燃气涡轮中的流路边界和转子组件制造技术

一种燃气涡轮，其包括具有转子组件的流路，该转子组件包括：第一转子叶轮，其支持第一转子叶片，该第一转子叶片具有平台，该平台限定流路的内边界的第一轴向区段；第二转子叶轮，其支持第二转子叶片，该第二转子叶片具有平台，该平台限定流路的内边界的第二轴向区段；和环形填充件，其包括外侧表面，该外侧表面限定在流路的内边界的第一轴向区段和第二轴向区段之间存在的流路的内边界的第三轴向区段的至少一部分。第一转子叶轮可包括轴向连接件，该轴向连接件用于轴向地接合在第一转子叶片的径向最内面上形成的匹配表面和在环形填充件的径向最内面上形成的匹配表面。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术大体上涉及燃气涡轮发动机(或“燃气涡轮”)，且更具体而言，但是不作为限制，涉及燃气涡轮内的流路边界组件。
技术介绍
燃气涡轮广泛地用在诸如发电的领域中。常规的燃气涡轮例如包括压缩机、燃烧器、和涡轮。燃气涡轮还可包括转子，该转子具有在压缩机和涡轮区段中安装到转子叶轮的各种转子叶片。各转子叶片包括翼型件和翼型件基部处的内侧壁或平台，压缩空气或流体在该翼型件上流动，内侧壁或平台限定用于穿过其的空气或流体流的径向边界。在某些涡轮发动机结构中，叶片被装入在转子叶轮上形成的槽中。叶片必须固持在槽中，以在涡轮此种期间防止叶片的任何径向或轴向移动。通常，叶片上的燕尾件支座和叶轮中的互补燕尾槽用于防止径向移动。固持系统可用于确保旋转叶片保持联接到转子。然而，在这个意义上，这些固持系统包括复杂的布置，生产和维护成本可能快速地逐步上涨。此外，相邻叶片之间的通道需要平滑的表面，以用于形成环的径向内边界，以便在操作期间保证穿过该级的清洁空气流。叶片或转子叶轮适应该表面不是优选的，且通常提供所谓的“环形填充件”以桥接相邻转子叶片之间的间隙。已知提供具有用于将它们可移除地附接至转子盘的特征的此种环形填充件。因此，环形填充件通常由相对轻质的材料制成，且在损坏的情况下，可以与叶片独立地替换。作为旋转构件，更轻质的填充件在发动机操作期间将具有更低的内力，且还降低传递到转子盘的力。此外，更小的构件质量在降低发动机总重量方面也是有益的，且从而对提高发动机效率有贡献。然而，环形填充件必须仍是可靠的构件，以满足操作需要，且在各种操作极限下正确地起作用。存在用于安装环形填充件的多种方法。然而，如将理解的，存在很多竞争和可变的设计考虑，这使得优化是持续的目标。例如，接合特征必须能耐受相当大的磨损和腐蚀，包括由与发动机流路相关的摩擦和热循环引起的极端的机械和热应力。此外，在发动机操作期间，环形间隙的周围距离可由于振动、叶片的扭曲、和相邻叶片之间的相对移动而变化。在极限下，环形填充件可能经历转子叶片之间的力和相对移动，这可能降低转子叶轮的寿命且使得在组件的寿命周期期间的定期检查成为必要。另外，转子叶轮的常规制造过程限制了用于连接件的构造类型。如将理解的，在转子叶轮上需要附加特征或重量引起控制构件内的应力的设计和制造考虑，且增加复杂性的任何特征制造起来可能成本过高。因此，用于环形填充件和转子叶片组件的改进的固持设备和组件在本领域中将是合乎需要的。例如，防止叶片和/或环形填充件构件相对于转子叶轮和其他支持结构的轴向移动的轴向固持设备将是有利的。另外，提供叶片、环形填充件和/或其他相关构件的有效且有成本效益的替换，且减少或消除替换转子叶轮和其他支持结构的需要的固持设备将是合乎需要的。
