一种涡轮盘和叶片组件包括涡轮盘，涡轮盘包括从其沿径向延伸的多个盘柱和在相邻盘柱之间的多个盘槽口。涡轮盘为具有第一热膨胀系数的第一材料。该组件还包括多个涡轮叶片。在各个盘槽口中容纳其中一个涡轮叶片。涡轮叶片为具有第二热膨胀系数的第二材料。该组件还包括多个密封板，其中，在涡轮叶片的径向内侧的各个盘槽口中定位其中一个密封板。密封板为具有与盘柱或涡轮叶片中的任一者的热膨胀系数大致相似的热膨胀系数的材料。还提供了用于防止涡轮中的空气泄漏的系统和用于组装涡轮盘与叶片组件以及防止涡轮中的空气泄漏的方法。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于防止涡轮中的泄漏的装置、系统及方法
本文公开的主题大体上涉及防止涡轮中的泄漏，并且更具体地涉及防止相邻涡轮构件之间的空气泄漏。
技术介绍
飞行器和飞行器发动机工业不断寻求作出改进来提高燃料效率或降低其技术的燃料消耗率(SFC)。类似于汽车行业，飞行器和飞行器发动机行业中降低SFC的大部分努力集中于提高发动机自身的总体效率。在朝该目标的努力中，大部分关注也针对减小发动机的总体重量。由于材料设计的发展，大部分关注集中于利用较轻的材料(例如陶瓷和复合材料)来替换较重的金属零件，较轻的材料可经受出现在飞行器涡轮发动机中的热和力。尽管利用较轻的材料替换发动机的某些零件减轻了发动机的重量，某些问题会在材料遭受飞行器发动机内的高温环境时出现。其中一个问题在于金属零件和例如由陶瓷或复合材料制成的零件之间的相对热膨胀的不一致。当金属零件邻近由陶瓷或复合材料制成的零件时，金属和陶瓷或复合零件将膨胀不同量且以不同速率膨胀，从而可能在其间产生不期望的空间。取决于不期望的空间或开口在发动机内的位置，该空间或开口可导致其中的空气泄漏或其它空气流问题。泄漏和其它空气流问题可降低发动机的效率并因此增加发动机的SFC。因此，本领域中存在需要用以抵消在涡轮中使用的具有不同热膨胀系数的材料的不利性能的装置及方法。
技术实现思路
因此，期望的是提供一种防止涡轮的构件之间的空气泄漏的装置及方法。在一个实施例中，提供了涡轮盘和叶片组件，并且其包括涡轮盘，该涡轮盘包括从其沿径向延伸的多个盘柱和在相邻盘柱之间的多个盘槽口。涡轮盘为具有第一热膨胀系数的第一材料。该组件还包括多个涡轮叶片。在各个盘槽口中容纳其中一个涡轮叶片。涡轮叶片为具有第二热膨胀系数的第二材料。该组件还包括多个密封板，其中，在涡轮叶片的径向内侧的各个盘槽口中定位其中一个密封板。密封板为具有与盘柱或涡轮叶片中的任一者的热膨胀系数大致相似的热膨胀系数的材料，使得密封板热膨胀或收缩与该多个涡轮盘柱或该多个涡轮叶片中的至少一者的热膨胀或收缩相似的量。提供了一种用于防止涡轮内的空气泄漏的系统。该系统包括如上文公开的盘和叶片组件，以及与组件的至少一部分联接并构造成密封盘槽口的密封部件。在一个实施例中，当组件经历环境温度的变化时，密封部件遵循组件的至少一部分的热膨胀或收缩并保持盘槽口的密封。还提供了一种组装涡轮叶片和盘组件的方法。该组件包括涡轮盘，该涡轮盘包括从其沿径向延伸的多个盘柱和在相邻盘柱之间的多个盘槽口。涡轮盘和盘柱为具有第一热膨胀系数的第一材料。该组件还包括多个涡轮叶片。各个涡轮叶片为具有第二热膨胀系数的第二材料。该方法包括在各个盘槽口中定位一个涡轮叶片，以及在各个涡轮叶片的径向内侧的各个盘槽口中定位一个密封板。各个密封板均为具有与盘柱或涡轮叶片中的任一者的热膨胀系数大致相似的热膨胀系数的材料，使得密封板热膨胀或收缩与该多个涡轮盘柱或该多个涡轮叶片中的至少一者的热膨胀或收缩相似的量。还提供了一种防止涡轮内的空气泄漏的方法。该方法包括组装盘和叶片组件。该组件包括涡轮盘，该涡轮盘包括从其沿径向延伸的多个盘柱和在相邻盘柱之间的多个盘槽口。