涡轮转子组件.pdf

一种燃气涡轮发动机(100)可包括具有涡轮转子(30)的涡轮转子组件(22)，该涡轮转子(30)具有多个涡轮叶片槽(58)和多个涡轮叶片(32)。各涡轮叶片的根部结构(52)可包括成形为容纳在转子的对应涡轮叶片槽内的部分(55)。该转子组件还可包括附接在转子的前端(39)上的密封板(38)。该密封板可从叶片槽的内端下方的第一端向位于叶片槽的最外侧凸部与转子的外缘之间的第二端向上延伸。

权利要求书
1.  一种燃气涡轮发动机(100)，包括：
涡轮转子组件(22)，所述涡轮转子组件包括：
涡轮转子(30)，具有从外缘(42)径向向内延伸的多个涡轮叶 片槽(58)，各涡轮叶片槽从内端向所述外缘径向延伸并从所述转子的前 端(39)向后端(40)轴向延伸，各涡轮叶片槽包括具有多个径向设置的 凸部(33)的枞树形构造；
多个涡轮叶片(32)，具有从平台(50)的相对侧延伸的翼面(48) 和根部结构(52)，各涡轮叶片的所述根部结构包括成形为容纳在所述转 子的对应涡轮叶片槽内的部分(56)；以及
密封板(38)，附接到所述转子的前端，所述密封板从所述叶片 槽的内端下方的第一端向位于所述叶片槽的最外侧凸部与所述转子的外 缘之间的第二端向上延伸。

2.  根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其中，所述密封板为基本 上覆盖所述转子的前端处的叶片槽的环形板。

3.  根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，还包括定位在所述多个涡 轮叶片中每两个相邻涡轮叶片之间的阻尼器(36)。

4.  根据权利要求3所述的燃气涡轮发动机，其中，所述阻尼器从所述 转子的前端向后端轴向延伸，并且包括位于前端的前板(76)和位于后端 的后板(78)，所述前板的底部延伸至邻近所述密封板的第二端的位置。

5.  根据权利要求4所述的燃气涡轮发动机，其中，所述后板的面积大 于所述前板的面积。

6.  根据权利要求4所述的燃气涡轮发动机，其中，所述前板的底部包 括抵靠在所述转子的前端上的偏压唇缘(91)。

7.  根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其中，所述密封板的第一 端使用止动环(37)附接到所述转子上。

8.  根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其中，所述密封板的第二 端包括沿前向和后向延伸的周向唇缘(31)。

9.  根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其中，在每两个相邻涡轮 叶片的根部结构与所述转子的外缘之间形成平台下方腔室(60)，并且在 所述两个相邻涡轮叶片的平台之间定位有密封销(35)，以将所述平台下 方腔室与平台上方的空气空间隔离。

10.  根据权利要求9所述的燃气涡轮发动机，其中，阻尼器(36)定 位在所述平台下方腔室内，所述阻尼器成形为允许空气进入所述转子的前 端处的平台下方腔室内并限制空气从所述转子的后端处的平台下方腔室 中排出。

说明书涡轮转子组件
技术领域
本发明总体上涉及一种具有密封板的涡轮转子组件，更具体地涉及一 种具有能调节从中通过的冷却空气流的特征的涡轮转子组件。
背景技术
燃气涡轮发动机(GTE)包括从热燃烧气体流中提取能量的涡轮组件。 涡轮组件包括安装在驱动轴上的一个或多个涡轮转子组件。各涡轮转子组 件包括从涡轮转子组件的转子(或盘)边缘处径向地向外延伸的多个涡轮 叶片。流过涡轮组件的热燃烧气体作用在叶片上，使得转子产生旋转，进 而带动驱动轴旋转。旋转的驱动轴用于向发电机、压缩机或泵等负载提供 动力。
