專利名稱：用于渦輪機楔形榫的曲徑密封件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請一般地涉及任何類型的渦輪機，尤其涉及經(jīng)由曲徑密封件 來密封渦輪機葉片楔形榫和渦輪機轉(zhuǎn)子之間的間隙的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
燃氣渦輪機通常包括具有多個周向間隔的葉片(bucket或blade) 的渦輪機轉(zhuǎn)子(輪)。葉片通?？砂ㄒ硇?、平臺、葉柄、楔形榫和其 它元件。各葉片的楔形榫置于渦輪機轉(zhuǎn)子內(nèi)并緊固在其中。翼型伸入 熱氣通道以便將氣體動能轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)機械能。多個冷卻介質(zhì)通道可徑
由于熱負載和/或離心負載的增加，基于楔形榫的鍵形物(tab)和轉(zhuǎn) 子表面之間的間隙，在冷卻介質(zhì)供應回路中可能發(fā)生滲漏。從葉片供 應回路到輪間隔的空氣損失量相對于葉片冷卻介質(zhì)流需求量是明顯 的。此外，空氣可從后來的壓縮機級中抽出，使得能量輸出和總效率 的損失在發(fā)動機運行期間是有影響的。
已經(jīng)做了努力來限制這種滲漏。例如， 一種方法包括在楔形榫4定 形物上沉積鋁以便至少部分地填滿間隙。具體地，360度環(huán)可緊靠楔 形榫面的前側(cè)壓緊。盡管這種設(shè)計密封好且耐用，但這種設(shè)計不易拆 卸和現(xiàn)場更換。相反地，當整個轉(zhuǎn)子凈皮拆卸時，這些環(huán)才可一皮拆卸。
因此需要一種改良的楔形榫一睫形物密封系統(tǒng)和方法。這種系統(tǒng)和 方法應足能防止通過其的滲漏，以4更增加整個系統(tǒng)的效率，并可同時 現(xiàn)場安裝和修理。

發(fā)明內(nèi)容
因而，本申請?zhí)峁┮环N用于楔形榫鍵形物和轉(zhuǎn)子之間的間隙的曲徑密封件。該曲徑密封件可包括置于楔形榫4建形物的高壓側(cè)周圍的第 一分支、置于楔形#4建形物的低壓側(cè)周圍的第二分支，和置于第一分 支和第二分支之間的曲徑室。經(jīng)過第 一分支周圍的間隙的高壓流體在 曲徑室內(nèi)膨脹以便限制流過第二分支的高壓流體量。
本申請進一步提供一種密封葉片楔形榫鍵形物和渦輪機轉(zhuǎn)子之
間間隙的方法。該方法包括如下步驟加工楔形棉4建形物以形成曲徑 室；操作渦輪機；強迫高壓流進入間隙；以及在曲徑室內(nèi)膨脹高壓流 體以便限制流過曲徑室的高壓流體量。
本申請進一步提供一種用于楔形榫鍵形物和轉(zhuǎn)子之間間隙的曲 徑密封件。該曲徑密封件可包括置于楔形辨4A形物的高壓側(cè)周圍的第 一分支、置于楔形榫鍵形物的低壓側(cè)周圍的第二分支和置于圍繞第一 分支和第二分支之間的楔形纟隼鍵形物的周邊的曲徑室。經(jīng)過楔形沖^4建 形物的第 一 分支周圍的間隙的高壓空氣在曲徑室內(nèi)膨脹以便限制流 過第二分支的高壓空氣量，進而限制第二分支周圍間隙的有效空隙。
對于閱讀過下文中結(jié)合附圖進行描述的具體實施方式
和附加權(quán) 利要求的本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，本申請的這些和其它特征將變得清楚 明白。


圖1A是可用于本文所描述的密封系統(tǒng)的具有葉冠的葉片的透視
圖1B是可用于本文所描述的密封系統(tǒng)的不具有葉冠的葉片的透
視圖2是轉(zhuǎn)子的透視圖3是本文所描述的曲徑密封件的曲徑室的透視圖； 圖4是圖3的曲徑密封件的曲徑室的側(cè)視圖； 圖5是與示出的轉(zhuǎn)子和間隙協(xié)同操作的圖3中的曲徑密封件的側(cè) 視圖。部件列表
