具有銷密封槽的渦輪葉片的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明大體上涉及燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，并且更具體地涉及一種具有銷密封槽的渦輪葉片。
【背景技術(shù)】
[0002]燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)包括壓縮機(jī)、燃燒器和渦輪段。渦輪段包括具有相鄰斜面的渦輪葉片。來(lái)自燃燒器的受熱空氣或燃?xì)饪梢酝ㄟ^(guò)斜面之間的間隙，從而增加渦輪組件的工作溫度。
[0003]H.Kim的美國(guó)專利N0.8，137，072公開了一種渦輪葉片。該渦輪葉片可以具有從渦輪平臺(tái)的第一表面延伸的翼面。渦輪葉片可以進(jìn)一步具有渦輪平臺(tái)的第一側(cè)部凹腔，該第一側(cè)部凹腔被配置為基本上完全地容納第一側(cè)部凹腔的前壁和第一側(cè)部凹腔的后壁之間的第一活動(dòng)密封件。第一側(cè)部凹腔具有在前壁和后壁之間延伸的凸面，和凹面。渦輪葉片還可以具有渦輪平臺(tái)的第二側(cè)部凹腔，該第二側(cè)部凹腔被配置為容納第二活動(dòng)密封件的一部分。
[0004]本發(fā)明旨在克服被發(fā)明人發(fā)現(xiàn)的一個(gè)或多個(gè)問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本文公開了一種渦輪葉片，其用于具有帶軸線的渦輪盤燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)。渦輪葉片包括翼面、葉根和平臺(tái)。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間的壓力側(cè)和跨接在前沿和后沿之間的吸力側(cè)。葉根在與第一方向相反的第二方向延伸。平臺(tái)位于翼面和葉根之間。平臺(tái)包括與前沿相鄰的前端和與后沿相鄰的后端。平臺(tái)還包括從壓力側(cè)延伸的壓力側(cè)平臺(tái)和從與壓力側(cè)平臺(tái)相反方向的吸力側(cè)延伸的吸力側(cè)平臺(tái)。壓力側(cè)平臺(tái)包括在壓力側(cè)遠(yuǎn)側(cè)的壓力側(cè)斜面和壓力側(cè)密封槽。壓力側(cè)斜面從前端向后端延伸。壓力側(cè)密封槽從壓力側(cè)斜面延伸進(jìn)入壓力側(cè)平臺(tái)。壓力側(cè)密封槽沿著相對(duì)于位于與翼面相對(duì)的葉根之下的參考軸線的徑向方向成三度到十度之間的夾角。當(dāng)渦輪葉片安裝到渦輪盤上時(shí)，參考軸線與渦輪盤的軸線同軸。壓力側(cè)密封槽相對(duì)于壓力側(cè)密封槽的前部成一定角度，壓力側(cè)密封槽的前部在徑向上比壓力側(cè)密封槽的后部更靠近參考軸線。吸力側(cè)平臺(tái)包括在吸力側(cè)遠(yuǎn)側(cè)的吸力側(cè)斜面和吸力側(cè)密封槽。吸力側(cè)斜面從前端向后端延伸。吸力側(cè)密封槽從吸力側(cè)斜面延伸進(jìn)入吸力側(cè)平臺(tái)。吸力側(cè)密封槽沿著相對(duì)于參考軸線的徑向方向成三度到十度之間的夾角，且吸力側(cè)密封槽的前部在徑向上比吸力側(cè)密封槽的后部更靠近參考軸線。
【附圖說(shuō)明】
[0006]圖1示出了示例性燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的示意圖。
[0007]圖2是渦輪盤組件的一部分的截面圖。
[0008]圖3是圖2的渦輪葉片的壓力側(cè)的透視圖。
[0009]圖4是圖3的渦輪葉片的吸力側(cè)的透視圖。
[0010]圖5是圍繞銷密封件430的圖2的橫截面的一部分的詳細(xì)視圖。
[0011]圖6是圖2和圖5的銷密封件的平面圖。
[0012]圖7是包括圖4的渦輪葉片和圖6的銷密封件的渦輪葉片組件的吸力側(cè)的透視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]本文中所公開的系統(tǒng)與方法包括渦輪盤組件。在實(shí)施例中，渦輪盤組件包括渦輪盤、渦輪葉片和銷密封件。每個(gè)渦輪葉片均包括在壓力側(cè)斜面中的壓力側(cè)密封槽以及在吸力側(cè)斜面中的吸力側(cè)密封槽。壓力側(cè)密封槽包括壓力側(cè)密封表面，并且吸力側(cè)密封槽包括吸力側(cè)密封表面。第一渦輪葉片的壓力側(cè)密封槽以及與第一渦輪葉片相鄰的第二渦輪葉片的吸力側(cè)密封槽相結(jié)合以形成密封槽。每個(gè)密封槽內(nèi)保留銷密封件。