CN213869979U - 燃气轮机及其涡轮工作叶片封严组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型的一个目的在于提供一种涡轮工作叶片封严组件，能够有效减少工作叶片的轴向非设计泄漏。本实用新型的另一目的在于提供一种燃气轮机，其采用前述封严组件对工作叶片进行轴向封严。为实现前述另一目的的涡轮工作叶片封严组件包括后挡板、前挡板以及插板。后挡板设置于轮盘轴向方向的一侧，并在一侧封闭空腔。前挡板设置于轮盘轴向方向上的另一侧，沿轮盘径向方向与下缘板之间存在间隙。插板具有挡部以及插部，插部能够自间隙插入空腔，在插入状态下，挡部的下部夹设于前挡板与轮盘之间，上部封闭该间隙。

Description

燃气轮机及其涡轮工作叶片封严组件

技术领域

本实用新型涉及一种燃气轮机及其涡轮工作叶片封严组件。

背景技术

作为航空发动机关键部件之一的燃气涡轮具有典型的高温、高压、高转速特点，其内部流动非常复杂，存在着各种形式的二次流流动，同时在主流之外还不可避免地存在着多种形式的非设计泄漏，而非设计泄漏会对其性能产生不良影响，进而影响发动机的推力、耗油率水平和工作可靠性。

涡轮工作叶片一般由叶片和轮盘组成，高温高压燃气冲击工作叶片，带动涡轮转子旋转以输出功率，轮盘用于承担叶片和自身的离心载荷。涡轮转子和轮盘工作在高温高压环境中，温度压力负荷大，为防止燃气主流从各零组件间隙穿过发生泄漏，设置了多种形式的封严结构。

然而发明人发现，现有的工作叶片封严结构，主要采用在轮盘前后端设置叶片挡板进行轴向封严和以及叶片下端壁设置阻尼块进行周向封严，但现有的轴向封严结构中，仍有部分气体会绕过叶片前挡板，进入轮盘轮缘与叶片下缘板之间的空腔，从而发生一定程度的工作叶片轴向非设计泄漏，造成涡轮性能的下降。

实用新型内容

本实用新型的一个目的在于提供一种涡轮工作叶片封严组件，能够有效减少工作叶片的轴向非设计泄漏。

本实用新型的另一目的在于提供一种燃气轮机，其采用前述封严组件对工作叶片进行轴向封严。

为实现前述另一目的的涡轮工作叶片封严组件，用于在工作叶片与轮盘之间进行封严，在安装于轮盘后，工作叶片下缘板与轮盘轮缘之间存在空腔，所述封严组件包括：

后挡板，设置于所述轮盘轴向方向的一侧，并在所述一侧封闭所述空腔；

前挡板，设置于所述轮盘轴向方向上的另一侧，沿所述轮盘径向方向与所述下缘板之间存在间隙；以及

插板，具有挡部以及插部，所述插部能够自所述间隙插入所述空腔，在插入状态下，所述挡部的下部夹设于所述前挡板与所述轮盘之间，上部封闭所述间隙。

在一个或多个实施方式中，所述挡部以及所述插部分别呈板状，所述挡部的所在平面与所述插部的所在平面相互垂直。

在一个或多个实施方式中，所述挡部由所述插部分割为所述上部以及所述下部；

其中，在插入状态下的所述轮盘径向方向，所述下部具有比所述上部更长的长度。

在一个或多个实施方式中，在所述轮盘上，相邻两工作叶片的相接处与相邻两插板的相接处沿轮盘的周向方向一一错开分布。

在一个或多个实施方式中，所述插部上沿插入方向设置有加强肋。

在一个或多个实施方式中，在插入状态下，所述插部的两侧分别与所述工作叶片下缘板以及所述轮盘轮缘之间接触配合。

在一个或多个实施方式中，所述挡部的下部由所述前挡板压紧于所述轮盘的端面上。

在一个或多个实施方式中，所述前挡板和/或所述后挡板与所述轮盘之间设置有封严圈。

为实现前述另一目的的燃气轮机，采用如前所述的涡轮工作叶片封严组件对涡轮工作叶片进行轴向封严。

本实用新型的进步效果包括以下之一或组合：

1)通过在空腔中设置插板，使得气体将被挡部所阻挡而无法浸入到空腔中，从而减少了工作叶片的轴向泄漏，进而可减小涡轮工作叶片的非设计泄漏，提高涡轮的性能水平，同时可一定程度地避免由泄漏引起的燃气倒灌现象；

