[0001] 本发明涉及旋流机械的叶片。叶片包括：翼型件，其具有沿着后缘和前缘连结在一起的吸力表面和压力表面、径向向外延伸的翼型件末梢、和径向向内延伸的端部，该端部连结内部平台，该内部平台将翼型件连接至位于翼型件的径向端部处的柄。柄包括至少一个柄窝(shank pocket)，该柄窝的径向向外延伸的点由轴向地延伸的平台的一部分包围。至少一个径向地延伸的边缘从柄的后缘侧延伸，并且，具有径向地定向的槽道以用于接纳密封件。安装件从柄窝径向向内延伸。

[0002] 旋流机械(诸如压缩机单元或燃气涡轮布置的涡轮级)的叶片典型地周向地布置于多个轴向地排序的转子叶轮上。各个叶片的平台界定旋流机械的工作通道，该工作通道在涡轮级的情况下为热气通道，在此从上游燃烧器排出的热气膨胀且将动能转化成旋转机械能。为了冷却涡轮构件，特别是燃烧器下游的热气路径中的那些构件，典型地从轴向涡轮的压缩机单元提取高度压缩的空气。需要冷却空气来将涡轮构件的温度维持在用于操作的可接受的水平，但付出总体涡轮效率和输出的代价。因此，减少来自涡轮构件的任何冷却流泄漏是重要的。

[0003] 在各个叶片的平台的径向内侧的转子叶轮的共同叶片排中的相邻叶片之间的区典型地被称为柄窝。典型地，旋转叶片与各个柄窝的轴向前方和后方的轴向地相邻的固定构件之间的腔在不同压力下操作，以允许穿过相邻旋转叶片之间的移动和膨胀所需的间隙从高压腔至低压腔的自然流体流动。这些间隙中的各个具有用于使冷却流从叶片的柄区域漏出的大的泄漏路径。冷却效率还可能由于热气从热气路径进入柄区域中而被削弱。

[0004] 文献EP 2 584 151 A2公开了一种用于涡轮转子叶片的密封系统，该涡轮转子叶片具有至少一个柄窝，该柄窝由平台的轴向地延伸的一部分径向向外包围。从柄的后缘侧延伸的至少一个径向地指向的边缘具有径向地定向的第一槽道以用于接纳密封件。密封件可以是带密封件，包括臂部分和钩部分，其中，臂部分和钩部分在形状方面设置为与槽道配合，使得槽道约束密封件的移动，其中，密封件的尺寸充分地阻止冷却流穿过柄窝泄漏。而且，公开了界定第一和第二叶片的柄部分的带状密封件，其具有充分地阻止冷却流穿过柄窝而泄漏的宽度。

[0005] 在文献US 2012/0237352 A中公开了用于涡轮叶片的另一密封布置。该密封布置包括转子叶轮上的两个周向地相邻布置的叶片，该叶片具有封闭的基本径向地定向的沟槽。该沟槽具有至少一个径向密封销，该径向密封销具有基本均匀的圆形截面。

[0025] 图1说明叶片1的第一实施例，例如用于燃气涡轮布置的移动低压涡轮叶片。图1a示出沿叶片1的径向内部截面的旋流机械(未图示)的周向方向c的侧视图。图1a中所示出的轴线标记旋流机械的轴向方向a、径向方向r和周向方向c。更多描述涉及在各个说明中限定的轴线。

[0026] 叶片1包括翼型件2，翼型件2具有沿着前缘4和后缘5连结在一起的吸力表面3和压力表面(未示出)。翼型件2的径向向内延伸的端部连结内部平台6，内部平台6将翼型件2连接至翼型件2的径向端部处的柄7。柄7具有至少一个柄窝8，柄窝8限定为凹进柄7中的区，其由平台6的轴向a部分并由从柄7的后缘5侧延伸的至少一个径向地指向的边缘9径向地包围。柄7具有槽道10，如图1b中所示，该槽道10径向地r定向，以用于基本沿轴向方向a接纳密封件11。叶片1还包括安装件12，安装件12从柄窝8径向向内延伸，以用于将叶片1固定至旋流机械的转子叶轮中的相反地轮廓相符的(counter-contoured)凹口中。

[0027] 将参考图1a至1d来进一步描述密封件布置的实施例。图1c是图1a的由虚线围住的区段的放大图。图1d示出图1c的由虚线围住的区段的放大图。

[0028] 图1c示出槽道10，槽道10构造为楔状沟槽形凹口，其中轴向凹口宽度朝向径向向内方向变窄。槽道20具有在柄表面14处融合的孔13，该柄表面14定向为面向轴向方向a。孔13连接至槽道10，使得密封件11(如在图1b中所示，优选为以矩形带状金属密封件的形式)可穿过孔13插入槽道10中。密封件11的长度对应于槽道10的长度。槽道10具有纵轴线15，纵轴线15以角度β相对于径向方向r倾斜，角β在100°≤β≤170°，且优选地为130°≤β≤150°的范围内。由于槽道10的倾斜，在围绕旋流机械的旋转轴线旋转期间，插入槽道10中的密封件11通过作用在密封件11上的离心力17而被压靠槽道10的径向向外表面16。由于离心力17对密封件11的作用，密封件11以气密方式被压靠表面16，从而抵抗柄窝8中作用在密封件11上的压力。