在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行期間，每個(gè)銷密封件被設(shè)置成相鄰并且與壓力側(cè)密封表面和吸力側(cè)密封表面接觸。從燃燒反應(yīng)加熱的空氣或燃?xì)饪梢詮南噜彽膲毫?cè)斜面與吸力側(cè)斜面之間通過(guò)?？諝饪赡苊黠@影響并增加渦輪盤的盤柱的工作溫度。銷密封件可以阻斷、減少或重新導(dǎo)向加熱的空氣，這可以降低盤柱的工作溫度，從而增加渦輪盤的蠕變壽命。在壓力側(cè)密封表面與吸力側(cè)密封表面之間的角度可以在九十五度到一百一十五度之間，這可以減小銷密封件和相鄰的渦輪葉片之間的可能粘合并且促進(jìn)壓力側(cè)密封表面和吸力側(cè)密封表面之間的接觸載荷的均等分布。密封槽可以相對(duì)于渦輪盤軸線沿徑向方向形成夾角，這可以促進(jìn)銷密封件的加長(zhǎng)，從而增加了銷密封件與壓力側(cè)密封表面和吸力側(cè)密封表面兩者之間的接觸面積。
[0014]圖1是示例性燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的示意圖。為了清楚并便于說(shuō)明，(在該圖和其他附圖中)已經(jīng)省略或夸大了一些表面。此外，本
【發(fā)明內(nèi)容】
可以參考前向和后向。通常，除非另外說(shuō)明，否則所有對(duì)“前”和“后”的引用均與一次空氣(即在燃燒過(guò)程中使用的空氣)的流向相關(guān)聯(lián)。例如，前是相對(duì)于一級(jí)空氣流的“上游”，后是相對(duì)于一級(jí)空氣流的“下游”。
[0015]此外，本
【發(fā)明內(nèi)容】
可以總體上參考燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的一根旋轉(zhuǎn)中心軸線95，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)可以總體上由其軸120 (由多個(gè)軸承組件150支撐)的縱軸來(lái)限定。中心軸線95可以是各種其他發(fā)動(dòng)機(jī)同軸組件常用或共享的。除非另有說(shuō)明，否則所有對(duì)徑向、軸向和圓周方向的引用和測(cè)量均指中心軸線95，并且諸如“內(nèi)部”和“外部”的術(shù)語(yǔ)總體上表示距中心軸線95的或大或小的徑向距離，其中徑向96可以沿垂直于中心軸線95并且從中心軸線95向外發(fā)射的任何方向。
[0016]燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)100包括進(jìn)氣口 110、軸120、氣體發(fā)生器或“壓縮機(jī)”200、燃燒器300、渦輪400、排氣口 500功率輸出聯(lián)接件600。燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)100可以具有單個(gè)軸配置或雙軸配置。
[0017]壓縮機(jī)200包括壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子組件210、壓縮機(jī)固定葉片(“定子”)250和進(jìn)氣口導(dǎo)向葉片255。壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子組件210機(jī)械地聯(lián)接至軸120。如圖所示，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子組件210是軸流式轉(zhuǎn)子組件。壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子組件210包括一個(gè)或多個(gè)壓縮機(jī)輪盤組件220。每個(gè)壓縮機(jī)輪盤組件220包括圓周地組裝有壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子盤。定子250軸向地跟隨每個(gè)壓縮機(jī)輪盤組件220。每個(gè)壓縮機(jī)輪盤組件220與相鄰的定子250配對(duì)，其中相鄰的定子250跟隨被認(rèn)為是壓縮機(jī)級(jí)的壓縮機(jī)輪盤組件220。壓縮機(jī)200包括多個(gè)壓縮機(jī)級(jí)。進(jìn)氣口導(dǎo)向葉片255在軸向上先于第一壓縮機(jī)級(jí)。
[0018]燃燒器300包括一個(gè)或多個(gè)噴射器350并且包括一個(gè)或多個(gè)燃燒室390。
