[发明专利]燃气涡轮发动机中转子叶片与转子盘槽之间的密封涂层

说明书

技术领域

本发明涉及用于燃气涡轮发动机的转子叶片与转子盘。

背景技术

图1中的局部透视图示出了典型的燃气涡轮的转子布置。从授给 United Technologies Corp.的美国专利No.6,339,878中获得的转子布置包 括一系列锚定在转子盘4中的转子叶片2。转子盘附接至轴(未示出)， 该轴通过转子叶片上的工作流体的作用而转动。

在图2(a)和图2(b)中示出了公知类型的转子叶片的更详细的视图。 该叶片由翼段10、平台12、支撑部14、以及根部16构成。根部16与 转子盘内对应形状的槽接合。根部16被配置成公知的“杉树”形(还 参见图1)，该形状常常是优选的，这是因为当盘高速转动时，该形状对 施加在转子叶片上的离心力具有良好的抵抗性。

在使用中，由于从翼段10表面上流过的工作流体具有非常高的温 度，所以叶片会受到相当大的应力。为了延长叶片的寿命，常常通过使 冷却流体经过设置在叶片内的冷却管道来冷却叶片。图2(b)示出了这样 两个分开的管道18和20。管道18由翼段的内壁和第一隔离物22限定， 第一隔离物22将管道18与翼段内部的其余部分隔开。管道20处于由 第二隔离物24和第三隔离物25分开的三个部分。隔离物24没有到达 翼段10的顶部，而是留有间隙，使得冷却流体能够从第一管道部分流 到第二管道部分。类似地，隔离物25从翼段10的顶部延伸，但是并未 达到该翼段的底部便终止，使得管道20第二部分中的冷却流体能够上 升进入同一导管的第三部分。为了给管道18和20供应冷却流体，在所 示的示例中提供了两个流体入口26和28。然后，冷却流体流从叶片外 部通过入口26、28，进入管道18、20，如图2(b)中所示。该流体通过 设置在翼段前边缘和后边缘中的孔离开该叶片，如分别通过箭头30和 32所示的那样(还参见图2(a))。在某些叶片中，冷却流体可以从翼段 的顶部(在所谓的“护罩”处)离开。

为了给图2(b)中的入口28供应冷却流体，在盘内设置管道，该管 道将冷却流体从盘的外部运送给槽，冷却流体从槽流到入口28中。在 图3(a)和图3(b)中给出了这种布置的示例。该示例取自转让给United Technologies Corp.的美国专利US4,344,738，该示例示出了杉树形的槽 40、盘内的管道42、位于管道42的径向外端处的出口44、以及位于盘 的端面中的入口46。还示出了槽的底部48，以及热的工作气体的流动 方向50。冷却流体沿着流动路径54穿过孔段52，并且转向径向方向， 在该径向方向上冷却流体沿着另一条流动路径56(参见箭头58)流动。 然后，流体进入入口46，穿过管道42，并且在出口44处离开，在出口 44处该流体最终进入叶片58内的冷却通道，该冷却通道类似于和图2(b) 中的入口28相关联的冷却通道。

关于图2(a)和图2(b)中所示的入口26，这可以以图4中所示的方式 供应冷却流体。图4源于以Rolls Royce Deutschland名义提交的德国专 利申请No.DE19957225，该图中示出了被安装在高压燃气涡轮发动机中 的转子盘60和转子叶片62的局部侧视图。通过冷却空气流64对叶片 进行气冷，冷却空气流64被送入叶片支撑部中的入口66，并且被送入 根部下侧上的入口68。入口66和68分别对应于图2(b)中的入口26和 28。因而，该系统类似于图3中的系统，这是因为该系统也是通过根部 将冷却空气供应给叶片，只不过该系统还采用了经由支撑部的平行供应 来进行补充。

应当注意到的是，分开的入口26和28并不总是用来供给分开的冷 却管道18、20。作为替代的是，可以包括入口26或者入口28，并且这 些入口可以给翼段10的整个内部运送冷却流体。同样，可以在任一位 置中采用不止一个的入口，代替单个入口26或者单个入口28，例如， 入口28可以形成为一对相邻的入口，并且这些相邻的入口可以供给分 开的管道18、20，或者供给单个管道。

这些公知的冷却布置的问题是，不是所有供应给盘的冷却流体都会 到达叶片内的冷却管道或者多个管道。因此，期望能够减小冷却流体的 损失，使得能够减小叶片上与温度相关的应力。

发明内容