮级可包括喷嘴44和多个涡轮叶片48，多个涡轮叶片48在多个涡轮叶片安装件50中绕着涡轮转子38沿周向46大致相等地隔开。涡轮18的喷嘴本体52可将排气36朝向一个级的涡轮叶片48引导到下一级的涡轮叶片48中，穿过定子53，或到最后级之后的排出出口20中。当排气36流经由喷嘴本体52引导的每个涡轮级时，来自排气36的能量转换成涡轮转子38和轴19的旋转能。在穿过每个涡轮级之后，排气36沿轴向42离开涡轮18。

每级的涡轮转子38包括具有两个转子面56(例如，上游面和下游面)的转子本体54。多个涡轮叶片安装件50可在转子本体54的外周60处周向地配置在叶片安装区域58中。叶片安装件50可定向成径向地43接收涡轮叶片48或轴向地42接收涡轮叶片48。叶片安装件50可构造成在涡轮转子38的旋转期间保持涡轮叶片48。在实施例中，多个涡轮叶片安装件50可包括延伸穿过至少一个转子面56的多个轴向叶片槽(例如，燕尾槽)。例如，涡轮叶片安装件50可延伸穿过转子本体54的两个面56，以容许从任一面56轴向地安装叶片。轴向叶片槽可大致限制任何轴向地安装的涡轮叶片48除平行于轴向42的移动之外相对于涡轮转子38的任何周向移动46或径向移动43。在一些实施例中，冷却剂(例如，冷却空气)62可围绕涡轮转子38循环并且/或者循环穿过涡轮转子38并穿过多个涡轮叶片48，如大体以箭头62指示的。冷却空气62可来自压缩机22或者来自另一个加压空气源。每个转子面56(例如，上游面和下游面)可具有第一凹槽64和第二凹槽66。第一凹槽64和第二凹槽66两者可沿叶片安装区域58绕着转子38周向地46延伸。叶片安装区域58可包括叶片安装件50和转子面56在叶片安装件50之间的部分。在实施例中，第一凹槽64可比第二凹槽66从旋转轴线68径向43偏移得更大，使得第一凹槽64更接近外周60。另外，在一些实施例中，第一凹槽64和第二凹槽66可沿共同的方向定向。例如，第一凹槽64和第二凹槽66两者可朝向旋转轴线68径向地45敞开，或者两者可远离旋转轴线68径向地43敞开。第一凹槽64和第二凹槽66可构造成容许分段式盖组件40的一个或更多个盖本体70沿任一径向43、45径向安装到涡轮转子38上。

在实施例中，分段式盖组件40可沿一个或两个面56安装在叶片安装区域58的第一凹槽64和第二凹槽66中，以将多个涡轮叶片48轴向地42保持在多个叶片安装件50中，将冷却空气62密封在叶片安装区域58中，使振动衰减，并且/或者保护叶片安装区域58免受否则接触涡轮转子38的热排气36。分段式盖组件40可包括多个盖段74，其构造成沿叶片安装区域58周向地46安装在第一凹槽64和第二凹槽66中。例如，分段式盖组件40可包括2至100(例如，2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多)个盖段74。每个盖段74可包括盖本体70和至少一个紧固件72。在实施例中，每个盖本体70可构造成沿上游面和/或下游面56的叶片安装区域58周向地46安装在第一凹槽64和第二凹槽66中。紧固件72可构造成沿周向46以及相反的径向43和45保持盖本体70。每个盖本体70可由1、2、3、4、5、6、7、8、9、10个或更多个紧固件72保持。在一些实施例中，分段式盖组件40的每个盖段74可包括与其它盖段74相同或不同数量的紧固件72。例如，每个盖段74可包括1、3或5个紧固件72。较少的紧固件72可提供紧固件72和/或盖本体70的随时替换以及较低的紧固件72掉落到涡轮18中的敏感性。紧固件72还可构造成沿第一径向43和/或第二径向45保持盖本体70。紧固件72可将盖本体70保持于涡轮转子38和/或多个叶片48中的一个。在实施例中，分段式盖组件40可大致覆盖多个叶片安装件50。每个盖组件74可覆盖一个或更多个叶片安装件50。在一些实施例中，盖段74可安装成邻接邻近地安装的盖段74。