涡轮叶片(叶片)通常包括从叶片平台的相对侧延伸的根部结构和翼 面。各叶片的根部结构插入到转子中具有相似形状的槽内，从而将叶片固 定于转子上。所供应的冷却空气经引导后通过涡轮转子组件，从而在燃气 涡轮发动机运行期间对组件进行冷却。涡轮转子组件可包括保持件等构 件，以将叶片保持在转子上并引导冷却空气流通过组件的目标区域。美国 专利第6,331,097B1号Jendrix(’097专利)中对这种构件的一个实例进行 了说明。’097专利公开了前、后保持件，其附接在涡轮转子上，以避免叶 片沿着轴向移动并且还引导冷却空气流通过涡轮转子的目标区域。
发明内容
本发明提供一种具有涡轮转子组件的燃气涡轮发动机。该涡轮转子组 件可包括涡轮转子，该涡轮转子具有从外缘径向向内延伸的多个涡轮叶片 槽。各涡轮叶片槽可从内端向外缘径向地延伸并从转子的前端向后端轴向 地延伸。各涡轮叶片槽还可包括具有多个径向设置的凸部(33)的枞树形 构造。转子组件还可包括多个涡轮叶片，其具有从平台的相对侧延伸的翼 面和根部结构。各涡轮叶片的根部结构可包括成形为容纳在转子的对应涡 轮叶片槽内的部分。转子组件还可包括附接在转子的前端上的密封板。密 封板可从叶片槽内端下方的第一端向位于叶片槽的最外侧凸部与转子的 外缘之间的第二端向上延伸。
本发明还提供一种具有涡轮转子组件的燃气涡轮发动机，其中，热燃 烧气体流和独立冷却空气流从涡轮转子组件中通过。转子组件可包括从转 子前端向后端轴向地延伸的涡轮转子。涡轮转子可包括从外缘径向向内延 伸的多个涡轮叶片槽，以及多个涡轮叶片。各涡轮叶片可包括从平台的相 对侧延伸的翼面和根部结构。各涡轮叶片的根部结构的部分可定位在对应 的涡轮叶片槽内，以在每两个相邻涡轮叶片的根部结构与转子的外缘之间 形成平台下方腔室。涡轮转子组件还可包括定位在每两个相邻涡轮叶片的 平台之间的密封销，进而限制热燃烧气体流入平台下方腔室。涡轮转子组 件还可包括密封板，其附接在转子的前端上，进而覆盖叶片槽内根部结构 的部分与叶片槽之间的间隙。涡轮转子组件还可包括阻尼器，该阻尼器定 位在各平台下方腔室中，并且成形为允许冷却空气进入至转子前端的平台 下方腔室中，同时还成形为限制冷却空气从转子后端的平台下方腔室中出 来。
本发明还提供一种包括涡轮转子的燃气涡轮发动机，该涡轮转子具有 从外缘径向向内延伸的多个涡轮叶片槽。各涡轮叶片槽可从内端向外缘径 向延伸并从转子的前端向后端轴向延伸。各涡轮叶片槽可包括具有多个径 向设置的凸部的枞树形构造。燃气涡轮发动机还可包括多个涡轮叶片。各 涡轮叶片可包括从平台的相对侧延伸的翼面和根部结构。各涡轮叶片的根 部结构的部分可定位在对应的涡轮叶片槽内，以在每两个相邻涡轮叶片的 根部结构与转子的外缘之间形成平台下方腔室。燃气涡轮发动机还可包括 定位在各平台下方腔室内并从转子的前端向后端延伸的阻尼器。该阻尼器 还可包括位于前端的前板和位于后端的后板。前板可成形为允许空气进入 至转子前端的平台下方腔室中，而后板可成形为限制空气从转子后端的平 台下方腔室中出来。燃气涡轮发动机还可包括附接在转子的前端上的密封 板。密封板可从叶片槽内端下方的第一端向位于叶片槽的最外侧凸部与转 子的外缘之间的第二端向上延伸。
附图说明
图1为一示例性燃气涡轮发动机的示意图；
图2为一示例性涡轮转子组件的部分的示意图；
图3为一示例性涡轮叶片从涡轮转子组件前端观察时的示意图；
图4为一示例性涡轮叶片从涡轮转子组件后端观察时的示意图；
