燃?xì)鉁u輪中的流路邊界和轉(zhuǎn)子組件的制作方法
【專利摘要】一種燃?xì)鉁u輪，其包括具有轉(zhuǎn)子組件的流路，該轉(zhuǎn)子組件包括：第一轉(zhuǎn)子葉輪，其支持第一轉(zhuǎn)子葉片，該第一轉(zhuǎn)子葉片具有平臺(tái)，該平臺(tái)限定流路的內(nèi)邊界的第一軸向區(qū)段；第二轉(zhuǎn)子葉輪，其支持第二轉(zhuǎn)子葉片，該第二轉(zhuǎn)子葉片具有平臺(tái)，該平臺(tái)限定流路的內(nèi)邊界的第二軸向區(qū)段；和環(huán)形填充件，其包括外側(cè)表面，該外側(cè)表面限定在流路的內(nèi)邊界的第一軸向區(qū)段和第二軸向區(qū)段之間存在的流路的內(nèi)邊界的第三軸向區(qū)段的至少一部分。第一轉(zhuǎn)子葉輪可包括軸向連接件，該軸向連接件用于軸向地接合在第一轉(zhuǎn)子葉片的徑向最內(nèi)面上形成的匹配表面和在環(huán)形填充件的徑向最內(nèi)面上形成的匹配表面。
【專利說明】
燃?xì)鉁u輪中的流路邊界和轉(zhuǎn)子組件
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)(或“燃?xì)鉁u輪”)，且更具體而言，但是不作為限制，涉及燃?xì)鉁u輪內(nèi)的流路邊界組件。
【背景技術(shù)】
[0002]燃?xì)鉁u輪廣泛地用在諸如發(fā)電的領(lǐng)域中。常規(guī)的燃?xì)鉁u輪例如包括壓縮機(jī)、燃燒器、和渦輪。燃?xì)鉁u輪還可包括轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子具有在壓縮機(jī)和渦輪區(qū)段中安裝到轉(zhuǎn)子葉輪的各種轉(zhuǎn)子葉片。各轉(zhuǎn)子葉片包括翼型件和翼型件基部處的內(nèi)側(cè)壁或平臺(tái)，壓縮空氣或流體在該翼型件上流動(dòng)，內(nèi)側(cè)壁或平臺(tái)限定用于穿過其的空氣或流體流的徑向邊界。在某些渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)中，葉片被裝入在轉(zhuǎn)子葉輪上形成的槽中。葉片必須固持在槽中，以在渦輪此種期間防止葉片的任何徑向或軸向移動(dòng)。通常，葉片上的燕尾件支座和葉輪中的互補(bǔ)燕尾槽用于防止徑向移動(dòng)。固持系統(tǒng)可用于確保旋轉(zhuǎn)葉片保持聯(lián)接到轉(zhuǎn)子。然而，在這個(gè)意義上，這些固持系統(tǒng)包括復(fù)雜的布置，生產(chǎn)和維護(hù)成本可能快速地逐步上漲。
[0003]此外，相鄰葉片之間的通道需要平滑的表面，以用于形成環(huán)的徑向內(nèi)邊界，以便在操作期間保證穿過該級(jí)的清潔空氣流。葉片或轉(zhuǎn)子葉輪適應(yīng)該表面不是優(yōu)選的，且通常提供所謂的“環(huán)形填充件”以橋接相鄰轉(zhuǎn)子葉片之間的間隙。已知提供具有用于將它們可移除地附接至轉(zhuǎn)子盤的特征的此種環(huán)形填充件。因此，環(huán)形填充件通常由相對(duì)輕質(zhì)的材料制成，且在損壞的情況下，可以與葉片獨(dú)立地替換。作為旋轉(zhuǎn)構(gòu)件，更輕質(zhì)的填充件在發(fā)動(dòng)機(jī)操作期間將具有更低的內(nèi)力，且還降低傳遞到轉(zhuǎn)子盤的力。此外，更小的構(gòu)件質(zhì)量在降低發(fā)動(dòng)機(jī)總重量方面也是有益的，且從而對(duì)提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率有貢獻(xiàn)。然而，環(huán)形填充件必須仍是可靠的構(gòu)件，以滿足操作需要，且在各種操作極限下正確地起作用。
[0004]存在用于安裝環(huán)形填充件的多種方法。然而，如將理解的，存在很多競(jìng)爭(zhēng)和可變的設(shè)計(jì)考慮，這使得優(yōu)化是持續(xù)的目標(biāo)。例如，接合特征必須能耐受相當(dāng)大的磨損和腐蝕，包括由與發(fā)動(dòng)機(jī)流路相關(guān)的摩擦和熱循環(huán)引起的極端的機(jī)械和熱應(yīng)力。此外，在發(fā)動(dòng)機(jī)操作期間，環(huán)形間隙的周圍距離可由于振動(dòng)、葉片的扭曲、和相鄰葉片之間的相對(duì)移動(dòng)而變化。在極限下，環(huán)形填充件可能經(jīng)歷轉(zhuǎn)子葉片之間的力和相對(duì)移動(dòng)，這可能降低轉(zhuǎn)子葉輪的壽命且使得在組件的壽命周期期間的定期檢查成為必要。另外，轉(zhuǎn)子葉輪的常規(guī)制造過程限制了用于連接件的構(gòu)造類型。如將理解的，在轉(zhuǎn)子葉輪上需要附加特征或重量引起控制構(gòu)件內(nèi)的應(yīng)力的設(shè)計(jì)和制造考慮，且增加復(fù)雜性的任何特征制造起來可能成本過高。
[0005]因此，用于環(huán)形填充件和轉(zhuǎn)子葉片組件的改進(jìn)的固持設(shè)備和組件在本領(lǐng)域中將是合乎需要的。例如，防止葉片和/或環(huán)形填充件構(gòu)件相對(duì)于轉(zhuǎn)子葉輪和其他支持結(jié)構(gòu)的軸向移動(dòng)的軸向固持設(shè)備將是有利的。另外，提供葉片、環(huán)形填充件和/或其他相關(guān)構(gòu)件的有效且有成本效益的替換，且減少或消除替換轉(zhuǎn)子葉輪和其他支持結(jié)構(gòu)的需要的固持設(shè)備將是合乎需要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本申請(qǐng)因此描述了一種燃?xì)鉁u輪，其包括具有轉(zhuǎn)子組件的流路，該轉(zhuǎn)子組件包括:第一轉(zhuǎn)子葉輪，其支持第一轉(zhuǎn)子葉片，該第一轉(zhuǎn)子葉片組件包括平臺(tái)，該平臺(tái)限定流路的內(nèi)邊界的第一軸向區(qū)段;第二轉(zhuǎn)子葉輪，其支持第二轉(zhuǎn)子葉片，該第二轉(zhuǎn)子葉片包括平臺(tái)，該平臺(tái)限定流路的內(nèi)邊界的第二軸向區(qū)段;和環(huán)形填充件，其包括外側(cè)表面，該外側(cè)表面限定在流路的內(nèi)邊界的第一軸向區(qū)段第二軸向區(qū)段之間存在的流路的內(nèi)邊界的第三軸向區(qū)段的至少一部分。第一轉(zhuǎn)子葉輪可包括軸向連接件，該軸向連接件用于軸向地接合在第一轉(zhuǎn)子葉片的徑向最內(nèi)面上形成的匹配表面和在環(huán)形填充件的徑向最內(nèi)面上形成的匹配表面。
[0007]技術(shù)方案I: 一種燃?xì)鉁u輪，其包括具有轉(zhuǎn)子組件的流路，所述轉(zhuǎn)子組件包括:
[0008]第一轉(zhuǎn)子葉輪，其支持第一轉(zhuǎn)子葉片，所述第一轉(zhuǎn)子葉片包括平臺(tái)，所述平臺(tái)限定所述流路的內(nèi)邊界的第一軸向區(qū)段；
[0009]第二轉(zhuǎn)子葉輪，其支持第二轉(zhuǎn)子葉片，所述第二轉(zhuǎn)子葉片包括平臺(tái)，所述平臺(tái)限定所述流路的內(nèi)邊界的第二軸向區(qū)段;和
[0010]環(huán)形填充件，其包括外側(cè)表面，所述外側(cè)表面限定在所述流路的內(nèi)邊界的第一軸向區(qū)段和第二軸向區(qū)段之間存在的所述流路的內(nèi)邊界的第三軸向區(qū)段的至少一部分；
[0011]其中，所述第一轉(zhuǎn)子葉輪包括軸向連接件，所述軸向連接件用于軸向地接合在所述第一轉(zhuǎn)子葉片的徑向最內(nèi)面上形成的匹配表面;且
[0012]其中，內(nèi)側(cè)旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)包括周向連接件，所述周向連接件用于周向地接合在所述環(huán)形填充件的徑向最內(nèi)面上形成的匹配表面。
