CN105008673B - 具有销密封槽的涡轮叶片 - Google Patents

Abstract

一种燃气涡轮发动机涡轮盘组件包括涡轮盘、涡轮叶片以及销密封件。每一涡轮叶片包括平台，该平台具有延伸进平台压力侧的压力侧密封槽和延伸进平台吸入侧的吸入侧密封槽。压力侧密封槽和吸入侧密封槽在径向上相对于涡轮盘轴线各成三到十度之间的角度。销密封件包括圆柱形形状，位于由相邻涡轮叶片的压力侧密封槽和吸入侧密封槽形成的密封槽内。

Description

具有销密封槽的涡轮叶片

技术领域

本发明大体上涉及燃气涡轮发动机，并且更具体地涉及一种具有销密封槽的涡轮叶片。

背景技术

燃气涡轮发动机包括压缩机、燃烧器和涡轮段。涡轮段包括具有相邻斜面的涡轮叶片。来自燃烧器的受热空气或燃气可以通过斜面之间的间隙，从而增加涡轮组件的工作温度。

H.Kim的美国专利No.8,137,072公开了一种涡轮叶片。该涡轮叶片可以具有从涡轮平台的第一表面延伸的翼面。涡轮叶片可以进一步具有涡轮平台的第一侧部凹腔，该第一侧部凹腔被配置为基本上完全地容纳第一侧部凹腔的前壁和第一侧部凹腔的后壁之间的第一活动密封件。第一侧部凹腔具有在前壁和后壁之间延伸的凸面，和凹面。涡轮叶片还可以具有涡轮平台的第二侧部凹腔，该第二侧部凹腔被配置为容纳第二活动密封件的一部分。

本发明旨在克服被发明人发现的一个或多个问题。

发明内容

本文公开了一种涡轮叶片，其用于具有带轴线的涡轮盘燃气涡轮发动机。涡轮叶片包括翼面、叶根和平台。翼面在第一方向上延伸。翼面包括前沿、后沿、跨接在前沿和后沿之间的压力侧和跨接在前沿和后沿之间的吸力侧。叶根在与第一方向相反的第二方向延伸。平台位于翼面和叶根之间。平台包括与前沿相邻的前端和与后沿相邻的后端。平台还包括从压力侧延伸的压力侧平台和从与压力侧平台相反方向的吸力侧延伸的吸力侧平台。压力侧平台包括在压力侧远侧的压力侧斜面和压力侧密封槽。压力侧斜面从前端向后端延伸。压力侧密封槽从压力侧斜面延伸进入压力侧平台。压力侧密封槽沿着相对于位于与翼面相对的叶根之下的参考轴线的径向方向成三度到十度之间的夹角。当涡轮叶片安装到涡轮盘上时，参考轴线与涡轮盘的轴线同轴。压力侧密封槽相对于压力侧密封槽的前部成一定角度，压力侧密封槽的前部在径向上比压力侧密封槽的后部更靠近参考轴线。吸力侧平台包括在吸力侧远侧的吸力侧斜面和吸力侧密封槽。吸力侧斜面从前端向后端延伸。吸力侧密封槽从吸力侧斜面延伸进入吸力侧平台。吸力侧密封槽沿着相对于参考轴线的径向方向成三度到十度之间的夹角，且吸力侧密封槽的前部在径向上比吸力侧密封槽的后部更靠近参考轴线。

附图说明

图1示出了示例性燃气涡轮发动机的示意图。

图2是涡轮盘组件的一部分的截面图。

图3是图2的涡轮叶片的压力侧的透视图。

图4是图3的涡轮叶片的吸力侧的透视图。

图5是围绕销密封件430的图2的横截面的一部分的详细视图。

图6是图2和图5的销密封件的平面图。

图7是包括图4的涡轮叶片和图6的销密封件的涡轮叶片组件的吸力侧的透视图。

具体实施方式

本文中所公开的系统与方法包括涡轮盘组件。在实施例中，涡轮盘组件包括涡轮盘、涡轮叶片和销密封件。每个涡轮叶片均包括在压力侧斜面中的压力侧密封槽以及在吸力侧斜面中的吸力侧密封槽。压力侧密封槽包括压力侧密封表面，并且吸力侧密封槽包括吸力侧密封表面。第一涡轮叶片的压力侧密封槽以及与第一涡轮叶片相邻的第二涡轮叶片的吸力侧密封槽相结合以形成密封槽。每个密封槽内保留销密封件。在燃气涡轮发动机运行期间，每个销密封件被设置成相邻并且与压力侧密封表面和吸力侧密封表面接触。从燃烧反应加热的空气或燃气可以从相邻的压力侧斜面与吸力侧斜面之间通过。空气可能明显影响并增加涡轮盘的盘柱的工作温度。销密封件可以阻断、减少或重新导向加热的空气，这可以降低盘柱的工作温度，从而增加涡轮盘的蠕变寿命。在压力侧密封表面与吸力侧密封表面之间的角度可以在九十五度到一百一十五度之间，这可以减小销密封件和相邻的涡轮叶片之间的可能粘合并且促进压力侧密封表面和吸力侧密封表面之间的接触载荷的均等分布。密封槽可以相对于涡轮盘轴线沿径向方向形成夹角，这可以促进销密封件的加长，从而增加了销密封件与压力侧密封表面和吸力侧密封表面两者之间的接触面积。

