具有改進(jìn)的密封的渦輪葉片和渦輪的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及具有改進(jìn)的密封的渦輪葉片和渦輪。本公開涉及具有燃?xì)鉁u輪葉片(1)和轉(zhuǎn)子隔熱罩(7)的渦輪，轉(zhuǎn)子隔熱罩(7)用于使熱的工作介質(zhì)流過其的空間區(qū)域與渦輪的轉(zhuǎn)子布置內(nèi)部的空間區(qū)域分開。轉(zhuǎn)子隔熱罩(7)包括：平臺，其形成軸向隔熱罩區(qū)段(14)，并且布置成大致平行于轉(zhuǎn)子(6)的表面；以及在軸向隔熱罩區(qū)段(14)的上游端處的徑向隔熱罩區(qū)段(15)，其沿遠(yuǎn)離軸向隔熱罩區(qū)段(14)的表面的方向朝熱氣延伸。另外，渦輪包括由平臺(2)的下游端和/或葉片足部(4)的下游端、徑向隔熱罩區(qū)段(15)界定的葉片后部腔體(16)。本公開進(jìn)一步涉及針對此類渦輪設(shè)計的燃?xì)鉁u輪葉片(1)和轉(zhuǎn)子隔熱罩(7)。
【專利說明】具有改進(jìn)的密封的渦輪葉片和渦輪

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及燃?xì)鉁u輪移動葉片，并且更特別地，涉及具有帶有改進(jìn)密封線的平臺底切部(undercut)的燃?xì)鉁u輪葉片。此外，本發(fā)明涉及用于屏蔽底切部的渦輪隔熱罩，以及包括隔熱罩-葉片組合的渦輪。

【背景技術(shù)】
[0002]燃?xì)鉁u輪葉片暴露于高溫燃燒氣體，并且因此經(jīng)受較高熱應(yīng)力。在本領(lǐng)域中已知用于冷卻葉片和減小熱應(yīng)力的方法。典型地，從壓縮機(jī)排出的高壓空氣從葉片根部底部部分引入到被空氣冷卻的葉片的內(nèi)部中。在冷卻輪軸部分、平臺和翼型件之后，高壓空氣從設(shè)在葉片面處的小孔流出，或者從設(shè)在葉片末端部分處的小孔流出。此外，小孔可設(shè)在葉片的葉片后緣部分處，高壓空氣流過該小孔，以冷卻葉片的后緣?？稍谄脚_表面上提供小孔，用于冷卻。因此，高壓空氣降低移動葉片的金屬溫度。
[0003]經(jīng)高度冷卻的燃?xì)鉁u輪葉片在熱的翼型件和平臺的相對較冷的輪軸部分的界面處經(jīng)歷高溫失配。這些高溫差在平臺處產(chǎn)生熱變形，該熱變形與翼型件的那些熱變形不一致。除了熱應(yīng)力之外，較大的離心力在運(yùn)行期間作用在葉片上，從而使葉片中的應(yīng)力增大。當(dāng)翼型件被迫遵循輪軸和平臺的移位時，在翼型件上、特別是在較薄后緣區(qū)域中出現(xiàn)較高熱應(yīng)力。這些較高熱應(yīng)力在瞬時發(fā)動機(jī)運(yùn)行以及穩(wěn)態(tài)、全速、全負(fù)載狀況期間存在，并且可導(dǎo)致裂紋發(fā)生和傳播。這些裂紋可潛在地最終導(dǎo)致構(gòu)件的災(zāi)難性故障。
[0004]US 5947687公開了燃?xì)鉁u輪移動葉片(圖1_3)，其具有在渦輪葉片的平臺的后側(cè)上的凹槽，該凹槽設(shè)計成制止翼型件后緣和平臺的附接點(diǎn)處的、在瞬時運(yùn)行狀況(即，渦輪開始和停止)期間發(fā)生的較高熱應(yīng)力。該凹槽沿著平臺的整個長度，沿著渦輪的周邊(典型地平行于渦輪的旋轉(zhuǎn)平面)從葉片的壓力側(cè)(典型地具有凹形彎曲部)延伸到吸力側(cè)(典型地具有凸形彎曲部)。在運(yùn)行中，在平臺的后緣和葉片下游的隨后的導(dǎo)葉平臺或隔熱罩之間不存在有效密封。凹槽典型地開向間隙，該間隙被冷卻空氣吹掃，并且面向渦輪的熱氣路徑。如果吹掃流被中斷，或者熱氣側(cè)上的壓力分布不像預(yù)期的那樣，則熱氣可通過間隙吸入，并且導(dǎo)致凹槽局部過熱，以及潛在地使葉片足部以及渦輪轉(zhuǎn)子過熱。
