[发明专利]涡轮机转子盘以及相关方法

说明书

技术领域

本发明总体上涉及涡轮机技术，具体而言，涉及涡轮机桨叶平台的冷却。

背景技术

为所有高技术燃气涡轮机所共有的一个问题是桨叶平台端壁因高温和大温度梯度而损坏。此损坏可表现为氧化、破碎、开裂、弯曲或释放的形式。处理此问题的推荐的解决方案采用以下方案中任一者：针对桨叶平台的内表面进行冷却强化，所述桨叶平台沿径向位于桨叶翼型与桨叶柄之间；在端壁之内建立对流冷却通道；及/或添加局部薄膜冷却(local film cooling)。先前尝试解决此问题的代表性实例可在美国公开申请案第2005/0095128号以及美国专利第6,309,175号、第5,630,703号、第5,388,962号、第4,111,603号与第3,897,171号中找到。

仍需要提供更有效的冷却布置以便采用桨叶柄空腔内的已有的跨柄漏流来冷却桨叶平台。

发明内容

根据一个第一示例性但非限制性方面，本发明提供一种涡轮机转子盘，其包括：环绕所述转子盘的径向外部圆周的一排桨叶，每片桨叶具有翼型、平台、柄以及安装部分，所述安装部分容纳于在所述转子盘中形成的径向狭槽中，以使位于相邻安装部分之间的转子盘柱以及位于相邻柄之间的柄空腔分离相邻径向狭槽中的相邻桨叶，沿径向向所述转子盘柱外以及沿径向向相邻平台内，所述柄空腔大体上用至少一个分立热力插塞来填充。

根据另一个示例性但非限制性方面，提供了一种用于燃气涡轮发动机的转子桨叶组件，其包括：紧固到所述燃气涡轮发动机转子盘的至少一对相邻桨叶，每片桨叶包括平台，所述平台包括径向外表面以及径向内表面；从所述平台沿径向向外延伸的翼型；从所述平台沿径向向内延伸的柄，其中形成的所述柄具有形成内部柄空腔的凹陷表面；从所述柄沿径向向内延伸的楔形榫；并且其中插塞容纳在位于所述一对相邻桨叶之间的所述内部柄空腔中，大体上填充所述柄空腔，同时在所述插塞的径向外部部分与所述平台的所述径向内表面之间建立第一冷却空气流动路径。

根据又一个示例性实施例，提供了一种对安装在转子叶轮上的涡轮机桨叶的平台部分的下侧进行冷却的方法，其中每片桨叶包括翼型、平台、柄以及适合容纳在转子叶轮中的配合狭槽中的安装部分，并且其中相邻桨叶的相邻柄形成由相邻桨叶的平台的所述下侧进行部分界定的柄空腔，所述方法包括：用至少一个热力插塞大体上填充所述柄空腔；以及对热力插塞进行定形以引导跨柄漏流空气的主要部分沿所述平台的所述下侧流动。

现在将结合下文所确认的附图来详细描述本发明。

附图说明

图1为已知涡轮机桨叶的局部端视图，图示了柄空腔以及用于冷却桨叶平台的跨柄漏流的流动；

图2为图示各自相邻桨叶的相邻柄空腔的简化侧视图，也图示了跨柄漏流，该视图大致在由图1中的线2-2指示的平面上获得；

图3为类似于图2的局部端视图，但图示了根据本发明的一个示例性但非限制性实施例的位于柄空腔内的适当位置处的热力插塞；

图4为类似于图2的简化侧视图，但图示了根据本发明的一个示例性但非限制性实施例的位于适当位置的热力插塞，该热力插塞大体上填充了相邻柄空腔；

图5为具有根据本发明的一个示例性但非限制性实施例的热力插塞的一对桨叶的示意性轴向端视图，所述热力插塞安装在相邻柄空腔之间；

图6为沿径向穿过图5中的热力插塞作截面图的示意性侧视图，并且图示了用于沿轴向保持热力插塞的盖板；

图7为沿图5中的线7-7所截得的截面；

图8为具有根据本发明的另一个示例性但非限制性实施例的分裂热力插塞的一对桨叶的示意性轴向端视图，所述分裂热力插塞安装在相邻柄空腔之间；

图9为穿过图8中的热力插塞作截面图的示意性侧视图，并且图示了用于沿轴向保持分裂热力插塞的一体式盖板；以及

图10为沿图8中的线10-10所截得的截面。

具体实施方式

图1所示为适合于连接到转子盘的典型转子叶片或桨叶10，该转子盘由位于可旋转地连接或固定到涡轮机转子或轴的叶轮上的柱12来表示。多个叶片或桨叶10是相同的，并且每一个都包括翼型14、平台16、柄18以及楔形榫20。柄18从平台16沿径向向内延伸至楔形榫20，并且楔形榫20从柄18沿径向向内延伸并容纳于在转子盘中形成的配合狭槽之内。柱12在相邻狭槽之间沿径向凸出，从而形成相邻狭槽中的每一个的一侧。桨叶通常沿轴向装入狭槽中以形成完整的环绕盘或叶轮的圆周而环状排列的桨叶。环状排列的桨叶通常沿轴向位于相邻的固定多排叶片或喷嘴22之间(或沿轴向之间)。