10 葉片70第一鍵形物
20 轉(zhuǎn)子80第二4建形物
30 翼型90間隙
40 平臺100曲徑密封^f牛
50 葉柄110曲徑室
60 楔形榫70第一鍵形物
120 第一分支140高壓側(cè)
130 第二分支150低壓側(cè)
具體實施例方式
現(xiàn)在參考附圖，其中，在全部這些視圖中相同的數(shù)字指相同的元
件，圖1A示出了可在本文中使用的葉片10。葉片IO可以是紐約州 斯卡奈塔第市的通用電氣公司所售的7FA+e型燃氣渦輪機中使用的 第一或第二級葉片。任何其它類型的葉片或級也可在本文中使用。葉 片IO可用于圖2所示的轉(zhuǎn)子20。
正如所熟知的那樣，葉片10可包括翼型30、平臺40、葉柄50、 楔形榫60和其它元件。應當了解的是，葉片10是繞渦輪機轉(zhuǎn)子20 并且緊固于渦輪機轉(zhuǎn)子20的多個周向間隔葉片IO中的一個。圖1A 的葉片10具有在翼型30的一個末端上的葉冠65。圖1B的葉片11 沒有葉冠。任何其它類型的葉片設(shè)計可在本文中使用。
如上所述，轉(zhuǎn)子20可具有多個用于收容葉片10的楔形榫60的 槽25。同樣地，葉片10的翼型30伸入熱氣流，以便通過轉(zhuǎn)子20的 旋轉(zhuǎn)將氣流的動能轉(zhuǎn)化為機械能。楔形榫60可包括從其延伸的第一 柄腳(tang)或鍵形物(tab) 70和第二鍵形物80。類似的設(shè)計也可在 本文中使用。間隙90可形成在楔形沖隼60的4建形物70、 80的末端和 轉(zhuǎn)子20之間。高壓冷卻流可經(jīng)由間隙90逸出，除非使用某種類型的 密封系統(tǒng)。圖3至5示出了本文描述的曲徑密封件100。該曲徑密封件100 可置于葉片10的楔形榫60的第一鍵形物70(最內(nèi)鍵形物)的周圍和內(nèi) 部。第二4定形物80可具有類似的曲徑密封件100。曲徑密封件100可 包括曲徑室110。該曲徑室110可圍繞第一鍵形物70周邊延伸。曲徑 室110的尺寸和形狀可變化。曲徑室IIO可通過任何增加或減去方法 與渦輪葉片楔形榫60 —體式形成，這些方法包括但不限于經(jīng)由螺栓 連接或類似方法的機械固定、焊接組裝、傳統(tǒng)和非傳統(tǒng)的減去的加工 過程、曲徑表面的焊接或激光燒結(jié)法構(gòu)建或它們的任何組合。其它類 型制造技術(shù)也可在本文中使用。曲徑室IIO可具有正方形或曲線形的 橫截面形狀。任何期望的橫截面形狀可在本文中使用。
曲徑室110可限定第一分支120和任意數(shù)量的隨后的第二分支 130。分支120、 130向葉片10和轉(zhuǎn)子20之間的間隙90延伸。第一 分支120可置于楔形榫60的高壓側(cè)140附近。高壓側(cè)140可提供葉 片冷卻供應空氣。第二分支130可置于低壓側(cè)150即輪間隔的周圍。 分支120、 130可具有尖角或邊緣，但可使用稍微圓形的邊緣。
在使用中，來自楔形榫60的第一分支120周圍的高壓側(cè)140的 高壓空氣或其它流體延伸到間隙90中。高速流在曲徑室110內(nèi)膨月長 以便形成阻止流通過其的渦流。因而，通過第二分支130周圍的間隙 90的冷卻介質(zhì)損失量可明顯減少。曲徑室110和分支120、 130因而 形成曲徑以便減少通過曲徑室的空氣流。其它配置也可在本文中使用 以^_轉(zhuǎn)向和/或減少空氣流。
曲徑室110也可用在第二鍵形物80周圍或其他按所期望的使用。 此外，增加曲徑密封件100減少了間隙90的有效空隙，例如/人大約 10毫米或更多減少到大約8.6毫米。這些空隙水平在不添加進一步材 料的情況下接近已知的鋁條的。因此，有效空隙的減少和由此冷卻流 損失的減少提高了整個系統(tǒng)效率。曲徑密封件IOO也可用于其它的密 封系統(tǒng)和方法。
