涡轮叶片销钉密封件的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明总体涉及燃气涡轮发动机，具体涉及一种涡轮叶片销钉密封件。
【背景技术】
[0002]燃气涡轮发动机包括压气机、燃烧室以及涡轮节。涡轮节包括具有相邻斜面的涡轮叶片。来自燃烧室的加热空气或气体可以从斜面之间的间隙通过，从而提高涡轮部件的工作温度。
[0003]授予H.Kim的第8，137，072号美国专利公开了一种涡轮叶片。涡轮叶片可具有从涡轮平台的第一平面延伸的翼面。涡轮叶片可进一步具有涡轮平台的第一侧袋，第一侧袋被配置成基本上完全容纳第一侧袋的前壁和第一侧袋的后壁之间的第一动密封件。第一侧袋可具有凸表面和凹表面，凸表面在前壁和后壁之间延伸。涡轮叶片还可具有涡轮平台的第二侧袋，第二侧袋被配置成用于容纳第二动密封件的一部分。
[0004]本发明的目的是克服发明者们发现的一个或更多的问题。
【发明内容】
[0005]公开了一种用于具有涡轮盘和多个涡轮叶片的燃气涡轮发动机的销钉密封件。销钉密封件包括圆柱形本体、第一端和与第一端相对的、位于远端的第二端。销钉密封件配置成安装在两个相邻的涡轮叶片之间，这两个相邻的涡轮叶片设在受压侧密封槽和吸力侧密封槽内，受压侧密封槽延伸到第一涡轮叶片的受压侧斜面中，吸力侧密封槽延伸到第二涡轮叶片的吸力侧斜面中。销钉密封件的长度配置如下:当销钉密封件与后受压侧表面或后吸力侧表面接触时，销钉密封件向前伸，从每个相邻涡轮叶片的翼面前缘伸出至少0.020英寸，其中后受压侧表面位于每个翼面前缘的远端的受压侧密封槽的一端，后吸力侧表面位于每个翼面前缘的远端的吸力侧密封槽的一端。在燃气涡轮发动机运行过程中，销钉密封件在相对于燃气涡轮发动机的轴线的径向上成3至10度的角。
【附图说明】
[0006]图1是例示性燃气涡轮发动机的示意图。
[0007]图2是涡轮盘组件一部分的截面视图。
[0008]图3是图2中涡轮叶片的受压侧的透视图。
[0009]图4是图3中的涡轮叶片的吸力侧的透视图。
[0010]图5是图2中环绕销钉密封件430的截面视图的部分的详细视图。
[0011]图6是图2和图5中销钉密封件的平面图。
[0012]图7是包括图4中的涡轮叶片和图6中的销钉密封件的涡轮叶片组件的吸力侧的透视图。
【具体实施方式】
[0013]本文所公开的系统和方法包括涡轮盘组件。在实施例中，所述涡轮盘组件包括涡轮盘、涡轮叶片和销钉密封件。每个涡轮叶片包括位于受压侧斜面内的受压侧密封槽以及位于吸力侧斜面内的吸力侧密封槽。所述受压侧密封槽包括受压侧密封表面，所述吸力侧密封槽包括吸力侧密封表面。第一涡轮叶片的受压侧密封槽以及与第一涡轮叶片相邻的第二涡轮叶片的吸力侧密封槽相结合构成密封槽。每个密封槽内有销钉密封件。在燃气涡轮发动机运行过程中，每个销钉密封件与受压侧密封表面和吸力侧密封表面相邻并接触。来自燃烧反应的空气或气体可以从相邻的受压侧和吸力侧的斜面之间通过。空气可以产生冲击并提高涡轮盘的盘柱的工作温度。这些销钉密封件可以阻挡、减少加热空气或对加热空气重新导向，从而降低盘柱的工作温度并延长涡轮盘的蠕变寿命。受压侧密封表面和吸力侧密封表面之间的角度在95至115度之间，可以减少密封件和相邻涡轮叶片之间可能导致的粘结现象并有助于受压侧密封表面和吸力侧密封表面之间接触载荷的均匀分布。密封槽可以在径向上相对于涡轮盘柱轴线成角度，从而有助于延长销钉密封件并增加销钉密封件和受压侧密封表面以及销钉密封件和吸力侧密封表面之间的接触面积。
[0014]图1是例示性燃气涡轮发动机的示意图，其中一些表面被省略了或增大了尺寸(如此处及其他图中)用于增加清晰度以及方便解释。此外，本发明可以参考“向上”和“向下”的方向。通常，所有“向上”和“向下”的方向都与一次空气(即燃烧过程使用的空气)的流向相关联，另有规定的除外。例如，“向上”是指相对于一次空气是“上行”，“向下”是指相对于一次空气是“下行”。