涡轮盘和盘柱为具有第一热膨胀系数的第一材料。该组件还包括多个涡轮叶片。各个涡轮叶片为具有第二热膨胀系数的第二材料。组装步骤还包括在各个盘槽口中定位一个涡轮叶片，以及在各个涡轮叶片的径向内侧的各个盘槽口中定位一个密封板。各个密封板为具有与盘柱或涡轮叶片中的任一者的热膨胀系数大致相似的热膨胀系数的材料，使得密封板热膨胀或收缩与该多个涡轮盘柱或该多个涡轮叶片中的至少一者的热膨胀或收缩相似的量。该方法还包括使密封部件与组件的至少一部分联接，使得密封部件密封各个盘槽口的至少一部分。附图说明图1为包括密封板的实施例的盘和叶片组件的一个实施例的透视图。图2为图1的盘和叶片组件的后视图。图3为图1的密封板的透视图。图4为从图1的线4-4得到的用于防止涡轮内的空气泄漏的系统的一个实施例的侧截面图。图5为现有技术的盘和叶片组件的顶部截面图。图6为图4的系统的顶部截面图。图7为示出经历热膨胀的图4的系统的顶部截面图。具体实施方式图1和图2中示出了盘和叶片组件10的一部分。应当认识到的是，尽管示出了盘和叶片组件10的一部分，但盘和叶片组件10可沿周向延伸为完整组件。在一个实施例中，例如，涡轮盘12包括六十个盘柱14和六十二个盘槽口16，并且这六十二个盘槽口16容纳六十二个涡轮叶片18和六十二个密封板20，从而完成沿周向的完整组件。然而，取决于应用，各自的数目可不同于六十二。如本文公开的那样，"柱"和"盘柱"可互换使用。如本文使用的"涡轮叶片"和"叶片"可互换使用。如本文公开的那样，"涡轮盘"和"盘"可互换使用。如本文公开的那样，"槽口"和"盘槽口"可互换使用。类似地，"密封板"和"板"可互换使用。本专利技术对于防止盘和叶片组件的轴向方向泄漏特别有利。出于此原因，在本文中以此构件为参考系来描述该系统和方法。此外，诸如前、后、径向、周向和轴向这样的用语用于描述所选的参考系中的系统。然而，本专利技术不限于选择的参考系和描述性用语，且可在除盘和叶片组件之外的构件上使用以及在其它定向上使用。本领域的普通技术人员将认识到本文所述的描述性用语在存在参考系变化时可不直接应用。然而，本专利技术意图独立于涡轮内的位置和定向，且用于描述系统和方法的相关用语仅提供本专利技术的适当描述。在组件10的径向最外侧部分处，叶片18包括翼型件22。翼型件22分别包括前缘24、后缘26、后侧28和前侧30(图4)。例如，如图1中所示的翼型件22的构造(例如角度和形状)是可能在涡轮中使用的一个构造的示例。本领域的技术人员将容易认识到用于备选应用的翼型件22的备选构造。叶片18还包括翼型件22的径向内侧的平台部分32。在一个实施例中，平台32包含顶面34、底面(未示出)和前部35与后部37。柄部36在平台32的径向内侧。更向径向内侧，叶片18包括燕尾部38。燕尾部38包括前面(未示出)、后面40、第一压力面42和第二压力面44，以及底面(未示出)。包括轴向宽度w1的盘12在组件10的中心(未示出)处开始，且从其沿径向向外延伸。唇状部件46从盘12沿轴向在向后方向上延伸。唇状部件46包括从盘12沿轴向延伸的第一部分48，以及在沿径向向外的方向上远离第一部分48延伸的第二部分50。多个柱14从盘12沿径向向外延伸。优选地，柱14可围绕盘12沿周向等距间隔开，并可包括大致相等的大小(例如长度)以及大致等同的形状。柱14更具体地包括前面51、后面52、第一压力面54和第二压力面56，以及顶面58和宽度w2。在盘12附近的各个压力面54、56的径向内侧部分处，柱14包括沿相反的周向方向延伸的凸起60、62。优选地，柱14的至少一部分包括在凸起60、62的径向外侧的燕尾部38。在盘柱顶面58的径向外侧、平台32的内侧和相邻叶片柄36的周向之间存在空间64。槽口16在柱14之间。更具体而言，如本文提到的槽口16限定为两个柱14之间的空间。