[0029] 为了避免密封件11穿过孔13从槽道10不受控制地脱离，槽道在其径向向外端部具有鼻状轮廓18，该鼻状轮廓18沿轴向方向使槽道10的径向向外端部19与孔13分隔开。在图1d中，清楚地例示密封件11由鼻状轮廓18固连在槽道10的径向向外端部19中。

[0030] 叶片1具有与图1a至d示出的代表的一侧沿周向方向c相反的一侧。在该相反侧处，柄7具有带有孔的第二槽道，该带有孔的第二槽道是边缘9中的槽道和孔的镜像，以便当沿旋流机械的周向方向c组装两个叶片时，两个槽道围住共同的间隙并形成共同的孔，能够穿过该孔而接纳密封件11，其中，密封件在尺寸方面设置成阻止穿过柄窝8的泄流。图1b示出插入槽道10中的密封件。密封件11的周向地c伸出的部分越过槽道10延伸至与图1b中所示的叶片相邻地组装的叶片的第二槽道中。

[0031] 在以下描述中，将在不重复解释的情况下讨论先前引用的参考编号。

[0032] 图2a是可与图1c中所示的实施例相比的叶片的柄部分7的透视图。槽道10具有沿径向向内方向r变窄的楔状沟槽形凹口。槽道10在槽道10的径向向外指向的端部的区域中连接至孔13。与图1c中所示的实施例不同，槽道10的纵轴线15以比图1c的情况下大的角度β相对于径向方向r倾斜。通过这种方式，有可能使边缘9构造成具有比图1c所示的构造小的轴向宽度。而且，为了确保密封件11接触槽道10的径向向外表面16，为金属带的密封件11在其径向内端具有倒转褶皱特征20，该倒转褶皱特征20在槽道10的径向内端处被压缩，使得密封件11被压靠表面16。还预期在旋流机械启动之后，由于离心力17，密封件11将移动至在图2b中由环标记的径向外端19。

[0033] 图3a至c示出第三优选实施例，其中，将径向密封件引入在将叶片组装于转轮上之后形成的槽道10中。在此，槽道10具有轮廓相符的沟槽形凹口，该轮廓相符的沟槽形凹口适合于钩爪状密封件11。槽道10包括弯曲带，该弯曲带具有槽道10的径向向外端部19处的两个紧靠的带端11’、11”，和槽道10的径向向内延伸的端部处的曲线弯曲区段21。

[0034] 密封件11的曲线弯曲区段21将钩爪状密封件11推靠槽道10的轮廓相符的沟槽形凹口的内部轴向表面。这可在图3a至c中看到。该轮廓相符的沟槽形凹口还具有纵轴线15，该纵轴线15相对于径向方向r稍微地倾斜，以便上带端11”由于在旋流机械的操作期间生成的离心力17而可移动至图3b中所示的密封位置，如在图3a中可看到的，上带端11”未紧密地配合在槽道10的径向向外表面16处。另外，当旋流机械处于静止不动模式时，鼻状轮廓18阻止带端11’’移动通过孔13。

[0035] 图4a至d示出叶片的第四实施例，该叶片具有带有孔的径向槽道，该槽道在将叶片组装于转轮中之后形成，以用于接纳密封件。图4a中所示的柄7的区段具有边缘9和槽道10，边缘9沿轴向方向非常小，槽道10形成具有纵轴线15的基本矩形的沟槽状凹口，该纵轴15径向地对准，而不朝向径向方向r倾斜。槽道10在其径向外端处具有引入槽道22，引入槽道22将孔13与槽道10连接。引入槽道22具有轴线23，该轴线23以角度α与槽道10的轴线15相交，该角度α处于120°≤α≤150°的范围内，优选为125°≤α≤140°，最优选为α=131°。

[0036] 图4a、b示出矩形槽道1的实施例，矩形槽道1适合用于接纳图4c和d中所示的特别地设计的密封件布置。特别地设计的11由多带设计组成，其中密封件通过孔13而插入槽道10中的沟槽角度α更小。图4c所示的优选多带设计具有三个带状密封件11.1、11.2、11.3，这三个带状密封件在一个共同端部处点焊在一起，以便这三个带状密封件形成如图4c所示的扇形。在优选实施例中，三个带状密封件中的一个具有比其他两个大的厚度，例如，第一带状密封件11.3具有0.5mm的厚度，而其他两个11.1、11.2具有0.2mm的厚度。较厚的带密封件具有避免屈曲的优点，而较薄的带具有相对于在组装期间弯曲时的塑性变形的增大的回弹能力。