图5为图2中具有示例性阻尼器和密封板的涡轮转子组件的部分的示 意图；
图6为图2中移除了密封板后的涡轮转子组件的部分的示意图；
图7为图5中阻尼器从涡轮转子组件前端观察时的示意图；
图8为图5中阻尼器从涡轮转子组件后端观察时的示意图；
图9为图5中阻尼器的侧视图；
图10为一示例性涡轮转子组件的部分从涡轮转子组件前端观察时的 示意图；
图11为一示例性涡轮转子组件的部分从涡轮转子组件后端观察时的 示意图；
图12为一示例性涡轮转子组件的部分的立体截面图；
图13为一示例性涡轮转子组件的部分的横截面图；
图14为一示例性涡轮转子组件的部分的放大图。
具体实施方式
图1示出了示例性燃气涡轮发动机(GTE)100。除其他系统外，燃气 涡轮发动机100还可具有沿发动机轴线99设置的压缩机系统10、燃烧器 系统15、涡轮系统20以及排气系统90。压缩机系统10对空气进行压缩， 并将压缩后的空气送至燃烧器系统15。燃料(液体或气体)与压缩空气混 合，并在燃烧器系统15内燃烧，以在高温高压下产生燃烧气体。这些燃 烧气体用于在涡轮系统20中产生机械动力。燃烧废气在通过涡轮系统20 后，可以经一个或多个空气净化装置排入至大气中。
涡轮系统20可包括沿发动机轴线99轴向对齐的多个涡轮转子组件或 涡轮级。虽然图1中仅示出了三个涡轮转子组件21，22，23，但是，涡轮 系统20的其它实施例可以包括不同数量的涡轮级。各涡轮转子组件可以 安装在沿发动机轴线99延伸的一共用驱动轴(未示出)上，并且可以包 括从该组件的盘或涡轮转子处径向地向外延伸的多个涡轮叶片。在运行 时，当来自燃烧器系统15的燃烧气体通过涡轮系统20时，这些燃烧气体 使得涡轮叶片和驱动轴旋转。
参见图2，除其他构件外，涡轮转子组件22还包括涡轮盘或转子30、 多个涡轮叶片32、定位在涡轮叶片32之间的多个涡轮阻尼器36以及附接 在转子30的前端面上的密封板38。基于本说明书的目的，参考术语“前” 是指通过涡轮系统的燃烧气体流中的上游位置，而术语“后”是指下游位 置(见图2中表示燃烧气体流向的箭头)。同样，术语“内”和“外”是 指相对于发动机轴线99的径向内位置和径向外位置。多个涡轮转子组件 可在驱动轴上轴向对齐，以形成燃气涡轮发动机100的多个涡轮级。图2 示出了在大致上从前至后的方向上呈角度观察时的涡轮叶片32、阻尼器 36和密封板38在涡轮转子30上的相对位置。尽管图2所示的涡轮转子组 件22具有两个涡轮叶片32和两个阻尼器36，但应当理解的是，各涡轮转 子组件33可包括周向地定位在涡轮转子30周围的多个涡轮叶片32，而该 涡轮转子30具有定位在每两个相邻涡轮叶片32之间的阻尼器36。
图3和图4示出了一示例性涡轮叶片32的前视图和后视图。在以下 论述中将参见图3和图4。涡轮叶片32包括从叶片平台50的一侧向上延 伸的翼面48和从平台50的相对侧向下延伸的根部结构52。翼面48具有 位于一侧的凹面65和位于相对侧的凸面67。涡轮叶片32的根部结构52 从前端面54向后端面56延伸。前端面54和凹陷的翼型表面65通常可面 向涡轮转子组件22的前向(或上游方向)，而后端面56和凸起的翼型表 面67通常可面向涡轮转子组件22的后向(或下游方向)。
根部结构52包括柄部53和下部55。根部结构52的下部55可为枞树 形状，该枞树形状具有沿径向方向彼此隔开的一系列凸部33。下部55的 最底端包括径向向内延伸的前凸耳57和后凸耳59。柄部53位于下部55 径向向外的位置。柄部53的前表面62可从下部55的前表面向前突出， 以形成台阶面。也就是说，根部结构52的前端面54可以是台阶面，其上 具有将柄部53的前表面62与下部55的前表面分开的台阶。在某些实施 例中，前表面62可从下部55的前表面向前突出约0.03-0.06英寸(0.76-1.52 毫米)之间。