[0005]在凹槽下方，渦輪葉片連接于轉(zhuǎn)子。例如可利用具有漸縮形式的杉樹件來進(jìn)行機(jī)械連接，其中，拉銷鋸齒狀邊緣提供多個承受負(fù)載的面。為了將加壓冷卻空氣供應(yīng)到葉片，在葉片的足部下方或其間提供腔體。對于葉片的軸向下游端，例如可由搭疊件(即沿周向方向從一個葉片足部延伸超過相鄰葉片足部的交迭件)閉合這些腔體。搭疊件使得難以組裝和拆卸葉片、尤其是用于修理的單獨(dú)葉片。另外，搭疊件具有有限的密封能力，因為交迭件實際上不具有機(jī)械靈活性。
[0006]例如從EP1079070已知的渦輪隔熱罩是用于使熱的工作介質(zhì)流過其的空間區(qū)域與燃?xì)鉁u輪的轉(zhuǎn)子布置內(nèi)部的優(yōu)選可冷卻的空間區(qū)域分開的裝置。此類隔熱罩布置具有至少兩個轉(zhuǎn)子盤，其沿軸向方向布置在彼此后面，可借助于至少一個連接區(qū)域固定地連接于彼此，并且至少在它們的徑向周向邊緣的區(qū)域中彼此分離開。隔熱罩布置另外為片狀設(shè)計，布置在兩個鄰近轉(zhuǎn)子盤之間，并且具有兩個連接邊緣，在各種情況下，沿著該連接邊緣，隔熱罩可在鄰近轉(zhuǎn)子盤的周向邊緣的區(qū)域中處于運(yùn)行連接，并且該連接邊緣覆蓋在轉(zhuǎn)子側(cè)上在兩個轉(zhuǎn)子盤之間延伸的中間空間。隔熱罩布置用來使設(shè)在燃?xì)鉁u輪的內(nèi)部中的熱氣通道成形(該熱氣通道在其直徑處面向轉(zhuǎn)子)，并且保護(hù)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)部分免受過熱。
[0007]已知的隔熱罩設(shè)計和具有此類隔熱罩的渦輪需要在平臺下方吹掃葉片足部的軸向下游端。使用的吹掃空氣對渦輪功率和效率具有有害影響。另外，任何機(jī)械缺陷或吹掃空氣供應(yīng)的變化可使局部吹掃不充分，從而導(dǎo)致葉片的下游端或保持葉片的轉(zhuǎn)子盤的局部過熱。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本公開的目的是提出一種葉片、隔熱罩和包括葉片-隔熱罩布置的渦輪，該葉片-隔熱罩布置避免葉片后緣部分中的較高應(yīng)力，并且保證安全高效地冷卻葉片足部的下游端以及保持葉片的轉(zhuǎn)子盤。
[0009]根據(jù)一個實施例，一種燃?xì)鉁u輪葉片包括:平臺，其具有后緣側(cè)、壓力側(cè)、吸力側(cè)和前緣側(cè)；連接于葉片平臺的翼型件；以及形成于平臺的后緣側(cè)中的第一凹槽。第一凹槽在葉片壓力側(cè)和葉片吸力側(cè)之間延伸。在軸向方向上，第一凹槽在翼型件的后緣的根部下方延伸。后緣的根部是翼型件的后緣與平臺相交的位置(根部可在后緣和平臺之間的過渡部處為圓形的，以降低局部應(yīng)力)。葉片進(jìn)一步包括形成于葉片平臺的后緣側(cè)中的后緣側(cè)密封凹槽，該后緣側(cè)密封凹槽比第一凹槽更接近面向翼型件的平臺表面，其中，后緣側(cè)密封凹槽在葉片壓力側(cè)和葉片吸力側(cè)之間延伸，并且其中，后緣側(cè)密封凹槽在軸向方向上的深度小于第一凹槽的深度。
[0010]已知不同類型的密封凹槽。密封凹槽是適合保持密封件的任何幾何布置。其例如可為用于插入密封件的連續(xù)節(jié)口。其可由從表面延伸的倒角或凸脊、凸緣和倒角的組合形成?？捎梢粋€凹槽或多個凹槽保持密封件。對于例如像條形密封件的許多密封件類型，必須在其之間的間隙將被密封的兩個部分上提供凹槽。
[0011]典型地，葉片進(jìn)一步包括在平臺下方(在背離翼型件的側(cè)部)的足部。足部和平臺還可為一個集成設(shè)計。
[0012]壓力側(cè)，相應(yīng)地吸力側(cè)是葉片的、即也是平臺的在翼型件的壓力側(cè)，相應(yīng)地吸力側(cè)的側(cè)部。
[0013]特別地，第一凹槽可具有進(jìn)入到由葉片負(fù)載產(chǎn)生的應(yīng)力線中的軸向深度。
[0014]更特別地，后緣密封凹槽可具有不進(jìn)入到由葉片負(fù)載產(chǎn)生的應(yīng)力線中的軸向深度。
[0015]根據(jù)又一個實施例，后緣側(cè)密封凹槽可構(gòu)造成保持條形密封件。
