[发明专利]复合叶片组件及包括该组件的涡轮转子叶轮及装配陶瓷翼型件的方法

说明书

政府支持条款

本发明根据由(美国)能源部给予的合同No.DE-FC26-05NT42643在政府的支持下作出。因此，政府对本发明具有某些权利。

背景技术

本发明涉及一种用于使用在涡轮机中的复合叶片组件，并且具体地讲，涉及在陶瓷翼型件和金属平台之间的接合部。

涉及陶瓷叶片结构的当前实践需要在制造过程期间被结合在翼型件基部处的一体式平台区段。由于与一体式平台系统的生产相关的材料、劳动力以及机械加工成本，这增加了构件的成本。事实上，这些在零件制造的总的成本分配中是相当大的成本。

其它的复合叶片包括单独形成的翼型件和平台，其通过机械器件被附连在转子上。还有其它的复合叶片在它们的金属平台和陶瓷翼型件区段之间使用化学接合(joint)。这些布置也是劳动力密集型的并且制造起来昂贵。

用金属材料制造平台对较低温度的应用(其中，平台不经受最高温度)来说是极其有利的。

因此，仍然存在对这样的简单且相对不昂贵的陶瓷叶片结构的需要：其可利用陶瓷翼型件技术，但与在某些应用中所希望的金属平台相结合。

发明内容

在一个示范性的但非限制性的实施例中，提供了一种用于安装在提供于涡轮叶轮上的槽中的复合翼型件组件，其包括：形成有翼型部分、叶片柄部和叶片燕尾式柄脚的陶瓷叶片；以及具有平台柄和径向内侧平台燕尾榫的金属平台；陶瓷叶片被捕获在金属平台内，使得在使用中，陶瓷叶片独立于金属平台保持在涡轮叶轮中的槽内。

在另一方面，提供了一种安装有多个复合翼型件组件的涡轮转子叶轮，各个翼型件组件包括陶瓷叶片以及具有平台柄和径向内侧平台燕尾榫的金属平台；陶瓷叶片具有被捕获在金属平台内的叶片燕尾式柄脚，使得在使用中，陶瓷叶片独立于金属平台被保持在涡轮叶轮内。

在又一方面，提供了一种将陶瓷叶片装配到金属平台的方法，包括提供具有翼型部分、柄部以及径向内侧燕尾式柄脚的陶瓷叶片；以及在陶瓷叶片的柄部和径向内侧燕尾式柄脚周围铸造金属平台。

现将结合下面标识的附图详细说明本发明。

附图说明

图1为根据本发明的示范性的但非限制性的实施例的复合叶片组件的侧视图。

图2为从图1的叶片组件中去除的翼型部分的透视图；

图3为安装在转子叶轮上的图1的叶片组件的部分截面；以及

图4为根据本发明的示范性的但非限制性的实施例的四个复合叶片组件的组的透视图。

部件列表

10   叶片组件

12   陶瓷翼型件

14   金属平台

16   翼型部分

18   柄部

20   燕尾式柄脚

22   平台柄

24、26、28   燕尾式柄脚

32、34   柄端

36、38   天使翼密封件

40、42   密封件

44   斜面

46、48、50   细长的凹槽

52   平台空腔

52   燕尾式切口

54、56、58、60   端部

66   燕尾槽或转子槽

68、70、72、74   配合表面

76   径向间隙

78   内表面

80   相邻表面

82   间隙。

具体实施方式

一开始参考图1-3，根据本发明的示范性的但非限制性的实施例的复合叶片组件10包括陶瓷翼型件12和金属平台14。如在图2中最好地看出，陶瓷翼型件12包括翼型部分16、柄部18以及在其径向最内端的燕尾式柄脚20。