图1是示例性燃气涡轮发动机的示意图。为了清楚并便于说明，(在该图和其他附图中)已经省略或夸大了一些表面。此外，本发明内容可以参考前向和后向。通常，除非另外说明，否则所有对“前”和“后”的引用均与一次空气(即在燃烧过程中使用的空气)的流向相关联。例如，前是相对于一级空气流的“上游”，后是相对于一级空气流的“下游”。

此外，本发明内容可以总体上参考燃气涡轮发动机的一根旋转中心轴线95，燃气涡轮发动机可以总体上由其轴120(由多个轴承组件150支撑)的纵轴来限定。中心轴线95可以是各种其他发动机同轴组件常用或共享的。除非另有说明，否则所有对径向、轴向和圆周方向的引用和测量均指中心轴线95，并且诸如“内部”和“外部”的术语总体上表示距中心轴线95的或大或小的径向距离，其中径向96可以沿垂直于中心轴线95并且从中心轴线95向外发射的任何方向。

燃气涡轮发动机100包括进气口110、轴120、气体发生器或“压缩机”200、燃烧器300、涡轮400、排气口500功率输出联接件600。燃气涡轮发动机100可以具有单个轴配置或双轴配置。

压缩机200包括压缩机转子组件210、压缩机固定叶片(“定子”)250和进气口导向叶片255。压缩机转子组件210机械地联接至轴120。如图所示，压缩机转子组件210是轴流式转子组件。压缩机转子组件210包括一个或多个压缩机轮盘组件220。每个压缩机轮盘组件220包括圆周地组装有压缩机转子叶片的压缩机转子盘。定子250轴向地跟随每个压缩机轮盘组件220。每个压缩机轮盘组件220与相邻的定子250配对，其中相邻的定子250跟随被认为是压缩机级的压缩机轮盘组件220。压缩机200包括多个压缩机级。进气口导向叶片255在轴向上先于第一压缩机级。

燃烧器300包括一个或多个喷射器350并且包括一个或多个燃烧室390。

涡轮400包括涡轮转子组件410和涡轮喷嘴450。涡轮转子组件410机械地联接至轴120。如图所示，涡轮转子组件410是一种轴流式转子组件。涡轮转子组件410包括一个或多个涡轮盘组件420。每个涡轮盘组件420包括圆周地组装有涡轮叶片460(图2-图5中示出)涡轮盘422(图2中示出)。涡轮喷嘴450在轴向上先于每个涡轮盘组件420。每个涡轮盘组件与在涡轮盘组件之前的涡轮喷嘴配对，这样的涡轮盘组件视为一个涡轮级。涡轮400包括多个涡轮级。

排气口500包括排气扩压器520和排气收集器550。

图2是图1的燃气涡轮发动机的涡轮盘组件420的一部分的剖视图。涡轮盘组件420包括涡轮盘422、涡轮叶片460(在图2中示出两个)、阻尼器425(在图2中示出一个)、以及销密封件430(在图2中示出一个)。涡轮盘422是圆柱形状并包括径向向外延伸的盘柱424。相邻盘柱424形成涡轮盘槽423。每一涡轮盘槽423具有杉树或燕尾形状并配置为容纳涡轮叶片460。

每一涡轮叶片460包括平台463、翼面461、以及叶根462。翼面461在第一方向上从平台463向外延伸，形成了前沿458(见图3)、后沿459(见图3)、压力侧471，以及吸力侧481。当涡轮叶片460被安装在涡轮盘422中时，翼面461从平台463向外延伸。压力侧471以内凹形跨接在前沿458和后沿459之间。吸力侧481是与压力侧471相对的一侧，并且以凸起形跨接在前沿458和后沿459之间。

叶根462从平台463在第二方向上向内延伸，第二方向是与翼面461相对的方向或与第一方向相反的方向。当涡轮叶片460被安装在涡轮盘422中时，叶根462从平台463在径向向内方向上延伸。叶根462是父组件连接件并配置为插入涡轮盘槽423。叶根462具有杉树或燕尾形状。

平台463包括从压力侧471延伸出来的压力侧平台473和在与压力侧平台473相反的方向上从吸力侧481延伸出来的吸力侧平台483。当涡轮叶片460被安装在涡轮盘422中时，压力侧平台473在相对于涡轮盘422的轴的第一圆周方向上延伸，而吸力侧平台483相对于涡轮盘422在与第一圆周方向相反的第二圆周方向上延伸。

压力侧平台473包括压力侧斜面472。压力侧斜面472是压力侧平台473端部处的表面并在翼面461的远端。压力侧斜面472可以相对于压力侧平台473延伸的方向形成夹角。在一个实施例中，压力侧斜面472垂直于压力侧平台473的方向。在另一个实施例中，压力侧斜面472从与压力侧平台473的方向垂直的方向形成零到四十五度的夹角。

吸力侧平台483包括吸力侧斜面482。吸力侧斜面482是吸力侧平台483端部处的表面并在翼面461的远端。吸力侧斜面482可以相对于吸力侧平台483延伸的方向形成夹角。在一个实施例中，吸力侧斜面482垂直于吸力侧平台483的方向。在另一实施例中，吸力侧斜面482从与吸力侧平台483的方向垂直的方向形成零到四十五度的夹角。

