專利名稱：用于密封渦輪中的動葉燕尾件的系統、方法和設備的制作方法
技術領域：
本發明大體涉及渦輪，并且更具體地涉及用于密封渦輪中的動葉燕尾件的系統、方法和設備。
背景技術：
燃氣渦輪通常包括渦輪轉子(經常被稱為輪)，其具有通過燕尾件(dovetail)圓周地附接于轉子的許多動葉(bucket)(或葉片)。動葉可突出到熱氣體路徑中以將氣體的動能轉化成旋轉機械能。為了避免使動葉變得過熱和損壞動葉，冷卻空氣可引入到徑向地延伸穿過動葉的通路中。與使動葉冷卻相關的挑戰中的一個是阻止冷卻空氣通過在燕尾件的突片(tab)和轉子的表面之間的間隙而泄漏，特別是在操作期間和在離心載荷和熱膨脹的條件下。當空氣泄漏到輪空間中時，可能必要的是增大冷卻氣流以保持動葉冷卻要求。因此，渦輪的輸出效率和總效率可例如由于冷卻空氣壓縮機上的額外載荷而降低。·
發明內容
以上問題中的一些或所有以上問題可通過本發明的某些實施例解決。本發明的某些實施例可包括用于密封渦輪中的動葉燕尾件的系統、方法和設備。根據本發明的示范實施例，提供用于密封在動葉燕尾件和轉子輪槽之間的間隙的方法。方法包括設置與動葉燕尾件相關的動葉突片，其中，動葉突片構造成接收密封突片；使動葉突片和密封突片構造成在密封突片插入到動葉突片中之后接合至少一個維度；和利用密封突片密封在動葉燕尾件和轉子輪槽之間的間隙；其中，密封突片的至少一部分根據溫度改變以用于進一步密封在動葉燕尾件和轉子輪槽之間的間隙。根據另一個示范實施例，提供系統。系統包括渦輪。渦輪包括轉子；一個或多個轉子輪，其連接于轉子，其中，一個或多個轉子輪包括一個或多個轉子輪槽；一個或多個動葉，其均包括動葉燕尾件；
一個或多個動葉突片，其與每個動葉燕尾件相關；和一個或多個密封突片，其構造用于密封在動葉燕尾件和轉子輪槽之間的間隙，并且進一步構造成在一個或多個密封突片插入到一個或多個動葉突片中之后接合一個或多個動葉突片。根據另一個示范實施例，提供用于密封在渦輪中的動葉燕尾件和轉子輪槽之間的間隙的設備。設備包括一個或多個動葉突片，其與動葉燕尾件相關；和一個或多個密封突片，其構造用于密封在動葉燕尾件和轉子輪槽之間的間隙，并且進一步構造成在一個或多個密封突片插入到一個或多個動葉突片中之后接合一個或多個動葉突片。本發明的其他的實施例、特征和方面在本文中被詳細地描述并且被認為是要求權利的本發明的部分。可參照下列詳細描述、附圖和權利要求理解其他的實施例、特征和方面。
現在將參照不必按比例繪制的附表和附圖，并且其中
圖I是根據本發明的示范實施例的示例性葉片組件的簡圖。
圖2是根據本發明的示范實施例的示例性轉子輪的簡圖。圖3是根據本發明的示范實施例的示例性動葉突片密封件的簡圖。圖4是根據本發明的示范實施例的另一個示例性動葉突片密封件的簡圖。圖5是根據本發明的示范實施例的另一個示例性動葉突片密封件的簡圖。圖6是根據本發明的示范實施例的另一個示例性動葉突片密封件的簡圖。圖7是根據本發明的示范實施例的示范方法的流程圖。圖8是根據本發明的另一個示范實施例的示范方法的另一個流程圖。部件列表 100葉片組件 102轉子葉片 104動葉燕尾件 106動葉突片 200轉子輪 202轉子輪槽
300動葉突片密封件
302改變的動葉突片
304密封突片
306密封表面
308保持銷
310保持銷孔
400動葉突片密封件實施例
402改變的動葉突片
404密封突片
406犧牲表面
408保持鍵
410保持鍵槽
500動葉突片密封件實施例
502改變的動葉突片
504槽
506密封突片
600密封突片和保持槽實施例
602保持槽(改變的動葉突片的部分)
604密封突片
700方法流程圖 702-708 方塊
800方法流程圖 802-808 方塊。
