CN105026692A - 涡轮叶片销钉密封件 - Google Patents

Abstract

一种燃气涡轮发动机盘组件包括涡轮盘、涡轮叶片以及销钉密封件。每个涡轮叶片包括平台，平台具有受压侧密封槽和吸力侧密封槽，受压侧密封槽延伸到平台的受压侧中，吸力侧密封槽延伸到平台的吸力侧中。受压侧密封槽和吸力侧密封槽各自在相对于涡轮盘的轴线的径向上形成3至10度的角。销钉密封件包括圆柱形并且位于密封槽内，密封槽由相邻涡轮叶片的受压侧密封槽和吸力侧密封槽形成。

Description

涡轮叶片销钉密封件

技术领域

本发明总体涉及燃气涡轮发动机，具体涉及一种涡轮叶片销钉密封件。

背景技术

燃气涡轮发动机包括压气机、燃烧室以及涡轮节。涡轮节包括具有相邻斜面的涡轮叶片。来自燃烧室的加热空气或气体可以从斜面之间的间隙通过，从而提高涡轮部件的工作温度。

授予H.Kim的第8,137,072号美国专利公开了一种涡轮叶片。涡轮叶片可具有从涡轮平台的第一平面延伸的翼面。涡轮叶片可进一步具有涡轮平台的第一侧袋，第一侧袋被配置成基本上完全容纳第一侧袋的前壁和第一侧袋的后壁之间的第一动密封件。第一侧袋可具有凸表面和凹表面，凸表面在前壁和后壁之间延伸。涡轮叶片还可具有涡轮平台的第二侧袋，第二侧袋被配置成用于容纳第二动密封件的一部分。

本发明的目的是克服发明者们发现的一个或更多的问题。

发明内容

公开了一种用于具有涡轮盘和多个涡轮叶片的燃气涡轮发动机的销钉密封件。销钉密封件包括圆柱形本体、第一端和与第一端相对的、位于远端的第二端。销钉密封件配置成安装在两个相邻的涡轮叶片之间，这两个相邻的涡轮叶片设在受压侧密封槽和吸力侧密封槽内，受压侧密封槽延伸到第一涡轮叶片的受压侧斜面中，吸力侧密封槽延伸到第二涡轮叶片的吸力侧斜面中。销钉密封件的长度配置如下：当销钉密封件与后受压侧表面或后吸力侧表面接触时，销钉密封件向前伸，从每个相邻涡轮叶片的翼面前缘伸出至少0.020英寸，其中后受压侧表面位于每个翼面前缘的远端的受压侧密封槽的一端，后吸力侧表面位于每个翼面前缘的远端的吸力侧密封槽的一端。在燃气涡轮发动机运行过程中，销钉密封件在相对于燃气涡轮发动机的轴线的径向上成3至10度的角。

附图说明

图1是例示性燃气涡轮发动机的示意图。

图2是涡轮盘组件一部分的截面视图。

图3是图2中涡轮叶片的受压侧的透视图。

图4是图3中的涡轮叶片的吸力侧的透视图。

图5是图2中环绕销钉密封件430的截面视图的部分的详细视图。

图6是图2和图5中销钉密封件的平面图。

图7是包括图4中的涡轮叶片和图6中的销钉密封件的涡轮叶片组件的吸力侧的透视图。

具体实施方式

本文所公开的系统和方法包括涡轮盘组件。在实施例中，所述涡轮盘组件包括涡轮盘、涡轮叶片和销钉密封件。每个涡轮叶片包括位于受压侧斜面内的受压侧密封槽以及位于吸力侧斜面内的吸力侧密封槽。所述受压侧密封槽包括受压侧密封表面，所述吸力侧密封槽包括吸力侧密封表面。第一涡轮叶片的受压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构成密封槽。每个密封槽内有销钉密封件。在燃气涡轮发动机运行过程中，每个销钉密封件与受压侧密封表面和吸力侧密封表面相邻并接触。来自燃烧反应的空气或气体可以从相邻的受压侧和吸力侧的斜面之间通过。空气可以产生冲击并提高涡轮盘的盘柱的工作温度。这些销钉密封件可以阻挡、减少加热空气或对加热空气重新导向，从而降低盘柱的工作温度并延长涡轮盘的蠕变寿命。受压侧密封表面和吸力侧密封表面之间的角度在95至115度之间，可以减少密封件和相邻涡轮叶片之间可能导致的粘结现象并有助于受压侧密封表面和吸力侧密封表面之间接触载荷的均匀分布。密封槽可以在径向上相对于涡轮盘柱轴线成角度，从而有助于延长销钉密封件并增加销钉密封件和受压侧密封表面以及销钉密封件和吸力侧密封表面之间的接触面积。

图1是例示性燃气涡轮发动机的示意图，其中一些表面被省略了或增大了尺寸(如此处及其他图中)用于增加清晰度以及方便解释。此外，本发明可以参考“向上”和“向下”的方向。通常，所有“向上”和“向下”的方向都与一次空气(即燃烧过程使用的空气)的流向相关联，另有规定的除外。例如，“向上”是指相对于一次空气是“上行”，“向下”是指相对于一次空气是“下行”。