图3示出了沿涡轮转子38的叶片安装区域58安装盖段74的实施例。在实施例中，盖本体70可沿大致径向43安装到涡轮转子38的第一凹槽64和第二凹槽66中。第一凹槽64可轴向地42配置在涡轮转子38与第一边缘82之间，而第二凹槽66可轴向地42配置在涡轮转子38与第二边缘84之间。如以上讨论的，第一凹槽64和第二凹槽66可沿共同的方向定向，以使盖本体70能够沿共同的方向安装。如示出的，第一凹槽64和第二凹槽66定向成朝向旋转轴线68向内沿第二径向45敞开。一个或更多个紧固件72可插入穿过第一边缘82以与盖本体70连接。该构型可在涡轮转子38的旋转和非旋转期间为第一凹槽64和第二槽66内的盖本体70提供沿第一径向43和第二径向45的径向保持。在一些实施例中，第一凹槽64和第二凹槽66可定向成沿第一径向43朝向外周60敞开。可选地，第一凹槽64和第二凹槽66可定向成朝向或远离彼此敞开。在一些实施例中，第一凹槽64可延伸穿过安装在涡轮转子38中的一个或更多个叶片48。第一边缘82可限定第一凹槽深度86，而第二边缘84可限定第二凹槽深度88。

盖本体70可构造成径向地43安装在涡轮转子38的第一凹槽64和第二凹槽66中。在实施例中，第一唇部94可沿盖本体70的第一周向部分96延伸，而第二唇部98可沿盖本体70的与第一周向部分96相对的第二周向部分100延伸。第一唇部94可构造成沿第一凹槽64周向地46安装，而第二唇部98可构造成沿第二凹槽66周向地46安装。第一凹槽64和第二凹槽66轴向地保持盖本体70，并且还沿至少一个径向43和/或45保持盖本体70。此外，在转子38旋转期间，离心力使盖本体70沿径向43偏置，由此有助于在操作期间保持盖本体70。

第一唇部94和第二唇部98可具有各种形状，其构造成利用相应的第一凹槽64和第二凹槽66的各种方位、形状和深度安装。例如，在如图3所示的一些实施例中，第一唇部94可具有突出部101，其具有与第一凹槽深度86大致相同的深度102和与第一凹槽64大致相同的宽度104。在实施例中，第一唇部94可为楔形，或者压入配合到第一边缘82与转子面56之间的第一凹槽64中。第二唇部98可具有钩部106(例如，J形或U形钩部)，其构造成在安装时围绕第二边缘84延伸并延伸到第二边缘84与转子面56之间的第二凹槽66中。钩部106可具有下落空间108(例如，轴向凹部或槽)，其构造成容许盖本体70径向43安装到第一凹槽64和第二凹槽66中并容纳第二边缘84。在一些实施例中，第一唇部94可插入到第一凹槽64中，而第二唇部98可插入(例如，钩挂到)第二凹槽66中。在其它实施例中，盖本体70可沿相对的第二径向45安装，使得第二唇部98构造成利用突出部100安装在第二凹槽66中，而第一唇部94构造成利用钩部106安装在第一凹槽64中。在另一个实施例中，第一唇部94和第二唇部98两者可具有钩部106以围绕第一边缘82和第二边缘84延伸。第一唇部94和第二唇部98的各种实施例不受限于示出的实施例，并且可构造成通过突出部100和钩部106的任何组合安装在第一凹槽64和第二凹槽66中。在一些实施例中，具有第一凹槽64和第二凹槽66的第一唇部94和第二唇部98的其它形状或构型可容许盖本体70沿第一径向43或第二径向45径向安装。