2)在插板中设置有加强肋，以保证涡轮运行时的强度要求；

3)本实用新型结构简单，易于生产加工以及装配。

附图说明

本实用新型的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：

图1示出了本涡轮工作叶片封严组件一个实施方式下的正面示意图；

图2示出了涡轮工作叶片封严组件一个实施方式下的立体示意图；

图3示出了插板一个实施方式下的立体示意图；

图4示出了涡轮工作叶片封严组件一个实施方式中在装配状态下的示意图。

具体实施方式

下述公开了多种不同的实施所述的主题技术方案的实施方式或者实施例。为简化公开内容，下面描述了各元件和排列的具体实例，当然，这些仅仅为例子而已，并非是对本申请的保护范围进行限制。另外，这些公开内容中可能会在不同的例子中重复附图标记和/或字母。该重复是为了简要和清楚，其本身不表示要讨论的各实施方式和/或结构间的关系。

同时，本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例，如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。另外，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此也不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

需要注意的是，在使用到的情况下，如下描述中的上、下、前、后、顶、底仅仅是出于方便的目的所使用的，而并不暗示任何具体的固定方向。事实上，它们被用于反映对象的各个部分之间的相对位置和/或方向。

需要注意的是，这些以及后续其他的附图均仅作为示例，其并非是按照等比例的条件绘制的，并且不应该以此作为对本实用新型实际要求的保护范围构成限制。此外，不同实施方式下的变换方式可以进行适当组合。

为解决现有技术中涡轮工作叶片轴向封严仍存在的非设计泄漏问题，本实用新型的一个方面提供了一种涡轮工作叶片封严组件。如图1示出了本涡轮工作叶片封严组件一个实施方式下的正面示意图，图2示出了涡轮工作叶片封严组件一个实施方式下的立体示意图。

涡轮工作叶片封严组件用于在工作叶片4与轮盘5之间进行轴向封严，其中，如背景技术中所述，在工作叶片4的下缘板41与轮盘5轮缘之间存在空腔40，其中，本涡轮工作叶片封严组件包括后挡板1、前挡板2以及插板3。

后挡板1设置于轮盘轴向方向a上的一侧，并在该一侧封闭空腔40。前挡板2设置于轮盘轴向方向a上的另一侧，即后挡板1与前挡板2分别设置于轮盘轴向方向a上两侧。沿轮盘径向方向b，前挡板2与工作叶片4的下缘板41之间存在间隙42。其中，该间隙42的设置可以是用于便于工作叶片4的装配。

如图3示出了插板一个实施方式下的立体示意图，其请结合参见图1至图3，插板3具有挡部30以及插部31，其中插部31能够自间隙42插入至空腔40中，并在如图1中所示的插入状态下，挡部30的下部301夹设于前挡板2与轮盘5之间，上部302封闭间隙42。其中，插板3的上部302、下部301是以图中所示、以轮盘径向方向b的上下位置进行描述，可以理解的是，若将图1旋转180°，则上部成为了下部，而下部成为了上部。

通过在空腔40中设置插板3，使得气体将被挡部30所阻挡而无法浸入到空腔40中，从而减少了工作叶片4的轴向泄露，进而可减小涡轮工作叶片的非设计泄漏，提高涡轮的性能水平，同时可一定程度地避免由泄漏引起的燃气倒灌现象。

虽然本涡轮工作叶片封严组件的一个实施例如上所述，但是在本涡轮工作叶片封严组件的其他实施例中，本涡轮工作叶片封严组件相对于上述实施例在许多方面都可以具有更多的细节，并且这些细节的至少一部分可以具有多样的变化。下面以一些实施例对这细节和些变化中的至少一部分进行说明。

在涡轮工作叶片封严组件的一个实施方式中，挡部30以及插部31是如图3所示，分别呈板状，且挡部30的所在平面与插部31的所在平面相互垂直，以使插板3整体呈T字型。在其他一些与图示不同的实施方式中，插部31可以是其他合适插入空腔40中的形状。

在涡轮工作叶片封严组件的一个实施方式中，挡部30是由插部31分割为上部302以及下部301，其中如图1所示，在插入状态下轮盘径向方向b上，下部301具有比上部302更长的长度，以使插板3整体呈非对称T字型，如此设置使得下部301在前挡板2与轮盘5之间具有更长的长度，前挡板2对插板3整体的限位接触部分更长，防止插板3沿轴向方向a的晃动。

如图4示出了涡轮工作叶片封严组件一个实施方式中在装配状态下的示意图，在轮盘5上，相邻两工作叶片4的相接处43与相邻两插板3的相接处沿轮盘的周向方向一一错开分布，从而保证相邻两工作叶片4之间在装配过程中存在的间隙能够由插板3封闭，以形成更完整的周向封严，进一步提升了封严效果。

