[发明专利]涡轮叶片末梢围带

说明书

本发明涉及一种涡轮叶片末梢围带，具体而言涉及一种用于燃气涡轮发动机的围带组件，包括多个转子叶片。围带组件包括多个末梢围带、多个凸缘和多个第一可压缩元件。多个末梢围带中的每个包括外带。此外，多个末梢围带中的每个在末梢端处联接到多个转子叶片中的一个。多个凸缘中的每个从多个末梢围带中的一个沿径向向外延伸。多个第一可压缩元件中的每个联接到多个凸缘中的至少一个或多个末梢围带中的一个并且沿第一周向方向定向。此外，多个第一可压缩元件中的每个朝向相邻的末梢围带定向，使得末梢围带机械地接合以形成周向围带。

技术领域

本主题大体上涉及涡轮机的涡轮叶片。更特别地，本主题涉及用于燃气轮机叶片的围带(shroud)组件。

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核心。此外，燃气涡轮发动机的核心大体上包括以串流顺序的压缩机区段、燃烧区段、涡轮区段和排气区段。在操作中，空气从风扇提供至压缩机区段的入口，在该处，一个或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空气混合且燃烧，以提供燃烧气体。燃烧气体从燃烧区段传送至涡轮区段。穿过涡轮区段的燃烧气体流驱动涡轮区段，且然后传送穿过排气区段，例如，至大气。通常，涡轮区段包括一个或多个定子导叶和转子叶片级，并且每个定子导叶和转子叶片级包括多个翼型件，例如定子导叶部分中的喷嘴翼型件和转子叶片部分中的叶片翼型件。

典型的涡轮区段包括位于转子叶片的径向外侧的围带，以限定燃烧气体的流径。一些涡轮区段在转子叶片和围带之间限定小的径向间隙，使得转子叶片可相对于围带旋转。其它涡轮区段将转子叶片联接或附接到末梢围带节段，使得转子叶片和围带一起旋转。这种末梢围带大体上锁定在一起，以为转子叶片提供稳定性和可接受的空气动力学。在此涡轮区段中，转子叶片的翼型件大体上预扭转以预加载转子叶片以确保末梢围带节段保持锁定。

大体上，可通过提高燃烧气体温度来改善涡轮性能和效率。更常见的是，非传统的高温材料，如陶瓷基质复合材料(CMC)材料，正在用于燃气轮机应用中。与典型的构件(例如金属构件)相比，由这种材料制造的构件具有更高的温度能力，这可允许消除冷却特征和/或提高的发动机温度。因此，在例如燃气涡轮发动机的涡轮区段中使用高温材料以用于至少一部分翼型件可改善翼型件的耐久性，以及改善在翼时间并提高发动机性能。例如，利用具有CMC节段的翼型件可允许提高性能和耐久性，而不会显著影响制造成本。

尽管通过利用CMC构件可实现许多益处，但CMC材料可能具有缺点。例如，由CMC材料形成的转子叶片可能比由镍合金形成的类似转子叶片更硬。CMC转子叶片的刚度增加可能产生充分预扭转转子叶片而不使构件应力过大的困难。

因此，将末梢围带机械地接合在一起同时减小转子叶片上的应力的围带组件将是本领域中受欢迎的。

发明内容

方面和优点将部分地在以下描述中阐述，或可从描述中显而易见，或可通过实践本发明来学习。鉴于上述情况，本发明提供了一种围带组件，其包括位于围带末梢之间的可压缩元件，以形成周向围带。

一方面，本公开涉及一种用于燃气涡轮发动机的涡轮叶片组件。燃气涡轮发动机包括驱动地联接压缩机和涡轮的旋转轴。涡轮叶片组件包括翼型件、末梢围带、凸缘和第一可压缩元件。翼型件具有本体，该本体从联接到旋转轴的根端沿径向延伸到末梢端。翼型件还可包括在前缘和后缘之间延伸的压力侧和吸入侧。翼型件可延伸到用于热燃烧气体的流径中。因此，翼型件可将热燃烧气体的动能和/或热能转换成旋转能，以通过旋转轴驱动燃气涡轮发动机的一个或多个构件，例如一个或多个压缩机。

末梢围带包括联接到涡轮叶片的末梢端的外带。例如，末梢围带可限定热燃烧气体的流径的最外边界。在某些实施例中，外带可限定流径的最外边界。在其它实施例中，末梢围带还可包括内带，以限定流径的最外边界。外带可包括沿周向方向定向的一个或多个接触面。此外，这种接触面可与相邻的涡轮叶片组件的接触面沿周向方向操作。在某些实施例中，外带可为联接到末梢围带的其余部分的铸造界面。