涡轮机转子叶片转让专利

申请号 : CN201380005662.1

文献号 : CN104053857B

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基本信息:

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法律信息:

相似专利:

发明人 : 斯利姆·本萨拉赫阿诺德·内格里塞巴斯蒂安·迪加布鲁德库萨特纪尧姆·克莱因巴-普克·唐大卫·马修西比勒·多里默斯

申请人 : 斯奈克玛

摘要 :

一种涡轮机转子叶片,其在其远侧端(310B)具有外侧部件(314),该外侧部件包括:平台(320),其限定了经过所述涡轮机的气体的通道的外部表面并且呈现出第一(351)和第二相对侧边;以及从所述平台(320)向外延伸的上游和下游密封刷(331,332),每个密封刷在分别位于第一(351)和第二侧边的两个横向面(331L,332L)延伸。用抗磨损材料(360)至少部分地覆盖上游和下游刷(331,332)的横向面(331L,332L)。

权利要求 :

1.一种涡轮机转子叶片,其在其远侧端(110B,310B)具有外侧部件(114,314),所述外侧部件包括:平台(120,320),其限定了经过所述涡轮机的气体的通道的外表面并且呈现出第一和第二侧边(151,152,351,352);以及从所述平台(120,320)向外延伸的上游和下游密封刷(131,132,331,332),每个刷在分别位于所述第一和第二侧边(151,152,351,352)处的两个侧面(131L,132L,331L,332L)之间延伸;

所述叶片(110,310)的特征在于,用抗磨损材料(160,360,460)至少部分地覆盖所述上游和下游密封刷(131,132,331,332)的侧面(131L,132L,331L,332L)。

2.依据权利要求1所述的叶片,其中,所述第一和第二侧边(351,352)中的每一个在所述上游和下游密封刷(331,332)之间呈现出一轮廓,该轮廓具有接近所述上游密封刷(331)的第一部分(351A;352A)、中间第二部分(351B;352B)以及与所述下游密封刷(332)接近的第三部分(351C;352C),所述第一和第三部分(351A,351C;352A,352C)大体彼此平行,而所述第二部分(351B;352B)在所述第一和第三部分之间从上游至下游以及从吸力侧朝着叶片的压力侧倾斜地延伸。

3.依据权利要求2所述的叶片,其中,所述第一和第二侧边(351、352)其中每一个呈现出与所述第一部分(351A,352A)一致的上游端部分(351AA;352AA),以及与所述第三部分(351C,352C)一致的下游端部分(351CC;352CC)。

4.依据权利要求2所述的叶片,其中,所述第一和第三部分(351A,351C;352A,352C)基本垂直于所述上游和下游密封刷(331,332)延伸。

5.依据权利要求2所述的叶片,其中,所述上游密封刷(331)向上游的延长相对于径向方向成非零角度(A1),所述上游密封刷的侧面(331L)中的每一个在其中间部分(351B,352B)结合于所述平台的侧边(351,352),以及,所述抗磨损材料(360)至少部分地覆盖所述上游密封刷的侧面(331L)中的每一个,并且至少部分地覆盖每个侧边的中间部分(351B,352B),因此,位于叶片吸力侧(CE)上的抗磨损材料(360)面朝下游,而位于叶片压力侧(CI)上的抗磨损材料面朝上游。

6.依据权利要求1所述的叶片,其中,所述第一和第二侧边(151,152)中的每一个在所述上游和下游密封刷(131,132)之间呈现出一轮廓,该轮廓通常是具有第一部分(151A;

152A)、中间第二部分(151B;152B)以及第三部分(151C;152C)的U形,该第一部分接近所述上游密封刷(131)并且形成了所述U形的第一分支,该第二部分形成了所述U形的基部,该第三部分接近所述下游密封刷(132)并且形成了所述U形的第二分支,所述第一和第三部分(151A,151C;152A;152C)是叉开的。