[0016]根據(jù)另一個實施例，葉片包括密封凹槽，該密封凹槽在平臺的壓力側(cè)上和/或平臺的吸力側(cè)上延伸到平臺的后緣，用于接收第一凹槽上方的主密封件。在平臺的壓力側(cè)和/或吸力側(cè)上的用于主密封件的密封凹槽可朝平臺的前緣延伸。
[0017]根據(jù)僅僅另一個實施例，葉片包括在平臺的壓力側(cè)和/或平臺的吸力側(cè)上的密封凹槽，用于接收后部密封件，該后部密封件從主密封凹槽沿徑向向內(nèi)在第一凹槽下方延伸。
[0018]根據(jù)又一個實施例，葉片包括下部密封凹槽，該下部密封凹槽在第一凹槽下方形成于葉片的足部的后緣側(cè)中，用于接收下部密封件。下部密封凹槽在葉片壓力側(cè)和葉片吸力側(cè)之間延伸。下部密封凹槽沿軸向方向延伸的深度小于第一凹槽的深度。
[0019]除了葉片之外，適合與上面描述的葉片組合組裝渦輪的轉(zhuǎn)子隔熱罩是本公開的目的。此類渦輪具有至少兩個轉(zhuǎn)子盤，一個沿軸向方向布置在另一個的后面。葉片可附接于轉(zhuǎn)子盤，并且隔熱罩可布置成在兩個渦輪級之間形成覆蓋轉(zhuǎn)子的環(huán)形結(jié)構(gòu)。
[0020]用于使熱的工作介質(zhì)流過其的空間區(qū)域與燃?xì)鉁u輪的轉(zhuǎn)子布置內(nèi)部的、冷卻劑流過其的空間區(qū)域分開的燃?xì)鉁u輪轉(zhuǎn)子隔熱罩包括平臺，該平臺形成軸向隔熱罩區(qū)段，并且典型地布置成大致平行于轉(zhuǎn)子的表面。根據(jù)一個實施例，轉(zhuǎn)子隔熱罩包括徑向隔熱罩區(qū)段，該徑向隔熱罩區(qū)段布置在軸向隔熱罩區(qū)段的一端處，并且沿朝向熱氣側(cè)的方向遠(yuǎn)離軸向區(qū)段延伸。
[0021]在該情況下，大致平行的方向可例如在高達(dá)30°或更高的范圍中。典型地，其小于20°或小于10°。該限制用來區(qū)分軸向渦輪(其是本公開的目的)與徑向渦輪。
[0022]根據(jù)一個實施例，軸向隔熱罩區(qū)段和徑向隔熱罩區(qū)段之間的、沿遠(yuǎn)離軸向隔熱罩區(qū)段的表面朝向熱氣側(cè)的方向的角超過30°，優(yōu)選超過60°。隔熱罩的熱氣側(cè)是隔熱罩在安裝和運(yùn)行時較接近燃?xì)鉁u輪的熱氣流的側(cè)部。軸向隔熱罩區(qū)段的熱氣側(cè)典型地不直接暴露于熱氣，而是可被內(nèi)部導(dǎo)葉平臺保護(hù)而免受熱氣。典型地，利用冷卻流體吹掃內(nèi)部導(dǎo)葉平臺和隔熱罩之間的空間。
[0023]在該情況下，軸向延伸部是在安裝在發(fā)動機(jī)中時隔熱罩或葉片在平行于燃?xì)鉁u輪的軸線的方向上的延伸部。徑向延伸部是在安裝在發(fā)動機(jī)中時隔熱罩或葉片在垂直于燃?xì)鉁u輪的軸線的方向上的延伸部。
[0024]根據(jù)另一個實施例，轉(zhuǎn)子隔熱罩的軸向隔熱罩區(qū)段包括在軸向隔熱罩區(qū)段的壓力側(cè)和/或軸向隔熱罩區(qū)段的吸力側(cè)上的、用于接收軸向平臺密封件的密封凹槽。當(dāng)安裝在發(fā)動機(jī)中時，軸向熱平臺密封件用于密封相鄰轉(zhuǎn)子隔熱罩的軸向隔熱罩區(qū)段之間的間隙。
[0025]根據(jù)又一個實施例，徑向罩區(qū)段包括在徑向隔熱罩區(qū)段的壓力側(cè)和/或徑向隔熱罩區(qū)段的吸力側(cè)上的、用于接收徑向隔熱罩密封件的密封凹槽。利用徑向隔熱罩密封件，可在隔熱罩的安裝狀態(tài)下密封相鄰轉(zhuǎn)子隔熱罩的徑向隔熱罩區(qū)段之間的間隙。軸向和徑向密封凹槽還可組合以形成從軸向隔熱罩區(qū)段延伸到徑向隔熱罩區(qū)段用于接收一個組合密封件的密封凹槽。
[0026]除了葉片和隔熱罩之外，公開了一種包括此類葉片和密封件的渦輪。此類渦輪具有燃?xì)鉁u輪葉片，該燃?xì)鉁u輪葉片包括:平臺，其具有后緣側(cè)、壓力側(cè)、吸力側(cè)和前緣側(cè)；連接于葉片平臺的翼型件；以及形成于平臺的后緣側(cè)中的第一凹槽。在周向方向上，第一凹槽在壓力側(cè)和吸力側(cè)之間延伸。在軸向方向上，第一凹槽在翼型件的后緣的根部下方延伸。翼型件的根部是翼型件的后緣與平臺相交的位置。