当相邻涡轮叶片460被安装到涡轮盘422上时，第一涡轮叶片的压力侧斜面472与第二涡轮叶片的吸力侧斜面482相邻。压力侧斜面472可以平行于吸力侧斜面482。第一涡轮叶片的压力侧斜面472和第二涡轮叶片的吸力侧斜面482配置为在其间形成斜面间隙497。

图3是图2的涡轮叶片460的压力侧471的透视图。参考图3，包括压力侧平台473的平台463跨接在前端466和后端467之间。前沿458从与前端466相邻的平台463处延伸出来，后沿459从与后端467相邻的平台463处延伸出来。

参考图2和3，涡轮叶片460包括前压力侧阻尼器支撑件476和后压力侧阻尼器支撑件477。前压力侧阻尼器支撑件476从与前端466相邻的压力侧平台473处延伸，并向下延伸到与叶根462相邻。后压力侧阻尼器支撑件477从与后端467相邻的压力侧平台473处延伸，并向下延伸到与叶根462相邻。

压力侧平台473，前压力侧阻尼器支撑件476，以及后压力侧阻尼器支撑件477可以配置为形成压力侧平台下方凹腔475。压力侧平台473可以包括与压力侧平台下方凹腔475相邻的压力侧平台下方表面498，前压力侧阻尼器支撑件476可以包括与压力侧平台下方凹腔475相邻的前压力阻尼器表面491，而后压力侧阻尼器支撑件477可以包括与压力侧平台下方凹腔475相邻的后压力阻尼器表面492。后压力阻尼器表面492可以平行于前压力阻尼器表面491，并且垂直于压力侧平台下方表面498。后压力阻尼器表面492面向前压力阻尼器表面491，并且前压力阻尼器表面491面向后压力阻尼器表面492。

图4是图3中的涡轮叶片的吸力侧481的透视图。参照图4，包括吸力侧平台483的涡轮平台463跨接在前端466和后端467之间。参照图2和图4，涡轮叶片460还包括前吸力侧阻尼器支撑件486和后吸力侧阻尼器支撑件487。前吸力侧阻尼器支撑件486从与前端466相邻的吸力侧平台483处延伸，并向下延伸到与叶根462相邻。后吸力侧阻尼器支撑件487从与后端467相邻的吸力侧平台483处延伸，并向下延伸到与叶根462相邻。

吸力侧平台483、前吸力侧阻尼器支撑件486和后吸力侧阻尼器支撑件487可被配置为形成吸力侧平台下方凹腔485。吸力侧平台483可包括与吸力侧平台下方凹腔485相邻的吸力侧平台下方表面499，前吸力侧阻尼器支撑件486可包括与吸力侧平台下方凹腔485相邻的前吸入阻尼器表面493，并且后吸力侧阻尼器支撑件487可包括与吸力侧平台下方凹腔485相邻的后吸入阻尼器表面494。后吸入阻尼器表面494可平行于前吸入阻尼器表面493，并且垂直于吸力侧平台下方表面499。后吸入阻尼器表面494面向前吸入阻尼器表面493，并且前吸入阻尼器表面493面向后吸入阻尼器表面494。

参照图2，包括后压力侧阻尼器支撑件477和后吸力侧阻尼器支撑件487的阻尼器支撑件被配置成容纳阻尼器件425。每个阻尼器425被安装成从两个涡轮叶片460之间的每个盘柱424处径向向外且与每个盘柱424相邻，并且从两个涡轮叶片460之间的相邻压力侧平台473和吸力侧平台483处径向向内。相邻涡轮叶片460的压力侧平台下方凹腔475和吸力侧平台下方凹腔485被配置为形成平台下方凹腔465。

每个涡轮叶片460包括压力侧密封槽474和吸力侧密封槽484。相邻涡轮叶片460还被配置为形成具有第一涡轮叶片的压力侧密封槽474和第二涡轮叶片的相邻吸力侧密封槽484的密封槽464。参照图3，压力侧密封槽474包括前压力侧槽478、后压力侧槽479，以及压力侧密封表面495。前压力侧槽478从前沿458下方的压力侧斜面472处延伸到压力侧平台473，与前压力侧阻尼器支撑件476相邻，并且在前压力侧阻尼器支撑件476的上方。前压力侧槽478包括前压力侧表面441。前压力侧表面441可具有平的或倒角的表面，并且可倒角成前压力侧槽478的内凹形。前压力侧表面441位于前沿458的前方，与后沿459的方向相对，并且当涡轮叶片460被安装到涡轮盘422上时，前压力侧表面441位于前沿458轴向向前的位置。前压力侧槽478可具有内凹形且从压力侧平台下方凹腔475跨接到前压力侧表面441并超出前沿458。

后压力侧槽479从后沿459下方的压力侧斜面472处延伸到压力侧平台473中，与后压力侧阻尼器支撑件477相邻，并且在后压力侧阻尼器支撑件477的上方。后压力侧槽479包括后压力侧表面442。后压力侧表面442远离前沿458，并且是压力侧密封槽474离前沿458最远的端面。后压力侧表面442可具有平的或倒角的表面，并且可倒角成后压力侧槽479的内凹形。后压力侧槽479可具有内凹形且从压力侧平台下方凹腔475跨接到后压力侧表面442。

