燃气轮机中的流动边界和转子组件制造技术

具有带有转子组件的流动路径的燃气轮机，该转子组件包括：支承第一转子叶片的第一转子叶轮，第一转子叶片具有限定流动路径的内部边界的第一轴向区段的平台；支承第二转子叶片的第二转子叶轮，第二转子叶片具有限定流动路径的内部边界的第二轴向区段的平台；以及包括外侧表面的环形填充物，外侧表面限定流动路径的内部边界的第三轴向区段的至少一部分，该第三轴向区段存在于流动路径的内部边界的第一轴向区段与第二轴向区段之间。第一转子叶轮可以包括轴向连接器以用于轴向地接合形成在第一转子叶片的径向最内部面上的匹配表面和形成在环形填充物的径向最内部面上的匹配表面。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术大体上涉及燃烧气体涡轮发动机(或“燃气轮机”)，并且更具体地，而以非限制方式地涉及燃气轮机内的流动路径边界组件。
技术介绍
燃气轮机广泛应用于比如为动力产生的领域中。常规的燃气涡轮机例如包括压缩机、燃烧器和涡轮。燃气轮机还可以包括转子，转子带有安装至压缩机及其涡轮区段中的转子叶轮上的各种转子叶片。每个转子叶片包括加压空气或流体流动通过的翼型和位于翼型的基部处的内部侧壁或平台，内部侧壁或平台限定用于空气或流体流动通过其的径向边界。在某些涡轮发动机构造中，叶片加载在形成于转子叶轮中的槽内。叶片必须被保持在槽中，以便在涡轮的运转期间防止叶片的任何径向或轴向运动。典型地，叶片上的燕尾安装件和叶轮中的互补的燕尾槽用来防止径向运动。保持系统可以用于确保旋转叶片保持联接至转子。但是，就这些保持系统包括复杂布置来说，生产和维护成本可能很快地增加。此外，相邻的叶片之间的通路需要光滑表面以用于形成环形的径向内界面，以便确保在运转期间清洁的空气流过级。非优选的是使叶片或转子叶轮适应该表面而通常将所谓的“环形填充物”设置成桥接相邻的转子叶片之间的环形间隙。为这种环形填充物提供用于将该环形填充物可移除地附接至转子盘的特征是已知的。因此，环形填充物通常由相对重量轻的材料制造，并且如果发生破坏，环形填充物可以独立于叶片地进行更换。作为旋转构件，更轻重量的填充物将在发动机运转期间具有更低的内部力，并且还减小了传输至转子盘的力。另外，更小的构件质量对于减小发动机的总重量是有益的，并且有助于改进发动机效率。然而，环形填充物仍然必须是坚固的构件以满足运转需要并且在各种操作极端条件下正确地起作用。存在用于安装环形填充物的多种方法。然而，如将要认识的，存在许多对恒定目标作出优化的有竞争性的和可变的设计方案。例如，接合特征必须能够承受相当大的磨损和腐蚀，包括由摩擦引起的极端的机械和热应力以及与发动机的流动路径相关的热循环。另外，在发动机运转期间，环形间隙的周向距离可以由于叶片的振动、扭转以及相邻叶片之间的相对运动而改变。在极端条件下，环形填充物可能遭受转子叶片之间的力和相对运动，这将会缩短转子叶轮的寿命并且需要对组件在使用期内的定期检查。此外，用于转子叶轮的常规的制造工艺限制用于连接器的构造的类型。如将能认识的，对转子叶轮上的附加特征或重量的需求引起对控制部件中的应力的设计和制造考虑，并且增加复杂性的任何特征对于制造来说可能需要所禁止的过高成本。因此，本领域期望一种用于环形填充物和转子叶片组件的改进的保持装置和组件。例如，阻止叶片和/或环形填充物构件关于转子叶轮和其他支承结构的轴向运动的轴向保持装置将是有利的。此外，提供对叶片、环形填充物和/或其他相关构件的有效的和成本有效的更换，以及减少或消除对替换转子叶轮和其他支承结构的需要的保持装置将是所期望的。