[0013]技術(shù)方案2:根據(jù)技術(shù)方案I所述的燃?xì)鉁u輪，其中，所述軸向連接件包括軸向燕尾槽;且
[0014]其中，所述第一轉(zhuǎn)子葉片上的匹配表面包括構(gòu)造成用于可滑動(dòng)地接合所述軸向燕尾槽的軸向地伸長(zhǎng)的燕尾件。
[0015]技術(shù)方案3:根據(jù)技術(shù)方案2所述的燃?xì)鉁u輪，其中，所述周向連接件包括從所述轉(zhuǎn)子葉輪的邊沿凸出的周向燕尾件;且
[0016]其中，所述環(huán)形填充件的匹配表面包括構(gòu)造成用于可滑動(dòng)地接合所述周向燕尾件的周向地伸長(zhǎng)的燕尾槽。
[0017]技術(shù)方案4:根據(jù)技術(shù)方案3所述的燃?xì)鉁u輪，其中，所述軸向連接件的軸向燕尾件和燕尾槽包括多個(gè)對(duì)應(yīng)的壓力面，以用于防止它們之間的相對(duì)徑向移動(dòng)。
[0018]技術(shù)方案5:根據(jù)技術(shù)方案3所述的燃?xì)鉁u輪，其中，所述周向連接件的周向燕尾件和燕尾槽包括多個(gè)對(duì)應(yīng)的壓力面，以用于防止它們之間的相對(duì)徑向移動(dòng)。
[0019]技術(shù)方案6:根據(jù)技術(shù)方案I所述的燃?xì)鉁u輪，其中，所述軸向連接件包括從所述轉(zhuǎn)子葉輪的邊沿凸出的軸向燕尾件;且
[0020]其中，所述第一轉(zhuǎn)子葉片上的匹配表面包括構(gòu)造成用于可滑動(dòng)地接合所述軸向燕尾件的軸向地伸長(zhǎng)的燕尾槽。
[0021]技術(shù)方案7:根據(jù)技術(shù)方案I所述的燃?xì)鉁u輪，其中，所述周向連接件包括周向燕尾槽;且
[0022]其中，所述環(huán)形填充件的匹配表面包括構(gòu)造成用于可滑動(dòng)地接合所述周向燕尾槽的周向地伸長(zhǎng)的燕尾件。
[0023]技術(shù)方案8:根據(jù)技術(shù)方案7所述的燃?xì)鉁u輪，其中，所述軸向連接件的軸向燕尾件和燕尾槽包括多個(gè)對(duì)應(yīng)的壓力面，以用于防止它們之間的相對(duì)徑向移動(dòng);且
[0024]其中，所述周向連接件的周向燕尾件和燕尾槽包括多個(gè)對(duì)應(yīng)的壓力面，以用于防止它們之間的相對(duì)徑向運(yùn)動(dòng)。
[0025]技術(shù)方案9:根據(jù)技術(shù)方案3所述的燃?xì)鉁u輪，其中，相對(duì)于在所述燃?xì)鉁u輪的操作期間穿過所述流路的工作流體的預(yù)期流動(dòng)方向，所述第一軸向區(qū)段包括上游軸向區(qū)段且所述第二軸向區(qū)段包括所述流路的內(nèi)邊界的下游軸向區(qū)段，且所述第三軸向區(qū)段包括配置在它們之間的所述流路的內(nèi)邊界的中間軸向區(qū)段。
[0026]技術(shù)方案10:根據(jù)技術(shù)方案9所述的燃?xì)鉁u輪，其中，所述燃?xì)鉁u輪包括可操作地連結(jié)到渦輪的壓縮機(jī)，且所述流路包括壓縮機(jī)流路;且
[0027]其中，所述環(huán)形填充件包括旋轉(zhuǎn)的整體地形成的構(gòu)件。
[0028]技術(shù)方案11:根據(jù)技術(shù)方案3所述的燃?xì)鉁u輪，其中，相對(duì)于在所述燃?xì)鉁u輪的操作期間穿過所述流路的工作流體的預(yù)期流動(dòng)方向，所述第一軸向區(qū)段包括下游軸向區(qū)段且所述第二軸向區(qū)段包括所述流路的內(nèi)邊界的上游軸向區(qū)段，且所述第三軸向區(qū)段包括配置在它們之間的所述流路的內(nèi)邊界的中間軸向區(qū)段。
[0029]技術(shù)方案12:根據(jù)技術(shù)方案11所述的燃?xì)鉁u輪，其中，所述燃?xì)鉁u輪包括可操作地連結(jié)到渦輪的壓縮機(jī);且
[0030]其中，所述流路包括渦輪流路。
[0031]技術(shù)方案13:根據(jù)技術(shù)方案3所述的燃?xì)鉁u輪，其中，所述內(nèi)邊界的第三軸向區(qū)段跨越在所述流路的第一軸向區(qū)段和第二軸向區(qū)段的內(nèi)邊界之間;且
[0032]其中，所述環(huán)形填充件的外側(cè)表面包括在所述流路的第一和第二軸向區(qū)段之間的內(nèi)邊界過渡。
[0033]技術(shù)方案14:根據(jù)技術(shù)方案13所述的燃?xì)鉁u輪，其中，所述流路的內(nèi)邊界的第三軸向區(qū)段限定在所述第一轉(zhuǎn)子葉片的平臺(tái)的后緣與所述第二轉(zhuǎn)子葉片的平臺(tái)的前緣之間；
[0034]其中，所述環(huán)形填充件的外側(cè)表面構(gòu)造成以便橋接所述第三軸向區(qū)段的基本上全部;且
[0035]其中，所述環(huán)形填充件的外側(cè)表面的內(nèi)邊界過渡包括在所述第一和第二轉(zhuǎn)子葉片的平臺(tái)的表面輪廓之間徑向地過渡的平滑的空氣動(dòng)力構(gòu)造。
[0036]技術(shù)方案15:根據(jù)技術(shù)方案13所述的燃?xì)鉁u輪，其中，所述環(huán)形填充件包括懸伸臂。
[0037]技術(shù)方案16:根據(jù)技術(shù)方案15所述的燃?xì)鉁u輪，其中，所述懸伸臂構(gòu)造成以便相對(duì)于所述環(huán)形填充件的燕尾槽的前方端部的軸向位置向前軸向地懸臂。
[0038]技術(shù)方案17:根據(jù)技術(shù)方案15所述的燃?xì)鉁u輪，其中，所述懸伸臂構(gòu)造成以便相對(duì)于所述環(huán)形填充件的柄的前方端部的軸向位置向前軸向地懸臂;且
[0039]其中，所述懸伸臂向前延伸一段距離，以便將所述環(huán)形填充件的前緣合乎需要地定位在所述第一轉(zhuǎn)子葉片的平臺(tái)的后緣附近。
[0040]技術(shù)方案18:根據(jù)技術(shù)方案3所述的燃?xì)鉁u輪，其中，所述周向燕尾件和所述周向燕尾槽包括在它們之間的壓力面上的一個(gè)或更多個(gè)應(yīng)力分散特征。
[0041]技術(shù)方案19:根據(jù)技術(shù)方案18所述的燃?xì)鉁u輪，其中，所述應(yīng)力分散特征包括配置在所述周向燕尾件上的斜面邊緣。
[0042]技術(shù)方案20:根據(jù)技術(shù)方案18所述的燃?xì)鉁u輪，其中，所述應(yīng)力分散特征包括相對(duì)于所述燃?xì)鉁u輪的中心線成角度的壓力面。
[0043]技術(shù)方案21:根據(jù)技術(shù)方案18所述的燃?xì)鉁u輪，其中，所述應(yīng)力分散特征包括回切口，所述回切口具有配置在所述周向燕尾槽上的彎曲外形。
[0044]在結(jié)合附圖和所附權(quán)利要求閱讀以下詳細(xì)說明之后，本申請(qǐng)的這些和其他特征將變得顯而易見。
【附圖說明】
[0045]通過仔細(xì)地研究本發(fā)明的示范實(shí)施例的結(jié)合附圖作出的以下更詳細(xì)的描述，將更完整地理解和懂得本發(fā)明的這些和其他特征，在附圖中:
[0046]圖1是示范渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的示意圖，在該示范渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)中可使用根據(jù)本申請(qǐng)的實(shí)施例的葉片組件；
[0047]圖2是圖1的燃燒渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮機(jī)區(qū)段的截面圖；
[0048]圖3是圖1的燃燒渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪區(qū)段的截面圖；
[0049]圖4是根據(jù)常規(guī)設(shè)計(jì)的示范轉(zhuǎn)子葉輪和葉片組件的分解透視圖；
[0050]圖5是具有根據(jù)常規(guī)設(shè)計(jì)的靜止環(huán)形填充件的燃?xì)鉁u輪流路的橫截面圖；