压力侧密封表面495跨接在前压力侧表面441和后压力侧表面442之间，跨度相当于压力侧密封槽474。压力侧密封表面495可以是从压力侧斜面472倾斜到压力侧平台473的平面。前压力侧槽478可包括压力侧密封表面495的前部。后压力侧槽479可包括压力侧密封表面495的后部。在前压力侧槽478和后压力侧槽479之间的部分压力侧密封表面495可以倾斜进入压力侧平台473到达压力侧平台下方凹腔475。

压力侧密封槽474可以沿压力侧斜面472跨接，使其与朝着前端466倾斜并且处在叶根462从平台463延伸的方向上的前压力侧密封槽478形成夹角，并且与朝着后端467倾斜并且处在翼面从平台463处延伸的方向上的后压力侧密封槽479形成夹角。压力侧密封槽474可以相对于参考轴成角度。当涡轮叶片460安装到涡轮盘422上时，参考轴与涡轮盘的轴线同轴，当涡轮叶片460安装到燃气涡轮发动机100之内时，参考轴与中心轴95，即燃气涡轮发动机100的中心线同轴。当涡轮叶片460被安装到涡轮盘422之上时，关于参考轴的描述适用于涡轮盘的轴线，当涡轮叶片被安装到燃气涡轮发动机以内时，相关描述适用于中心轴线95。当涡轮叶片460安装在燃气涡轮发动机之内时，参考轴包括向压缩机200延伸的正向，以及涡轮叶片460安装在燃气涡轮发动机之内时，参考轴线包括远离压缩机延伸的背向

压力侧密封槽484可以相对于参考轴线在径向上形成角度，使得前压力侧槽479比后压力侧槽479离参考轴线更近。夹角87是压力侧密封槽474相对于参考轴线形成的角度。示出的参考线85用来示出夹角87。参考线85平行于参考轴线并从参考轴线径向向外移动。在一个实施例中，压力侧密封槽474在径向方向上相对于参考轴线形成三到十度的夹角。在另一个实施例中，压力侧密封槽474在径向方向上相对于参考轴线形成四到六度的夹角。在又一个实施例中，压力侧密封槽474在径向方向上相对于参考轴线形成五度，近似五度或者五度的预定容差之内的夹角。

压力侧密封表面495可以沿压力侧斜面472跨接，使其与朝着前端466倾斜并且处在叶根462从平台463延伸的方向上的压力侧密封表面495的前部形成夹角，并且与朝着后端467倾斜并且处在翼面从平台463处延伸的方向上的压力侧密封表面495的后部形成夹角。

压力侧密封表面495可以相对于参考轴线成角度。夹角87也示出了压力侧密封表面495相对于参考轴线形成的角度。压力侧密封表面495可以相对于参考轴线在径向上形成角度，使得压力侧密封表面495的前部比压力侧密封表面495的后部离参考轴线更近。在一个实施例中，压力侧密封表面495在径向方向上相对于参考轴线形成三到十度的夹角。在另一个实施例中，压力侧密封表面495在径向方向上相对于参考轴线形成四到六度的夹角。在又一个实施例中，压力侧密封表面495在径向方向上相对于参考轴线形成五度，近似五度或者五度的预定容差之内的夹角。

在示出的实施例中，压力侧密封表面495是相对于参考轴线的压力侧密封槽474的径向外部部分。

参照图4，吸力侧密封槽484包括前吸力侧槽488、后吸力侧槽489，以及吸力侧密封表面496。前吸力侧槽488从前沿458下方的吸力侧斜面482处延伸到吸力侧平台483中，与前吸力侧阻尼器支撑件486相邻，并且在前吸力侧阻尼器支撑件486的上方。前吸力侧槽488包括前吸力侧表面443。前吸力侧表面443可具有平的或倒角的表面，并且可以倒角成前吸力侧槽488的内凹形。前吸力侧表面443位于前沿458的前方，与后沿459的方向相对，并且当涡轮叶片460被安装到涡轮盘422上时，在轴向上位于前沿458的前面。前吸力侧槽488可具有内凹形且从吸力侧平台下方凹腔485跨接到前吸力侧表面443、超出前沿458。

后吸力侧槽489从后沿459下面的吸力侧斜面482延伸到吸力侧平台483，与后吸力侧阻尼器支撑件487相邻，并且在后吸力侧阻尼器支撑件487上面。后吸力侧槽489包括后吸力侧表面444。后吸力侧表面444远离前沿458，并且是距离前沿458最远的吸力侧密封槽484的端面。后吸力侧表面444可以具有平的或倒角的表面，并且可以倒角成后吸力侧槽489的内凹形。后吸力侧槽489可以具有内凹形，并且从吸力侧平台下方凹腔485跨接到后吸力侧表面444。

吸力侧密封表面496跨接前吸力侧表面443和后吸力侧表面444之间，跨度相当于吸力侧密封槽484。吸力侧密封表面496可以是从吸力侧斜面482倾斜到吸力侧平台483内的平面。前吸力侧槽488可以包括吸力侧密封表面496的前部。后吸力侧槽489可以包括吸力侧密封表面496的后部。在前吸力侧槽488和后吸力侧槽489之间的部分吸力侧密封表面496可以倾斜到吸力侧平台483内至吸力侧平台下方凹腔485。