7.依据权利要求6所述的叶片,其中,所述第二部分(151B;152B)基本垂直于所述刷(131,132)而延伸。

8.依据权利要求6所述的叶片,其中,所述第三部分(151C;152C)的长度至少是所述第一部分(151A,152A)的两倍。

9.依据权利要求1所述的叶片,其中,用所述抗磨损材料(160,360,460)完全覆盖所述侧面(131L,132L,331L,332L)中的至少一个。

10.依据权利要求1所述的叶片,其中,用所述抗磨损材料(160,360)部分地覆盖所述侧面(131L,132L,331L,332L)中的至少一个,仅覆盖所述侧面(131L,331L)的内侧区域。

11.依据权利要求1所述的叶片,其中,用所述抗磨损材料(160,360)覆盖所述上游密封刷(131,331)的侧面(131L,331L)。

12.依据权利要求1所述的叶片,其中,所述上游和/或下游密封刷(131,331;

132,332)在轴向截平面的上游相对于径向方向成非零角度(A1,A2)地倾斜。

13.依据权利要求1所述的叶片,其中,所述上游和/或下游密封刷(131,331;

132,332)大体沿径向方向上延伸。

14.一种涡轮机,其包括依据任何前述权利要求所述的叶片(110,310)。

说明书 :

涡轮机转子叶片

技术领域

[0001] 本说明书涉及一种涡轮机转子叶片。
[0002] 这样的叶片可以适配于无论是陆地或者用于航空的任何类型的涡轮机,并且特别是它可以适配于航空器涡轮喷气发动机或者直升机涡轮轴引擎。

背景技术

[0003] 在本说明书中,“上游”和“下游”是相对于气体经过涡轮机的正常流动方向(从上游至下游)来定义的。
[0004] 术语“涡轮机轴”或“引擎轴”表示涡轮机的转子的旋转轴。轴向方向对应于引擎的轴的方向而径向方向是垂直于引擎的轴的方向并且与所述轴交叉。同样地,轴向平面是包含引擎的轴的平面,而径向平面是垂直于所述轴的平面。
[0005] 除非另外说明,形容词“内侧”和“外侧”是相对于径向方向而用的,因此元件的内侧部分在径向方向上比相同元件的外侧部分更接近于引擎的轴。
[0006] 典型地,涡轮机的转子叶片包括在叶片的近侧和远侧(即,内侧和外侧)端之间沿着叶片的堆垛轴延伸的翼面。在其近侧端,叶片包括用于把它固定至引擎转子的盘部的根部,该盘部为多个叶片共有。叶片用于从经过涡轮机的气体获得力以便把力传递至转子盘。在其远侧端,叶片可以具有被称为外侧部件的横向元件。当把多个转子叶片固定至转子盘时,它们的外侧部件一个挨一个地进行布置以便形成圆周带,该圆周带特别用来限定针对经过涡轮机的气体的流体通道的外部,由此在该位置限制了气体泄漏。通常在具有扭预角的情况下制造转子叶片。当装配叶片时,在施加力以把此扭预角减小至0时对它们进行装配,由此使得叶片的各外侧部件能够接触并且向带有叶片的轮给予刚性而且限制了振动。
[0007] 叶片的堆垛轴是垂直于涡轮机的轴的轴,其经过叶片翼面最内部分(即,最接近引擎的轴的部分)的重力中心。
[0008] 叶片翼面呈现出压力侧面和吸力侧面。由此相应地定义了叶片的压力侧和吸力侧。
[0009] 图1中示出了常规的转子叶片。此类型的叶片在专利文档FR 2 923 524 A1中予以描述。叶片10包括翼面16,该翼面16在叶片的近侧端10A和远侧端10B之间沿着叶片的堆垛轴X延伸。翼面16呈现出压力侧面15A和吸力侧面。在其近侧端10A,叶片具有根部12,籍此它固定至转子的盘部(未示出)。在其远侧端10B,叶片具有外侧部件14。当多个转子叶片10固定至转子盘时,它们的外侧部件14一个挨一个地布置以便形成圆周带。
[0010] 外侧部件14包括:平台20,其限定了用于经过翼面16之间的气体的流动通道的外侧并且分别在叶片10的压力侧和吸力侧上呈现出第一相对侧边21和第二相对侧边22;以及上游密封刷31和下游密封刷32,其从平台20的外侧面径向地向外延伸。平台的第一侧边和第二侧边中的每一个在上游刷31和下游刷32之间呈现出基本Z型的轮廓,该轮廓具有接近于上游刷31的第一部分21A、22A,中间第二部分21B、22B,以及接近于下游刷32的第三部分21C、22C,第一和第三部分大体彼此平行,而第二部分在第一和第三部分之间倾斜地延伸。
[0011] 为了抑制在操作过程中叶片经受的振动,在关于它们的堆垛轴X扭转的预压力的情况下把叶片安装在它们的转子盘上:外侧部件14的形状是通过沿着侧边21、22的第二部分21B、22B压抵相邻叶片使得每个叶片10经受扭转应力。第二部分21B、22B因而限定了叶片间的接触表面,并且在涡轮机操作时它们经受大量的摩擦力。
[0012] 为了保护它们以防止磨损,用耐摩擦并且以商标"Stellite"来售卖的材料覆盖第二部分21B、22B。常规地,通过焊接把此抗磨损材料沉积在第二部分21B、22B上。这是手工操作并且在对抗磨损材料进行沉积时它处于液态。
[0013] 这样的叶片10遇到的第一个问题源于这样的事实,当外侧部件14的第二部分21B、22B较窄时(即,沿着堆垛轴X呈现出有限的高度),难于把抗磨损材料沉积在仅这些部分21B、22B上(即,难以避免从这些部分溢出),假设所使用的沉积方法不是十分准确的话。不幸的是,把抗磨损材料沉积在部分21B、22B外侧且特别是在位于翼面16和平台20的内部面之间的嵌条上是有害的,这是因为它可能在该部件上产生裂缝并且在气体流动通道中引起空气动力学损耗。
[0014] 此问题的解决方案包括把第二部分21B、22B过多地定尺寸,即,沿着堆垛轴X增加它们的高度。然而,该解决方案不令人满意,原因在于它增加了外侧部件14的重量和大小。
[0015] 这样的叶片10遇到的另一问题是在涡轮机操作的不同阶段,相邻叶片(即,第一叶片的侧边21经过与第一叶片相邻的第二叶片的侧边22)重叠。
[0016] 因而存在对另一种类型的转子叶片的需要。