此外，本发明一般都可以参考燃气涡轮发动机的中心旋转轴线95，所述中心旋转轴线95通常可以由其轴120(由多个轴承组件150支撑)的纵向轴线来限定。其他各种发动机同轴部件都可以共用或共享所述中心轴线95。所有涉及径向、轴向和周向的方向及测量尺寸，均参考中心轴线95，另有规定的除外，且诸如“内部的”和“外部的”之类的术语通常表明较小或较大的径向距离，其中径向96可以是任何垂直且从中心轴线95向外辐射的方向。

燃气涡轮发动机100包括入口110、轴120、气体发生器或“压气机”200、燃烧室300、涡轮400、排气装置500和功率输出耦合器600。所述的燃气涡轮发动机100可具有单轴或双轴配置。

所述的压气机200包括压气机转子组件210、压气机固定叶片(“定子”)250和入口导向叶片255。压气机转子组件210机械耦合至轴120。如图所示，压气机转子组件210是轴向流动转子组件。压气机转子组件210包括一个或多个压气机轮盘组件220。每个压气机轮盘组件220包括压气机转子轮盘，沿其周向安装有压气机转子叶片。定子250在轴向上在每个压气机轮盘组件220之后。与在压气机轮盘组件220之后的相邻的定子250成对配合的每个压气机轮盘组件220被看作一个压气机级。压气机200包括多个压气机级。入口导向叶片255在轴向上在第一压气机级之前。

燃烧室300包括一个或多个注射器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机械耦合至轴120。如图所示，涡轮转子组件410是轴向流动转子组件。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包括涡轮盘422(如图2所示)，其周向上布置有涡轮叶片460(如图2至图5所示)。涡轮喷嘴450在轴向上在每个涡轮盘组件420之前。与在涡轮盘组件420之前的相邻的涡轮喷嘴450成对配合的每个涡轮盘组件420被看作一个涡轮级。涡轮400包括多个涡轮级。

排气装置500包括排气扩压器520和排气集合器550。

图2是图1中的燃气涡轮发动机的涡轮盘组件420的一部分的截面视图。涡轮盘组件420包括涡轮盘422、涡轮叶片460(其中两个如图2所示)、阻尼器425(其中一个如图2所示)和销钉密封件430(其中一个如图2所示)。涡轮盘422是圆柱形，且包括径向向外延伸的盘柱424。相邻盘柱424形成涡轮盘槽423。每个涡轮盘槽423可以具有枞树或楔形榫头形状，且被配置成容纳涡轮叶片460。

每个涡轮叶片460包括平台463、翼面461和叶根462。翼面461沿着第一方向从平台463向外延伸，形成前缘458(如图3所示)、后缘459(如图3所示)、受压侧471和吸力侧481。当涡轮叶片460安装在涡轮盘422内时，翼面461从平台463向外延伸。受压侧471横跨在前缘458和后缘459之间成凹形。吸力侧481是与受压侧471相对的一侧，且横跨在前缘458和后缘459之间成凸形。

叶根462沿着第二方向，即与翼面461相反的方向或与第一方向相反的方向，从平台463向内延伸。当涡轮叶片460安装在涡轮盘422内时，叶根462沿着径向向内的方向从平台463延伸。叶根462是父部件附接件，且被配置成插入到涡轮盘槽423中。叶根462可以具有枞树或楔形榫头形状。

平台463包括从受压侧471向外延伸的受压侧平台473和沿着与受压侧平台473相反的方向从吸力侧481延伸的吸力侧平台483。当涡轮叶片460安装在涡轮盘422内时，受压侧平台473沿着相对于涡轮盘422的轴线的第一周向延伸，而吸力侧平台483沿着第二周向，即相对于涡轮盘422与第一周向相反的方向延伸。

受压侧平台473包括受压侧斜面472。受压侧斜面472是在受压侧平台473的末端的表面，且位于翼面461的远端。受压侧斜面472可以相对于受压侧平台473延伸的方向形成一定角度。在一实施例中，受压侧斜面472与受压侧平台473的方向垂直。在另一实施例中，受压侧斜面472从垂直于受压侧平台473的方向成0至45度的角。

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末端的表面，且位于翼面461的远端。吸力侧斜面482可以相对于吸力侧平台483延伸的方向形成一定角度。在一实施例中，吸力侧斜面482和吸力侧平台483的方向垂直。在另一实施例中，吸力侧斜面482从垂直于吸力侧平台483的方向成0至45度的角。

当相邻的涡轮叶片460安装在涡轮盘422上时，第一涡轮叶片的受压侧斜面472与第二涡轮叶片的吸力侧斜面482相邻。受压侧斜面472可以与吸力侧斜面482平行。第一涡轮叶片的受压侧斜面472与第二涡轮叶片的吸力侧斜面482被配置成在二者之间形成斜面间隙497。

图3是图2中的涡轮叶片460的受压侧471的透视图。参考图3，包括受压侧平台473的平台463横跨在前端466和后端467之间。前缘458从与前端466相邻的平台463伸出，而后缘459从与后端467相邻的平台463伸出。

参考图2和图3，涡轮叶片460包括前受压侧阻尼器支撑476和后受压侧阻尼器支撑477。前受压侧阻尼器支撑476从与前端466相邻的受压侧平台473延伸并且沿着相邻叶根462向下延伸。后受压侧阻尼器支撑477从与后端467相邻的受压侧平台473延伸并且沿着相邻叶根462向下延伸。

