[发明专利]燃气轮机中的流动边界和转子组件

说明书

具有带有转子组件的流动路径的燃气轮机，该转子组件包括：支承第一转子叶片的第一转子叶轮，第一转子叶片具有限定流动路径的内部边界的第一轴向区段的平台；支承第二转子叶片的第二转子叶轮，第二转子叶片具有限定流动路径的内部边界的第二轴向区段的平台；以及包括外侧表面的环形填充物，外侧表面限定流动路径的内部边界的第三轴向区段的至少一部分，该第三轴向区段存在于流动路径的内部边界的第一轴向区段与第二轴向区段之间。第一转子叶轮可以包括轴向连接器以用于轴向地接合形成在第一转子叶片的径向最内部面上的匹配表面和形成在环形填充物的径向最内部面上的匹配表面。

技术领域

本发明大体上涉及燃烧气体涡轮发动机(或“燃气轮机”)，并且更具体地，而以非限制方式地涉及燃气轮机内的流动路径边界组件。

背景技术

燃气轮机广泛应用于比如为动力产生的领域中。常规的燃气涡轮机例如包括压缩机、燃烧器和涡轮。燃气轮机还可以包括转子，转子带有安装至压缩机及其涡轮区段中的转子叶轮上的各种转子叶片。每个转子叶片包括加压空气或流体流动通过的翼型和位于翼型的基部处的内部侧壁或平台，内部侧壁或平台限定用于空气或流体流动通过其的径向边界。在某些涡轮发动机构造中，叶片加载在形成于转子叶轮中的槽内。叶片必须被保持在槽中，以便在涡轮的运转期间防止叶片的任何径向或轴向运动。典型地，叶片上的燕尾安装件和叶轮中的互补的燕尾槽用来防止径向运动。保持系统可以用于确保旋转叶片保持联接至转子。但是，就这些保持系统包括复杂布置来说，生产和维护成本可能很快地增加。

此外，相邻的叶片之间的通路需要光滑表面以用于形成环形的径向内界面，以便确保在运转期间清洁的空气流过级。非优选的是使叶片或转子叶轮适应该表面而通常将所谓的“环形填充物”设置成桥接相邻的转子叶片之间的环形间隙。为这种环形填充物提供用于将该环形填充物可移除地附接至转子盘的特征是已知的。因此，环形填充物通常由相对重量轻的材料制造，并且如果发生破坏，环形填充物可以独立于叶片地进行更换。作为旋转构件，更轻重量的填充物将在发动机运转期间具有更低的内部力，并且还减小了传输至转子盘的力。另外，更小的构件质量对于减小发动机的总重量是有益的，并且有助于改进发动机效率。然而，环形填充物仍然必须是坚固的构件以满足运转需要并且在各种操作极端条件下正确地起作用。

存在用于安装环形填充物的多种方法。然而，如将要认识的，存在许多对恒定目标作出优化的有竞争性的和可变的设计方案。例如，接合特征必须能够承受相当大的磨损和腐蚀，包括由摩擦引起的极端的机械和热应力以及与发动机的流动路径相关的热循环。另外，在发动机运转期间，环形间隙的周向距离可以由于叶片的振动、扭转以及相邻叶片之间的相对运动而改变。在极端条件下，环形填充物可能遭受转子叶片之间的力和相对运动，这将会缩短转子叶轮的寿命并且需要对组件在使用期内的定期检查。此外，用于转子叶轮的常规的制造工艺限制用于连接器的构造的类型。如将能认识的，对转子叶轮上的附加特征或重量的需求引起对控制部件中的应力的设计和制造考虑，并且增加复杂性的任何特征对于制造来说可能需要所禁止的过高成本。

因此，本领域期望一种用于环形填充物和转子叶片组件的改进的保持装置和组件。例如，阻止叶片和/或环形填充物构件关于转子叶轮和其他支承结构的轴向运动的轴向保持装置将是有利的。此外，提供对叶片、环形填充物和/或其他相关构件的有效的和成本有效的更换，以及减少或消除对替换转子叶轮和其他支承结构的需要的保持装置将是所期望的。

发明内容

本申请因此描述了一种包括具有转子组件的流动路径的燃气轮机，转子组件包括：支承第一转子叶片的第一转子叶轮，第一转子叶片包括限定流动路径的内部边界的第一轴向区段的平台；支承第二转子叶片的第二转子叶轮，第二转子叶片包括限定流动路径的内部边界的第二轴向区段的平台；以及包括外侧表面的环形填充物，外侧表面限定流动路径的内部边界的第三轴向区段的至少一部分，第三轴向区段存在于流动路径的内部边界的第一轴向区段与第二轴向区段之间。第一转子叶轮可以包括轴向连接器以用于轴向地接合形成在第一转子叶片的径向最内部面上的匹配表面和形成在环形填充物的径向最内部面上的匹配表面。