[0051]圖6是安裝在根據(jù)本發(fā)明的示范實(shí)施例的轉(zhuǎn)子葉片的鄰近排之間的環(huán)形填充件的透視圖；
[0052]圖7是根據(jù)本發(fā)明的示范實(shí)施例的轉(zhuǎn)子葉片和環(huán)形填充件的透視圖；
[0053]圖8是根據(jù)本發(fā)明示范實(shí)施例的環(huán)形填充件的透視圖；
[0054]圖9是圖8的環(huán)形填充件的備選透視圖；
[0055]圖10是圖8的環(huán)形填充件的側(cè)視圖；
[0056]圖11是根據(jù)本發(fā)明示范實(shí)施例的包括燕尾槽的轉(zhuǎn)子葉輪的透視圖；
[0057]圖12是根據(jù)本發(fā)明示范實(shí)施例的由葉片燕尾件和環(huán)形填充件燕尾件接合的燕尾槽的透視側(cè)面剖視圖；
[0058]圖13是比較根據(jù)本發(fā)明的示范實(shí)施例的兩個(gè)轉(zhuǎn)子葉片和環(huán)形填充件組件的側(cè)視圖；
[0059]圖14是具有根據(jù)本發(fā)明的備選實(shí)施例的備選軸向固持特征的轉(zhuǎn)子葉片和環(huán)形填充件的側(cè)視圖；
[0060]圖15是圖14的燕尾槽的俯視圖；
[0061]圖16是圖14的環(huán)形填充件的側(cè)視圖；
[0062]圖17是具有根據(jù)本發(fā)明備選實(shí)施例的備選固持特征的轉(zhuǎn)子葉片和環(huán)形填充件的側(cè)視圖；
[0063]圖18是具有根據(jù)本發(fā)明示范實(shí)施例的備選附接構(gòu)造的轉(zhuǎn)子葉片和環(huán)形填充件的側(cè)視圖；
[0064]圖19是用于根據(jù)本發(fā)明示范實(shí)施例的環(huán)形填充件的附接構(gòu)造的側(cè)視圖；
[0065]圖20是用于根據(jù)本發(fā)明備選實(shí)施例的環(huán)形填充件的附接構(gòu)造的透視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0066]本發(fā)明的方面和優(yōu)勢(shì)在以下說明中闡述，或者可從說明而變得明顯，或可通過本發(fā)明的實(shí)踐而習(xí)得?，F(xiàn)在將詳細(xì)地參考本發(fā)明的現(xiàn)有實(shí)施例，其一個(gè)或更多個(gè)示例在附圖中例示。詳細(xì)說明使用數(shù)字標(biāo)記來指示圖中的特征。圖中或說明中的相同或相似的標(biāo)記可用于指示本發(fā)明的實(shí)施例的相同或相似的部分。如應(yīng)理解的，各示例是作為本發(fā)明的解釋而非本發(fā)明的限制來提供的。實(shí)際上，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的是，可在本發(fā)明中作出修改和變形，而不脫離其范圍和精神。例如，作為一個(gè)實(shí)施例的一部分描述或說明的特征可用在另一實(shí)施例上，以產(chǎn)生又一實(shí)施例。因此，意圖本發(fā)明覆蓋落入所附權(quán)利要求和它們的等同物的范圍內(nèi)的此種修改和變形。應(yīng)明白的是在本文中提到的范圍和限制包括處于規(guī)定限制內(nèi)的所有子范圍，包括這些限制本身，除非另有說明。此外，已選擇某些用語以描述本發(fā)明及其構(gòu)件子系統(tǒng)和部分。在可能的范圍內(nèi)，已基于技術(shù)領(lǐng)域通用的用語來選擇這些用語。仍然，將明白的是，此種用語通常得到不同的解釋。例如，在此可稱為單個(gè)構(gòu)件的可在其他地方稱為由多個(gè)構(gòu)件組成，或者，在此可稱為包括多個(gè)構(gòu)件的可在其他地方稱為單個(gè)構(gòu)件。在理解本發(fā)明的范圍時(shí)，應(yīng)不僅注意所使用的特定用語，而是也要注意【附圖說明】和上下文，以及結(jié)構(gòu)，構(gòu)造，功能，和/或所參照和說明的構(gòu)件的用途，包括用語與若干圖相關(guān)的方式，當(dāng)然，以及用語在所附權(quán)利要求中的精確用法。此外，當(dāng)與某類渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)地提出以下示例時(shí)，本發(fā)明的技術(shù)還可應(yīng)用于其他類型的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，如相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解的。
[0067]鑒于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)操作的特性，可能貫穿本申請(qǐng)使用若干描述用語，以解釋發(fā)動(dòng)機(jī)和/或包含在其內(nèi)的若干子系統(tǒng)或構(gòu)件的功能，且可證實(shí)在本部分的開始限定這些用語是有益的。因此，這些用語和它們的定義如下，除非另有陳述。用語“前方”和“后方”在不具有其他特殊性的情況下指與燃?xì)鉁u輪的定向相對(duì)的方向。即，“前方”指發(fā)動(dòng)機(jī)的前方或壓縮機(jī)端，且“后方”指發(fā)動(dòng)機(jī)的后方或渦輪端。將理解的是，這些用語中的各個(gè)可用來指示移動(dòng)或發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的相對(duì)位置。用語“下游”和“上游”用于指示在指定管道內(nèi)相對(duì)于移動(dòng)通過其的流動(dòng)的大體方向的位置。(將理解的是，這些用語參照相對(duì)于在正常操作期間的預(yù)期流動(dòng)的方向，該預(yù)期流動(dòng)對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)明顯是顯而易見的)。用語“下游”指流體流過指定管道的方向，而“上游”指與其相反的方向。因此，例如，通過渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的工作流體的主流(其如穿過壓縮機(jī)移動(dòng)的空氣，且然后變?yōu)槿紵鲀?nèi)和遠(yuǎn)處的燃燒氣體)可描述為朝壓縮機(jī)的上游或前方端部在上游位置處開始且朝渦輪的下游或后方端部在下游位置處終止。關(guān)于描述在普通類型燃燒器內(nèi)的流動(dòng)方向，如在下面更詳細(xì)地討論的，將理解的是，壓縮機(jī)排放空氣通常穿過沖擊端口進(jìn)入燃燒器，沖擊端口朝燃燒器的后方端部集中(相對(duì)于燃燒器縱向軸線和限定前方/后方區(qū)別的前述壓縮機(jī)/渦輪定位)。一旦在燃燒器中，則壓縮空氣被圍繞內(nèi)部室形成的流動(dòng)環(huán)朝燃燒器的前方端部引導(dǎo)，在此空氣流進(jìn)入內(nèi)部室，且從而反轉(zhuǎn)其流動(dòng)方向，朝燃燒器的后方端部行進(jìn)。在另一上下文中，流動(dòng)通過冷卻通道的冷卻劑可以以相同的方式處理。