在涡轮工作叶片封严组件的一个实施方式中，插部31上沿插入方向设置有加强肋311，加强肋311能够增加插部31的强度，以保证涡轮运行时的强度要求。

在涡轮工作叶片封严组件的一个实施方式中，如图1所示，在插入状态下，插部31的两侧分别与工作叶片下缘板41以及轮盘5的轮缘之间接触配合，叶片下缘板41与轮盘5分别限制插部31在空腔40中沿径向方向b移动，以防止装配后的插板3在空腔40中的晃动。

在涡轮工作叶片封严组件的一个实施方式中，挡部30的下部301是由前挡板2压紧于轮盘5的端面上，在装配时，先将插板3插入至空腔40中，再通过前挡板2将插板3进行固定。

在涡轮工作叶片封严组件的一个实施方式中，如图1所示，前挡板2以及后挡板1与轮盘5之间分别设置有封严圈6，具体而言，可以是沿轮盘5的周向将封严圈6分别卡入至前挡板2以及后挡板1中，以进行固定。在其他一些与图示不同的实施方式中，封严圈6也可以是仅设置于前挡板2与后挡板1中的一方与轮盘5之间。通过在前挡板2和/或后挡板1与轮盘5之间设置封严圈6。能够进一步提升对工作叶片4的周向封严效果。

在涡轮工作叶片封严组件的一个实施方式中，插板3中挡部30的长度配置成根据前挡板2与工作叶片下缘板41之间的距离设置，插部31的长度配置成根据前挡板2与后挡板1之间的距离设置。

本实用新型的另一个方面提供了一种燃气轮机，其采用如前所述一个或多个实施方式中的封严组件对工作叶片进行轴向封严。

本实用新型的进步效果包括以下之一或组合：

1)通过在空腔中设置插板，使得气体将被挡部所阻挡而无法浸入到空腔中，从而减少了工作叶片的轴向泄漏，进而可减小涡轮工作叶片的非设计泄漏，提高涡轮的性能水平，同时可一定程度地避免由泄漏引起的燃气倒灌现象；

2)在插板中设置有加强肋，以保证涡轮运行时的强度要求；

3)本实用新型结构简单，易于生产加工以及装配。

本实用新型虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本实用新型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本实用新型权利要求所界定的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种涡轮工作叶片封严组件，用于在工作叶片与轮盘之间进行封严，在安装于轮盘后，工作叶片下缘板与轮盘轮缘之间存在空腔，其特征在于，所述封严组件包括：

后挡板，设置于所述轮盘轴向方向的一侧，并在所述一侧封闭所述空腔；

前挡板，设置于所述轮盘轴向方向上的另一侧，沿所述轮盘径向方向与所述下缘板之间存在间隙；以及

插板，具有挡部以及插部，所述插部能够自所述间隙插入所述空腔，在插入状态下，所述挡部的下部夹设于所述前挡板与所述轮盘之间，上部封闭所述间隙。

2.如权利要求1所述的涡轮工作叶片封严组件，其特征在于，所述挡部以及所述插部分别呈板状，所述挡部的所在平面与所述插部的所在平面相互垂直。

3.如权利要求2所述的涡轮工作叶片封严组件，其特征在于，所述挡部由所述插部分割为所述上部以及所述下部；

其中，在插入状态下的所述轮盘径向方向，所述下部具有比所述上部更长的长度。

4.如权利要求2所述的涡轮工作叶片封严组件，其特征在于，在所述轮盘上，相邻两工作叶片的相接处与相邻两插板的相接处沿轮盘的周向方向一一错开分布。

5.如权利要求1所述的涡轮工作叶片封严组件，其特征在于，所述插部上沿插入方向设置有加强肋。

6.如权利要求1所述的涡轮工作叶片封严组件，其特征在于，在插入状态下，所述插部的两侧分别与所述工作叶片下缘板以及所述轮盘轮缘之间接触配合。

7.如权利要求1所述的涡轮工作叶片封严组件，其特征在于，所述挡部的下部由所述前挡板压紧于所述轮盘的端面上。

8.如权利要求1所述的涡轮工作叶片封严组件，其特征在于，所述前挡板和/或所述后挡板与所述轮盘之间设置有封严圈。

9.一种燃气轮机，其特征在于，采用如权利要求1至8任一项所述的涡轮工作叶片封严组件对涡轮工作叶片进行轴向封严。

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