[发明专利]用于制作涡轮发动机的方法和设备

说明书

技术领域

本发明一般地涉及涡轮发动机，且更特定地涉及用于建造涡轮机轮叶刀齿的方法和设备。

背景技术

至少一些已知涡轮发动机包括至少一个定子组件和包括至少一排周向间隔的涡轮机叶片或者轮叶的至少一个转子组件。叶片从平台径向向外延伸到尖端。联接到定子组件内的多个静止罩邻接一起以限定围绕转子组件大致周向延伸的流动路径。在轮叶的尖端处可以提供密封件以有利于提高涡轮机效率和性能。

至少一些已知转子组件包括在每个轮叶的外侧端上形成的尖端罩。已知的尖端罩每个包括搁板(shelf)和密封导轨。蜂窝结构可以环绕该尖端罩，且在这些实施例中，密封导轨可以包括一个或者多个刀齿，其切过蜂窝材料的一些以建立尖端间隙。最小化尖端间隙有利于改善涡轮机性能，但是尖端间隙必须定尺寸为足够大以有利于在可用的发动机操作条件的范围无摩擦的发动机操作。

在刀齿块暴露到发动机运行期间可以出现的高操作温度和旋转应力时，已知的尖端罩区域可以易遭受蠕变损害发生。为了有利于减少蠕变问题，至少一些涡轮机组件，相对于每个轮叶在中心定位刀齿。然而，在蜂窝结构已被切过且尖端间隙建立后，由于刀齿没起作用，如果在发动机操作的初始时间后刀齿能够被去除，这将是有利的。然而，在已知的转子组件，为了去除刀齿，发动机将关闭且转子组件去除以使使用者能够从发动机去除刀齿。

发明内容

一方面，提供用于制作涡轮机轮叶的方法以有利于减少尖端罩蠕变。该方法包括提供涡轮机轮叶，其包括包含至少一个密封导轨的尖端罩。该方法也包括联接至少一个刀齿到尖端罩，其中至少一个刀齿由可消耗材料制作，其使在涡轮发动机的操作期间至少一个刀齿能够从尖端罩去除。

另一方面，提供用于燃气涡轮机轮叶的翼片轮叶。轮叶包括从翼片突出的尖端罩和从尖端罩延伸的至少一个刀齿。刀齿由构造成在燃气涡轮发动机的操作期间磨损掉的材料制作。

附图说明

图1为示范性的涡轮发动机的示意性图示；

图2为可以与图1中显示的涡轮发动机使用的示范性的高压涡轮机的部分的示意性图示；

图3为图2中显示且沿区域3截取的高压涡轮机的部分的放大示意性图示；和

图4为图3中显示的示范性的涡轮机尖端罩的示意性顶视图。

具体实施方式

图1为联接到发电机16的示范性的燃气涡轮发动机10的示意性图示。在示范性的实施例中，燃气涡轮机系统10包括布置在单个转子或者轴18中的压缩机12、涡轮机14、和发电机16。在可替换的实施例中，轴18分割成多个轴段，其中每个轴段联接到相邻轴段以形成转子轴18。压缩机12提供压缩空气到燃烧室20，其中空气与通过蒸汽22提供的燃料混合。

在操作中，空气流动通过压缩机12且压缩空气提供到燃烧室20。来自燃烧室20的燃烧气体28推进涡轮机14。涡轮机14围绕纵向轴线30旋转转子轴18、压缩机12、和发电机16。

图2为可以与涡轮发动机10使用的例如涡轮机14的高压涡轮机的部分的示意性图示。涡轮机14包括多个级40，其每个包括旋转排的涡轮机叶片或者轮叶46和静止排的定子导叶48。涡轮机轮叶46由联接到例如转子轴18的转子轴的转子盘50支撑。涡轮机壳体52围绕涡轮机轮叶46和定子导叶48周向延伸，使得定子导叶48由壳体52支撑。

图3为图2中显示且沿区域3截取的涡轮机14的放大的部分。具体地，图3图示从涡轮机轮叶46径向向外安放的示范性的尖端罩60。多个外壳罩段64联接到壳体52，使得每个段64在相应的涡轮机级40内从涡轮机叶片46的排径向向外。在示范性的实施例中，每个罩段64包括包含蜂窝密封材料68的蜂窝密封插件66。蜂窝密封插件66有利于减少轮叶尖端罩60和外壳罩段64之间的气体泄漏。而且，蜂窝密封插件66有利于提高轮叶尖端罩60和外壳罩段64之间的摩擦容限。在示范性的实施例中，罩外壳段64也包括密封导轨70，其也有利于减少外壳罩段64和轮叶尖端罩60之间的气体泄漏。

涡轮机轮叶尖端罩60包括具有在其上形成的密封导轨74的平台72。密封导轨74接合蜂窝密封插件66以切割或者切槽蜂窝材料68，使得在轮叶尖端罩60和外壳罩段64之间限定希望的间隙。尽管图3中显示的涡轮机轮叶尖端罩60仅包括两个密封导轨74，应该理解，涡轮机尖端罩60可以制作有比两个更多或者更少的密封导轨74。类似地，外壳罩段64可以制作有任何数量的径向密封导轨70。例如，在一个实施例中，外壳罩段64不包括任何密封导轨70。