具體實施例方式將參照附圖在下文中更全面地描述本發明的實施例，在該附圖中示出本發明的實施例。然而，本發明可以以許多不同的方式實施并且不應當被解釋為受限于在本文中提出的實施例；相反地，這些實施例提供成使得本公開將是全面且完整的，并且將把本發明的范圍完全傳達給本領域技術人員。同樣的標記在所有附圖中表示同樣的元件。本發明的某些實施例可使密封在渦輪中的動葉和轉子之間的接口成為可能。根據某些示范實施例，密封突片可設置用于密封與動葉燕尾件相關的接口。本發明的示范實施例可提供包括具有熱膨脹系數的材料的密封件，該材料可例如在渦輪的操作期間隨著溫度升高而提供附加密封。在某些示范實施例中，密封件可包括可附接于改變的動葉突片的密封關片。現在將參照附圖描述用于本發明的示范實施例的各個部件、材料和配置。 圖I示出了示范葉片或動葉組件100，其包括轉子葉片102、動葉燕尾件104和動葉突片106。圖2描繪了轉子輪200的部分和轉子輪槽202，轉子輪槽202可與動葉燕尾件(如以圖I的104表示)相接。圖3描繪了根據本發明的示范實施例的動葉突片密封組件300。組件300可附接于改變的動葉突片302。在一個示范實施例中，動葉突片302的部分可被移除以提供用于使改裝密封突片304附接于動葉突片302的空間。在示范實施例中，改裝密封突片304可包括材料，其包括密封表面306。根據示范實施例，諸如保持銷308的保持裝置可用于使密封突片304固定于動葉突片302。根據示范實施例，與密封表面306相關的材料可包括鎳/鐵合金。例如，已知為A-286的合金可用于整個密封突片304或密封突片304的部分。合金A-286設計用于應用，其要求在高達大約1300°F(704°C )的溫度處的高強度和良好耐腐蝕性。該合金在凹口區段中提供高延展性，具有優于具有可相比的高溫性質的許多其他的商業合金的斷裂強度。該合金的一個特性是通過熱處理而沉淀硬化和加強的能力。這在發展最大強度時使較高程度的均勻性成為可能，這可重復許多次。A-286的熱膨脹從大約16ppm/°C變化到大約19ppm/°C。根據本發明的示范實施例，保持銷孔310可以是超尺寸的(如圖3所示)以允許密封突片304在動葉燕尾件內自對齊。根據示范實施例的與超尺寸保持銷孔310相關的另一個特征是允許密封突片304與動葉突片302不同地膨脹，例如由于密封突片304以比動葉突片302更高的熱膨脹系數的材料制造。圖4描繪了另一個示范動葉突片密封件實施例400。根據本發明的示范實施例，動葉突片402可改變成使得密封突片404可附接于改變的動葉突片402。根據示范實施例，動葉突片可改變成包括保持鍵408，其可與密封突片404上的保持鍵槽410相接。在其他的示范實施例中，保持鍵可制造在密封突片404上，并且鍵槽可制造在動葉突片上，例如，與圖4中示出的配置相反。根據示范實施例，密封突片404可包括材料，其具有熱膨脹系數，并且與密封表面406連通。在某些示范實施例中，密封表面406可包括材料，其至少部分地構成犧牲表面。例如，犧牲表面可由鋁或其他材料制成。在一個示范實施例中，犧牲表面可以是火焰噴射鋁。根據示范實施例，犧牲表面的部分可在操作期間磨損，而犧牲表面的其他部分保持成改進與抵靠轉子燕尾槽的密封突片404相關的密封公差。圖5描繪了另一個示范動葉突片密封件實施例500，其中，改變的動葉突片502包括用于保持密封突片506的槽504。為了清楚起見，在圖6中描繪槽504和密封突片506的不范平面圖和側視圖。圖6描繪了根據本發明的示范實施例的密封突片和保持槽600的示范平面圖和側視圖。在示范實施例中，保持槽602可以是改變的動葉突片的部分。根據示范實施例，保持槽602可包括用于相接與密封突片604相關的彈簧區段605的凹入區域601。根據示范實施例，當密封突片604插入到保持槽602中時，彈簧區段605可與保持槽602的凹入區域601接合。根據示范實施例，保持槽還可具有帶有比密封突片604的寬度606略寬的通道寬度的接口區域603，并且使得密封突片6 04可經由接口區域603插入到保持槽602中。示范實施例可設置附加的通道、導向件、鍵、槽等以用于使密封突片604保持在保持槽602內。圖7示出了根據本發明的示范實施例的用于密封在動葉燕尾件和轉子輪槽之間的間隙的方法700。方法700在方塊702中開始并且包括改變與動葉燕尾件相關的動葉突片以接收密封突片，其中，密封突片構造成根據溫度膨脹。在方塊704中，方法700包括使密封突片保持成與改變的動葉突片接觸。在方塊706中，方法700包括利用密封突片密封在動葉燕尾件和轉子輪槽之間的間隙。