[0068]此外，鑒于壓縮機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)于中心共同軸線的構(gòu)造，以及對(duì)許多燃燒器類型而言共通的圓柱形構(gòu)造，可在本文中使用描述相對(duì)于軸線的位置的用語。在此方面，將理解的是，用語“徑向”指垂直于軸線的移動(dòng)或位置。與此相關(guān)，可能需要描述距中心軸線的相對(duì)距離。在這種情況下，如果第一構(gòu)件比第二構(gòu)件更靠近中心軸線，則第一構(gòu)件將描述為在第二構(gòu)件的“徑向內(nèi)部”或“內(nèi)側(cè)”。另一方面，如果第一構(gòu)件比第二構(gòu)件距中心軸線更遠(yuǎn)，則第一構(gòu)件在本文中將描述為在第二構(gòu)件的“徑向外部”或“外側(cè)”。另外，如將理解的，用語“軸向”指平行于軸線的移動(dòng)或位置。最后，用語“周向”指環(huán)繞軸線的移動(dòng)或位置。如所提到的，雖然這些用語可相對(duì)于延伸穿過發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮機(jī)和渦輪區(qū)段的公共中心軸線地使用，但這些用語也可相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)的其他構(gòu)件或子系統(tǒng)地使用。例如，在圓柱形燃燒器的情況下(其對(duì)于許多燃?xì)鉁u輪機(jī)器而言是共通的)，給予這些用語相對(duì)含義的軸線是延伸穿過橫截面形狀的中心的縱向中心軸線，該橫截面形狀最初是圓柱形的，但在其靠近渦輪時(shí)過渡為更環(huán)形的外形。然而，除非另有說明，否則這些用語的使用應(yīng)理解為相對(duì)于燃?xì)鉁u輪的中心軸線和前方和后方方向(它們分別對(duì)應(yīng)于機(jī)器的壓縮機(jī)和渦輪端)。應(yīng)進(jìn)一步理解的是，當(dāng)此種用語用于描述特定構(gòu)件時(shí)，假定構(gòu)件構(gòu)造成處于燃?xì)鉁u輪內(nèi)的組裝狀態(tài)。
[0069]圖1是燃?xì)鉁u輪10的示意圖。通常，燃?xì)鉁u輪通過從加壓熱氣體流提取能量而操作，該加壓熱氣體流是通過燃料在壓縮空氣流中的燃燒而產(chǎn)生的。如圖1所例示的，燃?xì)鉁u輪10可構(gòu)造為具有軸向壓縮機(jī)11，該軸向壓縮機(jī)11通過共同的軸或轉(zhuǎn)子而機(jī)械地聯(lián)接于下游渦輪區(qū)段(或“渦輪”)12，且燃燒器13位于壓縮機(jī)11與渦輪12之間。雖然圖1示出了燃?xì)鉁u輪的工業(yè)發(fā)電應(yīng)用，但應(yīng)明白的是，在本文中描述的本發(fā)明可用在所有類型的燃燒渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)中，包括例如用在飛行器、船只、和機(jī)車系統(tǒng)中的那些發(fā)動(dòng)機(jī)。另外，雖然在本文中描述的流路組件是在燃燒渦輪的上下文中描述的，但其也可用在其他渦輪機(jī)系統(tǒng)中，諸如，例如蒸汽渦輪，水力渦輪、或獨(dú)立壓縮機(jī)。
[0070]圖2例示了可用在圖1的燃?xì)鉁u輪10中的示范多級(jí)軸向壓縮機(jī)11的視圖。如圖所示，壓縮機(jī)11可包括多個(gè)級(jí)。各級(jí)可包括由一排壓縮機(jī)定子葉片15跟著的一排壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子葉片14。因此，級(jí)可包括繞中心軸旋轉(zhuǎn)的一排壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子葉片14，后面跟著在操作期間保持靜止的一排壓縮機(jī)定子葉片15。
[0071]圖3例示了可用在圖1的燃?xì)鉁u輪中的示范渦輪12的局部視圖。渦輪12可包括多個(gè)級(jí)，級(jí)中的各個(gè)包括在操作期間圍繞軸旋轉(zhuǎn)的多個(gè)轉(zhuǎn)子葉片16，和保持靜止的多個(gè)噴嘴或定子葉片17。定子葉片17通常與彼此周向地間隔且圍繞旋轉(zhuǎn)軸線固定。轉(zhuǎn)子葉片16可安裝在轉(zhuǎn)子葉輪上以用于圍繞軸旋轉(zhuǎn)。將理解的是，定子葉片17和轉(zhuǎn)子葉片16位于渦輪12的熱氣體路徑中。通過熱氣通道的熱氣體的流動(dòng)方向由箭頭指出。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的，渦輪12可具有比圖3中例示的數(shù)目更多或在某些情況下更少的級(jí)。各附加級(jí)可包括由一排轉(zhuǎn)子葉片16跟著的一排定子葉片17。
[0072]注意，如在本文中使用的，在不具有其他特殊性的情況下對(duì)“轉(zhuǎn)子葉片”的參照是對(duì)壓縮機(jī)11或渦輪12的旋轉(zhuǎn)葉片的參照，其可包括壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子葉片14和渦輪轉(zhuǎn)子葉片16 二者。在不具有其他特殊性的情況下對(duì)“定子葉片”是對(duì)壓縮機(jī)11或渦輪12的靜止葉片的參照，其可包括壓縮機(jī)定子葉片15和渦輪定子葉片17 二者。最后，用語“葉片”在本文中可用于廣泛地指任何類型的葉片。因此，在不具有其他特殊性的情況下，用語“葉片”可用于包含地指所有類型的燃?xì)鉁u輪葉片，包括壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子葉片14、壓縮機(jī)定子葉片15，渦輪轉(zhuǎn)子葉片
16、和渦輪定子葉片18。還應(yīng)明白的是，本申請(qǐng)不限于僅僅與壓縮機(jī)流路相關(guān)的組件，而是其還可在渦輪流路內(nèi)具有相同的應(yīng)用。
[0073]在一個(gè)操作示例中，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子葉片14在軸向壓縮機(jī)11內(nèi)的旋轉(zhuǎn)可壓縮空氣流。在燃燒器13中，當(dāng)壓縮空氣與燃料混合且點(diǎn)燃時(shí)，可釋放能量。來自燃燒器13的所得的熱氣體流(其可指發(fā)動(dòng)機(jī)的工作流體)然后被引導(dǎo)到轉(zhuǎn)子葉片16上。工作流體流然后可引起轉(zhuǎn)子葉片16繞軸的旋轉(zhuǎn)。以此方式，工作流體流的能量被變換為旋轉(zhuǎn)葉片的機(jī)械能，且由于轉(zhuǎn)子葉片和軸之間的連接而被變換為旋轉(zhuǎn)軸的機(jī)械能。軸的機(jī)械能然后可用于驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子葉片14的旋轉(zhuǎn)，使得產(chǎn)生所需的壓縮空氣供應(yīng)以用于燃燒器，且還用于驅(qū)動(dòng)例如發(fā)電機(jī)以產(chǎn)生電力。
[0074]作為背景，圖4和5提供根據(jù)常規(guī)設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)子和流路邊界組件的示范構(gòu)造。如將理解的，圖4是示范轉(zhuǎn)子葉輪和轉(zhuǎn)子葉片組件的分解透視圖，而圖5是根據(jù)常規(guī)設(shè)計(jì)的包括靜止環(huán)形填充件19的流路的更詳細(xì)的橫截面圖。如圖所示，壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子20例如可包括多個(gè)轉(zhuǎn)子葉輪22。多個(gè)轉(zhuǎn)子葉片14可繞各轉(zhuǎn)子葉輪22以環(huán)形陣列的形式配置。轉(zhuǎn)子葉片14中的各個(gè)可包括翼型件23，以及根部部分(或“根部”)24，轉(zhuǎn)子葉片14通過根部部分24附接到轉(zhuǎn)子葉輪22的。如在圖5中更清晰地示出的，根部24可包括在最內(nèi)徑向表面上形成的連接件或燕尾件25。連接件或燕尾件25可構(gòu)造成用于安裝在對(duì)應(yīng)的匹配表面或燕尾槽26中或上。燕尾槽26例如可軸向地定向且以規(guī)則的周向間隔穿過轉(zhuǎn)子葉輪22的周緣或邊沿27而形成。如下面關(guān)于另一類型的葉片構(gòu)造(見圖6)討論的，根部24還可包括柄43，柄43在連接件或燕尾件25和平臺(tái)28之間延伸。平臺(tái)28配置在翼型件23和根部24的接合處。將理解的是，翼型件23是轉(zhuǎn)子葉片14的活動(dòng)構(gòu)件，其在壓縮機(jī)的情況下通過轉(zhuǎn)子葉輪22的旋轉(zhuǎn)而穿過流路驅(qū)動(dòng)工作流體流。轉(zhuǎn)子葉片14的翼型件23可包括凹入的壓力側(cè)面30和周向地或側(cè)面地相反的凸起的吸力側(cè)面31，它們分別在翼型件23的相反的前緣和尾緣32，33之間軸向地延伸。壓力側(cè)30和吸力側(cè)面31還沿徑向方向從平臺(tái)28延伸到在外末梢34。如圖4所示，在外末梢34可位于限定出穿過壓縮機(jī)的流路的外邊界35的周圍靜止結(jié)構(gòu)附近。如將理解的，平臺(tái)28可構(gòu)造成限定流路的內(nèi)邊界36的軸向區(qū)段。