技术实现思路
本申请因此描述了一种燃气涡轮，其包括具有转子组件的流路，该转子组件包括：第一转子叶轮，其支持第一转子叶片，该第一转子叶片组件包括平台，该平台限定流路的内边界的第一轴向区段；第二转子叶轮，其支持第二转子叶片，该第二转子叶片包括平台，该平台限定流路的内边界的第二轴向区段；和环形填充件，其包括外侧表面，该外侧表面限定在流路的内边界的第一轴向区段第二轴向区段之间存在的流路的内边界的第三轴向区段的至少一部分。第一转子叶轮可包括轴向连接件，该轴向连接件用于轴向地接合在第一转子叶片的径向最内面上形成的匹配表面和在环形填充件的径向最内面上形成的匹配表面。技术方案1：一种燃气涡轮，其包括具有转子组件的流路，所述转子组件包括：第一转子叶轮，其支持第一转子叶片，所述第一转子叶片包括平台，所述平台限定所述流路的内边界的第一轴向区段；第二转子叶轮，其支持第二转子叶片，所述第二转子叶片包括平台，所述平台限定所述流路的内边界的第二轴向区段；和环形填充件，其包括外侧表面，所述外侧表面限定在所述流路的内边界的第一轴向区段和第二轴向区段之间存在的所述流路的内边界的第三轴向区段的至少一部分；其中，所述第一转子叶轮包括轴向连接件，所述轴向连接件用于轴向地接合在所述第一转子叶片的径向最内面上形成的匹配表面；且其中，内侧旋转结构包括周向连接件，所述周向连接件用于周向地接合在所述环形填充件的径向最内面上形成的匹配表面。技术方案2：根据技术方案1所述的燃气涡轮，其中，所述轴向连接件包括轴向燕尾槽；且其中，所述第一转子叶片上的匹配表面包括构造成用于可滑动地接合所述轴向燕尾槽的轴向地伸长的燕尾件。技术方案3：根据技术方案2所述的燃气涡轮，其中，所述周向连接件包括从所述转子叶轮的边沿凸出的周向燕尾件；且其中，所述环形填充件的匹配表面包括构造成用于可滑动地接合所述周向燕尾件的周向地伸长的燕尾槽。技术方案4：根据技术方案3所述的燃气涡轮，其中，所述轴向连接件的轴向燕尾件和燕尾槽包括多个对应的压力面，以用于防止它们之间的相对径向移动。技术方案5：根据技术方案3所述的燃气涡轮，其中，所述周向连接件的周向燕尾件和燕尾槽包括多个对应的压力面，以用于防止它们之间的相对径向移动。技术方案6：根据技术方案1所述的燃气涡轮，其中，所述轴向连接件包括从所述转子叶轮的边沿凸出的轴向燕尾件；且其中，所述第一转子叶片上的匹配表面包括构造成用于可滑动地接合所述轴向燕尾件的轴向地伸长的燕尾槽。技术方案7：根据技术方案1所述的燃气涡轮，其中，所述周向连接件包括周向燕尾槽；且其中，所述环形填充件的匹配表面包括构造成用于可滑动地接合所述周向燕尾槽的周向地伸长的燕尾件。技术方案8：根据技术方案7所述的燃气涡轮，其中，所述轴向连接件的轴向燕尾件和燕尾槽包括多个对应的压力面，以用于防止它们之间的相对径向移动；且其中，所述周向连接件的周向燕尾件和燕尾槽包括多个对应的压力面，以用于防止它们之间的相对径向运动。技术方案9：根据技术方案3所述的燃气涡轮，其中，相对于在所述燃气涡轮的操作期间穿过所述流路的工作流体的预期流动方向，所述第一轴向区段包括上游轴向区段且所述第二轴向区段包括所述流路的内边界的下游轴向区段，且所述第三轴向区段包括配置在它们之间的所述流路的内边界的中间轴向区段。技术方案10：根据技术方案9所述的燃气涡轮，其中，所述燃气涡轮包括可操作地连结到涡轮的压缩机，且所述流路包括压缩机流路；且其中，所述环形填充件包括旋转的整体地形成的构件。