发明内容

[0017] 本说明书提供了一种涡轮机转子叶片,其在其远侧端呈现出外侧部件,该外侧部件包括平台,其限定了经过所述涡轮机的气体的通道的外部表面并且该平台呈现出第一和第二相对侧边。该外侧部还包括从所述平台向外(高度方向地)延伸的上游和下游密封刷,每个刷在分别位于第一和第二侧边的两个横向面之间延伸(纵长地)。该叶片是用抗磨损材料至少部分地覆盖上游和下游刷的横向面。
[0018] 在此解决方案中,上游和下游刷的横向面被配置成带有抗磨损材料并且它们因而用作叶片间接触表面。
[0019] 此解决方案使得能够在还减小其重量和大小(给定在重量方面外侧部件是叶片的最关键的部分)的同时遵循关于外侧部件的功能和制造准则。特别地,不再存在对侧边的中间部分进行过尺寸的任何需要,这是因为它们不再用作叶片间的接触表面了。侧边因此可以制成如所需要地窄。此外,在不需要使刷超尺寸的情况下新的叶片间的接触表面利用这些刷。
[0020] 此解决方案具有附加的优点,更容易地定位叶片外侧部件的重力中心,由此在振动和静态地这两者上改善了叶片的机械性能。
[0021] 另外,所提出的解决方案能够限定相当大的面积的叶片间的接触表面,由此限制了该表面的磨损。
[0022] 最后,采用此解决方案,由于增加了叶片间的接触表面的高度,所以减小了叶片重叠的风险。
[0023] 使用的抗磨损材料可以是基于钴的合金,并且特别地它可以是以商标"Stellite"售卖的且包含相当大含量的铬的类型的合金。
[0024] 可用抗磨损材料全部或者部分地覆盖上游或下游刷的横向面。当它们被全部覆盖时,该层抗磨损材料沿着刷的整个长度,从平台的内侧面(即,抗磨损材料覆盖位于刷基部的侧边的部分,与刷对齐)直到刷的外侧(即,远侧)端在高度方向上延伸。抗磨损材料在刷外侧端的存在呈现出使它增强的优点。当仅部分地覆盖时,该层抗磨损材料可以从平台的内侧面至与刷的外侧端有一定间隔的外侧界限在高度方向上延伸。在这样的情况下,刷的外侧端部分可以与刷的外侧边的其余部分用相同的材料制成。当抗磨损材料不呈现出用于与在其外部围绕刷的外侧壳上存在的耐磨材料相接触的所需结时,该方案是优越的。耐磨材料典型地是采用蜂巢形式的材料,例如金属。刷的外侧边渗入耐磨材料(其是静止的)中以便在操作中提供良好的密封。
[0025] 抗磨损材料还覆盖与刷基部相邻的侧边的部分。
[0026] 此外,使用上游刷或下游刷来限定叶片间的接触表面使得能够在重量和大小方面使外侧部的形状最优化。
[0027] 在某些实施例中,刷在轴向截平面上在上游以相对于径向方向成非零角度倾斜。这使得能够在避免在操作中空气从流动通道泄漏的同时改善了性能。
[0028] 在其它实施例中,刷相对于径向方向不倾斜,即,在轴向截平面上刷形成了相对于径向方向基本为0的角度:它们基本上在此方向上延伸。
[0029] 因而,在第一类型的某些实施例中,其中,上游刷的横向面被用作叶片间的接触表面,并且因此为此目的用抗磨损材料覆盖,能够使用针对该平台的下面优化形状:该第一和第二侧边中的每一个在所述上游和下游刷之间呈现出一轮廓,该轮廓通常是具有第一部分、中间第二部分以及第三部分的U形,该第一部分接近于所述上游刷并且形成了所述U形的第一分支,该第二部分形成了所述U形的基部,该第三部分接近于所述下游刷并且形成了所述U形的第二分支,第一和第三部分是叉开的。