技术实现思路
本申请因此描述了一种包括具有转子组件的流动路径的燃气轮机，转子组件包括：支承第一转子叶片的第一转子叶轮，第一转子叶片包括限定流动路径的内部边界的第一轴向区段的平台；支承第二转子叶片的第二转子叶轮，第二转子叶片包括限定流动路径的内部边界的第二轴向区段的平台；以及包括外侧表面的环形填充物，外侧表面限定流动路径的内部边界的第三轴向区段的至少一部分，第三轴向区段存在于流动路径的内部边界的第一轴向区段与第二轴向区段之间。第一转子叶轮可以包括轴向连接器以用于轴向地接合形成在第一转子叶片的径向最内部面上的匹配表面和形成在环形填充物的径向最内部面上的匹配表面。本专利技术的第一技术方案提供一种包括具有转子组件的流动路径的燃气轮机，转子组件包括：支承第一转子叶片的第一转子叶轮，第一转子叶片包括限定流动路径的内部边界的第一轴向区段的平台；支承第二转子叶片的第二转子叶轮，第二转子叶片包括限定流动路径的内部边界的第二轴向区段的平台；以及环形填充物，其包括限定流动路径的内部边界的第三轴向区段的至少一部分的外侧表面，第三轴向区段存在于流动路径的内部边界的第一轴向区段与第二轴向区段之间；其中，第一转子叶轮包括连接器以用于轴向地接合形成在第一转子叶片的径向最内部面上的匹配表面和形成在环形填充物的径向最内部面上的匹配表面。本专利技术的第二技术方案是在第一技术方案中，相对燃气轮机的操作期间穿过流动路径的工作流体流的期望的方向，第一轴向区段包括流动路径的内部边界的上游轴向区段，且第二轴向区段包括流动路径的内部边界的下游轴向区段，并且第三轴向区段包括设置在上游轴向区段和下游轴向区段之间的流动路径的内部边界的中间轴向区段。本专利技术的第三技术方案是在第二技术方案中，燃气轮机包括可操作地链接至涡轮的压缩机；且其中流动路径包括压缩机流动路径。本专利技术的第四技术方案是在第三技术方案中，环形填充物包括旋转构件；且其中第一转子叶片和环形填充物包括相对于彼此分离的、非一体地形成的构件。本专利技术的第五技术方案是在第三技术方案中，环形填充物包括旋转构件；且其中环形填充物包括一体地形成的单个构件。本专利技术的第六技术方案是在第一技术方案中，相对燃气轮机的操作期间穿过流动路径的工作流体的期望的流动方向，第一轴向区段包括流动路径的内部边界的下游轴向区段，且第二轴向区段包括流动路径的内部边界的上游轴向区段，并且第三轴向区段包括设置在上游轴向区段和下游轴向区段之间的流动路径的内部边界的中间轴向区段。本专利技术的第七技术方案是在第六技术方案中，燃气轮机包括可操作地链接至涡轮的压缩机；且其中流动路径包括涡轮流动路径。本专利技术的第八技术方案是在第三技术方案中，内部边界的第三轴向区段横跨在流动路径的第一轴向区段和第二轴向区段的内部边界之间；且其中环形填充物的外侧表面包括流动路径的第一和第二轴向区段之间的内部边界过渡。本专利技术的第九技术方案是在第八技术方案中，流动路径的内部边界的第三轴向区段限定在第一转子叶片的平台的后缘和第二转子叶片的平台的前缘之间；其中环形填充物的外侧表面构造成以便桥接基本上所有的第三轴向区段；且其中环形填充物的外侧表面的内部边界过渡包括在第一和第二转子叶片的平台的表面轮廓之间径向地过渡的光滑的空气动力学构造。本专利技术的第十技术方案是在第九技术方案中，环形填充物的外侧表面包括前缘和后缘；其中环形填充物的外侧表面的前缘基本邻接第一转子叶片的平台的后缘；且其中环形填充物的外侧表面的后缘定位成以便以与第二转子叶片的平台的前缘成紧密、间隔开的关系置放。