在方塊708中，方法700包括根據溫度改變密封突片的至少一部分以用于進一步密封在動葉燕尾件和轉子輪槽之間的間隙。方法700在方塊708之后結束。根據某些示范實施例，方法700可進一步包括利用犧牲層406涂覆密封突片304，404的至少一部分以用于提供在密封突片304，404和轉子輪槽202之間的間隙一致性。在示范實施例中，提供間隙一致性包括在操作期間通過轉子輪槽202的至少一部分從密封突片304，404研磨犧牲層406的至少一部分。在示范實施例中，根據溫度改變密封突片304，404的至少一部分包括使密封突片304，404的至少一部分經由材料膨脹，該材料具有大于大約O. 000016長度/(長度X °C )的熱膨脹系數。根據示范實施例，改變動葉突片106以接收密封突片304包括使至少一個鉆孔310形成穿過動葉突片106以用于將至少一個保持銷308插入穿過改變的動葉突片302和進入密封突片304，以用于使密封突片304保持抵靠燕尾件104的至少一部分。根據示范實施例，與鉆孔310相關的直徑大于或等于至少一個保持銷308的直徑。在示范實施例中，改變動葉突片106以接收密封突片404包括使至少一個保持鍵408形成或附接在動葉突片106中，用于與密封突片404中的對應保持鍵槽410配合以使密封突片404保持抵靠燕尾件104的至少一部分。根據示范實施例，改變動葉突片106以接收密封突片404包括使至少一個保持鍵槽410形成或附接在動葉突片106中，用于配合與密封突片404相關的對應保持鍵以用于使密封突片404保持抵靠燕尾件104的至少一部分。根據另一個示范實施例，提供系統或設備。系統包括渦輪。渦輪可包括轉子；一個或多個轉子輪200，其連接于轉子，其中，一個或多個轉子輪200包括一個或多個轉子輪槽202 個或多個動葉102，其均包括具有一個或多個動葉突片106的動葉燕尾件104。系統或設備可包括一個或多個密封突片304，404，其安裝于一個或多個動葉突片106并且構造用于密封在動葉燕尾件104和轉子輪槽202之間的間隙，其中，一個或多個密封突片304，404構造成根據溫度膨脹。在示范實施例中，一個或多個密封突片304，404包括犧牲層406，其涂覆用于提供在一個或多個密封突片304，404和轉子輪槽202之間的間隙一致性。在示范實施例中，一個或多個密封突片304，404的至少一部分包括具有大于大約O. 000016長度/(長度X°C )的熱膨脹系數的材料。根據示范實施例，一個或多個動葉突片106包括至少一個鉆孔，用于使至少一個保持銷308插入穿過一個或多個動葉突片302和進入一個或多個密封突片304以用于使一個或多個密封突片304保持抵靠燕尾件104的至少一部分。根據示范實施例，與鉆孔310相關的直徑大于或等于至少一個保持銷308的直徑。根據示范實施例，一個或多個動葉突片106包括至少一個保持鍵408，用于與一個或多個密封突片404中的對應保持鍵槽410配合以用于使一個或多個密封突片404保持抵靠燕尾件104的至少一部分。在示范實施例中，動葉突片106包括至少一個保持鍵槽410，用于配合與一個或多個密封突片404相關的對應保持鍵以用于使一個或多個密封突片404保持抵靠燕尾件104的至少一部分。圖8示出了根據本發明的示范實施例的用于密封在動葉燕尾件和轉子輪槽之間的間隙的另一種方法800。方法800在方塊802中開始并且包括設置與動葉燕尾件相關的 動葉突片，其中，動葉突片構造成接收密封突片。在方塊804中，方法800包括使動葉突片和密封突片構造成在密封突片插入到動葉突片中之后接合至少一個維度(dimension)。在方塊806中，方法800包括利用密封突片密封在動葉燕尾件和轉子輪槽之間的間隙；其中，密封突片的至少一部分根據溫度變化以用于進一步密封在動葉燕尾件和轉子輪槽之間的間隙。方法800在方塊806之后結束。根據示范實施例，改變動葉突片502，602以接收密封突片404包括使槽603形成在動葉突片502，602中，其中，槽寬度對應于動葉突片502，602的大約本體厚度606。