[0027]另外，此類渦輪具有燃?xì)鉁u輪轉(zhuǎn)子隔熱罩，其用于使熱的工作介質(zhì)流過其的空間區(qū)域與燃?xì)鉁u輪的轉(zhuǎn)子布置內(nèi)部的、冷卻劑在其中流動的空間區(qū)域分開。轉(zhuǎn)子隔熱罩包括平臺，該平臺形成軸向隔熱罩區(qū)段。隔熱罩區(qū)段可布置成大致平行于轉(zhuǎn)子的表面，相對于轉(zhuǎn)子的表面傾斜，或者可具有曲率，并且界定轉(zhuǎn)子側(cè)上的熱氣流徑。
[0028]在該情況下，轉(zhuǎn)子布置具有至少一個轉(zhuǎn)子盤。典型地，轉(zhuǎn)子布置具有兩個轉(zhuǎn)子盤，一個沿軸向方向布置在另一個的后面。
[0029]根據(jù)第一實施例，轉(zhuǎn)子隔熱罩包括徑向隔熱罩區(qū)段，其在軸向隔熱罩區(qū)段的上游端處，并且沿遠(yuǎn)離軸向隔熱罩區(qū)段的軸向延伸部的表面的方向延伸。葉片足部，相應(yīng)地平臺的下游端和徑向隔熱罩區(qū)段界定葉片后部腔體?？蓪υ摵蟛咳~片腔體饋送腔體冷卻劑。
[0030]因為后部葉片腔體在葉片平臺下方延伸，所以密封來自相鄰平臺之間的冷卻劑泄漏的密封件到平臺上方的熱氣流(翼型件從平臺延伸到其中)的密封長度減小。對應(yīng)地，冷卻劑消耗減少，因為流到后部葉片腔體中的冷卻劑可用于冷卻隔熱罩，以及/或者吹掃隔熱罩區(qū)域或其它下游構(gòu)件。
[0031]根據(jù)一個實施例，徑向隔熱罩區(qū)段以超過30° (優(yōu)選超過60° )的角，沿遠(yuǎn)離軸向隔熱罩區(qū)段的軸向延伸部的表面的方向延伸。
[0032]在一個實施例中，葉片進(jìn)一步包括后緣側(cè)密封凹槽，該后緣側(cè)密封凹槽形成于葉片平臺的后緣側(cè)中，比第一凹槽更接近面向翼型件的平臺表面。后緣側(cè)密封凹槽在壓力側(cè)和吸力側(cè)之間延伸，并且后緣側(cè)密封凹槽在軸向方向上的深度小于第一凹槽在軸向方向上的深度。
[0033]在又一個實施例中，渦輪包括布置在后緣側(cè)密封凹槽和徑向隔熱罩區(qū)段之間的上部密封件。該密封件進(jìn)一步界定后部葉片腔體，并且可減少腔體冷卻劑泄漏到熱氣流徑。
[0034]根據(jù)另一個實施例，渦輪的葉片包括用于在平臺的壓力側(cè)和/或平臺的吸力側(cè)上接收后部密封件和接收在第一凹槽下方沿徑向向內(nèi)延伸的后部密封件的密封凹槽。后部密封件密封在朝向葉片后部腔體的下游端處形成于一個渦輪排的相鄰葉片之間的空間。在運(yùn)行期間利用冷卻劑對該空間加壓。在運(yùn)行期間，可對葉片供應(yīng)葉片冷卻劑，并且可對隔熱罩腔體供應(yīng)來自該空間的腔體冷卻劑。后部密封件減少通往葉片后部腔體的泄漏，從而在葉片的下游端處有效地產(chǎn)生兩級密封。
[0035]后部密封件典型地是從平臺向內(nèi)延伸的彎曲密封件，其也被稱為“佛羅里達(dá)式密封件”。在平臺處，后部密封件可與平臺的主密封件相切。密封件的向內(nèi)端典型地在葉片足部的下游端處。
[0036]根據(jù)又一個實施例，葉片包括下部密封凹槽，該下部密封凹槽形成于平臺的后緣側(cè)中，或者在第一凹槽下方形成于葉片的足部的后緣側(cè)中，用于接收下部密封件，以及布置在下部密封凹槽和徑向隔熱罩區(qū)段之間的下部密封件。該密封件使葉片后部腔體與軸向隔熱罩區(qū)段的沿徑向向內(nèi)布置的隔熱罩腔體分開。該下部密封件在朝向熱氣的來自葉片后部腔體的密封件中的任一個失效的情況下提供附加的保險裝置。即使在此類失效之后，隔熱罩腔體仍將被充分密封，以保證隔熱罩的冷卻。在此類失效的情況下，葉片后部腔體將被橫跨下部密封件和后部密封件的增加的泄漏吹掃。對于該實施例，隔熱罩可包括下部密封件凹槽，該下部密封件凹槽形成于軸向隔熱罩區(qū)段的前部端中，或者形成于徑向隔熱罩區(qū)段的上游側(cè)中，用于接收下部密封件。
