專利名稱：具有燕尾榫密封件的渦輪機(jī)輪葉及相關(guān)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明 一般涉及燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中使用的葉片或者輪
葉，并且更具體地，本發(fā)明涉及密封燕尾榫和轉(zhuǎn)子盤槽之間的間隙。
背景技術(shù)：
燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)包括壓縮機(jī)，壓縮機(jī)將加壓空氣提供給燃燒部分，加壓空氣與燃料在燃燒部分混合并在此點(diǎn)燃以產(chǎn)生熱燃燒氣體。這些氣體向下游流動(dòng)到一個(gè)或者多個(gè)渦輪機(jī)級(jí)，渦輪機(jī)級(jí)從這些氣體提取能量以便驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)，并提供例如發(fā)電或者向飛行中的飛行器提供動(dòng)力的有用工作。每個(gè)渦輪機(jī)級(jí)均包括從轉(zhuǎn)子盤徑向向外地延伸的、周向地間隔開的多個(gè)葉片或者輪葉，轉(zhuǎn)子盤圍繞著發(fā)動(dòng)機(jī)的中心線軸線旋轉(zhuǎn)。每個(gè)輪葉通過燕尾榫部分在相應(yīng)的盤槽中的接合而安裝在轉(zhuǎn)子盤上。輪葉的翼型部分徑向地向外延伸到熱燃燒氣體流中。將理解的是轉(zhuǎn)子盤的一側(cè)處在比轉(zhuǎn)子盤的另一側(cè)(下游)相對(duì)更高的壓力下。 因?yàn)檩喨~曝露于高溫燃燒氣體，因此通常對(duì)輪葉進(jìn)行冷卻以便將它們的溫度保持在一定的設(shè)計(jì)限制之內(nèi)。冷卻輪葉的一個(gè)普通的解決方式是讓合適的制冷劑經(jīng)過輪葉中的內(nèi)部冷卻回路。制冷劑通常通過位于輪葉燕尾榫底部中的一個(gè)或者多個(gè)進(jìn)口進(jìn)入內(nèi)部冷卻回路并通過翼型件末端孔和/或通過形成在翼型件表面中的薄膜冷卻孔(film cooling hole)流出。已知的冷卻回路常包括徑向地定向的多個(gè)通道，這些通道串接以產(chǎn)生蛇形路徑，從而通過延伸路徑的長度來提高冷卻效率。 由于燕尾榫進(jìn)口與輪葉燕尾榫定位在其中的盤槽成流體聯(lián)通，因而制冷劑通過相應(yīng)的盤槽輸送到進(jìn)口。但是，經(jīng)過燕尾對(duì)隼從盤槽的高壓端到低壓端的制冷劑流的泄露將導(dǎo)致到輪葉的制冷劑流的減少以及相應(yīng)的輪葉使用壽命的減少。因而，期望密封燕尾榫和燕尾榫安裝在其中的槽之間的泄露路徑。 一種對(duì)于這種密封的解決方案是將金屬條施加于燕尾榫的特定區(qū)域。當(dāng)通過將燕尾才隼推入槽中而將輪葉安裝到轉(zhuǎn)子盤上時(shí)，將多余的條材料剪掉，剩下粘附于燕尾才隼的材料片、填充并因而密封燕尾榫和槽之間的相應(yīng)間隙。 根據(jù)一個(gè)現(xiàn)有的實(shí)踐，使用熱噴涂技術(shù)將金屬條材料施加到燕尾榫上。但是該方法需要大量掩模，并且是非常耗時(shí)和昂貴的。 根據(jù)另一現(xiàn)有的實(shí)踐，將鋁片線噴涂(wirespray)到燕尾榫上，例如參閱第6,296,172號(hào)美國專利。 存在對(duì)應(yīng)用相對(duì)簡單并且比現(xiàn)有解決方案耗時(shí)更少的有效的間隙密封技術(shù)的需要。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性的而非限制性的實(shí)施例，提供
尾榫槽之間的間隙的方法，該方法包括將樹脂材料施加到輪葉燕尾榫的選定區(qū)域；以及將輪葉燕尾榫插入到燕尾榫槽中。 在另一方面中，本發(fā)明涉及渦輪機(jī)葉片，該渦輪機(jī)葉片具有適合容納在具有基本相應(yīng)形狀的槽中的安裝部分，其中安裝部分的選定表面區(qū)域涂敷有耐受高達(dá)至少1100°F的水分散性硅樹脂。 在又一方面中，本發(fā)明涉及密封裝置，其包括具有適合容納在形成于第二部件中的槽中的安裝部分的第 一部件，該第二部件具有基本相應(yīng)的形狀，但是在安裝部分和限定該槽的表面部分之間具有一個(gè)或者多個(gè)間隙，其中安裝部分的選定表面區(qū)域涂敷有耐受高達(dá)至少1100。F的水分散性硅樹脂，從而密封一個(gè)或者多個(gè)間隙。