图5和图6示出了附接在转子30上的涡轮叶片32，其中，转子30具 有定位在涡轮叶片32旁边的阻尼器36。图5示出了附接密封板38后的视 图，图6示出了移除密封板38后的视图(其轮廓如虚线所示)，以说明 被密封板38所覆盖的特征。涡轮转子30包括前端面39、后端面40和周 向外缘42。槽58从转子30的前端面39向后端面40轴向延伸。这些槽 58可成形为具有与叶片根部结构52的下部55相似的形状。换言之，在具 有枞树形下部55的涡轮叶片32的实施例中，槽58还可以为枞树形状， 并且这些槽58的尺寸可与其内的(叶片根部结构52的)下部55相适应。 多个涡轮叶片32的下部55从转子30的前端面39插入至对应的槽58内， 从而将叶片32装配在转子30上。在叶片32的装配期间，叶片32的前凸 耳57与转子30的前端面39相结合，从而避免叶片32进一步朝向后方移 动。
在将多个涡轮叶片32插入至转子30的相应槽58中之后，利用止动 环37(图12)将密封板38固定在转子的前端面39上，从而基本上覆盖 了转子30的前端面39处的槽58(图12和图13中最佳地示出了密封板 38及其在转子30上的附接方式)。当密封板38附接在转子30上时，各 根部结构52的柄部53的向前突出的前表面62可定位在密封板38径向向 外的位置，并且还可以露出来。上下文中采用术语“基本上”的原因是在 于：在一些实施例(见图5)中，位于转子30外部的槽58的一小部分(≤ 0.15英寸(3.81毫米))可能并未被密封板38覆盖。密封板38为具有内 径和外径的环形构件。密封板38借助止动环37(图12)在其内径处固定 在转子3的前端面39上。如图12更清楚所示，密封板38在其外径处包 括沿前向和后向同时延伸的周向唇缘31。当利用止动环37将密封板38安 装于转子30上时，该密封板38外径处的周向唇缘31接触并抵靠叶片根 部结构52和转子30的前端面39，54上，从而将叶片32锁定在转子30 内。周向唇缘31与枞树形叶片根部结构52的最顶端凸部33上方的前端 面39，54相接触(见图6)。在本构造中，密封板38对(转子30的)根 部结构52与槽58的交界处所形成的间隙进行覆盖，由此避免或减少冷却 空气进入到这些间隙中。
参见图6，当涡轮叶片32安装在转子30的相邻槽58内时，在相邻叶 片32的平台50的下方以及转子30的周向外缘42的上方，于相邻的根部 结构52的柄部53之间形成一平台下方腔室60。平台下方腔室60可包括 邻近转子30的前端面39的前端61和邻近涡轮转子30的后端面40的后 端63。阻尼器36可以位于涡轮转子30与两相邻涡轮叶片32之间的平台 下方腔室60内。当涡轮转子组件22在燃气涡轮发动机100运行过程中高 速旋转时，离心力将阻尼器36径向地向外推动来抵靠平台50的下侧，从 而消除或减少振动。
图7、图8和图9分别示出了具有宽度尺寸6、高度尺寸7和长度尺 寸8的阻尼器36的前视图、后视图和侧视图。阻尼器36包括具有前端面 45和后端面75的前板76，以及具有前端面88和后端面87的后板78。前 板76的后端面75通过纵向结构80连接至后板78的前端面88。前板76 可具有包括基本上呈长方形的下部和基本上呈三角形的上部的轮廓。上下 文中采用术语“基本上”是为了说明：在某些实施例中，下部和上部的角 或边可以是圆形的。前板76的轮廓可限定出大于纵向结构80的横截面面 积的、但却小于后板79所占据的面积的面积。前板76的总体宽度和总体 高度可以小于后板78的总体宽度和总体高度。前板76的基本上呈三角形 的上部可以由锥形上壁77限定出，而前板76的基本上呈长方形的下部可 以由大致笔直的侧壁和底壁79，81限定出。锥形上壁77可沿后向延伸， 从而在前板76上形成前落座表面94。前落座表面94的斜边可以在从前板 76以约-10°至+10°的角度倾斜的直线上汇聚。前落座表面94可以具有楔 形构造，从而与涡轮叶片32的平台50的下侧几何形状相匹配。