技术方案11：根据技术方案3所述的燃气涡轮，其中，相对于在所述燃气涡轮的操作期间穿过所述流路的工作流体的预期流动方向，所述第一轴向区段包括下游轴向区段且所述第二轴向区段包括所述流路的内边界的上游轴向区段，且所述第三轴向区段包括配置在它们之间的所述流路的内边界的中间轴向区段。技术方案12：根据技术方案11所述的燃气涡轮，其中，所述燃气涡轮包括可操作地连结到涡轮的压缩机；且其中，所述流路包括涡轮流路。技术方案13：根据技术方案3所述的燃气涡轮，其中，所述内边界的第三轴向区段跨越在所述流路的第一轴向区段和第二轴向区段的内边界之间；且其中，所述环形填充件的外侧表面包括在所述流路的第一和第二轴向区段之间的内边界过渡。技术方案14：根据技术方案13所述的燃气涡轮，其中，所述流路的内边界的第三轴向区段限定在所述第一转子叶片的平台的后缘与所述第二转子叶片的平台的前缘之间；其中，所述环形填充件的外侧表面构造成以便桥接所述第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃气涡轮，其包括具有转子组件的流路，所述转子组件包括：第一转子叶轮，其支持第一转子叶片，所述第一转子叶片包括平台，所述平台限定所述流路的内边界的第一轴向区段；第二转子叶轮，其支持第二转子叶片，所述第二转子叶片包括平台，所述平台限定所述流路的内边界的第二轴向区段；和环形填充件，其包括外侧表面，所述外侧表面限定在所述流路的内边界的第一轴向区段和第二轴向区段之间存在的所述流路的内边界的第三轴向区段的至少一部分；其中，所述第一转子叶轮包括轴向连接件，所述轴向连接件用于轴向地接合在所述第一转子叶片的径向最内面上形成的匹配表面；且其中，内侧旋转结构包括周向连接件，所述周向连接件用于周向地接合在所述环形填充件的径向最内面上形成的匹配表面。

【技术特征摘要】
2014.12.31 US 14/5877361.一种燃气涡轮，其包括具有转子组件的流路，所述转子组件包括：第一转子叶轮，其支持第一转子叶片，所述第一转子叶片包括平台，所述平台限定所述流路的内边界的第一轴向区段；第二转子叶轮，其支持第二转子叶片，所述第二转子叶片包括平台，所述平台限定所述流路的内边界的第二轴向区段；和环形填充件，其包括外侧表面，所述外侧表面限定在所述流路的内边界的第一轴向区段和第二轴向区段之间存在的所述流路的内边界的第三轴向区段的至少一部分；其中，所述第一转子叶轮包括轴向连接件，所述轴向连接件用于轴向地接合在所述第一转子叶片的径向最内面上形成的匹配表面；且其中，内侧旋转结构包括周向连接件，所述周向连接件用于周向地接合在所述环形填充件的径向最内面上形成的匹配表面。2.根据权利要求1所述的燃气涡轮，其中，所述轴向连接件包括轴向燕尾槽；且其中，所述第一转子叶片上的匹配表面包括构造成用于可滑动地接合所述轴向燕尾槽的轴向地伸长的燕尾件。3.根据权利要求2所述的燃气涡轮，其中，所述周向连接件包括从所述转子叶轮的边沿凸出的周向燕尾件；且其中，所述环形填充件的匹配表面包括构造成用于可滑动地接合所述周向燕尾件的周向地伸长的燕尾槽。4.根据权利要求3所述的燃气涡轮，其中，所述轴向连接件的轴向燕尾件和燕尾槽包括多个对应的压...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·J·希利，J·P·拉蒂默，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US