現(xiàn)在將結(jié)合下面標(biāo)識(shí)的附圖將更加詳細(xì)地描述本發(fā)明。


圖1是包括渦輪機(jī)葉片的渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子盤的部分軸向端視圖，渦輪^L葉片具有坐落在形成于轉(zhuǎn)子盤中的互補(bǔ)溝槽或者槽中的燕尾榫部分；并且燕尾榫監(jiān)測部分被從轉(zhuǎn)子盤去除且示出了本發(fā)明一個(gè)示例性的實(shí)施方式。圖2是圖1的渦輪機(jī)葉片的透視圖。
具體實(shí)施例方式
參考附圖，其中貫穿各附圖相同的參考標(biāo)號(hào)表示相同的元件，圖1和圖2示出了示例性的渦輪機(jī)輪葉10，該渦輪機(jī)輪葉10是安裝于渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子盤12的多個(gè)此類輪葉中的一個(gè)，渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子盤12圍繞著燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的中心線軸線旋轉(zhuǎn)。輪葉10包括燕尾榫部分14,用于將輪葉IO安裝在形成于轉(zhuǎn)子盤12中的相應(yīng)的盤槽16中。具體地，燕尾榫部分14包括與盤槽16上的一個(gè)或者互補(bǔ)的突起20接合的一個(gè)或者多個(gè)突起(或者安裝表面)18。盡管可以使用其他合適的結(jié)構(gòu)，但是燕尾榫部分14和盤槽16示出為具有所謂的樅樹形。由于燕尾榫突起18和槽突起20的互補(bǔ)互鎖結(jié)構(gòu)，輪葉10軸向地加載到盤槽16中并且徑向地保持在其中。輪葉IO優(yōu)選地形成為諸如鎳基超耐熱合金的合適合金的整體鑄件，其在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中在運(yùn)行高溫下具有合格強(qiáng)度。 輪葉10包括從燕尾榫部分14上方的平臺(tái)徑向向外延伸的翼型部分(未示出)。如現(xiàn)有技術(shù)已知的，翼型部分具有內(nèi)部冷卻回
冷劑通過一個(gè)或者多個(gè)進(jìn)口 22(圖2)進(jìn)入內(nèi)部冷卻回路，進(jìn)口 22形成在燕尾榫部分14的底部中并且凈皮定位成與在盤槽16的底部處的通道成流體聯(lián)通。在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行期間，制冷劑從源頭以傳統(tǒng)的方式輸送到通道，源頭可包括但不限于發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮機(jī)。制冷劑通過進(jìn)說明書第4/4頁
口 22/人通道流入輪葉10的內(nèi)部制冷回路(未示出)。 根據(jù)示例性而非限制性的實(shí)施方式，可將例如硅樹脂的合適樹脂材料通過涂裝工藝施加到輪葉燕尾榫(和/或匹配的燕尾榫的槽)的選定區(qū)域，這消除了對(duì)現(xiàn)有金屬噴涂密封技術(shù)中所需的耗時(shí)而昂貴的掩模和脫掩模過程的需要。 —種這種合適的樹脂可從Armeco Products.Inc以商品名"Corr-Paint CP40XX系列"獲得。樹脂配制成長時(shí)間曝露于大約1100。F的溫度下可用，或者換句話說能夠經(jīng)受長時(shí)間曝露于大約1100°F的溫度下。也將使用具有所需特性的其他合適的樹脂。 如圖1中所示，密封件包括策略地放置在燕尾榫突起18的下側(cè)上、至少放置在其較低壓端上的材料條或者材料片24(或者簡單地稱為密封件24),以便填充燕尾榫突起18和槽突起20之間相應(yīng)的間隙26(圖1)。因而，密封件24防止來自盤槽16的相應(yīng)低壓端的制冷劑泄露。但是應(yīng)當(dāng)指出的是這僅僅是一個(gè)示例性的密封布置，其用于闡明本發(fā)明的概念。