[发明专利]包括风挡的涡轮叶片组件

说明书

技术领域

本发明总体上涉及一种涡轮风挡(气流调节器，damper)，更具体地涉及一种用于调节涡轮叶片组件周围的气流的涡轮风挡。

背景技术

公知燃气轮机(“GTE”)包括安装在驱动轴上的涡轮转子组件的一个或多个级。每个涡轮转子组件包括围绕涡轮转子沿径向向外并彼此沿周向隔开地延伸的多个涡轮叶片。GTE点燃空气/燃料的混合物以产生流过涡轮叶片的高温压缩气流，这使涡轮叶片旋转涡轮转子组件。来自各涡轮转子组件的旋转能量可被传递至驱动轴，以为负载例如发电机、压缩机或泵提供动力。

涡轮叶片通常包括从涡轮叶片平台的相对侧延伸出的根部结构和翼型件。公知涡轮转子包括用于接纳各涡轮叶片的槽。各槽的形状可类似于各对应的涡轮叶片的根部结构的形状。当多个涡轮叶片被装配到涡轮转子上时，可在相邻的涡轮叶片的涡轮平台之间和/或下方形成平台下方腔室。高温压缩气体通过相邻的涡轮叶片平台之间的间隙进入平台下方腔室可导致涡轮叶片由于过热而过早疲劳。

已知用于调节涡轮转子组件周围的压缩气流的各种系统和构件。已知某些系统利用定位在涡轮叶片之间的风挡来调节涡轮转子组件内的气流。此外，已知使用可动元件来桥接相邻的涡轮叶片平台之间的间隙。在某些情况下，还已知利用与可动元件相结合的风挡。

Athans等人的美国专利No.7,097,429(“′429专利”)中描述了包括定位在相邻的涡轮叶片之间以调节涡轮转子级周围的气体流量的密封体的系统的一个实例。′429专利公开了一种包括多个涡轮叶片的转子盘。各涡轮叶片包括翼型件、平台和柄部。柄部可向下延伸到多叶形榫槽，以将涡轮叶片安装在转子盘上。密封体定位在柄部之间并在相邻的涡轮叶片的平台下方。密封体包括布置在密封体的前端处的扩大的密封板。该扩大的板叠盖相邻的柄部的前表面以提供密封。该密封体还通过布置在一对轴向凸部或柄舌上方的矩形头部在后端处密封。该扩大的板包括用于在操作期间定量供应柄部之间的少量吹扫空气的小入口。

尽管′429专利的系统公开了在相邻的涡轮叶片的柄部之间使用密封体，但其存在某些缺点。例如，′429专利的密封体公开了在后端上具有小头部，该小头部可能易于漏气。此外，′429专利的密封体不容许在涡轮柄部的前表面处的扩大的密封板的外缘周围调节冷却气流。

发明内容

一方面，本发明涉及一种用于燃气涡轮发动机的涡轮转子组件的风挡。该风挡可包括前板。该风挡还可包括后板，该后板与前板相比具有较大的表面积。该后板可包括用于调节通过后板的气流的至少一个孔口。该风挡还可包括连接前板和后板的纵向结构。

另一方面，本发明涉及一种调节涡轮转子组件内的第一气流和第二气流的方法，其中该涡轮转子组件包括一对涡轮叶片和安装在该涡轮转子上的风挡。该方法可包括容许第一量的第一气流流经风挡的前板并进入在该对涡轮叶片与涡轮转子的外周缘之间形成的平台下方腔室。该方法还可包括调节离开平台下方腔室的第一气流的第二量，使得在平台下方腔室中产生正压，从而抑制第二气流进入平台下方腔室。

附图说明

图1是根据本发明的安装在固定不动的支承结构上的GTE的示意图；

图2是包括示例性涡轮风挡的图1的GTE的部分涡轮转子组件的示意图；

图3是图2的涡轮转子组件的一对相邻的涡轮叶片的局部截面图；

图4是从涡轮转子组件的前表面沿涡轮转子的拉刀角(broach angle)向后方看到的、带有另一涡轮叶片的图2的涡轮转子组件的示意图；

图5是从涡轮转子组件的后表面沿涡轮转子的旋转轴线向前方看到的、带有另外两个涡轮叶片的图2的涡轮转子组件的示意图；

图6是与涡轮转子组件分离的图2的示例性涡轮风挡的示意图；

图7是图6的示例性涡轮风挡从相对侧的示意图。

具体实施方式

图1示出了安装在固定不动的支承结构12上的GTE 10。GTE 10可具有多个区段，包括例如压缩机区段14、燃烧室区段16和涡轮区段18。GTE 10还可包括附接至压缩机区段14的进气管道20和附接至涡轮区段18的排气集气箱22。