在实施例中，盖本体70的第一唇部94可沿第一大致径向43插入到第一凹槽64中。当第一唇部94开始进入第一凹槽64时，盖本体70可如由箭头110指示地朝向涡轮转子38绕着第一唇部94枢转或旋转，以使第二唇部98可插入到第二凹槽66中。盖本体70的一个或更多个紧固件插槽114可构造成接收如由箭头112指示地沿轴向42插入的至少一个紧固件72。盖本体70中的紧固件插槽114可配置在第一唇部94、第二唇部98或它们的组合中。一个或更多个紧固件72可通过涡轮叶片48或转子本体54中的紧固件插槽116保持每个盖本体70。用于每个盖段74的紧固件72和紧固件插槽114的数量可包括1、2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多。在实施例中，盖段74可具有比紧固件插槽114少的紧固件72。这可使盖段74的安装容易。至少一个紧固件72(例如，每段74一个紧固件)可构造成大致防止盖本体70沿第二径向45移动。至少一个紧固件72还可阻止盖本体70沿周向46沿第一凹槽64和第二凹槽66移动。紧固件72可包括但不受限于销、螺栓、突片和它们的组合。在一些实施例中，紧固件72可构造成通过诸如铆接(staking)、自锁螺纹连接、夹具或它们的组合的机械手段轴向地42保持。

图4示出了盖本体70，其利用插入的紧固件72安装在第一凹槽64和第二凹槽66中以将盖本体70保持于涡轮转子38。第一唇部94和第二唇部98可与叶片安装区域58和安装在叶片安装件50中的涡轮叶片48一起限定密封部分120。盖本体70可密封密封部分120免受排气36，并且保持冷却剂62，其可在叶片安装件50处在涡轮转子38与涡轮叶片48之间流动。至少一个紧固件72可移除地插入穿过涡轮叶片基部122(如示出的)或者通过紧固件插槽116插入转子本体54。盖本体70的至少一个紧固件插槽114可包括但不受限于与至少一个紧固件72大致互补的轴向42孔、凹部或边缘。紧固件72以及第一凹槽64和/或第二凹槽66可大致阻止盖本体70沿第一径向43和第二径向45两者的移动。在一些实施例中，至少一个紧固件72还可由于至少一个紧固件72对至少一个紧固件插槽114的干涉或至少一个紧固件72穿过盖本体70的至少一部分而大致阻止盖本体70相对于转子本体54的任何周向46移动。在实施例中，盖本体70可通过至少一个紧固件72、第一凹槽64和第二凹槽66沿第一径向43和第二径向45保持，通过第一边缘82、第二边缘84、转子面56和一个或更多个涡轮叶片48沿轴向42保持，并且通过至少一个紧固件72和/或分段式盖组件40的邻接盖本体70的其它盖本体70沿周向46保持。此外，转子38在旋转期间的离心力有助于使盖本体70沿径向43偏置到第一凹槽64和第二凹槽66中以提供在操作期间的保持。

如以上讨论的，叶片安装件50可轴向地42延伸穿过涡轮转子本体54，并且可包括如图5所示的轴向叶片槽50。图5示出了安装在涡轮转子38的第一凹槽64和第二凹槽66中的盖本体70(虚线)。在一些实施例中，叶片安装件50可从涡轮转子本体54加工或者与涡轮转子本体54一起铸造。在一些实施例中，第一凹槽64和第二凹槽66可与叶片安装件50一起形成。叶片安装件50可构造成径向地43保持涡轮叶片48。安装在叶片安装件50中的涡轮叶片48可具有叶片基部122、叶片根部124和叶片本体126。叶片根部124(例如，燕尾接合部的燕尾突出部)可具有与叶片安装件50(例如，燕尾接合部的燕尾槽)互补的形状(例如，燕尾形状)，以使涡轮叶片48可在涡轮转子38沿周向46的旋转期间被径向地43固定。例如，叶片根部124与叶片安装件50之间的连接可包括但不受限于螺纹连接、销连接和燕尾式连接。在实施例中，叶片安装件50为具有燕尾形状51的轴向叶片槽。叶片基部122可沿外周60沿轴向42和周向46延伸超过涡轮转子38的叶片安装件50。在一些实施例中，叶片基部122沿周向46的延伸部可保护外周60免受高温排气36。如以上讨论的，在一些实施例中，第一凹槽64可延伸穿过叶片基部122的轴向延伸部，并且第一边缘82可包括叶片基部122的至少一部分。在该实施例中，涡轮转子本体38和/或涡轮叶片48可径向地保持盖本体70，而盖段74沿相反的轴向42轴向地保持涡轮叶片48。