[0015]此外，本发明一般都可以参考燃气涡轮发动机的中心旋转轴线95，所述中心旋转轴线95通常可以由其轴120 (由多个轴承组件150支撑)的纵向轴线来限定。其他各种发动机同轴部件都可以共用或共享所述中心轴线95。所有涉及径向、轴向和周向的方向及测量尺寸，均参考中心轴线95，另有规定的除外，且诸如“内部的”和“外部的”之类的术语通常表明较小或较大的径向距离，其中径向96可以是任何垂直且从中心轴线95向外辐射的方向。
[0016]燃气涡轮发动机100包括入口 110、轴120、气体发生器或“压气机”200、燃烧室300、涡轮400、排气装置500和功率输出耦合器600。所述的燃气涡轮发动机100可具有单轴或双轴配置。
[0017]所述的压气机200包括压气机转子组件210、压气机固定叶片(“定子”)250和入口导向叶片255。压气机转子组件210机械耦合至轴120。如图所示，压气机转子组件210是轴向流动转子组件。压气机转子组件210包括一个或多个压气机轮盘组件220。每个压气机轮盘组件220包括压气机转子轮盘，沿其周向安装有压气机转子叶片。定子250在轴向上在每个压气机轮盘组件220之后。与在压气机轮盘组件220之后的相邻的定子250成对配合的每个压气机轮盘组件220被看作一个压气机级。压气机200包括多个压气机级。入口导向叶片255在轴向上在第一压气机级之前。
[0018]燃烧室300包括一个或多个注射器350并且包括一个或多个燃烧室390。
[0019]涡轮400包括涡轮转子组件410和涡轮喷嘴450。涡轮转子组件410机械耦合至轴120。如图所示，涡轮转子组件410是轴向流动转子组件。涡轮转子组件410包括一个或多个涡轮盘组件420。每个涡轮盘组件420包括涡轮盘422 (如图2所示)，其周向上布置有涡轮叶片460(如图2至图5所示)。涡轮喷嘴450在轴向上在每个涡轮盘组件420之前。与在涡轮盘组件420之前的相邻的涡轮喷嘴450成对配合的每个涡轮盘组件420被看作一个涡轮级。涡轮400包括多个涡轮级。
[0020]排气装置500包括排气扩压器520和排气集合器550。
[0021]图2是图1中的燃气涡轮发动机的涡轮盘组件420的一部分的截面视图。涡轮盘组件420包括涡轮盘422、涡轮叶片460 (其中两个如图2所示)、阻尼器425 (其中一个如图2所示)和销钉密封件430 (其中一个如图2所示)。涡轮盘422是圆柱形，且包括径向向外延伸的盘柱424。相邻盘柱424形成涡轮盘槽423。每个涡轮盘槽423可以具有枞树或楔形榫头形状，且被配置成容纳涡轮叶片460。
[0022]每个涡轮叶片460包括平台463、翼面461和叶根462。翼面461沿着第一方向从平台463向外延伸，形成前缘458 (如图3所示)、后缘459 (如图3所示)、受压侧471和吸力侧481。当涡轮叶片460安装在涡轮盘422内时，翼面461从平台463向外延伸。受压侧471横跨在前缘458和后缘459之间成凹形。吸力侧481是与受压侧471相对的一侧，且横跨在前缘458和后缘459之间成凸形。
[0023]叶根462沿着第二方向，即与翼面461相反的方向或与第一方向相反的方向，从平台463向内延伸。当涡轮叶片460安装在涡轮盘422内时，叶根462沿着径向向内的方向从平台463延伸。叶根462是父部件附接件，且被配置成插入到涡轮盘槽423中。叶根462可以具有枞树或楔形榫头形状。
[0024]平台463包括从受压侧471向外延伸的受压侧平台473和沿着与受压侧平台473相反的方向从吸力侧481延伸的吸力侧平台483。当涡轮叶片460安装在涡轮盘422内时，受压侧平台473沿着相对于涡轮盘422的轴线的第一周向延伸，而吸力侧平台483沿着第二周向，即相对于涡轮盘422与第一周向相反的方向延伸。
[0025]受压侧平台473包括受压侧斜面472。受压侧斜面472是在受压侧平台473的末端的表面，且位于翼面461的远端。受压侧斜面472可以相对于受压侧平台473延伸的方向形成一定角度。在一实施例中，受压侧斜面472与受压侧平台473的方向垂直。在另一实施例中，受压侧斜面472从垂直于受压侧