[0030] 在第一类型的某些实施例中,上面提及的第二部分基本垂直于刷延伸。
[0031] 在第一类型的某些实施例中,第三部分的长度至少是第一部分的两倍。
[0032] 在第一类型的某些实施例中,第二部分小于第一部分。
[0033] 在第二类型的某些实施例中,其中,上游刷的横向面被用作叶片间的接触表面,并且因此为此目的用抗磨损材料覆盖,能够使用针对该平台的下面优化形状:该第一和第二侧边中的每一个在所述上游和下游刷之间呈现出一轮廓,该轮廓具有接近于所述上游刷的第一部分、中间第二部分以及与所述下游刷接近的第三部分,所述第一和第三部分基本彼此平行,而所述第二部分在所述第一和第三部分之间从上游至下游以及从吸力侧朝着叶片的压力侧倾斜地延伸。
[0034] 具有三个扁平部分的此类型的轮廓有时被叫做Z形轮廓,即使第一和第二部分之间形成的角度是钝角(即,不是锐角)并且在第二和第三部分之间形成的角度同样是钝角的情况下也是如此。
[0035] 在外侧部件的此优化形状的情况下,在叶片的制造期间更容易相对于翼面内侧部的重力中心正确地定位外侧部件的重力中心。通常寻求沿着径向方向对准这两个重力中心。相对于翼面根部的重力中心较佳地定位外侧部件的重力中心使得能够在操作中获得叶片的较佳机械性质并且特别地能够改善叶片承受超级循环的疲劳以及承受蠕变断裂的能力。
[0036] 当刷在上游倾斜时这样的优化形状呈现出特定的好处。刷的倾斜在把外侧部件的重力中心与翼面内侧部的重力中心对准方面增加了某些难度。
[0037] 在第二类型的某些实施例中,第一和第二侧边中的每一个呈现出与第一部分一致的上游端部分和与第三部分一致的下游端部分。
[0038] 侧边的这些上游和下游端部分侧向地限定了平台的上游和下游端部分,这些部分有时称作上游和下游“唇部”。
[0039] 因而,平台的侧边呈现出具有从平台的上游边延伸至下游边的三个扁平部分的轮廓,每个侧边的轮廓因而呈现出三个扁平部分而已。从制造观点来看,这样的由三个扁平部分构成的轮廓易于机加工,这特别是因为限制了要机加工的面的数目(仅三个)。此设计还使得在机加工之前能够限制未完成部件的重量,因而限制了铸造成本。最后,此设计限制了锐边的形成以及操纵叶片时导致困难的刺突的形成。
[0040] 在第二类型的某些实施例中,第一和第三部分基本垂直于刷延伸。
[0041] 在第二类型的某些实施例中,上游刷在上游以相对于径向方向成非零角度。所述上游刷的横向面中的每一个在其中间部分结合了所述平台的侧边。再者,所述抗磨损材料至少部分地覆盖所述上游刷的横向面中的每一个,并且至少部分地覆盖每个侧边的中间部分,因此,位于叶片吸力侧上的抗磨损材料暴露在下游,而位于叶片压力侧上的抗磨损材料暴露在上游。
[0042] 应当观测到,抗磨损材料的暴露方向相对于目前存在的解决方案是逆向的。相应地,叶片的预扭曲角相对于常规解决方案也是逆向的。
[0043] 本解决方案还提供了一种涡轮机,其包括如上面所描述的叶片。