[0075]在壓縮機(jī)11和渦輪12內(nèi)，一排定子葉片15可位于定位至各側(cè)的一排轉(zhuǎn)子葉片14之間。排中的定子葉片15中的各個(gè)可構(gòu)造成從與流路的外邊界35的連接處徑向向內(nèi)地延伸。定子葉片15可包括用于與穿過壓縮機(jī)11的工作流體流相互作用的翼型件37，且如所例示的，靜止環(huán)形填充件19可連接在翼型件37的內(nèi)側(cè)末梢38處，以合乎需要地配置在環(huán)形腔39內(nèi)。如將理解的，環(huán)形腔39指在轉(zhuǎn)子葉片14的相鄰排之間形成的內(nèi)徑向間隙。更具體而言，兩個(gè)鄰近排的轉(zhuǎn)子葉片14可在它們之間限定周向的延伸的環(huán)形間隙，如在本文中使用的，其是環(huán)形腔39。如上所例示的，環(huán)形腔39可相對(duì)于環(huán)繞它的結(jié)構(gòu)和通往流路的平面來描述。因此，沿著上游間隙面，環(huán)形腔39可在該方向上由轉(zhuǎn)子葉片14的根部24限定，且同樣地，沿下游間隙面到它的那一側(cè)由轉(zhuǎn)子葉片14的根部24限定。環(huán)形腔39的內(nèi)側(cè)基底可以由連接轉(zhuǎn)子葉片14的鄰近排的轉(zhuǎn)子葉輪22的旋轉(zhuǎn)交叉結(jié)構(gòu)限定，如圖4所示。其他構(gòu)造也是可能的，因?yàn)閮?nèi)側(cè)基底還可由轉(zhuǎn)子葉輪22的邊沿27限定，如在下面更詳細(xì)地討論的。如果沒有圖4的靜止環(huán)形填充件，那么環(huán)形腔39可通往流路，其可稱為外側(cè)上限(outboard ceiling)。如在本文中使用的，外側(cè)上限可相對(duì)于參考平面來限定，該參考平面接近環(huán)繞的平臺(tái)28的表面輪廓的延續(xù)部分。即，參考平面可在在其各側(cè)上在轉(zhuǎn)子葉片14的平臺(tái)28之間延伸且與它們近似共面。根據(jù)常規(guī)設(shè)計(jì)，靜止填充件19可位于環(huán)形腔39內(nèi)且包括側(cè)壁，側(cè)壁在環(huán)形填充件的各側(cè)與平臺(tái)一起基本上形成穿過壓縮機(jī)11軸向區(qū)段的流路的內(nèi)邊界36。根據(jù)常規(guī)設(shè)計(jì)，靜止環(huán)形填充件19可形成密封(未示出)，其中旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)圍繞該密封定位，以便防止跨過葉片級(jí)的泄漏。
[0076]圖6和7是根據(jù)本發(fā)明示范實(shí)施例的處于安裝位置的轉(zhuǎn)子葉片14和旋轉(zhuǎn)環(huán)形填充件47的示意圖。還參照?qǐng)D8到10，其提供了根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例的環(huán)形填充件47的若干更近的視圖，且參照?qǐng)D10和11，它們提供了可用于合乎需要地配置的轉(zhuǎn)子葉片14和環(huán)形填充件47的示范燕尾件連接件，環(huán)形填充件47可定位在轉(zhuǎn)子葉片14的排之間。如將理解的，轉(zhuǎn)子葉片14可描述為包括相對(duì)于穿過流路的工作流體流的上游排和下游排。上游轉(zhuǎn)子葉片14可包括平臺(tái)28，平臺(tái)28限定流路的內(nèi)邊界36的上游軸向區(qū)段。類似地，下游轉(zhuǎn)子葉片14可包括平臺(tái)28，平臺(tái)28限定流路的內(nèi)邊界36的下游軸向區(qū)段。環(huán)形填充件47如圖所示，可定位在上游和下游轉(zhuǎn)子葉片14之間，且可包括外側(cè)平面和/或輪廓表面48，該輪廓表面48限定流路的內(nèi)邊界36的軸向區(qū)段的至少一部分，該至少一部分存在于流路的由上游和下游轉(zhuǎn)子葉片14的平臺(tái)28限定的那些部分之間或橋接那些部分。
[0077]環(huán)形填充件47的外側(cè)表面48可構(gòu)造成實(shí)現(xiàn)在由流路的第一和第二軸向區(qū)段限定的內(nèi)邊界36之間的內(nèi)邊界過渡。根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，環(huán)形填充件47的外側(cè)表面48的內(nèi)邊界過渡可包括在上游和下游轉(zhuǎn)子葉片14的平臺(tái)28的表面輪廓之間過渡的平滑空氣動(dòng)力構(gòu)造。該空氣動(dòng)力過渡可對(duì)應(yīng)于上游轉(zhuǎn)子葉片14平臺(tái)28的后緣表面輪廓與下游轉(zhuǎn)子葉片14平臺(tái)28的前緣表面輪廓之間的徑向過渡。如在圖8到10中更清楚地描述的，環(huán)形填充件47可包括在外側(cè)表面48與匹配的表面之間延伸的柄部(“填充件柄”)52，其可包括填充件燕尾件51，該填充件燕尾件51構(gòu)造成接合在轉(zhuǎn)子葉輪22中形成的軸向地接合的連接件或燕尾槽26，如結(jié)合圖11和12更詳細(xì)地討論的。
[0078]根據(jù)某實(shí)施例，環(huán)形填充件47可構(gòu)造成包括懸伸臂57。如所例示的，懸伸臂57可包括軸向懸臂區(qū)段，該軸向懸臂區(qū)段延伸超過填充件燕尾件51的軸向界限。盡管其他構(gòu)造是可能的，但懸伸臂57可朝下游轉(zhuǎn)子葉片14的平臺(tái)28向后延伸。即，懸伸臂57可向后延伸一段距離，以將環(huán)形填充件47的后緣期望地定位為接近下游轉(zhuǎn)子葉片14的平臺(tái)28的前緣。通過以此方式構(gòu)造，將理解的是，環(huán)形填充件47的外側(cè)表面48可描述為包括懸臂軸向區(qū)段和未懸臂軸向區(qū)段。根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，懸臂軸向區(qū)段與未懸臂軸向區(qū)段的比率可在大約0.3至
0.6之間。
[0079]如在圖11和12中最清楚地示出的，本發(fā)明包括轉(zhuǎn)子葉輪22，該轉(zhuǎn)子葉輪22具有用來將轉(zhuǎn)子葉片14和環(huán)形填充件47連接到其的軸向連接件。例如，轉(zhuǎn)子葉輪22可具有連接件，該連接件軸向地接合且共同地支持和固連環(huán)形填充件47和與環(huán)形填充件47的上游側(cè)鄰近的轉(zhuǎn)子葉片14二者。根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，該布置可用在壓縮機(jī)11的流路內(nèi)。根據(jù)另一示例，轉(zhuǎn)子葉輪22可包括連接件，該連接件軸向地接合且共同地支持和固連環(huán)形填充件47和定位在環(huán)形填充件47的正下游的轉(zhuǎn)子葉片14二者。根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，該布置可用在渦輪12的流路內(nèi)。通過這樣構(gòu)造，將理解的是，環(huán)形填充件47是旋轉(zhuǎn)構(gòu)件，且還沿與相鄰的轉(zhuǎn)子葉片14公共的連接軸線受到支持。雖然為相鄰的構(gòu)件，然而根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，轉(zhuǎn)子葉片14和環(huán)形填充件47構(gòu)造為相對(duì)于彼此分開的，非整體地形成的構(gòu)件。