[0037] 图4d示出带状密封件11的另一个实施例，该带状密封件11也具有三个带状密封件11.1、11.2、11.3，该三个带状密封件在共同的端部处连结，以便带状密封件形成扇形。如在图4b中所示，带状密封件中的一个11.1延伸，以形成唇缘24，唇缘24用于将密封件布置安全地定位于槽道10中。

[0038] 图1至4所示的叶片共同地具有在叶片组装之后形成的孔13，带状密封件或多带设计能够通过该孔13接纳至可自由进入的表面中，该表面定向成面向旋流机械的轴向方向a。图5和图6所示的叶片具有沿径向方向延伸的槽道。槽道构造成允许在组装工作期间插入密封件，而不妨碍或阻碍组装工作。

[0039] 图5a示出叶片1的透视图，该叶片1不具有将以其他方式从布置有冷却开口25处越过平台6径向地延伸的翼型件。叶片1的柄窝8由轴向地延伸的平台6的一部分且由从柄7的后缘侧延伸的至少一个径向地指向的边缘9两者径向地包围。边缘9包括用于插入密封件的径向地定向的槽道10。与前述实施例不同，槽道10不具有用于将密封件插入槽道中的进入孔。作为替代，槽道10完全地埋入边缘9中，同时在一侧上具有单个周向地定向c的开口。

[0040] 图5 b1至b3示出槽道10的截面。在图5 b1中，例示的上截面示出第一叶片1.1的边缘9中的槽道10，该第一叶片1.1界定间隙26，该间隙26通过第二叶片1.2而沿周向方向c形成，该第二叶片1.2布置成沿旋转叶轮(未示出)的周向方向与第一叶片1.1相邻。

[0041] 第一叶片1.1的槽道10具有矩形截面(参见虚线)，该矩形截面具有槽宽w和槽2 2 2
深d。根据槽道10的矩形几何形状，槽道10具有斜边h，其中w+d=h。

[0042] 另外，带状密封件11具有矩形截面，该矩形截面具有密封宽度ws，该密封宽度等于或小于斜边h的长度，但等于或大于斜边h的长度的50%，但优选地等于或大于70%。按照前面提及的几何要求，有可能将密封件11放置在槽道10内侧，以便如图5 b1中所示，密封件11不沿周向方向c越过槽道10伸出。在此，密封件11取沿着槽道10的斜边h的位置。在该位置，可能将相邻的第二叶片放置至转子叶轮上，而不干扰位于槽道10内侧的密封件11。

[0043] 如图5 b3所示，在将两个邻接的叶片组装至旋转叶轮上之后，必须将带状密封件11移动至密封位置，以便将轴向间隙26轴向地封闭。为了有助于带状密封件11的移动，槽道10沿着其宽度，即沿轴向方向具有楔状轮廓27，该楔状轮廓27具有相对于轴向方向a倾斜的侧翼28。另外，侧翼28定位成与槽道10的第一限制壁29相邻。在该布置中，楔状轮廓27还利用第二限制壁31来限制第一间隙30，该第二限制壁31定位成沿轴向方向面向槽道的第一限制壁29。另外，第二叶片1.2在其在组装构造下周向地布置至第一叶片时具有面向第一间隙30的第二间隙32。

[0044] 为了将带状密封件11从图5 b1中所示的位置移动至图5 b3中所示的轴向密封位置，工具需要使带状密封件11的端部沿轴向方向沿着侧翼28滑动，由此，滑动导致带状密封件11的另一端进入第二叶片1.2的第二间隙32。在图5 b2中所示的位置中，必须使用轴向力来推带状密封件11，以使其从图5 b2中所示的位置P1移动至位置P2，即，以便带状密封件11轴向地位于第一和第二叶片1.1、1.2的第一和第二间隙30、32内侧。

[0045] 图6a、b示出叶片的备选实施例，该叶片具有径向地指向的槽道10，槽道10具有如下截面，该截面允许在将带状密封件11沿着槽道的截面的斜边h定位之后带状密封件移动至槽道10中。在图6a中，槽道10径向地r延伸且具有径向向内端部，该端部具有三角形截面，该截面具有深度d、宽度w和斜边h。槽道10还具有径向向外端部，该端部具有如下截面，在该截面中，斜边h形成凸状轮廓33。存在斜边h的沿着槽道10的径向高度从槽道10的一端处的直线斜边h至凸状轮廓33的转变，从而产生槽道10的形成螺旋轮廓34的表面。图6a示出在将邻接的叶片沿周向方向组装至旋转叶轮中之前位于槽道10中的带状密封件11。图6b示出带状密封件11在其轴向密封位置中的定位。从图6a所示的密封定位至图6b所示的密封定位的过渡通过在旋转叶轮的操作期间作用在带状密封件11上的离心力17实现，其中，离心力使带状密封件沿径向方向移动，从而由于在带状密封件被迫使沿槽道10上升时，由于槽道10的螺旋沟槽形轮廓34而导致该带状密封件的扭转。