[0037]公開的具有后部葉片腔體的渦輪允許使葉片的下游端與熱氣分開，以及減少泄漏。杉樹件和轉(zhuǎn)子在密封線下方。因為葉片足部的下游端可被單獨(dú)的密封件密封，所以不需要搭疊件。因此容易地組裝和拆卸單獨(dú)的葉片是可能的。另外，翼型件后緣中的應(yīng)力減小。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0038]將在附圖的協(xié)助下在下面更詳細(xì)地描述本公開及其性質(zhì)和優(yōu)點(diǎn)。參照附圖:
圖1顯示排或渦輪葉片的俯視圖；
圖2以渦輪葉片的側(cè)視圖，以及保持葉片和隔熱罩的轉(zhuǎn)子的截面，以及面向隔熱罩的導(dǎo)葉的截面顯示渦輪的剖面。
[0039]圖3以渦輪葉片的側(cè)視圖，以及保持葉片的轉(zhuǎn)子的截面，以及隔熱罩和后部葉片腔體的截面顯示渦輪的剖面。
[0040]圖4以渦輪葉片的側(cè)視圖，以及保持葉片的轉(zhuǎn)子的截面，以及隔熱罩、后部葉片腔體和后部密封件的截面顯示渦輪的剖面。
[0041]圖5顯示具有附加的下部密封件的渦輪的剖面。
[0042]部件列表 I葉片
2平臺 3翼型件 4足部 5杉樹件 6轉(zhuǎn)子
7轉(zhuǎn)子隔熱罩 8冷卻劑進(jìn)料 9前緣側(cè) 10后緣側(cè) 11第一凹槽 12后緣側(cè)密封凹槽 13旋轉(zhuǎn)軸線 14軸向隔熱罩區(qū)段 15徑向隔熱罩區(qū)段 16葉片后部腔體 17主密封件 18后部密封件 19上部密封件 20徑向隔熱罩密封件 21軸向平臺密封件 22下部密封件 23鎖定板 24節(jié)流凸出部 25隔熱罩腔體 26葉片冷卻劑 27腔體冷卻劑 28搭接件 29壓力側(cè) 30吸力側(cè) 31標(biāo)準(zhǔn)葉片 32閉合葉片 33后部密封件 34導(dǎo)葉 35蜂巢。

【具體實施方式】
[0043]圖1顯示排或渦輪葉片的區(qū)段的俯視圖。各個葉片I包括附接于平臺2的翼型件3。翼型件具有前緣、后緣、凹形壓力側(cè)和凸形吸力側(cè)。平臺的對應(yīng)的側(cè)部是前緣側(cè)9、后緣偵U 10、壓力側(cè)29和吸力側(cè)30。葉片I的足部4在平臺下方，用于將葉片固定于轉(zhuǎn)子。在該圖中，僅可看見足部4的后部端。
[0044]在圖1的示例中，相鄰葉片I的平臺2的壓力側(cè)29和吸力側(cè)30是沿著平臺2的從前緣側(cè)9朝后緣側(cè)10的延伸部的筆直平行線，相應(yīng)地為表面。但是，在平臺2的后緣側(cè)10處，一個葉片的平臺延伸到相鄰葉片的方向。對應(yīng)的相鄰葉片具有間隙，以允許平臺2的后緣和下方的足部4(未顯示)交迭，以形成所謂的搭疊件。所有的標(biāo)準(zhǔn)葉片31具有搭疊件28。僅一個閉合葉片32不具有搭疊件28，這可導(dǎo)致附加的泄漏。
[0045]圖2以渦輪葉片I的側(cè)視圖顯示渦輪的剖面，和保持葉片的轉(zhuǎn)子6的截面以及隔熱罩7的截面。渦輪導(dǎo)葉34(僅部分地顯示)布置在隔熱罩7上方和葉片2下游。為了減少導(dǎo)葉的隔熱罩7和內(nèi)部平臺之間的間隙中的泄漏，蜂巢35可附接于面向隔熱罩7的導(dǎo)葉34。
[0046]葉片I包括附接于平臺2和足部4的翼型件3。足部4的部分可設(shè)計為用于將葉片固定在轉(zhuǎn)子中的杉樹件5。經(jīng)由冷卻劑進(jìn)料8對葉片I供應(yīng)冷卻劑。冷卻劑的部分供應(yīng)到葉片I作為葉片冷卻劑26，并且冷卻劑的部分作為腔體冷卻劑27而饋送到葉片下游的隔熱罩腔體25。腔體冷卻劑27的流量可由節(jié)流凸出部24控制。通往隔熱罩腔體和隔熱罩7上方的平臺2下游的區(qū)域中的冷卻劑8的不受控制的損失由搭疊件28限制。通往平臺2上方的熱氣流徑的冷卻劑的損失由主密封件17限制，主密封件17密封相鄰葉片I的平臺2之間的間隙。在葉片的上游端處的不受控制的冷卻劑流可由插置在相鄰葉片I的足部4的從轉(zhuǎn)子6延伸到平臺2的內(nèi)側(cè)的前部端之間的鎖定板限制。
[0047]腔體冷卻劑27的損失由軸向平臺密封件21限制，軸向平臺密封件21密封相鄰隔熱罩7的軸向隔熱罩區(qū)段14之間的間隙。