吸力侧密封槽484可以沿吸力侧斜面482跨接，使其与朝着前端466倾斜并且处在叶根462从平台463延伸的方向上的前吸力侧槽488形成夹角，并且与朝着后端467倾斜并且处在翼面从平台463处延伸的方向上的后吸力侧槽489形成夹角。吸力侧密封槽484可以相对于参考轴线形成角度。

吸力侧密封槽484可以在参考轴线的径向方向上成一定角度，使得前吸力侧槽488比后吸力侧槽489更靠近参考轴线。夹角88是吸力侧密封槽484相对于参考轴线形成的角度。示出参考线85用来说明夹角88。在一个实施例中，吸力侧密封槽484在径向方向上相对于参考轴线成三到十度之间的角度。在另一个实施例中，吸力侧密封槽484在径向方向上相对于参考轴线成四至六度的角度。在又一个实施例中，吸力侧密封槽484在径向方向上相对于参考轴线成五度、近似五度或在五度的预定容差之内的角度。吸力侧密封槽484和压力侧密封槽474相对于涡轮盘422的参考轴线在径向方向上的角度相等或相差在预定容差之内。

吸力侧密封表面可以沿吸力侧斜面482跨接，使其与朝着前端466倾斜并且处在叶根462从平台463延伸的方向上的吸力侧密封表面496的前部形成夹角，并且与朝着后端467倾斜并且处在翼面从平台463处延伸的方向上的吸力侧密封表面496的后部形成夹角。吸力侧密封表面496可以相对于参考轴线成一定角度。

吸力侧密封表面496可以相对于参考轴线在径向方向上成一定角度，使得吸力侧密封表面496的前部比吸力侧密封表面496的后部更靠近参考轴线。夹角88同样说明吸力侧密封表面496相对于参考轴线的角度。在一个实施例中，吸力侧密封表面496在径向方向上相对于参考轴线成三度和十度之间的角度。在另一个实施例中，吸力侧密封表面496在径向方向上相对于参考轴线成四度至六度的角度。在又一个实施例中，吸力侧密封表面496在径向方向上相对于参考轴线成五度、近似五度或在五度的预定容差之内的角度。吸力侧密封表面496和压力侧密封表面495相对于参考轴线在径向方向上的角度相等或相差在预定容差之内。

在示出的实施例中，吸力侧密封表面496是相对于参考轴线的吸力侧密封槽484的径向外部部分。

图5是环绕销密封件430的图2的横截面部分的详图。参照图2和图5，压力侧密封表面495可以从压力侧斜面472延伸至压力侧平台下方表面498。

压力侧密封表面495可以是从压力侧斜面472倾斜入压力侧平台473的平面。压力侧密封表面495可以在与压力侧平台473延伸方向相反的方向上以及与叶根462延伸方向相同的方向上由压力侧斜面472向叶根462倾斜。吸力侧密封表面496可以是从吸力侧斜面482倾斜入吸力侧平台483的平面。吸力侧密封表面496可以在与吸力侧平台483延伸方向相反的方向上以及与叶根462延伸方向相同的方向上由吸力侧斜面482向叶根462倾斜。

压力侧密封表面495和吸力侧密封表面496在密封槽464的顶端形成顶部。夹角83是压力侧密封表面495与吸力侧密封表面496之间的角度。在一个实施例中，压力侧密封表面495与吸力侧密封表面496之间的夹角83介于九十五度至一百一十五度之间。在另一个实施例中，压力侧密封表面495与吸力侧密封表面496之间的夹角83介于一百度到一百一十度之间。在又一个实施例中，压力侧密封表面495与吸力侧密封表面496之间的夹角83为一百零五度或近似一百零五度。

压力侧密封表面495和吸力侧密封表面496可分别相对于参考面86成角度。参考面86是中心平面并可以是延伸穿过叶根462的对称平面。参考面86也可以由涡轮叶片460的组合轴延伸并包括涡轮叶片460的组合轴。参考面86由前端466向后端467延伸穿过叶根462。当涡轮叶片460被安装到涡轮盘422上时，参考面86是包括涡轮盘422的轴线并由轴线延伸穿过叶根462的径向平面。

夹角81是压力侧密封表面495相对于参考面86形成的角度。在一个实施例中，压力侧密封表面495相对于参考面86成六十至七十度之间的角度。在另一个实施例中，压力侧密封表面495相对于参考面86成六十四至六十六度的角度。在又一个实施例中，压力侧密封表面495相对于参考面86成六十五度、近似六十五度或六十五度预定容差内的角度。

吸力侧密封表面496可在压力侧密封表面495相反方向上相对于参考面86成角度。夹角82是吸力侧密封表面496相对于参考面86形成的角度。在一个实施例中，吸力侧密封表面496相对于参考面86成四十至五十度之间的角度。在另一个实施例中，吸力侧密封表面496相对于参考面86成四十四至四十六度的角度。在又一个实施例中，吸力侧密封表面496相对于参考面86成四十五度、近似四十五度角或四十五度预定容差内的角度。