受压侧平台473、前受压侧阻尼器支撑476和后受压侧阻尼器支撑477可被配置成形成受压侧平台下袋475。受压侧平台473可包括与受压侧平台下袋475相邻的受压侧平台下表面498，前受压侧阻尼器支撑476可包括与受压侧平台下袋475相邻的前受压阻尼器表面491，且后受压侧阻尼器支撑477可包括与受压侧平台下袋475相邻的后受压阻尼器表面492。后受压阻尼器表面492可与前受压阻尼器表面491平行并且垂直于受压侧平台下表面498。后受压阻尼器表面492面向前受压阻尼器表面491，而前受压阻尼器表面491面向后受压阻尼器表面492。

图4是图3中的涡轮叶片的吸力侧481的透视图。参考图4，包括吸力侧平台483的涡轮平台463横跨在前端466和后端467之间。参考图2和图4，涡轮叶片460还包括前吸力侧阻尼器支撑486和后吸力侧阻尼器支撑487。前吸力侧阻尼器支撑486从与前端466相邻的吸力侧平台483延伸并且沿着相邻叶根462向下延伸。后吸力侧阻尼器支撑487从与后端467相邻的吸力侧平台483延伸并且沿着相邻叶根462向下延伸。

吸力侧平台483、前吸力侧阻尼器支撑486和后吸力侧阻尼器支撑487可被配置成形成吸力侧平台下袋485。吸力侧平台483可包括与吸力侧平台下袋485相邻的吸力侧平台下表面499，前吸力侧阻尼器支撑486可包括与吸力侧平台下袋485相邻的前吸力阻尼表面493，且后吸力侧阻尼器支撑487可包括与吸力侧平台下袋485相邻的后吸力阻尼表面494。后吸力阻尼表面494可与前吸力阻尼表面493平行并且垂直于吸力侧平台下表面499。后吸力阻尼表面494面向前吸力阻尼表面493，而前吸力阻尼表面493面向后吸力阻尼表面494。

参考图2，包括后受压侧阻尼器支撑477和后吸力侧阻尼器支撑487的阻尼器支撑被配置成托住阻尼器425。每个阻尼器425从两个涡轮叶片460之间的每个盘柱424开始向外沿径向安装，并且与每个盘柱424相邻，并且从两个涡轮叶片460的相邻的受压侧平台473和吸力侧平台483开始沿径向向内安装。相邻涡轮叶片460的受压侧平台下袋475和吸力侧平台下袋485被配置成形成平台下袋465。

每个涡轮叶片460包括受压侧密封槽474和吸力侧密封槽484。相邻涡轮叶片460还被配置成形成具有第一涡轮叶片的受压侧密封槽474和第二涡轮叶片的相邻的吸力侧密封槽484的密封槽464。参考图3，受压侧密封槽474包括前受压侧槽478、后受压侧槽479和受压侧密封表面495。前受压侧槽478从前缘458下面的受压侧斜面472延伸到受压侧平台473中，与前受压侧阻尼器支撑476相邻，并且在前受压侧阻尼器支撑476上方。前受压侧槽478包括前受压侧表面441。前受压侧表面441可具有平坦的或圆形的表面，且可以滚圆成前受压侧槽478的凹形。前受压侧表面441位于前缘458的前面，与后缘459的方向相反，且当涡轮叶片460安装在涡轮盘422上时，前受压侧表面441在轴向上位于前缘458的前面。前受压侧槽478可以具有凹形并且横跨在受压侧平台下袋475至前受压侧表面441之间，越过前缘458。

后受压侧槽479从后缘459下面的受压侧斜面472延伸到受压侧平台473中，与后受压侧阻尼器支撑477相邻，并且在后受压侧阻尼器支撑477上方。后受压侧槽479包括后受压侧表面442。后受压侧表面442位于前缘458的远端，且是离前缘458最远的受压侧密封槽474的端面。后受压侧表面442可具有平坦的或圆形的表面，且可以滚圆成后受压侧槽479的凹形。受压侧槽479可以具有凹形并且横跨在受压侧平台下袋475至后受压侧表面442之间。

受压侧密封表面495横跨在前受压侧表面441至后受压侧表面442之间，受压侧密封槽474的长度。受压侧密封表面495可以是从受压侧斜面472折入受压侧平台473的平面。前受压侧槽478可包括受压侧密封表面495的前面部分。后受压侧槽479可包括受压侧密封表面495的后面部分。受压侧密封表面495在前受压侧槽478和后受压侧槽479之间的部分可折入受压侧平台473并且到达受压侧平台下袋475。

受压侧密封槽474可沿着受压侧斜面472与前受压侧槽478呈一定角度横跨，所述角度是朝向前端466并且沿着叶片462从平台463延伸的方向，且后受压侧槽479的角度是朝向后端467并且沿着翼面461从平台463延伸的方向。受压侧密封槽474可以相对于参考轴线成角度。当涡轮叶片460安装在涡轮盘422上时，参考轴线与涡轮盘422的轴线同轴并且与中心轴线95同轴(如图1所示)，当涡轮叶片460安装在燃气涡轮发动机100内时，燃气涡轮发动机100的中心线。当涡轮叶片460安装在涡轮盘422上时，有关参考轴线的说明适用于涡轮盘422的轴线，且当涡轮叶片460安装在燃气涡轮发动机100内时，有关参考轴线的说明适用于中心轴线95。参考轴线包括向前的方向，其中，当涡轮叶片460安装在燃气涡轮发动机100内时，朝向压气机200延伸，参考轴线还包括向后的方向，其中，当涡轮叶片460安装在燃气涡轮发动机100内时，朝向远离压气机200的方向延伸。