前板76的前端面45(图7)可包括其上形成有凹陷或凹座71的基本 上平坦的表面。在某些实施例中，凹座71可具有通常与前板76的外轮廓 相似或相符的形状。在某些实施例中，凹座71可具有基本上呈四边形(正 方形或长方形)的形状。一般而言，凹座71的深度可为前板76厚度的约 25-50％。在某些实施例中，前板76的厚度可为约0.04-0.06英寸(1.02-1.52 毫米)，并且，凹座71的深度为约0.015-0.025英尺(0.38-0.64毫米)。 在某些实施例中，凹座71的面积可以大于前板76的面积的一半。在某些 实施例中，凹座71的宽度和高度分别可以大于前板76的宽度和高度的一 半。前板76的后端面75(图8)可包括沿前板76的整个宽度延伸的边对 边凹部89，从而在前板76的最底部形成偏压唇缘91。在某些实施例中， 凹部89的深度可为前板76厚度的约20-50％。在某些实施例中，凹部89 的深度可在约0.01-0.02英寸(0.25-0.5毫米)之间。偏压唇缘91可为沿前 板76的宽度延伸的圆形凸起，并从前板76的最底部沿后向突出。后端面 75上的边对边凹部89可定位在前端面45上的凹座71下方。包括凹座71 和边对边凹部89可能会降低前板76的壁厚，并由此导致阻尼器36的重 量和前板76的抗弯刚度降低。凹座71和边对边凹部89的尺寸可以设置 为，当前板76中的应力维持在可接受的限值(比如，低于一弹性强度限 值)内时，前板76能具有理想的刚度。
后板78的前端面88朝向转子30的前向，而后端面87朝向转子30 的后向。后板78的宽度和高度大于前板76的宽度和高度。就面积而言， 后板78大于平台下方腔室60，并且，后板78包括由基本上呈长方形的阻 挡件120间隔开的下延伸部124和上延伸部128。当在转子30上进行装配 时，阻尼器36的后板78可以延伸过并覆盖平台下方腔室60的后端63处 的开口。后板78可包括从上延伸部128的前端面88处沿前向延伸的后落 座表面98。后落座表面98的斜边可在从后板78以约-10°至+10°的角度倾 斜的直线上汇聚。与前板76的前落座表面94类似，后落座表面98也可 以具有楔形构造，并且可构造为与涡轮叶片32的平台50的下侧几何形状 相匹配。
凸块125可从(后板78的)下延伸部124的后端面87的底部沿后向 突出。在某些实施例中，凸块125可包括从后端面87突出的基本上呈长 方形的凸起。在某些实施例中，凸块125可以沿宽度方向定位在中央位置， 并可位于下延伸部124的最底端。在某些实施例中，阻挡件120可从前端 面87沿后向基本上垂直地延伸，并形成沿着后板78的整个宽度延伸的突 起形特征。
阻尼器36的纵向结构80可包括中心壁104和至少一个加强结构件。 例如，纵向结构80可以包括外结构件106和内结构件108，从而向阻尼器 36提供更好的结构刚性。在一示例性实施例中，纵向结构80的横截面可 基本上呈I形。在中心壁104与前板76之间，形成了贯穿中心壁104的宽 度的一倒U形凹口86。在将阻尼器36装配在转子30上时，凹口86允许 前板76在转子30的周向外缘42上弯曲并卡扣。凹口86根部处的中心壁 104的壁厚可以设置为，当前板76弯曲时，确保该区域内的应力低于可接 受的限值。当阻尼器36装配在转子30上时，(阻尼器36的)前板76的 前端面45可以形成与阻尼器36任一侧上的根部结构52的(柄部53的) 前表面62齐平的表面。如下文更详细的说明，该齐平的表面通过降低风 阻温升、腔内涡动和转子泵动来提高冷却效率。