虽然仅示出涡轮转子38的一段，但是应当认识到，涡轮转子38为环形的，并且绕着涡轮18的整个圆周延伸。此外，虽然示出一个盖段74，但是实施例可包括围绕涡轮转子38的周向46范围彼此邻接的多个盖段74。例如，某些实施例可包括2、3、4、5、10、15、20、25、30个或更多个绕着涡轮转子38共计延伸360度的盖段74。每个盖段74的至少一个紧固件72可被移除以容许沿第二径向45移除相应的盖本体70。以该方式，可在不影响(例如，移除)分段式盖组件40的其它盖段74的情况下从叶片安装区域58分开地移除每个盖段74。在其它实施例中，可沿第一径向43移除盖本体70。在一些实施例中，每个紧固件72可包括铁磁或顺磁材料以帮助取回可能在维护期间意外掉落到涡轮18中的紧固件72。铁磁或顺磁紧固件材料可帮助将盖本体70保持在叶片安装区域58中。

如示出的，盖本体70沿周向46延伸以大致覆盖5个叶片安装件50。其它实施例可采用大致在1、2、3、4、5、6、7、8、9、10个或更多个叶片安装件50上面延伸的盖本体70。在一些实施例中，盖本体70可具有用于被覆盖的每个叶片安装件50的至少一个紧固件插槽114和紧固件72。例如，图5示出了插入穿过安装在叶片安装件50中的涡轮叶片48的每个叶片基部122的紧固件72。在其它实施例中，每个盖本体70可在盖本体70的周向端部136附近紧固于涡轮转子38和/或叶片基部122。可合乎需要的是最小化每个盖段74的紧固件72的数量，例如以减轻重量，简化安装和移除，并减小紧固件72掉落到涡轮18中的敏感性。此外，在一些实施例中，盖本体70的每个周向端部136从涡轮叶片基部122的周向端部138周向地46偏移。在该构型中，盖段74之间的界面与涡轮叶片基部122之间的界面不重合。该布置可便于提高对涡轮转子38的热保护，这是因为涡轮叶片基部122和盖段74可大致密封涡轮转子38的部件(例如，转子面56和周边60)免受热排气36。

图6示出了盖本体70的后视图。在实施例中，盖本体70的背面146可具有在第一唇部94与第二唇部98之间径向地延伸的多个肋148。此外，背面146可具有每个周向端部136处的肋148。肋148可提供结构支承和刚度。肋148还可影响盖本体70的共振频率。具有肋148的第一唇部94和第二唇部98可形成密封肋150(例如，中空矩形框架或肋)，其构造成大致围绕盖本体70的凹部152延伸，由此有助于限定密封部分120。每个盖本体70可具有背面146上的至少一个凹部152。

图7示出了沿涡轮转子38的叶片安装区域58安装的盖本体70的透视图和局部截面。当盖本体70沿第一凹槽64和第二凹槽66安装时，背面146可邻近涡轮转子38的转子面56和涡轮叶片48。在一些实施例中，肋148可构造成接触涡轮转子38和/或涡轮叶片根部124。例如，肋148可在叶片安装件50之间沿涡轮转子38在第一唇部94与第二唇部98之间径向地43延伸。第一唇部94和第二唇部98还可构造成接触转子面56和涡轮叶片48。在一些实施例中，背面146上的每个凹部152大致相对，并且覆盖安装在叶片安装件50(例如，燕尾槽)中的叶片根部124(例如，燕尾突出部)。在一些实施例中，密封肋150(例如，例如，由肋148、唇部94和唇部96限定)可围绕盖本体70的第一周向部分96和第二周向部分100延伸，并且每个凹部152可构造成覆盖多个叶片安装件50以限定密封部分120。