受压侧密封槽474可以在相对于参考轴线的径向上与前受压侧槽478成角度，相比后受压侧槽479，距离参考轴线更近。角度87是受压侧密封槽474相对于参考轴线所成的角度。示出参考线85是用来说明角度87的。参考线85与参考轴线平行，且从参考轴线径向向外平移而来。在一实施例中，受压侧密封槽474相对于参考轴线在径向上成3至10度的角。在另一实施例中，受压侧密封槽474相对于参考轴线在径向上成4至6度的角。在又一实施例中，受压侧密封槽474相对于参考轴线在径向上成5度的角，大约5度的角，或者在5度角的预定公差范围内。

受压侧密封表面495沿着受压侧斜面472与受压侧密封表面495的前面部分呈一定角度横跨，与受压侧密封表面495的前面部分所成的角度是朝向前端466并且沿着叶根462从平台463延伸的方向，且与受压侧密封表面495的后面部分所成的角度是朝向后端467并且沿着翼面461从平台463延伸的方向。

受压侧密封表面495可以相对于参考轴线成角度。角度87也说明了受压侧密封表面495相对于参考轴线所成的角度。受压侧密封表面495可以相对于参考轴线在径向上与受压侧密封表面495的前面部分形成一定角度，相比与受压侧密封表面495的后面部分，距离参考轴线更近。在一实施例中，受压侧密封表面495相对于参考轴线在径向上成3至10度的角。在另一实施例中，受压侧密封表面495相对于参考轴线在径向上成4至6度的角。在又一实施例中，受压侧密封表面495相对于参考轴线在径向上成5度的角，大约5度的角，或在5度角的预定公差范围内。

在所示的实施例中，受压侧密封表面495是受压侧密封槽474相对于参考轴线的径向上的外面的部分。

参考图4，吸力侧密封槽484包括前吸力侧槽488、后吸力侧槽489和吸力侧密封表面496。前吸力侧槽488从前缘458下面的吸力侧斜面482延伸到吸力侧平台483中，与前吸力侧阻尼器支撑486相邻并且在前吸力侧阻尼器支撑486上方。前吸力侧槽488包括前吸力侧表面443。前吸力侧表面443可具有平坦或圆形的表面，且可以滚圆成前吸力侧槽488的凹形。前吸力侧表面443位于前缘458的前面，与后缘459的方向相反，且当涡轮叶片460安装在涡轮盘422上时，前吸力侧表面443在轴向上在前缘458的前面。前吸力侧槽488可以具有凹形并且横跨在吸力侧平台下袋485至前吸力侧表面443之间，越过前缘458。

后吸力侧槽489从后缘459下面的吸力侧斜面482延伸到吸力侧平台483中，与后吸力侧阻尼器支撑487相邻并且在后吸力侧阻尼器支撑487上方。后吸力侧槽489包括后吸力侧表面444。后吸力侧表面444位于前缘458的远端，且是离前缘458最远的吸力侧密封槽484的端面。后吸力侧表面444可具有平坦或圆形的表面，且可以滚圆成后吸力侧槽489的凹形。后吸力侧槽489可具有凹形并且横跨在吸力侧平台下袋485至后吸力侧表面444之间。

吸力侧密封表面496横跨在前吸力侧表面443和后吸力侧表面444之间，吸力侧密封槽484的长度。吸力侧密封表面496可以是平面，从吸力侧斜面482至吸力侧平台483形成一定角度。前吸力侧槽488可包括吸力侧密封表面496的前面部分。后吸力侧槽489可包括吸力侧密封表面496的后面部分。吸力侧密封表面496在前吸力侧槽488和后吸力侧槽489之间的部分可折入吸力侧平台483并且到达吸力侧平台下袋485。

吸力侧密封槽484可以沿着吸力侧斜面482与前吸力侧槽488呈一定角度横跨，所述角度是朝向前端466并且沿着叶根462从平台463延伸的方向，且与后吸力侧槽489所成的角度是朝向后端467并且沿着翼面461从平台463延伸的方向。吸力侧密封槽484可以相对于参考轴线成角度。

吸力侧密封槽484可以沿着参考轴线的径向与前吸力侧槽488形成一定角度，相比后吸力侧槽489，距离参考轴线更近。角度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是用来说明角度88的。在一实施例中，吸力侧密封槽484相对于参考轴线在径向上形成3至10度的角。在另一实施例中，吸力侧密封槽484相对于参考轴线在径向上形成4至6度的角。在又一实施例中，吸力侧密封槽484相对于参考轴线在径向上形成5度的角，大约5度的角，或在5度角的预定公差范围内。，吸力侧密封槽484和受压侧密封槽474在径向上相对于涡轮盘422的参考轴线的角度是相同的或在预定的公差范围内。