依據(jù)輪葉設(shè)計(jì)和冷卻結(jié)構(gòu)，其他的密封布置也是可能的。 上文已經(jīng)描述了一種本質(zhì)上通過在選定位置將樹脂材料涂到突起上的快速并便宜地將燕尾榫密封件施加于渦輪機(jī)輪葉或者轉(zhuǎn)子盤上的方法。該方法需要少量的輪葉表面準(zhǔn)備并且不需要掩模。也可以理解的是可在制造階段或者在現(xiàn)場的使用間歇期間施加樹脂密封條或者樹脂密封片24。硅樹脂密封件還可對(duì)壓縮機(jī)殼耐磨密封件具有適應(yīng)性，對(duì)壓縮機(jī)定子和環(huán)之間的連接槽的潤濕有適應(yīng)性，或者對(duì)具有匹配安裝表面的部件的任何其他布置有適應(yīng)性。 盡管已經(jīng)描述了本發(fā)明的具體實(shí)施例，但是對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是可以進(jìn)行關(guān)于本發(fā)明的各種修改而不脫離由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種密封位于一個(gè)部件(10)上的安裝表面和另一個(gè)部件(12)中適合與所述安裝表面接合的溝槽(16)之間的一個(gè)或者多個(gè)間隙(26)的方法，包括a)將樹脂(24)施加到所述一個(gè)部件(10)的所述安裝表面(18)的選定部分上；以及b)將所述一個(gè)部件(10)的所述安裝表面(18)接合在所述另一個(gè)部件(12)的所述溝槽(16)中。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述樹脂(24)被涂在 所述安裝表面(18)的所述選定部分上。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述樹脂材料(24) 包括耐受大約1100。F的溫度的水分散性硅樹脂。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述一個(gè)部件(IO) 包括渦輪機(jī)4侖葉燕尾榫(14),而所述另一個(gè)部件(12)包括轉(zhuǎn)子盤。
5. 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述輪葉燕尾榫(14) 包括多個(gè)突起(18)，并且所述樹脂材料(24)施加于所述突起的下側(cè)。
6. 如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述樹脂材料(24) 施加在所述輪葉燕尾榫(14)的低壓端。
7. 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，在制造所述輪葉燕 尾榫(14)時(shí)施加所述樹脂材料(24)。
8. —種具有適合容納在溝槽(16)中的安裝部分(14)的渦輪機(jī)葉片 (10),其中所述安裝部分(14)的選定表面區(qū)域涂有耐受高達(dá)至少IIO(TF 的溫度的水分散性硅樹脂(24)。
9. 如權(quán)利要求8所述的渦輪機(jī)葉片，其特征在于，所述安裝部 分(14)實(shí)質(zhì)上呈燕尾榫形。
10. 如權(quán)利要求8所述的渦輪機(jī)葉片，其特征在于，所述安裝部 分(14)包括多個(gè)突起(18)，所述選定表面區(qū)域包括所述突起(18)的下側(cè) 表面。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有燕尾榫密封件的渦輪機(jī)輪葉及相關(guān)方法，更具體地，本發(fā)明涉及一種密封輪葉燕尾榫(14)和輪葉燕尾榫(14)適合容納在其中的轉(zhuǎn)子盤燕尾榫槽之間的間隙的方法，該方法包括將樹脂(24)施加到該輪葉燕尾榫(14)的選定區(qū)域上；以及將該輪葉燕尾榫(14)插入到該燕尾榫槽中。
文檔編號(hào)F01D5/30GK101672200SQ200910176360
公開日2010年3月17日 申請(qǐng)日期2009年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月12日
發(fā)明者G·D·舍洛克, M·L·亨特, P·S·迪馬斯焦 申請(qǐng)人:通用電氣公司