在实施例中，第二唇部98的一部分可构造成形成密封肋150的下部154，而第二唇部98的另一部分可形成构造成围绕第二边缘84延伸的钩部106。第二唇部98可通过下部154与涡轮转子38之间的接触、钩部106与涡轮转子38之间的接触或它们的组合来密封凹部152免受排气36。密封肋150与转子面56或叶片根部124之间的接触可包封凹部152以形成密封部分120。

密封肋150可构造成沿叶片安装区域58引导冷却剂62(例如，压缩的冷却空气)穿过密封部分120。冷却剂62可流经转子本体54，并且经由叶片安装件50中的冷却剂通路166流动到涡轮叶片48中。在一些实施例中，冷却剂62可离开冷却剂通路166，并且在叶片槽50与叶片根部124之间经过进入密封部分120。凹部152周围的密封肋150可将冷却剂62保持在密封部分120中，以阻止冷却剂62从叶片安装区域58逸出。在一些实施例中，密封肋150可如由箭头162指示地将冷却剂62朝向叶片根部124的上部160引导。叶片槽50和叶片根部124的一些部分(特别是角部164)可在涡轮转子38的旋转期间经历高应力和负载。密封部分120中的冷却剂62可冷却高温和/或高应力区域(例如，角部164)，以延长涡轮叶片48和/或叶片安装件50的使用寿命。在具有覆盖多于一个叶片安装件50的凹部152的实施例中，来自一个叶片安装件50的冷却剂62可被引导以冷却另一个叶片安装件50的涡轮叶片48。

在涡轮转子38的旋转期间，盖本体70可在其沿径向43被加载(例如，被压缩)时偏转。在一些实施例中，盖本体70可构造成在离心负载下偏转并使背面146的至少一部分(例如，肋148)接触涡轮转子38。来自偏转的该附加接触可进一步密封密封部分120以绕着涡轮叶片根部124引导冷却剂62。在一些实施例中，盖本体70的偏转还可影响盖本体70的共振频率以提高涡轮转子38和分段式盖组件40在操作期间的稳定性。在一些实施例中，至少一个紧固件72可将盖本体70的一部分压迫到涡轮转子38上，并且影响盖本体70的共振频率以减少振动。另外，一些实施例的紧固件插槽114可延伸穿过至背面146，并且接触叶片安装区域58中的转子本体38(例如，转子面56)。这种紧固件插槽114可穿过第一唇部94或第二唇部98。在一些实施例中，分段式盖组件40的紧固件72和紧固件插槽114可构造成通过影响涡轮转子38的平衡而大致维持涡轮转子38的旋转稳定性。例如，紧固件72可以以旋转对称的方式绕着涡轮转子38安装，以使大部分紧固件72绕着涡轮转子38对称地分布。

公开的实施例提供如下方法，该方法为将分段式盖组件40安装在涡轮转子38中以保持涡轮叶片48、保护涡轮转子38免受排气36、使振动衰减和/或将冷却空气62密封在密封部分120中。例如，涡轮叶片48可插入到转子本体54的叶片安装件50中(例如，沿轴向42)。盖本体70的第一唇部94可插入到叶片安装区域58的第一周向凹槽64中，而盖本体70的第二唇部98可插入到叶片安装区域58的第二周向凹槽66中。第一唇部94和第二唇部98可互相偏移。在一些实施例中，第一唇部94和第二唇部98沿第一径向43插入到第一凹槽64和第二凹槽66中。在实施例中，第一唇部94可具有待插入到第一凹槽64中的带有紧固件插槽114的突出部101，而第二唇部98可具有围绕涡轮转子38的部件钩挂到第二凹槽66中的钩部106。至少一个紧固件72接着可插入到涡轮转子38或涡轮叶片48中，以将盖本体70固定在叶片安装区域58中。以该方式，多个盖本体70和紧固件72可安装在涡轮转子38的叶片安装区域58中，从而形成分段式盖组件40，其大致覆盖绕着涡轮转子38隔开的多个叶片安装件50。在一些实施例中，盖本体70可与以上描述不同地沿叶片安装区域58安装。例如，第一唇部94可具有钩部106，而第二唇部98可具有突出部101。在另一个实施例中，第一凹槽64和第二凹槽66可互相径向地相对。在实施例中，第一唇部94和第二唇部98可具有钩部106。