吸力侧密封表面496沿着吸力侧斜面482与吸力侧密封表面496的前面部分呈一定角度横跨，所述角度是朝向前端466并且沿着叶根462从平台463延伸的方向，且与吸力侧密封表面496的后面部分所成的角度是朝向后端467并且沿着翼面461从平台463延伸的方向。吸力侧密封表面496可以相对于参考轴线成角度。

吸力侧密封表面496可以相对于参考轴线在径向上与吸力侧密封表面496的前面部分成角度，相比吸力侧密封表面496的后面部分，距离参考轴线更近。角度88也说明吸力侧密封表面496相对于参考轴线形成的角度。在一实施例中，吸力侧密封表面496相对于参考轴线在径向上形成3至10度的角。在另一实施例中，吸力侧密封表面496相对于参考轴线在径向上形成4至6度的角。在又一实施例中，吸力侧密封表面496相对于参考轴线在径向上形成5度的角，大约5度的角，或在5度角的预定公差范围内。吸力侧密封表面496和受压侧密封表面495在径向上相对于参考轴线的角度是相同的或在预定的公差范围内。

在所示的实施例中，吸力侧密封表面496是吸力侧密封槽484相对于参考轴线的径向上的外面的部分。

图5是图2中截面视图中环绕销钉密封件430的那部分的详细视图。参考图2和图5，受压侧密封表面495可以从受压侧斜面472延伸至受压侧平台下表面498。

受压侧密封表面495可以是从受压侧斜面472进入受压侧平台473形成一定角度的平面。受压侧密封表面495可以从受压侧斜面472朝向叶根462沿着与受压侧平台473延伸的方向相反的方向成角度，和叶根462延伸的方向是同一方向。吸力侧密封表面496可以是平面，从吸力侧斜面482倾斜进入吸力侧平台483。吸力侧密封表面496可以从吸力侧斜面482朝向叶根462沿着与吸力侧平台483延伸的方向相反的方向成角度，与叶根462延伸的方向是同一方向。

受压侧密封表面495与吸力侧密封表面496在密封槽464的顶部形成屋顶。角度83是受压侧密封表面495与吸力侧密封表面496之间的角度。在一实施例中，受压侧密封表面495与吸力侧密封表面496之间的角83在95至115度之间。在另一实施例中，受压侧密封表面495与吸力侧密封表面496之间的角83在100至110度之间。在又一实施例中，受压侧密封表面495与吸力侧密封表面496之间的角83是105度或大约105度。

受压侧密封表面495与吸力侧密封表面496可以各自相对于参考平面86形成一定角度。参考平面86是中心平面，且可以是延伸通过叶根462的对称的平面。参考平面86也可以从涡轮叶片460的叠加轴线延伸并且包括涡轮叶片460的叠加轴线。参考平面86通过叶根462从前端466向后端467延伸。当涡轮叶片460安装到涡轮盘422上时，参考平面86是包括涡轮盘422的轴线且从轴线延伸通过叶根462的径向平面。

角81是受压侧密封表面495相对于参考平面86形成的角。在一实施例中，受压侧密封表面495相对于参考平面86形成60至70度的角。在另一实施例中，受压侧密封表面495相对于参考平面86形成64至66度的角。在又一实施例中，受压侧密封表面495相对于参考平面86形成65度的角，大约65度的角或在65度角的预定公差范围内。

吸力侧密封表面496可以相对于参考平面86沿着与受压侧密封表面495相反的方向成角度。角度82是吸力侧密封表面496相对于参考平面86形成的角度。在一实施例中，吸力侧密封表面496相对于参考平面86形成40至50度的角。在另一实施例中，吸力侧密封表面496相对于参考平面86形成44至46度的角。在又一实施例中，吸力侧密封表面496相对于参考平面86形成45度的角，大约45度的角或在45度角的预定公差范围内。

在燃气涡轮发动机100运行过程中，销钉密封件430与受压侧密封表面495和吸力侧密封表面496相邻且被配置成与受压侧密封表面495和吸力侧密封表面496接触，如图2和图5所示。在一些实施例中，在燃气涡轮发动机100运行过程中，销钉密封件430相对于中心轴线95在径向上形成3至10度的角。在其他实施例中，在燃气涡轮发动机100运行过程中，销钉密封件430相对于中心轴线95在径向上形成4至6度的角。

当燃气涡轮发动机100不运行时，密封槽464将销钉密封件430固位。前吸力侧槽488(图2和图5中没有显示)和后吸力侧槽489的凹面被配置成包括用于将密封件430固位的存储腔490。在一些实施例中，当销钉密封件430由存储腔490固位时，销钉密封件430不会延伸到吸力侧斜面482之外。

前受压侧槽478(图2和图5中没有显示)和后受压侧槽479的凹面被配置成当离心力克服引力时将销钉密封件430引导入由受压侧密封表面495和吸力侧密封表面496形成的屋顶以及当引力克服离心力时将销钉密封件430引导入存储腔490；前吸力侧槽488和后吸力侧槽489被类似地配置。