[0080]連接環(huán)形填充件47和轉(zhuǎn)子葉片14二者的軸向連接件可形成在轉(zhuǎn)子葉輪22的邊沿上。轉(zhuǎn)子葉片14的匹配表面可形成在轉(zhuǎn)子葉片14的徑向最內(nèi)面上。類似地，環(huán)形填充件47的匹配表面可形成在環(huán)形填充件47的徑向最內(nèi)面上。根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，連接件包括軸向地定向的燕尾槽26。在此種情況下，轉(zhuǎn)子葉片14和環(huán)形填充件47中的各個(gè)上的匹配表面可構(gòu)造為軸向地伸長(zhǎng)的燕尾件25，該燕尾件25用于可滑動(dòng)地接合燕尾槽26。如將理解的，燕尾槽26可在形成在前方軸向面59上的成形燕尾件開口與轉(zhuǎn)子葉輪22的后方軸向面61之間延伸。燕尾槽26可形成到轉(zhuǎn)子葉輪22的邊沿27中。燕尾件25和燕尾槽26可構(gòu)造成包括多個(gè)對(duì)應(yīng)的壓力面64，壓力面64防止它們之間的相對(duì)徑向移動(dòng)，從而在操作期間固連和支持轉(zhuǎn)子葉片14和環(huán)形填充件47。更具體而言，轉(zhuǎn)子葉片14的燕尾件25的橫截面和環(huán)形填充件47可如此構(gòu)造以對(duì)應(yīng)于在轉(zhuǎn)子葉輪22的軸向面59，61上形成的成形燕尾件25開口。上游轉(zhuǎn)子葉片14的燕尾件25和環(huán)形填充件47在安裝時(shí)可包括公共軸線。根據(jù)備選實(shí)施例，在轉(zhuǎn)子葉片14/環(huán)形填充件47和轉(zhuǎn)子葉輪22之間的軸向地定向的連接件可顛倒，使得軸向地定向的燕尾件限定在轉(zhuǎn)子葉輪22上，且軸向地定向的燕尾槽26形成在轉(zhuǎn)子葉片14/環(huán)形填充件47上。更具體而言，燕尾件可形成以便從邊沿27徑向地凸出，且在轉(zhuǎn)子葉輪22的軸向面59，61之間軸向地延伸。在此種情況下，如將理解的，轉(zhuǎn)子葉片14和環(huán)形填充件47二者的匹配表面可構(gòu)造為軸向地伸長(zhǎng)的燕尾槽，該燕尾槽構(gòu)造成可滑動(dòng)地接合在轉(zhuǎn)子葉輪22的邊沿27上形成的燕尾件。
[0081]圖12是根據(jù)本發(fā)明示范實(shí)施例的由葉片燕尾件25和環(huán)形填充件47燕尾件25接合的燕尾槽26的透視側(cè)剖視圖。如將理解的，燕尾槽26可包括與轉(zhuǎn)子葉輪22的厚度對(duì)應(yīng)的軸向長(zhǎng)度。根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，轉(zhuǎn)子葉片14的燕尾件25可具有至少超過燕尾槽26的軸向長(zhǎng)度的一半的軸向長(zhǎng)度。環(huán)形填充件47的燕尾件25可包括如下軸向長(zhǎng)度，其可近似與轉(zhuǎn)子葉輪22的燕尾槽26的軸向長(zhǎng)度和轉(zhuǎn)子葉片14的燕尾件25的軸向長(zhǎng)度之間的差值一致。根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施例，轉(zhuǎn)子葉片14的燕尾件25可構(gòu)造為包括占燕尾槽26的軸向長(zhǎng)度的至少70 %的軸向長(zhǎng)度。
[0082]如已提到的，上游和下游轉(zhuǎn)子葉片14之間的距離可稱為在它們之間形成的環(huán)形腔39的軸向間隙寬度。上游間隙面(其例如可由上游轉(zhuǎn)子葉片14的根部24限定)和下游間隙面(其例如可由下游轉(zhuǎn)子葉片14的根部24限定)可形成環(huán)形腔39的各軸向側(cè)，且因此，軸向間隙寬度可為這些構(gòu)件之間的距離。環(huán)形腔39的內(nèi)側(cè)基底可由轉(zhuǎn)子葉輪22的邊沿限定，且環(huán)形腔39的外側(cè)上限可由參考平面限定，該參考平面在上游和下游轉(zhuǎn)子葉片14的平臺(tái)28之間延伸且與它們近似共面。根據(jù)某優(yōu)選實(shí)施例，環(huán)形填充件47的外側(cè)表面48構(gòu)造成與環(huán)形腔39的外側(cè)上限近似共面。備選地，環(huán)形腔39可描述為包括圍繞流路周向地延伸的軸向間隙寬度，其中該軸向間隙寬度限定在上游轉(zhuǎn)子葉片14的平臺(tái)28的后緣和下游轉(zhuǎn)子葉片14的平臺(tái)28的前緣之間。在該情況下，環(huán)形填充件47的外側(cè)表面48可如此構(gòu)造以橋接環(huán)形腔39的基本上全部的軸向間隙寬度。環(huán)形填充件47的外側(cè)表面48可包括前緣，該前緣基本上抵接上游轉(zhuǎn)子葉片14的平臺(tái)28的后緣。環(huán)形填充件47的外側(cè)表面48還可包括后緣，該后緣與下游轉(zhuǎn)子葉片14的平臺(tái)28的前緣處于接近、間隔的關(guān)系。該接近、間隔的關(guān)系可基于在燃?xì)鉁u輪的操作期間穿過其的工作流體的有限吸入。
[0083]如在圖7至11中進(jìn)一步示出的，公開了提供環(huán)形填充件47和轉(zhuǎn)子葉片14組件的有效且可靠的軸向固持的特征，同時(shí)根據(jù)某優(yōu)選實(shí)施例，這些特征還提供對(duì)跨過葉片排的泄漏流的阻力。根據(jù)示范實(shí)施例，根據(jù)本發(fā)明的軸向固持件可包括徑向凸出，例如側(cè)緣(skirt)53，該側(cè)緣53徑向地凸出，以便與從轉(zhuǎn)子葉輪22的邊沿27突出的阻擋表面或徑向臺(tái)階69徑向地重疊。如在本文中使用的，例如，側(cè)緣53可與阻擋結(jié)構(gòu)徑向地重疊，如果側(cè)緣53構(gòu)造成以便包括內(nèi)側(cè)邊緣，該內(nèi)側(cè)邊緣位于阻擋結(jié)構(gòu)的外側(cè)邊緣的徑向內(nèi)側(cè)。如所例示的，側(cè)緣53可構(gòu)造在環(huán)形填充件47的前緣處，以便包括與環(huán)形填充件47的前方面55相反的軸向地定向的后方面或接觸表面54。徑向臺(tái)階69可形成為使得一旦環(huán)形填充件47沿燕尾槽26滑動(dòng)以達(dá)到期望或安裝位置，則在其與側(cè)緣53之間的徑向重疊阻止環(huán)形填充件47的軸向移動(dòng)。安裝位置可為期望的軸向位置，使得環(huán)形填充件47的構(gòu)件相對(duì)于周圍的結(jié)構(gòu)達(dá)到期望的空間關(guān)系，諸如，例如環(huán)形填充件47的后緣從下游轉(zhuǎn)子葉片14的平臺(tái)28的前緣偏移期望距離的位置。
[0084]根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施例，徑向臺(tái)階69可從轉(zhuǎn)子葉輪22的邊沿27徑向地突出，且朝燕尾槽26的后方端部定位。盡管其他構(gòu)造也是可能的，但如圖中所示，徑向臺(tái)階69可構(gòu)造成使得一端鄰近轉(zhuǎn)子葉輪22的后方軸向面61。如所例示的，徑向臺(tái)階69可從轉(zhuǎn)子葉輪22的邊沿27凸出，通過如此構(gòu)造，可限定軸向定向的面或接觸表面70，這意味著與環(huán)形填充件47的對(duì)應(yīng)的徑向地重疊的表面即前述后方面或接觸面54抵觸。根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，在圖11中最清楚地例示的，一對(duì)徑向臺(tái)階69可圍繞燕尾槽26周向地間隔。以此方式，環(huán)形填充件47的側(cè)緣53的接觸面54可在燕尾槽26的各側(cè)上接觸徑向臺(tái)階69。如將理解的，這通常在更大的表面面積上擴(kuò)展徑向臺(tái)階69和側(cè)緣53的接觸面54之間的接觸面積，因此，可改善界面的可靠性和耐久性。如將理解的，在提供可靠的連接的同時(shí)，固持特征阻礙跨過葉片排的泄漏。具體而言，一旦形成界面，則側(cè)緣53/臺(tái)階69組件可阻擋潛在的泄漏通道。而且，如將理解的，該連接可構(gòu)造成填充內(nèi)側(cè)或平臺(tái)下區(qū)域中的更多，使得在操作期間通常灌入這些區(qū)域的高壓流體具有更受限的泄漏流路。