附图说明

[0044] 附图是概略性的并且未必是按比例的,最重要的是它们寻求图示本发明的原理。
[0045] 在图中,从一副图到另一幅图,使用相同的附图标记来指示同样的元件(或元件部分)。
[0046] 图1是现有技术转子叶片的透视图。
[0047] 图2是本说明书的转子叶片的实施例的透视图。
[0048] 图3是图2叶片的外侧部件的上详细视图。
[0049] 图4是图2叶片的外侧部件之侧详细视图。
[0050] 图5是与图4的视图同类的视图,示出了本说明书的转子叶片的另一实施例。
[0051] 图6是本说明书的转子叶片的另一实施例的透视图,其中仅示出叶片的外侧部件。
[0052] 图7是图6叶片的外侧部件之上详细视图。
[0053] 图8是图6叶片的外侧部件之侧详细视图。
[0054] 图9是与图6的视图同类的视图,示出了本说明书的转子叶片的另一实施例。

具体实施方式

[0055] 下面参考附图详细描述具有外侧部件的转子叶片的实施例。这些实施例图示了本发明的特性和优点。然而应当想到本发明不限于这些实施例。
[0056] 图2示出了涡轮机转子叶片110的实施例。这样的叶片可以用在航空器涡轮喷气发动机的低压级。
[0057] 转子叶片110包括翼面116,其在叶片的近侧端110A和远侧端110B(即,其内侧和外侧端)之间沿着叶片的堆垛轴X延伸。在其近侧端110A,叶片具有根部112,籍此它固定至涡轮机(未示出)的转子盘(未示出)。此盘部绕引擎的轴A旋转。在其远侧端110B,叶片110具有外侧部件114。
[0058] 当多个转子叶片110固定至转子盘时,它们的外侧部件114一个挨一个地布置以便形成旋转的圆周带,该圆周带限定了绕着盘部旋转轴A的回转面。此带的一特定功能是限定气体经过翼面116之间的流动通道的外部表面,并且因而限制了气体经过叶片远侧端110B的泄漏。
[0059] 外侧部件114包括平台120,其限定了气体经过翼面116之间的流动通道的外部,并且呈现出第一相对侧边151和第二相对侧边152。外侧部件114还具有上游密封刷131和下游密封刷132,它们从平台120径向向外延伸。每个刷131(132)呈现出分别位于第一和第二侧边(151,152)的两个横向面131L(132L)。
[0060] 当多个转子叶片110固定在转子盘上时,叶片的上游刷131和下游刷132端对端地布置以便形成轴A的旋转的环,每个环基本被包含在径向平面中。这样的环的特定功能是限制了叶片和围绕它们的盖或壳之间110存在的间隙,以便在此位置限制气体的泄露。
[0061] 在重量和大小方面对平台120的配置进行了优化。
[0062] 平台120具有上游部分124,其被称为上游“唇部”,其从上游刷131的上游突出。平台120还具有下游部分128,其一般被称为下游“唇部”,其从下游刷132的下游延伸。最后,平台呈现出在上游刷131和下游刷132之间延伸的中央部分126。在此实施例中,中央部分126具有逗点状的肋部127,其从上游刷131至下游刷132延伸并且是用来制造叶片的铸造工艺的结果。
[0063] 如在图3中可以清晰地看出的,在中央部分126中,平台120的第一和第二侧边151(152)中的每一个呈现出通常为U形的轮廓,具有接近于上游刷131并且形成该U形的第一分支的第一部分151A(152A),在中间形成该U形的基部的第二部分151B(152B),以及接近于下游刷132并形成该U形的第二分支的第三部分151C(152C),第一和第三部分151A、151C(152A、152C)是叉开的,即这些部分151A、151C(152A、152C)在离开第二部分151B(152B)时与彼此是分开的。在此实施例中,第二部分151B(152B)基本垂直于刷