图6是图2和图5中销钉密封件430的平面图。参考图6，销钉密封件430包括本体431、第一端432和第二端433。本体431具有圆柱形，从第一端432延伸至第二端433。本体431通常是直圆柱体。在所示的实施例中，第一端432是半球或包括半球形状，而第二端433是半球或包括半球形状。第一端432和第二端433位于本体431的相对的两端。在其他实施例中，第一端432和第二端433是圆形的基底，位于本体431的两端；本体431和第一端432之间以及本体431和第二端433之间的边缘都可以是圆形。

参考图5，销钉密封件430被配置成安装在两个相邻的涡轮叶片460之间，位于受压侧密封槽474和吸力侧密封槽484内。销钉密封件430的直径被配置成大于斜面间隙497。在一实施例中，销钉密封件430的直径在2.362毫米(0.093英寸)至2.464毫米(0.097英寸)之间。在另一实施例中，销钉密封件430的直径是2.413毫米(0.095英寸)或在2.413毫米(0.095英寸)的预定的公差范围内。

图7是包括图4中的涡轮叶片460和图6中的销钉密封件430的涡轮叶片组件455的吸力侧481的透视图。在将涡轮叶片460安装至涡轮盘422作为涡轮盘组件420的一部分之前，将销钉密封件430贴附到每个涡轮叶片460上。在所示实施例中，从涡轮盘422的后侧轴向安装涡轮叶片460时，将销钉密封件430贴附到涡轮叶片460上，使其被容纳于吸力侧密封槽484内。在其他实施例中，可以将销钉密封件430贴附到密封槽464，在受压侧密封槽474或吸力侧密封槽484内均可。可以将销钉密封件430胶粘到涡轮叶片460或通过其他方法贴附。也可以使用胶带之类的粘合剂将销钉密封件430贴附到涡轮叶片460。

销钉密封件430被配置成从前吸力侧槽488延伸到后吸力侧槽489。当销钉密封件430与前吸力侧表面443接触时，销钉密封件430被配置成延伸到后吸力阻尼器表面494之外并且进入后吸力侧槽489，与后吸力侧阻尼器支撑487重叠。当销钉密封件430与后吸力侧表面444接触时，销钉密封件430被配置成延伸到前吸力阻尼器表面493之外并且进入前吸力侧槽488，与前吸力侧阻尼器支撑486重叠。在一些实施例中，销钉密封件430也被配置成在销钉密封件430与后吸力侧表面444接触时沿着参考轴线的轴向延伸到前缘458之外。参考线89说明销钉密封件430延伸到前缘458之外的距离。参考线91从垂直于参考轴线的销钉密封件430的一端向外延伸。参考线92与前缘458的最前面的点相交并且以平行于参考线91的方式进行延伸。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。在一实施例中，销钉密封件430从前缘458的最前面的点延伸出去0.254毫米(0.010英寸)至0.762毫米(0.030英寸)。在另一实施例中，当销钉密封件430与后吸力侧表面444接触时，销钉密封件430从前缘458延伸出去最小0.508毫米(0.020英寸)。

在一实施例中，销钉密封件430的长度在42.037毫米(1.655英寸)至42.291毫米(1.665英寸)之间。在另一实施例中，销钉密封件430的长度是42.164毫米(1.660英寸)或在42.164毫米(1.660英寸)的预定的公差范围内。

正如销钉密封件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486、后吸力侧阻尼器支撑487、前吸力侧表面443、后吸力侧表面444、前吸力阻尼器表面493和后吸力阻尼器表面494之间相互作用一样，销钉密封件430可与受压侧密封槽474、前受压侧槽478、后受压侧槽479、前受压侧阻尼器支撑476、后受压侧阻尼器支撑477、前受压侧表面441、后受压侧表面442、前受压阻尼器表面491和后受压阻尼器表面492之间也以相同或相似的方式相互作用，同上所述。

上述部件(或其子部件)中的一种或多种可以由不锈钢制成和/或由被称为“超合金”的耐用的高温材料制成。超合金或高性能合金是一种在高温下具有卓越机械强度和蠕变强度、具有良好的表面稳定性、抗腐蚀性和抗氧化性能的合金。超合金可包括哈式合金、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合金、TMS合金和CMSX单晶体合金之类的材料。在实施例中，销钉密封件430由海纳25钴铬钨镍耐热合金制成，而涡轮盘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合许多工业应用，例如，石油和天然气工业的各个方面(包括石油和天然气的运输、收集、储存、回收和升举)、发电产业、废热发电、航空航天和其他运输业。

参考图1，气体(通常是空气10)作为一种“工作流体”进入入口110，然后通过压气机200进行压缩。在压气机200内，所述工作流体在环形流路115内通过一系列的压气机轮盘组件220进行压缩。特别是，空气10在有编号的“级”内被压缩，这些级与各个压气机轮盘组件220相关联。例如，“第四级空气”可以和第四压气机轮盘组件220相关联，沿着向下或“向后”的方向，从入口110朝向排气装置500前进。同样，每个涡轮盘组件420可以与有编号的级相关联。

一旦压缩空气10离开压气机200，压缩空气10就会进入燃烧室300，在燃烧室内扩散并且添加燃料。将空气10和燃料通过注射器350注入燃烧室390并燃烧。在此系列涡轮盘组件420的每一级，能量通过涡轮400从燃烧反应中提取出来。废气90可以在排气扩压器520内进行扩散、收集并重新导向。废气90通过排气集合器550离开系统并且可以进一步得到处理(例如，减少有害排放物，和/或从废气90回收热量)。