[0048]圖3以渦輪葉片的側(cè)視圖和保持葉片的轉(zhuǎn)子的截面以及隔熱罩的截面來顯示本公開的第一實施例。圖3基于圖2，但為了簡單而省略了剖開的導(dǎo)葉區(qū)段。圖3的葉片不具有搭疊件。
[0049]為了減小翼型件3的后緣中的應(yīng)力，從平臺2的后緣側(cè)10切出第一凹槽11，相應(yīng)地從足部4的后緣側(cè)10切出。凹槽沿徑向方向從杉樹件5上方的位置延伸到平臺2。在軸向方向上，凹槽從平臺2的后緣側(cè)10延伸到高達(dá)翼型件3的后緣上游的位置。因此，平臺2的后緣側(cè)10不剛性地連接于足部4，并且因此更柔性。因而，熱延伸的差異導(dǎo)致翼型件后緣中的較低應(yīng)力。
[0050]圖3的隔熱罩基于圖2的隔熱罩。其另外包括徑向隔熱罩區(qū)段15，徑向隔熱罩區(qū)段15在軸向隔熱罩區(qū)段14的上游端處始于軸向隔熱罩區(qū)段14的外表面，沿徑向向外延伸。
[0051]為了保護(hù)平臺2的后部端和葉片I的足部4，葉片后部腔體16布置在葉片I的下游。其朝向下游側(cè)被隔熱罩7的徑向隔熱罩區(qū)段15包封。為了控制朝向熱氣側(cè)的泄漏(沿徑向向外)，上部密封件19可布置在平臺2的后緣側(cè)10和徑向隔熱罩區(qū)段15的外部端之間。
[0052]如顯示的，在該實施例中，徑向隔熱罩區(qū)段15可在其沿徑向外部端處、在平行于葉片I的隔熱罩2且與其成一直線的上游方向上具有彎折部。彎折部橋接隔熱罩7和平臺2的后緣側(cè)10之間的間隙。另外，其可用于較好地保持上部密封件19。
[0053]圖4顯示基于圖3的又一個改進(jìn)。除了圖3中顯示的示例之外，該示例包括后部密封件33，后部密封件33布置在足部4的下游端處。后部密封件在平臺下方從主密封件17沿徑向向內(nèi)延伸向杉樹件5，以控制從葉片到隔熱罩腔體25，以及特別地到葉片后部腔體16的泄漏。
[0054]圖5顯示基于圖4的另一個示例。在該示例中，葉片后部腔體16通過下部密封件22與隔熱罩腔體25分開，下部密封件22在足部4和隔熱罩7之間延伸。在該示例中，其在軸向隔熱罩區(qū)段14和葉片足部4之間延伸，但是其還可在徑向隔熱罩區(qū)段15和葉片足部4之間延伸。
[0055]典型地，隔熱罩腔體25和葉片后部腔體16的設(shè)計壓力實際上相等或彼此非常接近，例如它們的總壓力的差異小于10%，或者甚至小于5%。兩個腔體具有獨(dú)立的冷卻劑供應(yīng)。對于此類設(shè)計，下部密封件22主要用作保險裝置，以防密封葉片后部腔體16的其它密封件中的一個失效。
[0056]所有闡釋的優(yōu)點(diǎn)不只是限制于規(guī)定的組合，而是還可按其它組合使用，或者單獨(dú)使用，而不背離本公開的范圍?？蛇x地能夠設(shè)想到其它可能性，例如可從轉(zhuǎn)子6將附加的冷卻劑進(jìn)料直接引導(dǎo)到隔熱罩腔體25，或者從葉片I引導(dǎo)到葉片后部腔體。可預(yù)見附加或備選的冷卻劑進(jìn)料來自上游端或下游端，而不是使冷卻劑穿過轉(zhuǎn)子，例如穿過看見的葉片區(qū)域。
[0057]為了避免在運(yùn)行期間由于離心力而引起的高局部應(yīng)力，第一凹槽11還可具有比圖中顯示的更小的深度，使得其不延伸到由葉片負(fù)載引起的應(yīng)力線中。此類第一凹槽還可用來減小熱應(yīng)力。
[0058]葉片后部腔體沿徑向在隔熱罩腔體外部的布置導(dǎo)致防失效設(shè)計。如果朝向熱氣側(cè)的密封件中的一個(即，徑向隔熱罩密封件20或上部密封件19)失效，則橫跨剩余密封件(即，后部密封件33和下部密封件22)的壓差將增大，并且足夠的冷卻劑流將進(jìn)入葉片后部腔體，以吹掃葉片后部腔體，并且從而避免吸入熱氣。
【權(quán)利要求】
