[发明专利]涡轮叶片附接机构

说明书

提供了一种用于燃气涡轮发动机(10)的涡轮叶片组件(75)。涡轮转子叶片组件(75)包括涡轮转子叶片(74)和附接销(110)，并且涡轮转子叶片(74)和附接销(110)具有用于提供叶片(74)与销(110)之间的表面界面的特征。具体而言，附接销(110)具有三角形截面形状，并且叶片(74)限定用于收纳附接销(110)的销孔(90)。还提供了一种用于将涡轮转子叶片(74)附接于燃气涡轮发动机(10)的涡轮转子盘(94)的附接销(110)。附接销(110)包括限定至少一个平面表面的本体(112)，并且平面表面提供附接销(110)与涡轮转子叶片(74)之间的面接触界面。

技术领域

本主题大体上涉及一种燃气涡轮发动机，或者更具体地涉及一种用于燃气涡轮发动机的叶片的附接机构。更具体而言，本主题涉及一种用于将燃气涡轮发动机的陶瓷基质复合叶片附接于涡轮转子盘的附接机构。

背景技术

燃气涡轮发动机大体上包括布置成与彼此流动连通的风扇和芯部。此外，燃气涡轮发动机的芯部大体上包括以串流顺序的压缩机区段、燃烧区段、涡轮区段以及排气区段。在操作中，空气从风扇提供至压缩机区段的入口，在该压缩机区段中，一个或更多个轴向压缩机逐渐压缩空气，直到其到达燃烧区段。燃料在燃烧区段内与压缩的空气混合并且焚烧，以提供燃烧气体。燃烧气体从燃烧区段发送至涡轮区段。穿过涡轮区段的燃料气体流驱动涡轮区段，并且接着发送穿过排气区段，例如，至大气。

更通常地，非传统高温材料，如陶瓷基质复合(CMC)材料用于燃气涡轮发动机内的各种构件。例如，由于CMC材料可耐受相对极端的温度，故特别感兴趣的是以CMC材料替换燃烧气体的流动路径内的构件。具体而言，燃气涡轮发动机的涡轮区段的转子叶片更通常由CMC材料形成。

CMC涡轮转子叶片大体上由CMC材料的多个板层形成。理想地，板层使用连续CMC纤维，即，沿板层的长度连续的CMC纤维。由于CMC材料典型地在CMC纤维的方向上最强，故使用连续CMC纤维板层的涡轮转子叶片可在涡轮操作期间更好地耐受应力。

然而，使用连续纤维板层的CMC叶片经常通过销和U形夹类型的附接来附接于涡轮转子盘。更具体而言，销可插入到转子盘的一侧中的销孔中，穿过形成在转子叶片中的销孔，并且接着穿过盘的相对侧上的销孔。典型地，销具有圆或圆形截面，其具有与叶片的线接触，并且因此销与叶片之间的接触、碰撞和/或其它应力可为不合乎需要地高的。

因此，避免依靠CMC材料的层间能力的用于将CMC转子叶片附接于转子盘的附接机构将是有用的。此外，最小化附接机构与叶片之间的应力的用于将CMC转子叶片附接于转子盘的附接机构将是有益的。更具体而言，用于将CMC转子叶片附接于转子盘使得面接触提供在销与叶片之间的销将是有利的。

发明内容

本发明的方面和优点将在以下描述中部分地阐述，或者可从描述为明显的，或者可通过本发明的实践学习。

在本公开的一个示例性实施例中，提供了一种用于燃气涡轮发动机的涡轮叶片组件。燃气涡轮发动机限定轴向方向，并且涡轮转子叶片组件包括具有翼型件部分和柄部分的涡轮转子叶片。翼型件部分和柄部分由陶瓷基质复合材料的多个板层形成。涡轮转子叶片组件还包括附接销，并且形成涡轮转子叶片的翼型件部分和柄部分的多个板层从叶片的压力侧围绕用于收纳附接销的销孔延伸至叶片的吸入侧。附接销包括具有三角形截面形状的本体，以产生附接销与叶片之间的表面界面。

在本公开的另一个示例性实施例中，提供了一种用于将涡轮转子叶片附接于燃气涡轮发动机的涡轮转子盘的附接销。燃气涡轮发动机限定轴向方向，并且附接销包括在第一端部与第二端部之间延伸的本体。本体限定在第一端部与第二端部之间延伸的至少一个平面表面。平面表面提供附接销与涡轮转子叶片之间的面接触界面。

技术方案1. 一种用于燃气涡轮发动机的涡轮转子叶片组件，所述燃气涡轮发动机限定轴向方向，所述涡轮转子叶片组件包括：