参考图1和图2，空气10通过燃烧反应被加热，然后通过涡轮400被导入。一些加热空气可以通过涡轮叶片460之间的斜面间隙497进入。通过斜面间隙497的空气10可以撞击在盘柱424上且可以撞击在阻尼器425上。加热空气10还可以提高涡轮叶片460与叶片平台下袋465、盘柱424的一部分以及阻尼器425的一部分相邻的部分的温度。

降低这些部件的温度可以延长这些部件的蠕变寿命，且可以延长这些部件的使用寿命。参考图2和图5，具有销钉密封件430的密封槽464可以位于每个斜面间隙497处。在燃气涡轮发动机100运行过程中，离心力可以定位销钉密封件430，使销钉密封件430贴靠相邻涡轮叶片460的受压侧密封表面495和吸力侧密封表面496。每个销钉密封件430可以阻止加热空气通过斜面间隙497，可以减少通过斜面间隙497的加热空气的量，或可以阻止通过斜面间隙497的加热空气的流动。销钉密封件430也可以对通过斜面间隙497的加热空气进行重新导向，这样可以阻止加热空气直接撞击盘柱424或阻尼器425。阻止或减少通过斜面间隙497的加热空气以及阻止直接对盘柱424和阻尼器425造成撞击可以降低涡轮叶片460、盘柱424和阻尼器425的一部分的工作温度。

销钉密封件430可被配置成沿着参考轴线的轴向延伸到前缘458的前面。在加热空气进入翼面461的几何体时，使第一端432或第二端433延伸至前缘458的前面可以阻塞加热空气的流路。

在燃气涡轮发动机100的运行过程中，相邻涡轮叶片460和销钉密封件430的相对位置可以移动。销钉密封件430和相邻涡轮叶片460之间可能会发生粘结，且相邻涡轮叶片460和销钉密封件430可以在相邻涡轮叶片460之间成楔形。增大受压侧密封表面495和吸力侧密封表面496相对于参考平面86以及相对于彼此的角度，比如上述的角度，可以阻止或减少粘结发生的可能性。增大受压侧密封表面495和吸力侧密封表面496的角度，也可以有助于销钉密封件430与受压侧密封表面495之间和销钉密封件430与吸力侧密封表面496的角度之间的接触均匀边缘。增大受压侧密封表面495与吸力侧密封表面496的角度可以有助于接触负载向量与离心力负载向量一致。

受压侧密封表面495、吸力侧密封表面496、受压侧密封槽474和吸力侧密封槽484相对于参考轴线在径向上成角度可以有助于使用更长的销钉密封件430。通过使用更长的销钉密封件430可以增加销钉密封件430与受压侧密封表面495以及吸力侧密封表面496之间的接触面积，从而加强密封效果。使用更长的销钉密封件430也可以减少涡轮叶片460上的离心力接触负载和应力集中。

在燃气涡轮发动机100的运行过程中，销钉密封件430不是一直贴附在涡轮叶片460上的。一旦燃气涡轮发动机100开始运行，销钉密封件430的离心力负载以及温度的增加可能会削弱或融化粘合剂或胶粘剂，从而导致销钉密封件430移动至与受压侧密封表面495和吸力侧密封表面496相邻并接触的正确位置。

涡轮叶片460中的各特征件，如受压侧密封槽474和吸力侧密封槽484可以通过熔模铸造工艺成形，所述熔模铸造工艺使用二个或多个铸坯拔模方向，例如，组合拔模。这些特征件也可以通过机加工的工艺成形，比如电火花加工、铣削或磨削。

上述的具体实施方式本质上仅是示例性的，并不意图限制本发明或应用以及其用途。所述实施例并非仅限于某特定类型的燃气涡轮发动机中使用。因此，尽管本发明为了说明方便仅介绍描述了特定的涡轮叶片和销钉密封件，但是应当认识到，根据本发明所述的涡轮叶片和销钉密封件可以在其他各种配置中实施，可以与其他各种类型的燃气涡轮发动机一起使用，且可以在其他各种类型的机器中使用。此外，并不意图受前述背景技术或者具体实施方式中所列的任何理论的限制。还应当理解，附图可能会包括增大的尺寸以用于更好地阐明所示的引用项目，不应被视为具有限制性，另有明确规定的除外。

Claims (10)

1.一种用于具有涡轮盘(422)和多个涡轮叶片(460)的燃气涡轮发动机(100)的销钉密封件(430)，所述销钉密封件(430)包括：

具有圆柱形的本体(431)；

第一端(432)；和

第二端(433)，所述第二端(433)与所述第一端(432)相对，并且位于其远端；

其中，所述销钉密封件(430)被配置成安装在两个相邻的涡轮叶片(460)之间，受压侧密封槽(474)和吸力侧密封槽(484)内，所述受压侧密封槽(474)延伸进第一涡轮叶片(460)的受压侧斜面(472)，所述吸力侧密封槽(484)延伸进第二涡轮叶片(460)的吸力侧斜面(482)，且所述销钉密封件(430)的长度被配置成当所述销钉密封件(430)与后受压侧表面(442)或后吸力侧表面(444)接触时，所述销钉密封件(430)向前延伸，从每个相邻涡轮叶片(460)的翼面(461)前缘(458)伸出至少0.020英寸，所述后受压侧表面(442)位于所述受压侧密封槽(474)的一端，所述后吸力侧表面(444)位于所述吸力侧密封槽(484)的一端，所述受压侧密封槽(474)位于每个翼面(461)的所述前缘(458)的远端，所述吸力侧密封槽(484)位于每个翼面(461)的所述前缘(458)的远端，且其中，在所述燃气涡轮发动机的运行过程中，所述销钉密封件(430)在相对于所述燃气涡轮发动机(100)的轴线(95)的径向上形成3至10度的角。