根據示范實施例，使動葉突片502，602和密封突片506，604構造成在密封突片506，604插入到動葉突片502，602中之后在至少一個維度上配合和鎖定包括使至少具有第一區段603和第二區段604的槽限定在動葉突片502，602中，其中，第二區段604包括大于與第一區段603相關的寬度的槽寬度。在示范實施例中，使動葉突片502，602和密封突片506，604構造成在密封突片506，604插入到動葉突片502，602中之后在至少一個維度上配合和鎖定包括使可彈簧變形突片605限定在密封突片506，604中，其中，可彈簧變形突片605能夠操作成與動葉突片502，602的第二區段604接合并且保持在其中。根據另一個示范實施例，提供系統或設備。系統包括渦輪。渦輪包括轉子；一個或多個轉子輪200，其連接于轉子，其中，一個或多個轉子輪200包括一個或多個轉子輪槽202 ;和一個或多個動葉102，其均包括動葉燕尾件104。系統和設備包括一個或多個動葉突片502，602，其與每個動葉燕尾件104相關；和一個或多個密封突片506，604，其構造成用于密封在動葉燕尾件104和轉子輪槽202之間的間隙，并且進一步構造成在一個或多個密封突片506，604插入到一個或多個動葉突片502，602中之后接合一個或多個動葉突片502，602。根據示范實施例，一個或多個密封突片506，604進一步構造成根據溫度膨脹。根據示范實施例，一個或多個動葉燕尾件104能夠通過將動葉燕尾件104插入到一個或多個轉子輪槽202中而可移除地附接于一個或多個轉子輪200。根據示范實施例，一個或多個密封突片506，604包括犧牲層，其涂覆用于提供在一個或多個密封突片506，604和轉子輪槽202之間的間隙一致性，其中，一個或多個動葉突片502，602包括對應于一個或多個密封突片506，604的大約本體厚度606的槽寬度。根據示范實施例，一個或多個動葉突片502，602包括至少具有第一區段603和第二區段604的槽，其中，第二區段604包括大于與第一區段相關的寬度的槽寬度。在示范實施例中，一個或多個密封突片506，604包括可彈簧變形突片605，其中，可彈簧變形突片605能夠操作成與動葉突片502，602的第二區段604接合并且保持在其中。根據示范實施例，可提供某些技術效果，諸如產生為渦輪動葉和輪提供密封的某些系統、方法和設備。本發明的示范實施例可提供進一步的技術效果，即提供用于使密封件根據溫度膨脹的系統、方法和設備。本發明的示范實施例可提供進一步的技術效果，即提供用于經由密封突片上的犧牲層提供改進的密封的系統、方法和設備。在本發明的示范實施例中，動葉突片密封件實施例300，400，500，600可包括任何數量的五金部件以便于操作中的任何一個。根據需要，本發明的實施例可包括具有圖I至6中示出的構件中的更多個或更少個的動葉突片密封件實施例300，400，500，600。雖然已經結合目前被認為是最實用且各種的實施例的實施例描述本發明的某些 實施例，但是應當理解，本發明不受限于公開的實施例，而是與此相反，意圖涵蓋包括在所附權利要求的范圍內的各種改變和等同配置。雖然在本文中使用特定術語，但是它們僅在一般且描述性的意義下使用并且不為了限制。該書面描述使用實例以公開本發明的某些實施例，包括最佳模式，并且還使本領域技術人員能夠實踐本發明的某些實施例，包括制備和使用任何器件或系統并且執行任何合并的方法。本發明的某些實施例的專利權范圍由權利要求限定，并且可包括本領域技術人員所想到的其它實例。如果其它實例具有與權利要求的字面語言并無不同的結構元件或者如果其它實例包括與權利要求的字面語言并無實質差別的等效結構元件，則這些其它實例預期在權利要求的范圍內。
權利要求
1.一種用于密封在動葉燕尾件(104)和轉子輪槽(202)之間的間隙的方法，其包括 設置與動葉燕尾件(104)相關的動葉突片(502，602)，其中，所述動葉突片(502，602)構造成接收密封突片(506，604)； 使所述動葉突片(502，602)和所述密封突片(506，604)構造成在所述密封突片(506，604)插入到所述動葉突片(502，602)中之后接合至少一個維度； 利用所述密封突片(506，604)密封在所述動葉燕尾件(104)和轉子輪槽(202)之間的間隙；其中，所述密封突片(506，604)的至少一部分根據溫度改變以用于進一步密封在所述動葉燕尾件(104)和所述轉子輪槽(202)之間的間隙。