在燃气涡轮发动机100运行期间，销密封件430邻近并且经配置接触图2和图5所示的压力侧密封表面495和吸力侧密封表面496。在一些实施例中，销密封件430在燃气涡轮发动机100运行期间在径向上相对于中心轴线95成三至十度之间的角度。在其他实施例中，销密封件430在燃气涡轮发动机100运行期间在径向上相对于中心轴线95成四至六度的角度。

当燃气涡轮发动机100未运行时，密封槽464保存销密封件430。前吸力侧槽488(未在图2和图5中示出)和后吸力侧槽489的凹面配置为包括用于保存销密封件430的存储腔490。在一些实施例中，在销密封件430由存储腔490保存时，销密封件430不会延伸到吸力侧斜面482之外。

前压力侧槽478(未在图2和图5中示出)和后压力侧槽479的凹面配置为在离心力克服了重力时将销密封件430导入由压力侧密封表面495和吸力侧密封表面496形成的顶部，并在重力克服了离心力时将销密封件430导至存储腔490；前吸力侧槽488和后吸力侧槽489以类似方式配置。

图6是图2和图5中的销密封件430的平面图。参照图6，销密封件430包括主体431、第一端432，以及第二端433。主体431具有从第一端432延伸到第二端433的圆柱形形状。主体431通常是直圆柱体。在示出的实施例中，第一端432为半球形或包括半球形形状，第二端433为半球形或包括半球形形状。第一端432和第二端433位于主体431的相对两端。在其他实施例中，第一端432和第二端433为主体431的每个端部处的圆形基底。主体431和第一端432之间的边缘，以及主体431和第二端433之间的边缘可以倒角。

参照图5，销密封件430被配置成安装在压力侧密封槽474和吸力侧密封槽484内的两个相邻涡轮叶片460之间。销密封件430的直径被配置成大于斜面间隙497。在一个实施例中，销密封件430的直径为2.362mm(0.093英寸)至2.464mm(0.097英寸)。在另一个实施例中，销密封件430的直径是2.413mm(0.095英寸)或在2.413mm(0.095英寸)的预定容差范围内。

图7是涡轮叶片组件455的吸力侧481的透视图，该涡轮叶片组件455包括图4中的涡轮叶片460和图6中的销密封件430。在将涡轮叶片460作为涡轮盘组件420的一部分安装到涡轮盘422上之前，将销密封件430固定到每个涡轮叶片460上。在图示的实施例中，销密封件430被固定到吸力侧密封槽484内的涡轮叶片460上，以从涡轮盘422的后侧轴向地容纳涡轮叶片460的安装。在其他实施方案中，销密封件430可被固定到压力侧密封槽474或吸力侧密封槽484中的密封槽464上。销密封件430可被粘合到涡轮叶片460上或通过其他方法被固定。也可使用胶带等粘合剂将销密封件430固定到涡轮叶片460上。

销密封件430被配置为从前吸力侧槽488延伸至后吸力侧槽489。当销密封件430与前吸力侧表面443接触时，销密封件430被配置成延伸超过后吸入阻尼器表面494，并延伸至后吸力侧槽489中，与后吸力侧阻尼器支撑件487重叠。当销密封件430与后吸力侧表面444接触时，销密封件430被配置成延伸超出前吸入阻尼器表面493，并延伸至前吸力侧槽488中，与前吸力侧阻尼器支撑件486重叠。在一些实施例中，销密封件430还被配置成当销密封件430与后吸力侧表面444接触时，在参考轴线的轴线方向上延伸ch超出前沿458。参考线89示出了销密封件430延伸出前沿458的距离。参考线91从销密封件430的端部垂直于参考轴线朝外延伸。参考线92与前沿458的最前点相交并平行于参考线91延伸。参考线89在参考线91和参考线92之间延伸并且垂直于参考线91和参考线92。在一个实施例中，销密封件430延伸超出前沿458的最前点，超出长度为0.254mm(0.010英寸)至0.762mm(0.030英寸)。在另一实施例中，当销密封件430与后吸力侧表面444接触时，销密封件至少超出前言4580.508mm(0.020英寸)。

在一个实施例中，销密封件430的长度为42.037mm(1.655英寸)至42.291mm(1.665英寸)。在另一个实施例中，销密封件430的长度为42.164mm(1.660英寸)或在42.164mm(1.660英寸)的预定容差范围内。

销密封件430可与压力侧密封槽474、前压力侧槽478、后压力侧槽479、前部压力侧阻尼器支撑件476、后压力侧阻尼器支撑件477、前压力侧表面441、后压力侧表面442、前压力阻尼器表面491以及后压力阻尼器表面492相互作用，其作用方式上述与销密封件430与吸力侧密封槽484、前吸力侧槽488、后吸力侧槽489、前吸力侧阻尼器支撑件486、后吸力侧阻尼器支撑件487、前吸力侧表面443、后吸力侧表面444、前吸入阻尼器表面493以及后吸入阻尼器器表面494相互作用的方式(如上所述)相同或类似。

一个或多个上述部件(或其子部件)可以由不锈钢和/或称之为“超耐热合金”的耐用、耐高温的材料制成。超耐热合金或高性能合金是一种在高温下展现出优良的机械强度和抗蠕变性、良好的表面稳定性、以及耐腐蚀性和抗氧化性的合金。超耐热合金可以包括哈斯特洛依合金、铬镍铁合金、沃斯帕洛伊合金、RENE合金、钴铬钨合金、耐热铬镍铁合金、MP98T、TMS合金、CMSX单晶合金等材料。在实施例中，销密封件430由HAYNES25制成，涡轮盘422由沃斯帕洛伊合金制成。