本发明的技术效果包括具有多个盖段74的分段式盖组件40。每个盖段74具有盖本体70和至少一个紧固件72。盖本体74可构造成沿第一径向43径向地插入到第一凹槽64和第二凹槽66中。至少一个紧固件72可构造成沿轴向42插入以大致阻止盖本体70沿第二径向45和周向46的移动。当安装时，盖段74可保持涡轮叶片48，保护涡轮转子38免受排气36，使振动衰减，并且/或者将冷却剂62密封在覆盖至少一个叶片安装件50的密封部分120中。多个盖段74可形成具有最小数量的部件的盖组件40，其中，每个盖段74可在不拆卸或干扰其它盖段74的情况下被沿径向45分开地移除。另外，分段式盖组件40可在不会由于涡轮转子38的振动和/或不平衡而大致不利地影响涡轮转子38的稳定性的情况下安装。此外，在转子38旋转期间，离心力使盖本体70沿径向43偏置，由此有助于在操作期间经由第一凹槽64和第二凹槽66保持盖本体70。

该书面的描述使用实例以公开本发明(包括最佳模式)，并且还使本领域技术人员能够实践本发明(包括制造和使用任何装置或系统并且执行任何并入的方法)。本发明的可专利范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它实例。如果这些其它实例具有不与权利要求的字面语言不同的结构元件，或者如果这些其它实例包括与权利要求的字面语言无显著差别的等同结构元件，则这些其它实例意图在权利要求的范围内。

Claims (18)

1.一种涡轮系统，其包括：

涡轮，其包括：

涡轮转子，其包括具有绕着所述涡轮转子的旋转轴线周向地配置的多个叶片安装件的叶片安装区域，以及相对于所述旋转轴线互相径向偏移地沿所述叶片安装区域周向地延伸的第一凹槽和第二凹槽；

多个叶片，其配置在所述多个叶片安装件中，其中所述多个叶片安装件包括多个轴向叶片槽；

分段式盖组件，其包括构造成沿所述叶片安装区域周向地安装在所述第一凹槽和所述第二凹槽中的多个盖段，其中，每个盖段包括：

盖本体，其包括：

密封肋，所述密封肋构造为与所述叶片安装区域交界、并且当所述盖本体处于安装位置时围绕所述多个轴向叶片槽中的至少一个延伸；

第一唇部，其沿所述盖本体的第一周向部分延伸，其中，当所述盖本体处于所述安装位置时所述第一唇部构造成沿所述第一凹槽周向地安装；和

第二唇部，其沿所述盖本体的第二周向部分延伸，其中所述第二唇部设置于所述第一唇部径向对面，并且当所述盖本体处于所述安装位置时所述第二唇部构造成沿所述第二凹槽周向地安装；其中，所述第二唇部包括钩部，并且当所述盖本体处于所述安装位置时在所述钩部、所述密封肋和所述涡轮转子之间形成凹部；以及

至少一个紧固件，其构造成将所述盖本体保持于所述涡轮转子或所述多个叶片中的一个。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一凹槽和所述第二凹槽沿共同的方向定向。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一凹槽和所述第二凹槽朝向所述旋转轴线径向向内地沿所述共同的方向定向。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，每个盖段构造成沿第一径向将所述第一唇部和所述第二唇部安装到所述第一凹槽和所述第二凹槽中，并且所述至少一个紧固件构造成阻止所述盖段沿与所述第一径向相反的第二径向移动。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一唇部包括具有构造成接收所述至少一个紧固件的紧固件插槽的突出部。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述分段式盖组件大致覆盖所述多个轴向叶片槽。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述密封肋构造成将冷却剂流引导穿过所述叶片安装区域。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，每个盖段构造成在所述多个叶片安装件中的至少第一叶片安装件和第二叶片安装件上面延伸。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述涡轮包括燃气涡轮。