2.如权利要求1所述的销钉密封件(430)，其中所述销钉密封件(430)的长度在1.655英寸至1.665英寸之间。

3.如权利要求1所述的销钉密封件(430)，其中所述销钉密封件(430)的直径在0.093英寸至0.097英寸之间。

4.如权利要求1所述的销钉密封件(430)，其中所述销钉密封件(430)的直径被配置成大于所述相邻涡轮叶片的(460)的所述受压侧斜面(472)与所述吸力侧斜面(482)之间的斜面间隙(497)。

5.如权利要求4所述的销钉密封件(430)，其中，所述销钉密封件(430)被配置成和受压侧密封表面(495)和吸力侧密封表面(496)接触，所述受压侧密封表面(495)从所述受压侧斜面(472)延伸进所述涡轮叶片的平台并且相对于所述燃气涡轮发动机(100)的轴线(95)形成3至10度的角，且所述吸力侧密封表面(496)从所述吸力侧斜面(482)延伸进所述平台并且相对于所述燃气涡轮发动机(100)的所述轴线(95)形成3至10度的角。

6.一种包括前述权利要求中任一项所述的销钉密封件(430)的涡轮叶片组件(455)，所述涡轮叶片组件(455)还包括：

涡轮叶片(460)，其具有：

沿着第一方向延伸的翼面(461)，所述翼面(461)具有

前缘(458)，

后缘(459)，

横跨在所述前缘(458)和所述后缘(459)之间的受压侧(471)，和

横跨在所述前缘(458)和所述后缘(459)之间的吸力侧(481)；

沿着与所述第一方向相反的第二方向延伸的叶根(462)，和

位于所述翼面(461)与所述叶根(462)之间的平台(463)，所述平台(463)具有

前端(466)，与所述前缘(458)相邻，

后端(467)，与所述后缘(459)相邻，

从所述受压侧(471)延伸的受压侧平台(468)，所述受压侧平台(468)包括

位于所述受压侧(471)远端的受压侧斜面(472)，所述受压侧斜面(472)从所述前端(466)延伸至所述后端(467)，和

从受压侧斜面(472)延伸到受压侧平台(468)中的受压侧密封槽(474)，所述受压侧密封槽(474)包括

与所述前端(466)相邻并且以凹形横跨所述受压侧斜面(472)的前面部分的前受压侧槽(478)，和

与所述后端(467)相邻并且以凹形横跨所述受压侧斜面(472)的后面部分的后受压侧槽(479)，

其中，所述受压侧密封槽(474)相对于位于所述叶根(462)下面并且与所述翼面(461)相对的参考轴线沿径向形成3至10度的角，当所述涡轮叶片(460)被安装到所述涡轮盘(422)上时，所述参考轴线与所述涡轮盘(422)的轴线共轴，所述受压侧密封槽(474)与所述前受压侧槽(478)成角度，所述前受压侧槽(478)在径向上比所述后受压侧槽(479)更接近所述参考轴线，和

朝向远离所述吸力侧(481)的方向、沿着与所述受压侧平台(473)相反的方向延伸的吸力侧平台(483)，所述吸力侧平台(483)包括

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

从所述吸力侧斜面(482)延伸到吸力侧平台(483)中的吸力侧密封槽(484)，所述吸力侧密封槽(484)包括

与所述前端(466)相邻并且横跨所述吸力侧斜面(482)的前面部分的前吸力侧槽(488)，和

与所述后端(467)相邻并且横跨所述吸力侧斜面(482)的后面部分的后吸力侧槽(489)，

其中，所述吸力侧密封槽(484)相对于所述参考轴线沿着径向形成3至10度的角，相比所述后吸力侧槽(489)，所述前吸力侧槽(488)在径向上距离所述参考轴线更近。

7.如权利要求6所述的涡轮叶片组件(455)，其中，所述销钉密封件(430)贴附于所述涡轮叶片(460)，位于所述吸力侧密封槽(484)内。

8.如权利要求7所述的涡轮叶片组件(455)，其中，前吸力侧槽(488)包括前吸力侧表面(443)，且所述后吸力侧槽(489)包括后吸力侧表面(444)，所述吸力侧密封槽(484)在所述前吸力侧表面(443)至所述后吸力侧表面(444)之间延伸，且当所述销钉密封件(430)与所述后吸力侧表面(444)接触时，所述销钉密封件(430)沿着参考轴线的方向延伸至所述前缘(458)以外。

9.如权利要求7所述的涡轮叶片组件(455)，其中，所述销钉密封件(430)被胶合至所述涡轮叶片(460)。

10.一种包括如前述权利要求1-5中任一项所述的销钉密封件(430)的燃气涡轮发动机(100)。