[0085]圖13是示出根據(jù)本發(fā)明示范實(shí)施例的兩個(gè)轉(zhuǎn)子葉片14和環(huán)形填充件47組件的側(cè)面示意側(cè)視圖。如將理解的，轉(zhuǎn)子葉片14和環(huán)形填充件47組件可通過各自的相對(duì)軸向長(zhǎng)度來描述。例如，轉(zhuǎn)子葉片14的根部的軸向長(zhǎng)度可限定根部長(zhǎng)度(圖13中的“U”)，且環(huán)形填充件47的外側(cè)表面48的軸向長(zhǎng)度可限定填充件長(zhǎng)度(圖13中的“L2”)。雖然其他構(gòu)造是可能的，但根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，轉(zhuǎn)子葉片14和環(huán)形填充件47可構(gòu)造成使得填充件長(zhǎng)度與根部長(zhǎng)度的比率在大約0.3至0.7之間。更優(yōu)選地，填充件長(zhǎng)度與根部長(zhǎng)度的比率可為大約0.5。根據(jù)另一優(yōu)選實(shí)施例，轉(zhuǎn)子葉片14和環(huán)形填充件47可構(gòu)造成使得填充件長(zhǎng)度與根部長(zhǎng)度的比率在大約0.4至0.8之間。更優(yōu)選地，填充件長(zhǎng)度與根部長(zhǎng)度的比率包括大約0.6。
[0086]圖14是根據(jù)本發(fā)明備選實(shí)施例的具有備選軸向固持特征的轉(zhuǎn)子葉片14和環(huán)形填充件47的側(cè)視圖。還參照?qǐng)D15和16，還分別地提供燕尾槽26的俯視圖和圖14的環(huán)形填充件47的側(cè)視圖。如所例示的，根據(jù)示范實(shí)施例，環(huán)形填充件47可包括伸長(zhǎng)的徑向凸出小塊(nub)或筋72，小塊或筋72在橫截面形狀方面與在燕尾槽26的基底74中形成的軸向地延伸的匹配溝槽73—致。如所例示的，在優(yōu)選的實(shí)施例中，匹配溝槽73具有基本上恒定的橫截面形狀，其從轉(zhuǎn)子葉輪22的前方軸向面59伸長(zhǎng)且在位于轉(zhuǎn)子葉輪22的后方部分內(nèi)的終止面75處終止。根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施例，溝槽73的終止面75位于轉(zhuǎn)子葉輪22的后方軸向面61附近。如將理解的，環(huán)形填充件47上的筋72可構(gòu)造成包括接觸面76，該接觸面76形成為以便與溝槽73的終止面75徑向地重疊且與其進(jìn)行接觸。因此，終止面75和接觸面76可協(xié)作，以便一旦環(huán)形填充件47沿燕尾槽26滑動(dòng)以達(dá)到期望或安裝位置，則阻止環(huán)形填充件47的繼續(xù)的向后軸向移動(dòng)。根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施例，筋72從環(huán)形填充件47的燕尾件25的最內(nèi)表面徑向向內(nèi)地突出。如所例示的，筋72可朝燕尾件25的前方端部定位。盡管其他構(gòu)造也是可能的，但如圖所示，筋72可構(gòu)造成使得前方端部定位成鄰近環(huán)形填充件47的燕尾件25的前方面。筋72的后方端部或接觸面76可構(gòu)造成位于環(huán)形填充件47的燕尾件25的軸向中點(diǎn)附近。
[0087]此外，圖14到16的組合的轉(zhuǎn)子葉片/環(huán)形填充件組件可通過額外的常規(guī)鎖定機(jī)構(gòu)而相對(duì)于軸向地向前的移動(dòng)得到固持。以此方式，可使得組件相對(duì)于向前或向后的軸向移動(dòng)固定。而且，根據(jù)備選實(shí)施例，諸如當(dāng)環(huán)形填充件47位于轉(zhuǎn)子葉片14的上游處，而非圖中規(guī)定的下游側(cè)時(shí)，轉(zhuǎn)子葉片/環(huán)形填充件組件的構(gòu)造可顛倒，使得環(huán)形填充件47從向后方向可滑動(dòng)地接合，且筋72/溝槽73組件一旦接合則會(huì)限制在向前軸向方向上的進(jìn)一步軸向移動(dòng)。如將理解的，在該情況下，其他常規(guī)鎖定機(jī)構(gòu)將構(gòu)造為防止組合的組件的向后軸向移動(dòng)。
[0088]圖17是根據(jù)本發(fā)明示范實(shí)施例的具有備選的軸向固持特征的轉(zhuǎn)子葉片24和環(huán)形填充件47的側(cè)視圖。如所例示的，環(huán)形填充件47的孔口91和銷92構(gòu)造可用作限制轉(zhuǎn)子葉片14在向前和向后的軸向方向二者上的軸向移動(dòng)的一種方式。如圖所示，孔口91可制成徑向地延伸穿過環(huán)形填充件47，環(huán)形填充件47共用與轉(zhuǎn)子葉片14相同的軸向地接合的燕尾槽26?？卓?1還可延伸到轉(zhuǎn)子葉輪22的邊沿27中。一旦接合，則如將理解的，銷92與轉(zhuǎn)子葉輪22以如下方式機(jī)械地對(duì)接:以便相對(duì)于向前或向后方向上的軸向移動(dòng)來固持葉片14/環(huán)形填充件47。
[0089]圖18是根據(jù)示范實(shí)施例的具有備選附接構(gòu)造的轉(zhuǎn)子葉片14和環(huán)形填充件47的側(cè)視圖。還分別參照?qǐng)D19和20，圖18的構(gòu)造的側(cè)視圖和透視圖提供了根據(jù)其他實(shí)施例的當(dāng)前的額外方面。與已討論的其他實(shí)施例一樣，環(huán)形填充件47可位于鄰近排的轉(zhuǎn)子葉片14之間。而且，轉(zhuǎn)子葉輪22的邊沿27可包括軸向連接件，該軸向連接件用于接合在轉(zhuǎn)子葉片14的徑向最內(nèi)面上形成的匹配表面。然而，在該情況下，環(huán)形填充件47可通過連接件而連接到轉(zhuǎn)子葉輪22，該連接件不以與轉(zhuǎn)子葉片14的連接件相同的方式定向。按照這些實(shí)施例，如所例示的，轉(zhuǎn)子葉輪22的邊沿27可包括周向連接件，該周向連接件用于周向地接合在環(huán)形填充件47的徑向最內(nèi)面上形成的匹配表面。更具體而言，如前所述，轉(zhuǎn)子葉片14的軸向連接件可包括軸向地定向的燕尾槽26，且轉(zhuǎn)子葉片14上的對(duì)應(yīng)的匹配表面是構(gòu)造成可滑動(dòng)地接合燕尾槽26的軸向地伸長(zhǎng)的燕尾件25。然而，在環(huán)形填充件47的情況下，可形成包括圍繞轉(zhuǎn)子葉輪22的邊沿27形成的周向燕尾件81的周向連接件，如所例示的，且環(huán)形填充件47的匹配表面可構(gòu)造為與燕尾件81對(duì)應(yīng)的周向地定向的燕尾槽82。燕尾槽82可構(gòu)造成用于可滑動(dòng)地接合葉輪燕尾件81。根據(jù)另一例子，轉(zhuǎn)子葉輪22可構(gòu)造為以便包括周向燕尾槽，且環(huán)形填充件47可構(gòu)造為以便包括燕尾件。
[0090]此外，根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，如在圖20中最清楚地示出的，懸伸臂57可形成在外側(cè)表面48的前緣上。懸伸臂57可包括延伸超過燕尾槽82的軸向界限的軸向懸臂區(qū)段。根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，懸伸臂57還可描述為延伸超過環(huán)形填充件47的柄52的軸向界限，如所例示的。盡管其他構(gòu)造也是可能的，但懸伸臂57可朝上游轉(zhuǎn)子葉片14的平臺(tái)28向前延伸。即，懸伸臂57可向前延伸一段距離，以將環(huán)形填充件47的前緣合乎需要地定位在上游轉(zhuǎn)子葉片14的平臺(tái)28的后緣附近。如圖19和20中還示出的，后方側(cè)緣77可定位在外側(cè)表面48的后方邊緣處。如所例示的，后方側(cè)緣77可沿環(huán)形填充件47的后緣徑向向內(nèi)地延伸，且因此，可限定面朝后的側(cè)緣面78。