因而，本申請?zhí)峁┮环N用于楔形榫60和轉(zhuǎn)子20之間的間隙90的一體形成在楔形榫60周圍的非接觸式曲徑密封件100。由分支120、 130和間隙90形成的曲徑密封件100通過迫使?jié)B漏流從高壓側(cè)140進 入曲徑室IIO來提供非接觸式流密封或控制系統(tǒng)，其中，滲漏流相比 較不包括分支和曲徑室的類似間隙而言，產(chǎn)生渦流或類似渦流的流體 運動。
應當明白的是，上文僅涉及本申請的某些實施例，在不脫離附加 權(quán)利要求及其等價物所定義的本發(fā)明的一般精神和范圍的情況下，本 領(lǐng)域技術(shù)人員可對本文做出許多改變和^多改。
權(quán)利要求
1.一種用于楔形榫鍵形物(70)和轉(zhuǎn)子(20)之間間隙(90)的曲徑密封件(100)，包括置于楔形榫鍵形物(70)的高壓側(cè)(140)周圍的第一分支(120)；置于楔形榫鍵形物(70)的低壓側(cè)(150)周圍的第二分支(130)；以及置于第一分支(120)和第二分支(130)之間的曲徑室(110)，使得經(jīng)過楔形榫鍵形物(70)的第一分支(120)周圍的間隙(90)的高壓流體在曲徑室(110)內(nèi)膨脹，以便限制流過第二分支(130)的高壓流體量。
2. 如權(quán)利要求1所述的曲徑密封件(IOO)，其特征在于，所述曲 徑室(IIO)全部地或部分地圍繞楔形^御建形物(70)的周邊延伸。
3. 如權(quán)利要求1所述的曲徑密封件(IOO)，其特征在于，所述曲 徑室(110)包括正方形的橫截面形狀。
4. 如權(quán)利要求1所述的曲徑密封件(IOO),其特征在于，所述曲 徑室(110)包括弧形的橫截面形狀。
5. 如權(quán)利要求1所述的曲徑密封件(IOO),其特征在于，所述曲 徑室(110)包括三角形的^f黃截面形狀。
6. 如權(quán)利要求1所述的曲徑密封件(IOO)，進一步包括多個楔形 榫鍵形物(70,80)。
7. —種密封葉片(10)的楔形榫鍵形物(70)和轉(zhuǎn)子(20)之間的間隙(90)的方法，包括加工楔形榫鍵形物(70)以形成在葉片楔形榫鍵形物(70)周圍的曲徑室(110);旋轉(zhuǎn)葉片(10);迫使高壓流體進入間隙(90);以及在曲徑室(110)內(nèi)膨脹高壓流體以便限制流過曲徑室(110)的高壓流體量。
8. 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，加工曲徑室(110)的步驟包括加工具有正方形橫截面的曲徑室(110)。
9. 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，力口工曲徑室(110)的 步驟包括加工具有弧形橫截面的曲徑室(110)。
10. 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，加工曲徑室(110) 的步驟包括加工具有三角形^湊截面的曲徑室(110)。
全文摘要
一種曲徑密封件(100)可包括置于楔形榫鍵形物(70)的高壓側(cè)(140)周圍的第一分支(120)、置于楔形榫鍵形物(70)的低壓側(cè)(150)周圍的第二分支(130)以及置于第一分支(120)和第二分支(130)之間的曲徑室(110)。經(jīng)過第一分支(120)周圍的間隙(90)的高壓流體在曲徑室(110)內(nèi)膨脹以便限制流過第二分支(130)的高壓流體量。
文檔編號F01D11/00GK101624920SQ20091015141
公開日2010年1月13日 申請日期2009年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月8日
發(fā)明者B·P·阿內(nèi)斯, J·D·沃德, O·薩慕德拉拉, T·E·麥戈文 申請人:通用電氣公司