图10至图13示出了安装在转子30上并且定位在两相邻涡轮叶片32 之间的平台下方腔室60内的阻尼器36。图10和图11分别从转子组件22 的前端和后端示出了阻尼器36。图12示出了转子30上阻尼器36的立体 截面图，而图13示出了穿过阻尼器36的涡轮叶片组件22的横截面图。 需要注意的是，图10中的密封板38已经被移除，以便显示出该密封板38 后方的特征。在以下论述中将参见图10至图13。转子30的厚度可以设置 为在安装时使得各根部结构52的前表面62与阻尼器36(的前板76)的 前端面45齐平。在本公开中，如果两个表面之间的距离(即，前端面45 与前表面62之间的平面外距离)小于或等于0.015英寸(0.38毫米)，则 认为两个表面是“齐平的”。如下文所述，将前表面62设置为与前端面 45齐平，这样便能通过降低风阻温升、腔内涡动和转子泵动来提高冷却效 率。如前所述，前板76的锥形上壁77形成了楔形特征，该特征在根部结 构52接近平台50的下侧时能满足根部结构52的角度。当涡轮叶片32装 配在转子30上时，这些涡轮叶片32的柄部53倚靠在此楔形特征上。
如图10所示，阻尼器36的前板76的尺寸设置为略小于平台下方腔 室60的前端61。因此，在前板76与相邻涡轮叶片32的柄部53之间形成 间隙82。在某些实施例中，前板76各侧的间隙82的面积可为约0.03-0.05 平方英寸(19.35-32.26平方毫米)，而在某些实施例中，该面积可为约 0.038-0.045平方英寸(24.51-29.03平方毫米)。这些间隙82的尺寸设置 为在保持足够强度的同时，能允许足够的冷却空气进入平台下方腔室60 (以冷却叶片柄部53)。由于(阻尼器36的)前板76的前端面45与柄 部53的前表面62齐平，因此，呈现给空气间隙82正上游区域内的冷却 空气46的是一基本上平坦的表面(或齐平的表面)。这些表面(前端面 45和前表面62)之间的台阶将产生非齐平的表面，而当转子30旋转时， 该非齐平的表面将对空气间隙82上游的冷却空气产生干扰。这种对冷却 空气的干扰可能会引发腔内涡动、空气泵动等不利影响，由此减弱针对转 子组件22的冷却效果。因此，转子30上的叶片32的齐平式布置提高了 转子组件22的冷却效果。
当阻尼器36安装在转子30上时，前板76弯曲并与转子30的周向外 缘42配合，此时，偏压唇缘91(位于前板76的最底部)抵靠在转子30 的前端面39上。在本构造中，前板76的平坦的侧壁和底壁79，81终止 在转子30的周向外缘42下方，但同时却是在根部结构52的枞树形构造 的第一凸部33的上方(见图10)。如前所述，具有周向唇缘31的密封板 38的外径延伸至前板76的底壁81的正下方(见图12和图13)，从而对 形成在(转子30的)根部结构52与槽58的交界处的间隙进行覆盖。在 安装有阻尼器36的构造中，纵向结构80的中心区域可定位在平台下方腔 室60内的转子30的周向外缘42上方。在某些实施例中，在装配期间， 位于中心区域(前支腿114和后支腿116)任一侧的纵向结构80的多个部 分可倚靠在转子42的周向外缘上(图9)。