[0091 ]根據(jù)本發(fā)明，環(huán)形填充件47和轉(zhuǎn)子葉輪22之間的燕尾件附接幾何結(jié)構(gòu)可包括改善連接性能的若干特征。首先，可包括多于一個(gè)的壓力面64，這例如可以通過多叉“樹”構(gòu)造來實(shí)現(xiàn)。此外，壓力面64可成角度，以便防止鄰接構(gòu)件內(nèi)的集中應(yīng)力。因此，壓力面64的角度相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)中心線可在0°和90°之間變化。例如，根據(jù)優(yōu)選實(shí)施方式，如在圖18和19中例示的，壓力面64可以以近似45°成角度。根據(jù)另一優(yōu)選實(shí)施例，如圖20中所例示的，壓力面相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)中心線可為近似0°。如在圖20中還例示的，用于分散應(yīng)力的其他特征可并入燕尾件連接件的幾何結(jié)構(gòu)內(nèi)。如將理解的，應(yīng)力集中的減小可使轉(zhuǎn)子葉輪22和環(huán)形填充件47的壽命跨度最大化，而不消極地影響性能。因此，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，形成在轉(zhuǎn)子葉輪22上的燕尾件81可包括如圖20中所示的斜面轉(zhuǎn)角85。根據(jù)另一實(shí)施例，回切口(backcut)86可形成在填充件燕尾槽86的轉(zhuǎn)角處，以便在更大面積上分散在其他情況下將集中在該位置處的應(yīng)力。材料可使用任何合適的工藝來移除，諸如磨削或銑削工藝等。如將理解的，這些特征還可與在本文中公開的其他實(shí)施例一起使用。
[0092]如本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的，以上與若干示范實(shí)施例相關(guān)地描述的許多變化的特征和構(gòu)造可進(jìn)一步選擇性地應(yīng)用，以形成本發(fā)明的其他可能的實(shí)施例。出于簡(jiǎn)潔和考慮本領(lǐng)域技術(shù)人員的能力，在本文中不詳細(xì)地討論各可能的重復(fù)，然而由以下的若干權(quán)利要求包含的所有的組合和可能的實(shí)施例意圖為本申請(qǐng)的一部分。此外，根據(jù)本申請(qǐng)的若干示范實(shí)施例的以上描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到改進(jìn)、變化和修改。本領(lǐng)域內(nèi)的此種改進(jìn)、變化和修改還意圖由所附權(quán)利要求覆蓋。而且，應(yīng)明白的是，前述僅與本申請(qǐng)的所描述的實(shí)施例相關(guān)，且可在本文中作出許多變化和修改，而不脫離由下面的權(quán)利要求及其等同物限定的本申請(qǐng)的精神和范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種燃?xì)鉁u輪，其包括具有轉(zhuǎn)子組件的流路，所述轉(zhuǎn)子組件包括: 第一轉(zhuǎn)子葉輪，其支持第一轉(zhuǎn)子葉片，所述第一轉(zhuǎn)子葉片包括平臺(tái)，所述平臺(tái)限定所述流路的內(nèi)邊界的第一軸向區(qū)段； 第二轉(zhuǎn)子葉輪，其支持第二轉(zhuǎn)子葉片，所述第二轉(zhuǎn)子葉片包括平臺(tái)，所述平臺(tái)限定所述流路的內(nèi)邊界的第二軸向區(qū)段;和 環(huán)形填充件，其包括外側(cè)表面，所述外側(cè)表面限定在所述流路的內(nèi)邊界的第一軸向區(qū)段和第二軸向區(qū)段之間存在的所述流路的內(nèi)邊界的第三軸向區(qū)段的至少一部分； 其中，所述第一轉(zhuǎn)子葉輪包括軸向連接件，所述軸向連接件用于軸向地接合在所述第一轉(zhuǎn)子葉片的徑向最內(nèi)面上形成的匹配表面;且 其中，內(nèi)側(cè)旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)包括周向連接件，所述周向連接件用于周向地接合在所述環(huán)形填充件的徑向最內(nèi)面上形成的匹配表面。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃?xì)鉁u輪，其中，所述軸向連接件包括軸向燕尾槽;且 其中，所述第一轉(zhuǎn)子葉片上的匹配表面包括構(gòu)造成用于可滑動(dòng)地接合所述軸向燕尾槽的軸向地伸長(zhǎng)的燕尾件。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的燃?xì)鉁u輪，其中，所述周向連接件包括從所述轉(zhuǎn)子葉輪的邊沿凸出的周向燕尾件;且 其中，所述環(huán)形填充件的匹配表面包括構(gòu)造成用于可滑動(dòng)地接合所述周向燕尾件的周向地伸長(zhǎng)的燕尾槽。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的燃?xì)鉁u輪，其中，所述軸向連接件的軸向燕尾件和燕尾槽包括多個(gè)對(duì)應(yīng)的壓力面，以用于防止它們之間的相對(duì)徑向移動(dòng)。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的燃?xì)鉁u輪，其中，所述周向連接件的周向燕尾件和燕尾槽包括多個(gè)對(duì)應(yīng)的壓力面，以用于防止它們之間的相對(duì)徑向移動(dòng)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃?xì)鉁u輪，其中，所述軸向連接件包括從所述轉(zhuǎn)子葉輪的邊沿凸出的軸向燕尾件;且 其中，所述第一轉(zhuǎn)子葉片上的匹配表面包括構(gòu)造成用于可滑動(dòng)地接合所述軸向燕尾件的軸向地伸長(zhǎng)的燕尾槽。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃?xì)鉁u輪，其中，所述周向連接件包括周向燕尾槽;且 其中，所述環(huán)形填充件的匹配表面包括構(gòu)造成用于可滑動(dòng)地接合所述周向燕尾槽的周向地伸長(zhǎng)的燕尾件。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的燃?xì)鉁u輪，其中，所述軸向連接件的軸向燕尾件和燕尾槽包括多個(gè)對(duì)應(yīng)的壓力面，以用于防止它們之間的相對(duì)徑向移動(dòng);且 其中，所述周向連接件的周向燕尾件和燕尾槽包括多個(gè)對(duì)應(yīng)的壓力面，以用于防止它們之間的相對(duì)徑向運(yùn)動(dòng)。9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的燃?xì)鉁u輪，其中，相對(duì)于在所述燃?xì)鉁u輪的操作期間穿過所述流路的工作流體的預(yù)期流動(dòng)方向，所述第一軸向區(qū)段包括上游軸向區(qū)段且所述第二軸向區(qū)段包括所述流路的內(nèi)邊界的下游軸向區(qū)段，且所述第三軸向區(qū)段包括配置在它們之間的所述流路的內(nèi)邊界的中間軸向區(qū)段。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的燃?xì)鉁u輪，其中，所述燃?xì)鉁u輪包括可操作地連結(jié)到渦輪的壓縮機(jī)，且所述流路包括壓縮機(jī)流路;且 其中，所述環(huán)形填充件包括旋轉(zhuǎn)的整體地形成的構(gòu)件。
【文檔編號(hào)】F01D11/00GK105863742SQ201511036306
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2015年12月31日
【發(fā)明人】M·J·希利, J·P·拉蒂默
【申請(qǐng)人】通用電氣公司