131(132)延伸。然而,应当观测到,第二部分151B(152B)可以具有不同的斜率,或者它甚至可以省略。在这样的情况下,第一和第三部分151A、151C(152A、152C)会结合在一起并且形成V形。
[0064] 第一侧边151和第二侧边152呈现出互补形状,第一叶片110的侧边151适合于容纳在与所述第一叶片110相邻的叶片的侧边152中。因而,侧边151和152的第一部分151A、152A基本上彼此平行。这同样适用至第二部分151B、152B和第三部分151C、152C。此外,侧边151、152的U形轮廓是朝向叶片110压力侧的U形点的分支。
[0065] 侧边151(152)的第三部分151C(152C)可以至少是第一部分151A(152A)的两倍。在此实施例中,第三部分151C(152C)的长度大约是第一部分151A(152A)的三倍。此外,第二部分151B(152B)可以小于第一部分151A(152A)。在此实施例中,此第二部分
151B(152B)的长度大约是第一部分151A(152A)的长度的一半。此外,第一和第三部分
151A,151C(152A,152C)在它们之间可以形成例如处于范围15°至150°的角度。在所示出的实施例中,此角度大约为65°。
[0066] 为了抑制在操作过程中叶片110经受的振动,在关于它们的堆垛轴X扭转的预压力的情况下把叶片110安装在它们的转子盘上(未示出)。因而,把外侧部114配置成通过压抵其邻居,主要是沿着上游刷131的侧面131L,每个叶片110经受扭转应力。
[0067] 上游刷131在其横向面131L上承载一层抗磨损材料160,该层通过用呈现良好抗磨损结的钴基合金构建这些横向面131L中的每一个,钴基合金例如像以商标"Stellite"售卖的类型的合金。此抗磨损材料160由图中阴影表示。
[0068] 如图4中可以清晰看出,该层抗磨损材料160沿着刷131从平台120的内部面120I至该刷的外侧端131E径向地延伸。上游刷131的每个横向面131L因而从底至上用抗磨损材料160覆盖,并且抗磨损材料160还覆盖与该刷的基部相邻的侧边151的一部分151P。此部分151P包括径向地位于与该刷成以直线的边部分,并且还可以包括与其相邻的边部分,如在所示出的配置中那样。
[0069] 在另一实施例中,如图5中所示,上游刷131的每个横向面131L,或者这些横向面131L中的仅一个(另一面131L于是从底至顶被覆盖,如图2至4的示例中那样),仅部分地被抗磨损材料260覆盖。更精确地,横向面131L的仅底部分被覆盖。该层抗磨损材料260沿着该刷131从平台120的底面120I向外至外侧界限260E径向地延伸,外侧界限260E与该刷的外侧端131E有间隔的。例如,外侧界限260E与该刷的外侧端131E的间隔为2毫米(mm)至3mm。横向面131L的外侧部分因而未用抗磨损材料覆盖,并且因而刷的外侧边可以完全用单个材料(叶片的材料)制作。抗磨损材料260还覆盖与刷基部相邻的侧边151的一部分151B。与图2至4的示例相比较,此部分151P沿着下游刷132向下游进一步地延伸。
[0070] 在图5的示例中,承载该层材料260的面131L与刷131的其余部分相比较可以局部地加大(即,可以增加其轴向厚度)以便使叶片之间的接触面积最大化。
[0071] 图6示出了涡轮机转子叶片310的实施例。这样的叶片可以用在航空器涡轮喷气发动机的低压级。
[0072] 图6中仅示出了叶片310的外侧(远端)部分310B。叶片310的内侧(近侧)部分可以类似于图1中的叶片的内侧(近侧)部分。