1.一種燃?xì)鉁u輪葉片(I)，包括:平臺(2)，其具有后緣側(cè)(10)、壓力側(cè)(29)、吸力側(cè)(30)和前緣側(cè)(9);連接于所述葉片平臺(2)的翼型件(3);以及形成于所述平臺(2)的后緣側(cè)(10)中的第一凹槽(11)，其中，所述第一凹槽(11)在所述壓力側(cè)(29)和所述吸力側(cè)(30)之間延伸，并且其中，所述第一凹槽(11)在所述翼型件(3)的后緣的根部下方沿軸向方向延伸， 其特征在于，所述葉片(I)包括形成于所述葉片平臺(2)的后緣側(cè)(10)中的后緣側(cè)密封凹槽(12)，所述后緣側(cè)密封凹槽(12)比所述第一凹槽(11)更接近面向所述翼型件(3)的平臺表面，其中，所述后緣側(cè)密封凹槽(12)在所述壓力側(cè)(29)和所述吸力側(cè)(30)之間延伸，并且其中，所述后緣側(cè)密封凹槽(12)在軸向方向上的深度小于所述第一凹槽(11)的深度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃?xì)鉁u輪葉片(I)，其特征在于，所述第一凹槽(11)具有進(jìn)入到由葉片負(fù)載產(chǎn)生的應(yīng)力線中的軸向深度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃?xì)鉁u輪葉片(I)，其特征在于，所述后緣側(cè)密封凹槽(12)構(gòu)造成保持條形S封件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃?xì)鉁u輪葉片(I)，其特征在于，所述葉片(I)包括密封凹槽，所述密封凹槽在所述平臺(3)的壓力側(cè)(29)和/或所述平臺(3)的吸力側(cè)(30)上延伸到所述平臺(3)的后緣，用于在所述第一凹槽(11)上方接收主密封件(17)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃?xì)鉁u輪葉片(I)，其特征在于，所述葉片(I)包括在所述平臺(3)的壓力側(cè)(29)和/或所述平臺(3)的吸力側(cè)(30)上的密封凹槽，用于在所述第一凹槽(11)下方接收沿徑向向內(nèi)延伸的后部密封件(33)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃?xì)鉁u輪葉片(I)，其特征在于，所述葉片(I)包括下部密封凹槽，所述下部密封凹槽在所述第一凹槽(11)下方形成于所述葉片(I)的足部(4)的后緣側(cè)中，用于接收下部密封件(22)，其中，所述下部密封凹槽在所述壓力側(cè)(29)和所述吸力側(cè)(30)之間延伸，并且其中，沿軸向方向延伸的所述下部密封凹槽的深度小于所述第一凹槽(11)的深度。
7.一種用于使熱的工作介質(zhì)流過其的空間區(qū)域與燃?xì)鉁u輪的轉(zhuǎn)子(6)布置內(nèi)部的、腔體冷卻劑(27)流過其的空間區(qū)域分開的燃?xì)鉁u輪轉(zhuǎn)子隔熱罩(7)，包括平臺，所述平臺形成軸向隔熱罩區(qū)段(14)，并且布置成大致平行于轉(zhuǎn)子(6)的表面，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子隔熱罩⑵包括布置在所述軸向隔熱罩區(qū)段(14)的一端處的徑向隔熱罩區(qū)段(15)，所述徑向隔熱罩區(qū)段(15)沿遠(yuǎn)離所述軸向隔熱罩區(qū)段(14)的表面的方向朝所述熱氣側(cè)延伸。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的燃?xì)鉁u輪轉(zhuǎn)子隔熱罩(7)，其特征在于，徑向隔熱罩區(qū)段(15)以大于30° ,優(yōu)選為大于60°的角，沿遠(yuǎn)離所述軸向隔熱罩區(qū)段(14)的表面的方向，朝所述熱氣側(cè)延伸。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的燃?xì)鉁u輪轉(zhuǎn)子隔熱罩(7)，其特征在于，所述軸向隔熱罩區(qū)段(14)包括在所述軸向隔熱罩區(qū)段(14)的壓力側(cè)(29)和/或所述軸向隔熱罩區(qū)段(14)的吸力側(cè)(30)上的密封凹槽，用于接收用于密封處于安裝狀態(tài)的相鄰轉(zhuǎn)子隔熱罩(7)之間的間隙的軸向平臺密封件(21)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的燃?xì)鉁u輪轉(zhuǎn)子隔熱罩(7)，其特征在于，所述徑向罩區(qū)段(15)包括在所述徑向隔熱罩區(qū)段(15)的壓力側(cè)(29)和/或所述徑向隔熱罩區(qū)段(15)的吸力側(cè)(30)上的密封凹槽，用于接收用于密封處于安裝狀態(tài)的相鄰轉(zhuǎn)子隔熱罩(7)之間的間隙的徑向隔熱罩密封件(20)。