10.一种用于涡轮转子的系统，其包括：

盖段，其构造成沿涡轮转子的叶片安装区域周向地安装在第一凹槽和第二凹槽中，其中所述第一凹槽径向位于所述第二凹槽的外侧，所述盖段包括：

盖本体，其包括：

密封肋，所述密封肋具有下部，当所述盖本体处于安装位置时所述下部构造为径向地在轴向叶片槽和所述第二凹槽之间与所述涡轮转子交界，其中所述密封肋构造为与所述叶片安装区域交界以形成轴向所述盖本体和所述轴向叶片槽之间的密封部分，并且所述密封肋构造为围绕在所述叶片安装区域中的至少一个轴向叶片槽延伸；

第一唇部，其沿所述盖本体的第一周向部分延伸，其中所述第一唇部构造为当所述盖本体处于安装位置时沿所述第一凹槽周向地安装；和

第二唇部，其沿所述盖本体的第二周向部分延伸和，其中所述第二唇部构造成当所述盖本体处于安装位置时沿所述第二凹槽周向地安装，其中所述第二唇部包括钩部，并且当所述盖本体处于所述安装位置时在所述钩部、所述密封肋和所述涡轮转子之间形成凹部；以及

至少一个紧固件，其构造成将所述盖本体保持于所述涡轮转子或安装在所述叶片安装区域中的至少一个叶片。

11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述第一唇部和所述第二唇部沿共同的径向定向，并且所述至少一个紧固件沿轴向定向。

12.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述盖段构造成沿第一径向将所述第一唇部和所述第二唇部安装到所述第一凹槽和所述第二凹槽中，并且所述至少一个紧固件构造成阻止所述盖段沿周向和与所述第一径向相反的第二径向移动。

13.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述第一唇部包括具有构造成接收所述至少一个紧固件的紧固件插槽的突出部。

14.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述盖本体包括构造成围绕所述叶片安装区域中以形成所述密封部分的至少一个轴向叶片槽延伸的密封肋，并且所述密封肋构造成将冷却剂流引导穿过所述密封部分。

15.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，包括具有所述涡轮转子和所述盖段的涡轮。

16.一种用于涡轮转子的方法，其包括：

沿涡轮转子的叶片安装区域将分段式盖段周向地安装在第一凹槽和第二凹槽中，其中所述第一凹槽径向位于所述第二凹槽的外侧，安装包括：

将所述盖段的盖本体的第一唇部插入到所述第一凹槽中；

然后将所述盖本体的第二唇部插入到所述第二凹槽中，其中，所述第一唇部和所述第二唇部互相偏移地沿所述盖段的第一周向部分和第二周向部分延伸，所述第二唇部包括钩部，并且当所述第一唇部与所述第一凹槽交界和所述第二唇部与所述第二凹槽交界时所述盖本体处于安装位置；

当所述盖本体处于所述安装位置时将所述盖段的密封肋与所述涡轮转子交界以形成密封部分和凹部，其中所述密封部分设置于所述盖本体和所述叶片安装区域之间，当所述盖本体处于所述安装位置时所述密封肋围绕在所述叶片安装区域内的轴向叶片槽延伸并交界，并且当所述盖本体处于所述安装位置时所述凹部设置在所述钩部、所述密封肋和所述涡轮转子之间；

在将所述盖段的第二唇部插入到所述第二凹槽中之后，插入至少一个紧固件以将所述盖段固定于所述涡轮转子或安装在所述叶片安装区域中的至少一个叶片；以及

将冷却流体引导穿过所述密封部分。

17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，插入所述第一唇部和所述第二唇部包括沿第一径向将所述第一唇部和所述第二唇部插入到所述第一凹槽和所述第二凹槽中，并且插入所述至少一个紧固件包括沿轴向插入所述至少一个紧固件以阻止所述盖本体沿与所述第一径向相反的第二径向移动。

18.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，插入所述第一唇部包括插入具有构造成接收所述至少一个紧固件的紧固件插槽的突出部，并且插入所述第二唇部包括利用钩部钩挂所述第二凹槽。