工业实用性

燃气涡轮发动机可以适用于多种工业应用，例如油气工业(包括传输、采集、储存、回收，以及石油和天然气的举升)、发电工业、热电联产、航天，以及其他交通工业的各方面。

参照图1，气体(通常是空气10)作为“工作流体”进入进气口110，并被压缩机200压缩。在压缩机200中，工作流体通过一系列压缩机盘组件220在环行流动路径115中被压缩。更具体地，空气10在有编号的“压缩机级”被压缩，该“级”与每个压缩机盘组件220相关联。例如，“第四级空气”可以与在下游的或“后”向的第四个压缩机盘组件220相关联，从进气口110朝向排气口500)行进。同样，每个涡轮盘组件420可以与编号级相关联。

一旦压缩空气10离开压缩机200，就会进入燃烧室300，并在其中扩散且添加燃料。空气10和燃料通过注射器350被注入燃烧室390并燃烧。通过一系列涡轮盘组件420的每个级经由涡轮400从燃烧反应中吸取能量。废气90可以扩散在排气扩压器520中，被收集并重定向。废气90经由排气收集器550退出系统并可以进一步被处理(例如，以减少有害排放，和/或从废气90回收热量)。

参照图1和图2，空气10从燃烧反应中受热并导入通过涡轮400。一些受热的空气可以通过涡轮叶片460之间的斜面间隙497。通过斜面间隙497的空气10可以冲击盘柱424并可以冲击阻尼器425。受热空气10也可以增加邻近平台下方凹腔465的涡轮叶片460、盘柱424，和阻尼器425部分的温度。

降低这些部件的温度可以增加蠕变寿命并可以增加这些部件的使用年限。参照图2和图5，具有销密封件430的密封槽464可以位于每个斜面间隙497。在燃气涡轮发动机100的操作期间，离心力可以让销密封件430紧靠相邻涡轮叶片460的压力侧密封面495和吸力侧密封面496。每个销密封件430可以阻止受热空气通过斜面间隙497，可以减少通过斜面间隙497的受热空气的量，或可以阻碍受热空气流通过斜面间隙497。销密封件430也可以重新导向通过斜面间隙497的受热空气，这样可以阻止受热空气直接冲击盘柱424或阻尼器425。防止或减少受热空气通过斜面间隙497并防止直接冲击盘柱424和阻尼器425可以降低涡轮叶片460、盘柱424和阻尼器425的部分的操作温度。

销密封件430可以被配置为在参考轴线的轴向上延伸于前沿458的前面。当受热空气进入翼面461的几何结构时，将第一端和第二端延伸于前沿458之前可以堵封受热空气的流径。

在燃气涡轮发动机100的操作期间，相邻涡轮叶片460和销密封件430的相对位置可以变换。在销密封件430和相邻涡轮叶片460之间可能发生粘合，且销密封件430可以楔在相邻涡轮叶片460之间。增加压力侧密封表面495和吸力侧密封表面496相对于参考面86和相对于彼此之间的角度，例如上文披露的角度，可以防止或减少粘合的可能性。增加压力侧密封表面495和吸力侧密封表面496的角度也可以有助于销密封件430与压力侧密封表面495以及吸力侧密封表面496两者之间的均匀接触边。增加压力侧密封表面495和吸力侧密封表面496的角度可以帮助接触载荷向量与离心力载荷向量对齐。

将压力侧密封表面495、吸力侧密封表面496、压力侧密封槽474和吸力侧密封槽484在轴向上相对于参考轴倾斜可以有助于销密封件430的使用寿命的延长。更长的销密封件430可以增加销密封件430与压力侧密封表面495和吸力侧密封表面496之间的接触面积，这可以增加密封性。更长的销密封件430也可以减少在涡轮叶片460上的离心力接触负载和应力集中。

销密封件430在燃气涡轮发动机100工作期间不会仍然粘贴在涡轮叶片460上。一旦燃气涡轮发动机100开始工作，销密封件430离心力负荷和升温便可破坏或熔化粘合剂或胶合剂，从而使销密封件430进入与压力侧密封表面495和吸力侧密封表面496相邻并与其接触的正确位置。

涡轮叶片460中的特征(例如压力侧密封槽474和吸力侧密封槽484)可通过熔模铸造方法来形成，该方法使用两个或多个铸造块牵拉方向，例如复合牵拉铸造。这些特征也可通过机加工方法来形成，例如放电机加工、铣削或磨削。

前面的详细描述本质上仅仅是示例性的，并非意在限制本发明或本发明的应用和用途。所述实施例并非限于与特定类型的燃气涡轮发动机结合使用。因此，为了便于解释，虽然本发明描绘并描述了特定的涡轮叶片和销密封件，但是应当理解，根据本发明的涡轮叶片和销密封件可以以各种其他配置来实现，可与各种其他类型的燃气涡轮发动机一起使用，并可用于其他类型的机器中。此外，无意受到前述背景技术或详细说明中提到的任何理论的限制。还应当理解的是，图示可包括夸大尺寸以更好地说明所示引用项，且不考虑限制性，除非这样特别说明。