2.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，還包括以犧牲層涂覆所述密封突片(506，604)的至少一部分，以用于提供在所述密封突片(506，604)和所述轉子輪槽(202)之間的間隙一致性。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，提供間隙一致性包括在操作期間通過所述轉子輪槽(202)的至少一部分從所述密封突片(506，604)研磨所述犧牲層的至少一部分。
4.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，所述密封突片(506，604)的至少一部分通過經由材料膨脹而根據溫度變化，所述材料具有大于O. 000020長度/(長度X °C )的熱膨脹系數。
5.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，改變所述動葉突片(502，602)以接收所述密封突片(404)包括使槽(603)形成在所述動葉突片(502，602)中，其中，槽寬度對應于動葉突片(502，602)的大約本體厚度(606)。
6.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，使所述動葉突片(502，602)和所述密封突片(506，604)構造成在所述密封突片(506，604)插入到所述動葉突片(502，602)中之后在至少一個維度上配合和鎖定包括使至少具有第一區段(603)和第二區段(604)的槽限定在所述動葉突片(502，602)中，其中，所述第二區段(604)包括大于與所述第一區段(603)相關的寬度的槽寬度。
7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，還包括使可彈簧變形突片￠05)限定在所述密封突片(506，604)中，其中，所述可彈簧變形突片(605)能夠操作成與所述動葉突片(502.602)的所述第二區段(604)接合并且保持在其中。
8.一種系統，其包括 渦輪，其包括 轉子；一個或多個轉子輪(200)，其連接于所述轉子，其中，所述一個或多個轉子輪(200)包括一個或多個轉子輪槽(202)； 一個或多個動葉(102)，其均包括動葉燕尾件(104)； 一個或多個動葉突片(502，602)，其與每個動葉燕尾件(104)相關；和一個或多個密封突片(506，604)，其構造成用于密封在所述動葉燕尾件(104)和所述轉子輪槽(202)之間的間隙，并且進一步構造成在所述一個或多個密封突片(506，604)插入到所述一個或多個動葉突片(502，602)中之后接合所述一個或多個動葉突片(502.602)。
9.根據權利要求8所述的系統,其特征在于,所述一個或多個密封突片(506,604)進一步構造成根據溫度膨脹。
10.根據權利要求8所述的系統，其特征在于，所述一個或多個動葉燕尾件(104)能夠通過將所述動葉燕尾件(104)插入到所述一個或多個轉子輪槽(202)中而可移除地附接于所述一個或多個轉子輪(200)。
全文摘要
本發明的某些實施例可包括用于密封渦輪中的動葉燕尾件的系統、方法和設備。根據本發明的示范實施例，提供用于密封在動葉燕尾件和轉子輪槽之間的間隙的方法。方法可包括設置與動葉燕尾件相關的動葉突片，其中，動葉突片構造成接收密封突片；使動葉突片和密封突片構造成在密封突片插入到動葉突片中之后接合至少一個維度；和利用密封突片密封在動葉燕尾件和轉子輪槽之間的間隙；其中，密封突片的至少一部分根據溫度改變以用于進一步密封在動葉燕尾件和轉子輪槽之間的間隙。
文檔編號F01D11/00GK102900475SQ201210261289
公開日2013年1月30日 申請日期2012年7月26日 優先權日2011年7月26日
發明者S.G.賈亞納 申請人:通用電氣公司