[0019]渦輪400包括渦輪轉(zhuǎn)子組件410和渦輪噴嘴450。渦輪轉(zhuǎn)子組件410機(jī)械地聯(lián)接至軸120。如圖所示，渦輪轉(zhuǎn)子組件410是一種軸流式轉(zhuǎn)子組件。渦輪轉(zhuǎn)子組件410包括一個(gè)或多個(gè)渦輪盤組件420。每個(gè)渦輪盤組件420包括圓周地組裝有渦輪葉片460 (圖2-圖5中示出)渦輪盤422(圖2中示出)。渦輪噴嘴450在軸向上先于每個(gè)渦輪盤組件420。每個(gè)渦輪盤組件與在渦輪盤組件之前的渦輪噴嘴配對(duì)，這樣的渦輪盤組件視為一個(gè)渦輪級(jí)。禍輪400包括多個(gè)禍輪級(jí)。
[0020]排氣口 500包括排氣擴(kuò)壓器520和排氣收集器550。
[0021]圖2是圖1的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪盤組件420的一部分的剖視圖。渦輪盤組件420包括渦輪盤422、渦輪葉片460 (在圖2中示出兩個(gè))、阻尼器425 (在圖2中示出一個(gè))、以及銷密封件430 (在圖2中示出一個(gè))。渦輪盤422是圓柱形狀并包括徑向向外延伸的盤柱424。相鄰盤柱424形成渦輪盤槽423。每一渦輪盤槽423具有杉樹或燕尾形狀并配置為容納渦輪葉片460。
[0022]每一渦輪葉片460包括平臺(tái)463、翼面461、以及葉根462。翼面461在第一方向上從平臺(tái)463向外延伸，形成了前沿458 (見圖3)、后沿459 (見圖3)、壓力側(cè)471，以及吸力側(cè)481。當(dāng)渦輪葉片460被安裝在渦輪盤422中時(shí)，翼面461從平臺(tái)463向外延伸。壓力側(cè)471以內(nèi)凹形跨接在前沿458和后沿459之間。吸力側(cè)481是與壓力側(cè)471相對(duì)的一偵牝并且以凸起形跨接在前沿458和后沿459之間。
[0023]葉根462從平臺(tái)463在第二方向上向內(nèi)延伸，第二方向是與翼面461相對(duì)的方向或與第一方向相反的方向。當(dāng)渦輪葉片460被安裝在渦輪盤422中時(shí)，葉根462從平臺(tái)463在徑向向內(nèi)方向上延伸。葉根462是父組件連接件并配置為插入渦輪盤槽423。葉根462具有杉樹或燕尾形狀。
[0024]平臺(tái)463包括從壓力側(cè)471延伸出來(lái)的壓力側(cè)平臺(tái)473和在與壓力側(cè)平臺(tái)473相反的方向上從吸力側(cè)481延伸出來(lái)的吸力側(cè)平臺(tái)483。當(dāng)渦輪葉片460被安裝在渦輪盤422中時(shí)，壓力側(cè)平臺(tái)473在相對(duì)于渦輪盤422的軸的第一圓周方向上延伸，而吸力側(cè)平臺(tái)483相對(duì)于禍輪盤422在與第一圓周方向相反的第二圓周方向上延伸。
[0025]壓力側(cè)平臺(tái)473包括壓力側(cè)斜面472。壓力側(cè)斜面472是壓力側(cè)平臺(tái)473端部處的表面并在翼面461的遠(yuǎn)端。壓力側(cè)斜面472可以相對(duì)于壓力側(cè)平臺(tái)473延伸的方向形成夾角。在一個(gè)實(shí)施例中，壓力側(cè)斜面472垂直于壓力側(cè)平臺(tái)473的方向。在另一個(gè)實(shí)施例中，壓力側(cè)斜面472從與壓力側(cè)平臺(tái)473的方向垂直的方向形成零到四十五度的夾角。
[0026]吸力側(cè)平臺(tái)483包括吸力側(cè)斜面482。吸力側(cè)斜面482是吸力側(cè)平臺(tái)483端部處的表面并在翼面461的遠(yuǎn)端。吸力側(cè)斜面482可以相對(duì)于吸力側(cè)平臺(tái)483延伸的方向形成夾角。在一個(gè)實(shí)施例中，吸力側(cè)斜面482垂直于吸力側(cè)平臺(tái)483的方向。在另一實(shí)施例中，吸力側(cè)斜面482從與吸力側(cè)平臺(tái)483的方向垂直的方向形成零到四十五度的夾角。
[0027]當(dāng)相鄰渦輪葉片460被安裝到渦輪盤422上時(shí)，第一渦輪葉片的壓力側(cè)斜面472與第二渦輪葉片的吸力側(cè)斜面482相鄰。壓力側(cè)斜面472可以平行于吸力側(cè)斜面482。第一渦輪葉片的壓力側(cè)斜面472和第二渦輪葉片的吸力側(cè)斜面482配置為在其間形成斜面間隙 497。
[0028]圖3是圖2的渦輪葉片460的壓力側(cè)471的透視圖。參考圖3，包括壓力側(cè)平臺(tái)473的平臺(tái)463跨接在前端466和后端467之間。前沿458從與前端466相鄰的平臺(tái)463處延伸出來(lái)，后沿459從與后端467相鄰的平臺(tái)463處延伸出來(lái)。
[0029]參考圖2和3，渦輪葉片460包括前壓力側(cè)阻尼器支撐件476和后壓力側(cè)阻尼器支撐件477。前壓力側(cè)阻尼器支撐件476從與前端466相鄰的壓力側(cè)平臺(tái)473處延伸，并向下延伸到與葉根462相鄰。后壓力側(cè)阻尼器支撐件47