参见图11，虚线示出了由阻尼器36的后板78所覆盖的相邻涡轮叶片 32的柄部53的轮廓。后板78的上延伸部128包括非对称轮廓(以垂直轴 为中心)，并且可构造为覆盖相邻叶片柄部53的角度相似的轮廓。后板 78的下延伸部124延伸出相邻涡轮叶片32的叶片柄部53的外轮廓，并覆 盖平台下方腔室60的后端63。在本构造中，下延伸部124的底部配合在 设置于转子30的后端面40上的钩状物或U形周向凹槽41内(图12和14)。 在将阻尼器36安装于转子30上时，为了使下延伸部124的底部容易地进 入凹槽41中，凹槽41可设置在从转子30的后端面40沿后向延伸的凸起 上(见图12和图13)。图14示出了定位在凹槽41内的下延伸部124的 底部的放大图。当下延伸部124定位在凹槽41内时，凸块125的后端面 126定位在与U形凹槽41的垂直壁邻近或相接触(取决于零部件间的尺寸 变化)的位置。在本构造中，凹槽41防止下延伸部124沿后向偏斜或平 移。
由于后板78对后端63处的平台下方腔室60的开口进行了封闭，由 此便阻止了通过前端61处的间隙82进入平台下方腔室60中的冷却空气 从后端63处的平台下方腔室60离开。对冷却空气流的这种限制增加了平 台下方腔室60内的空气压力，并避免(或减少)燃烧空气进入平台下方 腔室60。定位在两相邻叶片的平台50之间的密封销35(图10和图11) 有助于密封叶片平台50之间的通道74并维持平台下方腔室60内的压力。 转子组件22旋转时在阻尼器36上产生的离心力可以导致后板78出现偏 斜。凸块125的后端面126与凹槽41之间的相互作用避免了后板78出现 过大的偏斜(或平移)，并且还有助于对后端63处的平台下方腔室60进 行密封。
如前所述，阻挡件120从后板78沿后向突出(见图11-13)。如图7 和图8中更清楚所示，阻挡件120沿宽度方向从后板78的一侧向相对侧 延伸，并沿后向突出，进而形成鳍状的突出结构。当阻尼器36定位在涡 轮转子组件22的每两个相邻涡轮叶片32之间时，这些相邻阻尼器36的 阻挡件120形成了从转子30沿后向突出的周向延伸的突起或环。类似地， 密封板38的唇缘31和相邻涡轮叶片32的平台50形成了从涡轮转子组件 22沿前向突出的周向延伸的突起或环。如下文更详细的说明，这些向前的 和向后的突出结构有助于将燃烧气体(在涡轮叶片32的翼面48之间通过) 与通过平台下方腔室60的冷却空气流相分离。
工业实用性
所公开的涡轮转子组件可应用于如燃气涡轮发动机的任何旋转动力 系统。现将对在燃气涡轮发动机内装配涡轮转子组件的过程以及调节流经 燃气涡轮发动机内的涡轮转子组件的燃烧气体和冷却空气的过程进行说 明。
在涡轮转子组件22的装配过程中，阻尼器36可以附接在涡轮转子30 上，例如，通过过盈配合。为了将阻尼器36定位在涡轮转子30上，可沿 远离后板78的方向暂时地弯曲前板76的偏压唇缘91，从而提供能将(阻 尼器36的)前板76和后板78配合在涡轮转子30的周向外缘42上的足 够的间隙。当阻尼器36定位在周向外缘42上时，(后板78的)下延伸 部124的底部配合在转子30的后端面40上的周向凹槽41内。一旦阻尼 器36正确地定位在两个相邻槽58之间的涡轮转子30上，前板76就会被 释放，从而将偏压唇缘90与转子的前端面39相结合，并将阻尼器36安 装在转子30上。在安装有阻尼器36的构造中，下延伸部124的底部抵靠 在后端面40上，而前板76的偏压唇缘91抵靠在转子30的前端面39上。 另外，在某些实施例中，纵向结构80的前支腿114和后支腿116可以靠 在转子30的周向外缘42上(图7-9)。