Claims (10)

1.一种用于燃气涡轮发动机(100)的涡轮叶片(460)，所述燃气涡轮发动机具有带轴线的涡轮盘，所述涡轮叶片包括：

翼面(461)，其在第一方向上延伸，所述翼面(461)具有：

前沿(458)，

后沿(459)，

压力侧(471)，跨接于所述前沿(458)和所述后沿(459)之间，以及

吸力侧(481)，跨接于所述前沿(458)和所述后沿(459)之间；

叶根(462)，在与所述第一方向相反的第二方向上延伸；和

平台(463)，位于所述翼面(461)和所述叶根(462)之间，所述平台(463)具有：

前端(466)，与所述前沿(458)相邻，

后端(467)，与所述后沿(459)相邻，

压力侧平台(473)，其从所述压力侧(471)延伸，所述压力侧平台(473)包括：

压力侧斜面(472)，位于所述压力侧(471)远端，所述压力侧斜面(472)从所述前端(466)延伸至所述后端(467)，以及

压力侧密封槽(474)，从所述压力侧斜面(472)延伸入所述压力侧平台(473)，所述压力侧密封槽(474)在径向方向上相对于位于与所述翼面(461)相对的所述叶根(462)的下方的参考轴线成三至十度之间的角度，并当将涡轮叶片(460)安装在所述涡轮盘(422)上时，所述参考轴线与所述涡轮盘(422)的轴线同轴，所述压力侧密封槽(474)成一定角度设置，其中所述压力侧密封槽(474)的前部在径向上比所述压力侧密封槽(474)的后部更靠近所述参考轴线，以及

吸力侧平台(483)，在与所述压力侧平台(473)相反的方向上延伸远离所述吸力侧(481)，所述吸力侧平台(483)包括：

吸力侧斜面(482)，位于所述吸力侧(481)远端，所述吸力侧斜面(482)从所述前端(466)延伸至所述后端(467)，以及

吸力侧密封槽(484)，从所述吸力侧斜面(482)延伸入所述吸力侧平台(483)，所述吸力侧密封槽(484)在径向方向上相对于所述参考轴线成三至十度之间的角度，其中所述吸力侧密封槽(484)的前部在径向上比所述吸力侧密封槽(484)的后部更靠近所述参考轴线。

2.根据权利要求1所述的涡轮叶片(460)，其中所述压力侧密封槽(474)和所述吸力侧密封槽(484)在径向方向上相对于所述参考轴线成四至六度的角度。

3.根据权利要求1所述的涡轮叶片，其中所述压力侧密封槽(474)和所述吸力侧密封槽(484)在径向方向上相对于所述参考轴线成一定的角度，所述角度在五度的预定容差内。

4.根据上述权利要求中任一项所述的涡轮叶片(460)，其中所述压力侧密封槽(474)包括压力侧密封表面(495)，所述压力侧密封表面(495)在径向上相对于参考轴线成三至十度之间的角度，所述压力侧密封表面(495)成一角度设置，其中所述压力侧密封表面(495)的前部比所述压力侧密封表面(495)的后部在径向上更靠近参考轴线，并且其中所述吸力侧密封槽(484)包括吸力侧密封表面(496)，所述吸力侧密封表面(496)在径向上相对于参考轴线成三至十度之间的角度，且所述吸力侧密封表面(496)的前部在径向上比所述吸力侧密封表面(496)的后部更靠近参考轴线。

5.根据权利要求4所述的涡轮叶片(460)，其中所述压力侧密封表面(495)和所述吸力侧密封表面(496)在径向上相对于参考轴线成四至六度的角度。

6.根据权利要求4所述的涡轮叶片(460)，其中所述压力侧密封表面(495)和所述吸力侧密封表面(496)在径向上相对于参考轴线成五度预定容差内的角度。

7.根据权利要求4所述的涡轮叶片(460)，其中所述压力侧密封表面(495)相对于延伸穿过叶根(462)的参考面(86)以六十至七十度的角度由所述压力侧斜面(472)向所述叶根(462)延伸，所述参考面(86)为所述叶根(462)的中心面，并且所述吸力侧密封表面(496)相对于所述参考面(86)以四十至五十度的角度由所述吸力侧斜面(482)向所述叶根(462)延伸。

8.一种包括根据权利要求4所述的两个涡轮叶片(460)的涡轮盘组件(420)，其中第一涡轮叶片(460)的所述压力侧斜面(472)平行并邻近第二涡轮叶片(460)的所述吸力侧斜面(482)，并且所述第一涡轮叶片(460)的所述压力侧密封表面(495)与所述第二涡轮叶片(460)的所述吸力侧密封表面(496)之间形成九十五至一百一十五度的角度。

9.一种包括根据权利要求1所述的涡轮叶片(460)的涡轮盘组件(420)，其中所述涡轮盘组件(420)进一步包括圆柱形的涡轮盘(422)，所述涡轮盘(422)具有盘柱(424)，每一个盘柱(424)从所述圆柱形沿径向向外延伸，相邻盘柱(424)在其之间形成涡轮盘槽(423)。

10.一种包括根据权利要求1所述的涡轮叶片(460)的燃气涡轮发动机(100)。