[0073] 转子叶片310包括翼面316,其在叶片的近侧(即,内侧)端和远侧(即,外侧)端310B之间沿着叶片的堆垛轴延伸。翼面316呈现出压力侧面315A和吸力侧面(图6中未示出)。在其近侧端(未示出),叶片310具有根部,籍此它固定至涡轮机(未示出)的转子盘(未示出)。该盘部绕引擎的轴A旋转。在其远侧端310B,叶片310具有外侧部件314。
[0074] 当多个转子叶片310固定至转子盘时,它们的外侧部件314一个挨一个地布置以这样的方式以便形成旋转的圆周带,该圆周带限定了绕着盘部旋转轴A的回转面。此带的一特定功能是限定气体经过翼面316之间的流动通道的外部表面,以便限制气体经过叶片310远侧端310B的泄漏。
[0075] 外侧部件314包括平台320,其限定了用于经过翼面316之间的气体的流动通道的外部并且呈现出分别位于叶片310的压力侧和吸力侧上的第一相对侧边351和第二相对侧边352。外侧部件314还具有上游密封刷331和下游密封刷332,它们从平台320向上在向外的方向上延伸。在此实施例中,刷331、332在上游相对于径向方向倾斜有相应的非零角度A1和A2。图8中示出了角度A1和A2,这些角度分别在经过刷331、332的横向面331L和332L的轴向截平面上测量的。
[0076] 每个刷331(332)呈现出分别位于第一和第二侧边(351,352)的两个横向面331L(332L)。刷331(332)的横向面331L(332L)之一因而位于叶片310的压力侧上,而另一横向面位于吸力侧上。每个刷331(332)因而在其两个横向面331L(332L)之间从压力侧朝向吸力侧(即,在圆周方向上)纵长地延伸。
[0077] 当多个转子叶片310固定在转子盘上时,叶片的上游刷331或下游刷332端对端地布置以便形成轴A的相应的旋转环,每个环基本被包含在径向平面中。这样的环特别用于限制叶片310和围绕它们的盖或壳之间存在的间隙,以便在该位置限制气体的泄露。
[0078] 在重量和大小方面对平台320的配置进行了优化。
[0079] 平台320呈现有被称为上游“唇部”的上游部分324,其从上游刷331的上游延伸。平台320还呈现有被称为下游“唇部”的下游部分328,其从下游刷332的下游延伸。最后,平台呈现出在上游刷331和下游刷332之间延伸的中央部分326。在此实施例中,中央部分
326具有逗点状肋部327,其从上游刷331至下游刷332延伸并且是用于制造叶片310的铸造工艺的结果。
[0080] 如图7中可以清楚地看出,在中央部分326中,平台320的第一和第二侧边351(352)中的每一个呈现出具有三个扁平部分的轮廓,三个扁平部分是接近于上游刷331的第一部分351A(352A),中间第二部分351B(352B),以及接近于下游刷332的第三部分
351C(352C)。第二部分在第一和第三部分之间,从上游至下游以及从吸力侧CE朝向叶片的压力侧CI倾斜地延伸(见图7)。因而,在平面视图中,在平台320的中央部分326的平面上,第二部分351B(352B)和轴向方向(即,上游-下游方向)之间的方向角B1(见图7)严格处于0至90°之间,并且优选大于+50°。
[0081] 在此实施例中,第一和第三部分351A,351C(352A,352C)基本与彼此平行并且在轴向方向上定向。它们分别基本垂直于刷331和332。
[0082] 另外,第一和第二侧向边351、352呈现出与第一部分351A,352A对准的相应上游端部分351AA,352AA,以及与第三部分351C,352C对准的相应下游端部分351CC,352CC。边351、352的上游端部分351AA侧向地限定了上游唇部324,而边351、352的下游端部分
351CC,352CC侧向地限定了下游唇部328。
[0083] 第一侧边351和第二侧边352在形状上互补,第一叶片310的侧边351适合于结合在与第一叶片310相邻的叶片的侧边352中。因而,侧边351和352的第一部分351A、352A基本彼此平行。这同样应用至第二部分351B、352B和第三部分351C、352C。