涡轮叶片32可以滑动安装在阻尼器36任一侧的涡轮转子30的槽58 内，例如，沿着从前至后的方向。作为在安装涡轮叶片32之前安装全部 阻尼器36的替代，还可以设想的是，可在涡轮叶片32的安装过程之后或 者之间将阻尼器36安装在涡轮转子30上。在涡轮转子30上安装涡轮叶 片32和阻尼器36以构成涡轮转子组件22的过程可以重复进行，直到涡 轮转子30上所有的槽58都被涡轮叶片32占据。在完成涡轮叶片32的安 装后，将密封板的内径定位在转子30的对应凹槽上并安装止动环37，从 而将密封板38装配在转子30的前端面39上(图12和图13)。止动环 37使得密封板38保持在转子30上。在安装后的构造中，位于密封板38 外径上的周向唇缘31抵靠叶片根部结构52的前端面54(以及转子30的 前端面39)，从而将叶片锁定于转子30内。
在燃气涡轮发动机100运行期间，来自压缩机区段10的压缩空气的 一部分被导入至燃烧器区段15，以产生燃烧气体44，而另一部分压缩空 气作为空气用作其他用途，例如，冷却空气46。如图5和图6所示，这些 燃烧气体44和冷却空气46沿从前至后的方向流过涡轮区段20，并通过一 壁(未示出)彼此隔离。转子30、阻尼器36和密封板38的这种构造可能 有助于对流经涡轮转子组件22的热燃烧气体44和冷却空气46加以调节。 在涡轮转子组件22中，燃烧气体44通过翼面48之间的空间(即，叶片 平台50上方)并使得涡轮叶片32旋转，而冷却空气46通常是流过叶片 平台50下方的空间(见图12和图13)。叶片平台50以及周向唇缘31沿 前向延伸的一部分有助于将冷却空气46导入至平台下方腔室60内。同时， 周向唇缘31沿后向突出的部分抵靠在转子30的前端面39上，并最大限 度地减少流入转子的叶片根部结构52与槽58之间的间隙内的冷却空气46 的量。
冷却空气46通过位于平台下方腔室60的前端61处的空气间隙82进 入平台下方腔室60，并冷却涡轮叶片32的根部结构52。由于叶片柄部53 的前表面62和阻尼器36的前端面45设置来在转子30的前侧上相互齐平， 因此，呈现给空气间隙82上游区域内的冷却空气46的是一基本上平坦的 表面(或齐平的表面)。如前所述，该齐平的表面通过降低腔内涡动和空 气泵动来增强冷却效果。
总所周知，燃烧气体44进入平台下方腔室60可能会使得涡轮叶片32 因为存在有过多的热能和腐蚀而过早地出现疲劳。为了最大限度地减少进 入平台下方腔室60内的燃烧气体，对通过平台下方腔室60的后端63流 出平台下方腔室60的空气进行限制，从而在平台下方腔室60内保持正压。 借助阻尼器36的后板78将平台下方腔室60的后端封闭，如此便对流出 平台下方腔室60的冷却空气46进行了限制。为了在燃气涡轮发动机100 运行期间有效地保持平台下方腔室60内的正压，后板78的底部设有与转 子30的周向凹槽41相结合的凸块125。在涡轮转子组件22的后端，相邻 阻尼器36的阻挡件120形成一轴向延伸的间隔壁，并且阻止燃烧气体44 在径向向内方向上流动来与冷却空气46混合。
尽管在本文中对阻尼器36、密封板38和涡轮叶片32的具体的几何形 状进行了说明，但是，还可以设想的是，可以对这些构件的几何形状进行 多种改变。例如，阻尼器36的前板76可包括用于进一步调节平台下方腔 室60内冷却空气流的一个或多个通道(未示出)。进一步地，阻尼器36 可包括几个或更多的延伸部，以实现涡轮转子组件构件之间的额外密封和 /或保持。
对于本领域的技术人员将显而易见的是，可以在不脱离本发明的范围 的前提下，对所公开的涡轮转子组件作出各种改进和变化。根据本说明书 和本文所公开的系统的实施，该涡轮叶片组件的其他实施例对于本领域的 技术人员将是显而易见的。本说明书和实例仅是示例性的，本发明的实际 保护范围以下列权利要求及其等同方案为准。