11.一種帶有葉片⑴的渦輪，包括:平臺⑵，其具有后緣側(cè)(10)、壓力側(cè)(29)、吸力側(cè)(30)和前緣側(cè)(9);連接于所述葉片平臺(2)的翼型件(3);以及形成于所述平臺(2)的后緣側(cè)(10)中的第一凹槽(11)，其中，所述第一凹槽(11)在所述壓力側(cè)(29)和所述吸力側(cè)(30)之間延伸，并且其中，所述第一凹槽(11)在所述翼型件(3)的后緣的根部下方沿軸向方向延伸， (11)和轉(zhuǎn)子隔熱罩(7)，其用于使熱的工作介質(zhì)流過其的空間區(qū)域與所述渦輪的轉(zhuǎn)子布置內(nèi)部的空間區(qū)域分開，其中，所述轉(zhuǎn)子隔熱罩(7)包括平臺，所述平臺形成軸向隔熱罩區(qū)段(14)，并且布置成大致平行于轉(zhuǎn)子(6)的表面，其特征在于 所述轉(zhuǎn)子隔熱罩(7)包括在所述軸向隔熱罩區(qū)段(14)的上游端處的徑向隔熱罩區(qū)段(15)，所述徑向隔熱罩區(qū)段(15)沿遠(yuǎn)離所述軸向隔熱罩區(qū)段(14)的表面的方向朝所述熱氣延伸， 并且，葉片后部腔體(16)由所述平臺(2)的下游端和/或所述葉片足部(4)的下游端以及所述徑向隔熱罩區(qū)段(15)界定。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的渦輪，其特征在于，所述葉片(I)包括形成于所述葉片平臺(2)的后緣側(cè)(10)中的后緣側(cè)密封凹槽(12)，所述后緣側(cè)密封凹槽(12)比所述第一凹槽(11)更接近面向所述翼型件⑵的平臺表面，其中，所述后緣側(cè)密封凹槽(12)在所述壓力側(cè)(29)和所述吸力側(cè)(30)之間延伸，并且其中，所述后緣側(cè)密封凹槽(12)在軸向方向上的深度小于所述第一凹槽(11)的深度。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的渦輪，其特征在于，所述渦輪包括布置在所述后緣側(cè)密封凹槽(12)和所述徑向隔熱罩區(qū)段(15)之間的上部密封件(19)。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的渦輪，其特征在于，所述葉片(I)包括密封凹槽和后部密封件(33)，所述密封凹槽用于接收在所述平臺(3)的壓力側(cè)(29)和/或所述平臺(3)的吸力側(cè)(30)上的后部密封件(33)，所述后部密封件(33)在所述第一凹槽(11)下方沿徑向向內(nèi)延伸，用于密封在朝向所述葉片后部腔體(16)的下游端處形成于一個渦輪排的相鄰葉片(I)之間的空間。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的渦輪，其特征在于，所述葉片(I)包括下部密封凹槽和下部密封件(22)，所述下部密封凹槽形成于所述平臺(2)的后緣側(cè)中，或者在所述第一凹槽(11)下方形成于所述葉片(I)的足部(4)的后緣側(cè)中，用于接收下部密封件(22)，所述下部密封件(22)布置在所述下部密封凹槽和所述徑向隔熱罩區(qū)段(15)之間，用于使所述葉片后部腔體(16)與沿徑向布置在所述軸向隔熱罩區(qū)段(14)內(nèi)部的隔熱罩腔體(25)分開。
【文檔編號】F01D5/14GK104343472SQ201410371791
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月31日
【發(fā)明者】C.西蒙-德加多, C.迪迪安, S.比伊德曼恩, B.馮阿西, T.茲伊雷 申請人:阿爾斯通技術(shù)有限公司