因此，槽口16的至少一部分的形状与柱14的至少一部分互补。各个槽口16的至少一部分大体上为燕尾形。各个槽口16均构造成容纳叶片18的一部分。更具体而言，槽口16的燕尾形部分65容纳叶片18的燕尾部38。甚本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种涡轮盘和叶片组件，包括：涡轮盘，其包括从其沿径向延伸的多个盘柱和在相邻盘柱之间的多个盘槽口，所述涡轮盘为具有第一热膨胀系数的第一材料；多个涡轮叶片，在各个所述盘槽口中容纳所述涡轮叶片中的一个涡轮叶片，所述涡轮叶片为具有第二热膨胀系数的第二材料；以及多个密封板，其中，在所述涡轮叶片的径向内侧的各个盘槽口中定位所述密封板中的一个密封板，所述密封板为具有与所述盘柱或所述涡轮叶片中的任一者的热膨胀系数大致相似的热膨胀系数的材料，使得所述密封板热膨胀或收缩与所述多个盘柱或所述多个涡轮叶片中的至少一者的热膨胀或收缩相似的量。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.03.08 US 13/7907581.一种用于防止涡轮内的空气泄漏的系统，包括：涡轮盘和叶片组件，所述组件包括：涡轮盘，其包括从其沿径向延伸的多个盘柱和在相邻盘柱之间的多个盘槽口，所述涡轮盘为具有第一热膨胀系数的第一材料；多个涡轮叶片，在各个所述盘槽口中容纳所述涡轮叶片中的一个涡轮叶片，所述涡轮叶片为具有第二热膨胀系数的第二材料；以及多个密封板，其中，在所述涡轮叶片的径向内侧的各个盘槽口中定位所述密封板中的一个密封板，所述密封板为具有与所述盘柱或所述涡轮叶片中的任一者的热膨胀系数大致相似的热膨胀系数的材料，使得所述密封板热膨胀或收缩与所述多个盘柱或所述多个涡轮叶片中的至少一者的热膨胀或收缩相似的量；以及与所述组件的至少一部分联接并构造成密封所述盘槽口的密封部件，其中，所述密封部件的第一端与所述涡轮叶片联接，所述密封部件的第二端与所述涡轮盘联接，且所述密封部件的所述第一端和所述第二端之间的中部与所述密封板以及所述多个涡轮叶片或多个盘柱中的一者联接。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述密封板包括所述第一材料或所述第二材料中的一者。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，各个所述密封板的形状的至少一部分与各个所述盘槽口的至少一部分基本互补。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：当所述组件经历环境温度的变化时，所述密封部件遵循所述组件的至少一部分的热膨胀或收缩并保持所述盘槽口的密封。5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述密封部件包封各个所述盘槽口的至少一部分。6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述中部与所述密封板和所述盘柱联接；所述第一端遵循所述涡轮叶片的热膨胀；所述第二端遵循所述涡轮盘的热膨胀；以及所述中部遵循所述密封板和所述盘柱的热膨胀。7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：邻近各个板的至少一部分定位在所述组...
【专利技术属性】
技术研发人员：MA海尔，B阿牛，JH格鲁姆斯，RW詹里克斯，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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