[0084] 为了抑制在操作过程中叶片310经受的振动,在关于它们的堆垛轴扭转的预压力的情况下把叶片310安装在它们的转子盘上(未示出)。因而,把外侧部314配置成:每个叶片310通过抵靠其相邻叶片,主要是沿着上游刷331的横向面331L而处于扭转预应力之下。
[0085] 因而,上游刷331在其横向面331L上承载一层抗磨损材料360,该层通过用呈现良好抗磨损结的钴基合金构建所述横向面331L,钴基合金例如像以商标"Stellite"售卖的类型的合金。此抗磨损材料360由图中阴影表示。
[0086] 在该示例中,上游刷331在接近平台320时向外张开(即,其轴向厚度增加),因此刷的横向面331L在它到达平台320的侧边351时向外张开,如图8中所示。横向面331L在其中间部分351B连接平台的侧边351(见图6至8)。
[0087] 如图8中所示,该层抗磨损材料360沿着刷331从平台320的内部面320I至外侧界限360E向上延伸。在此实施例中,外侧界限360E与刷的外侧端331E是有间隔的。抗磨损材料因而仅覆盖横向面331L的内侧区域。抗磨损材料360还覆盖侧边351的同样部分的一个区域,此区域与刷331的基部相邻。
[0088] 在此实施例中,该层抗磨损材料360在大体径向的方向上从刷331的基部朝着外侧界限360E延伸,即使刷相对于径向方向倾斜也是如此。抗磨损材料360因而仅覆盖横向面331L的一部分。
[0089] 如图7中所示,位于叶片吸力侧CE旁边的抗磨损材料360暴露在下游,而位于叶片压力侧CI旁边的抗磨损材料360暴露在上游。与常规解决方案相比较,抗磨损材料暴露的方向因而是反向的。
[0090] 图9中示出了另一实施例,此实施例与图6至8的实施例的不同之处主要在于抗磨损材料460的定位,而在这两个实施例中,平台320的通常形状、刷331、332的通常形状、以及侧边351、352的通常形状是类似的。
[0091] 在图9的实施例中,该层抗磨损材料460沿着下游刷332延伸。另外,抗磨损材料460从平台320的内侧面320I至刷的外侧面332E延伸。下游刷332的每个横向面332L因而完全被抗磨损材料460覆盖。抗磨损材料460还覆盖侧边351(352)的第三部分351C(352C)的区域,此区域与刷332的基部相邻。
[0092] 总的来说,可以采用各种方式来对抗磨损材料进行沉积。例如,抗磨损材料可以采用板(由呈现高硬度的特定合金制成)的形式,该板被铜焊到刷的横向面上。采用另一技术,要保护的表面用与基底的顶层熔在一起的抗磨损材料渐进地构建。沉积所需的热借助于合适的热源来递送,诸如像包在惰性气体中的电弧,或者实际上是激光束。
[0093] 此外,采用某些方法,在通过磨至确定的深度局部地把材料从基底去除之后,在基底(即,叶片的本体)上沉积抗磨损材料。采用其它方法,当(例如,通过烧铸)制造外侧部件时,要用抗磨损材料覆盖的基底的区域相对于期望的最后形状是“欠尺寸的”。此后,在这些区域上沉积抗磨损材料,然后对所覆盖区域进行机加工以便获得期望的最终形状。
[0094] 通过非限制性图解给出了本说明书中所描述的实施例,并且根据本说明书,在保持在本发明的范围之内的情况下本领域技术人员可以容易地修改这些实施例或者可以设想其它实施例。
[0095] 此外,可以单个地或者与彼此组合地使用这些实施例的各个特性。当对它们进行组合时,可以如上面所描述地或者以其它方式组合这些特性,本发明不限于本说明书中所描述的特定组合。特别地,除非存在主要的技术不兼容性,相对于这些实施例中的任何实施例描述的任何特性可以以类似方式应用于任何其它实施例。