本专利技术的第十一技术方案是在第三技术方案中，燕尾槽包括对应于第一转子叶轮的厚度的轴向长度；其中转子叶片的燕尾包括至少超过燕尾槽的轴向长度的一半的轴向长度；且其中环形填充物的燕尾包括基本上燕尾槽的轴向长度和转子叶片的燕尾的轴向长度之间的差的轴向长度。本专利技术的第十二技术方案是在第十一技术方案中，转子叶片的燕尾包括超过50%的燕尾槽的轴向长度。本专利技术的第十三技术方案是在第一技术方案中，环形填充物包括相对于环形填充物的燕尾的尾部端部的轴向位置向后轴向悬臂的外伸臂。本专利技术的第十四技术方案是在第十三技术方案中，外伸臂向后延伸一定距离，以便将环形填充物本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包括具有转子组件的流动路径的燃气轮机，所述转子组件包括：支承第一转子叶片的第一转子叶轮，所述第一转子叶片包括限定所述流动路径的内部边界的第一轴向区段的平台；支承第二转子叶片的第二转子叶轮，所述第二转子叶片包括限定所述流动路径的所述内部边界的第二轴向区段的平台；以及环形填充物，其包括限定所述流动路径的所述内部边界的第三轴向区段的至少一部分的外侧表面，所述第三轴向区段存在于所述流动路径的所述内部边界的所述第一轴向区段与所述第二轴向区段之间；其中，所述第一转子叶轮包括连接器以用于轴向地接合形成在所述第一转子叶片的径向最内部面上的匹配表面和形成在所述环形填充物的径向最内部面上的匹配表面。

【技术特征摘要】
2014.12.31 US 14/5877141.一种包括具有转子组件的流动路径的燃气轮机，所述转子组件包括：
支承第一转子叶片的第一转子叶轮，所述第一转子叶片包括限定所述流动路径的内部边界的第一轴向区段的平台；
支承第二转子叶片的第二转子叶轮，所述第二转子叶片包括限定所述流动路径的所述内部边界的第二轴向区段的平台；以及
环形填充物，其包括限定所述流动路径的所述内部边界的第三轴向区段的至少一部分的外侧表面，所述第三轴向区段存在于所述流动路径的所述内部边界的所述第一轴向区段与所述第二轴向区段之间；
其中，所述第一转子叶轮包括连接器以用于轴向地接合形成在所述第一转子叶片的径向最内部面上的匹配表面和形成在所述环形填充物的径向最内部面上的匹配表面。
2.根据权利要求1所述的燃气轮机，其特征在于，相对所述燃气轮机的操作期间穿过所述流动路径的工作流体流的期望的方向，所述第一轴向区段包括所述流动路径的所述内部边界的上游轴向区段，且所述第二轴向区段包括所述流动路径的所述内部边界的下游轴向区段，并且所述第三轴向区段包括设置在所述上游轴向区段和所述下游轴向区段之间的所述流动路径的所述内部边界的中间轴向区段。
3.根据权利要求2所述的燃气轮机，其特征在于，所述燃气轮机包括可操作地链接至涡轮的压缩机；且
其中所述流动路径包括压缩机流动路径。
4.根据权利要求3所述的燃气轮机，其特征在于，所述环形填充物包括旋转构件；且
其中所述第一转子叶片和所述环形填充物包括相对于彼此分离的、非一体地形成的构件。
5.根据权利要求3所述的燃气轮机，其特征在于，所述环形填充物包括旋转构件；且
其中所述环形填充物包括一体地形...

【专利技术属性】
技术研发人员：MJ希利，PD诺布尔，JP拉蒂默，BJ利里，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US