CN102678188A - 涡轮叶片组件 - Google Patents

Abstract

公开了一种涡轮叶片组件(100)。在一个实施例中，该涡轮叶片组件(100)通常可包括具有根部部分(104)和翼型件(106)的涡轮叶片(102)。该翼型件(106)可从根部部分(104)径向地延伸到翼型件末梢(114)。另外，该涡轮叶片组件(100)可包括在涡轮叶片(102)内延伸的复合杆(122)。该复合杆(122)可包括在翼型件(106)末梢处联接到翼型件上的第一端(130)和联接到根部部分(104)上的第二端(132)。此外，复合杆(122)的热膨胀系数可设计成小于或等于翼型件(106)的热膨胀系数。

Description

涡轮叶片组件

技术领域

本发明主题总体上涉及高温构件，且更具体地涉及一种涡轮叶片组件，该涡轮叶片组件降低了该组件的翼型件内发生蠕变和其它形式的材料张弛和/或性能退化的可能性。

背景技术

在一种燃气涡轮机中，热燃烧气体从环形的一列燃烧器流经过渡件以便沿环形热气体路径流动。涡轮级典型地沿热气体路径布置使得热燃烧气体从过渡件流经第一级喷嘴和轮叶并流经接下来的涡轮级的喷嘴和轮叶。涡轮轮叶可联接到包括涡轮转子的多个转子盘上，且每个转子盘均安装在转子轴上以便随其旋转。

涡轮轮叶通常包括构造成联接到涡轮转子的其中一个转子盘上的根部部分和从该根部部分径向向外延伸的翼型件。一般而言，在燃气涡轮机运转期间，从燃烧器流动的热燃烧气体被引导到翼型件上方和周围。由此，轮叶翼型件易于由于热致应力和应变损坏。例如，当构件经受燃气涡轮机内一定范围的热-机械负载条件时翼型件可承受蠕变和其它形式的材料张弛和/或性能退化。对于由复合材料(例如，陶瓷基质复合材料)形成的涡轮轮叶尤其可能如此，因为此类涡轮轮叶不是典型地空气冷却并因此可能经历遍布翼型件的高温。

因此，需要一种在燃气涡轮机运转期间降低翼型件内发生蠕变和其它形式的材料张弛和/或性能退化的可能性的涡轮叶片组件。

发明内容

本发明的方面和优点将在下文的描述中部分陈述，或者可从该描述变得明显，或者可通过实施本发明而获悉。

在一方面，本发明主题公开了一种涡轮叶片组件。该涡轮叶片组件通常可包括具有根部部分和翼型件的涡轮叶片。翼型件可从根部部分径向地延伸到翼型件末梢。该涡轮叶片组件还可包括在翼型件末梢处联接到翼型件上的末梢罩盖和在涡轮叶片内延伸的杆。该杆可包括联接到末梢罩盖上的第一端和联接到根部部分上的第二端。另外，该涡轮叶片组件可包括用于将杆的第二端联接到根部部分上的装置。

在另一方面，本发明主题公开了一种涡轮叶片组件。该涡轮叶片组件通常可包括具有根部部分和翼型件的涡轮叶片。翼型件可从根部部分径向地延伸到翼型件末梢。另外，该涡轮叶片组件可包括在涡轮叶片内延伸的复合杆。该复合杆可包括在翼型件末梢处联接到翼型件上的第一端和联接到根部部分上的第二端。此外，复合杆的热膨胀系数可小于或等于翼型件的热膨胀系数。

在又一方面，本发明主题公开了一种用于在构件内施加压缩力的组件。该组件包括限定开口的附接板。该组件还包括复合杆，该复合杆具有构造成在开口处接合附接板的第一端和构造成经开口***的第二端。另外，该组件包括具有第一夹持表面的第一夹持板和具有第二夹持表面的第二夹持板。第一夹持板和第二夹持板可构造成定位在复合杆周围使得第一夹持表面和第二夹持表面接合复合杆的第二端。

参考下文的描述和所附权利要求，本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解。结合在本说明书中且构成本说明书的一部分的附图图示了本发明的实施例，并连同描述一起用于解释本发明的原理。

附图说明

在参照附图的说明书中针对本领域的普通技术人员陈述了本发明的完整和能够实现的公开内容，在附图中：

图1图示了燃气涡轮机的一个实施例的简化的示意图；

图2图示了根据本发明主题的方面的涡轮叶片组件的一个实施例的透视图；

图3图示了图2中所示的涡轮叶片组件的分解图；

图4图示了图2中所示的涡轮叶片组件沿线4-4所取的截面图；

图5图示了图2中所示的涡轮叶片组件的若干构件的局部放大视图，特别图示了压缩杆的一部分和涡轮叶片组件的夹持板的一部分；

图6图示了可用于形成根据本发明主题的方面的涡轮叶片组件的压缩杆的复合层的组件的一个实施例的局部透视图；

图7图示了根据本发明主题的方面的用于在构件内施加压缩力的组件的一个实施例的分解图；以及

图8图示了图7中所示的组件的截面图。

零部件列表

10  燃气涡轮机

12  压缩机

14  燃烧器

16  涡轮

18  轴

20  涡轮转子

22  转子盘

24  涡轮轮叶

100 涡轮叶片组件

102 涡轮轮叶

104 根部部分

106 翼型件

108 平台

110 根部

112 槽

114 翼型件末梢

116  压力侧

118  吸入侧

120  末梢罩盖

122  压缩杆

124  第一夹持板

125  第二夹持板

126  伸出的边缘

128  伸出的唇缘

130  第一端

132  第二端

134  开口

136  凸缘

138  外表面

140  内腔

142  合适的距离

144  底部表面

146  通道

148  第一开口端

150  第二开口端

152  夹持表面

154  周向凹槽

156  凹槽形凹部

158  第一复合层

160  第二复合层

162  第三复合层

164  第四复合层

166  组件

168  基质材料

170  纤维

172  纤维角度

176  中心线

200  组件

202  构件

204  杆

206  第一端

208  第二端

210  附接板

212  开口

216  凸缘

218  第一夹持板

220  第二夹持板

222  夹持表面

226  渐缩凹部

具体实施方式

现将详细地参考本发明的实施例，其一个或多个实例在附图中示出。每个实例作为本发明的解释提供，而非本发明的限制。实际上，对于本领域的技术人员来说显而易见的是，能够在本发明中做出各种修改和变型而不偏离本发明的范围或精神。例如，作为一个实施例的一部分图示或描述的特征能够与另一实施例一起使用以产生再一实施例。因此，本发明旨在涵盖如落入所附权利要求及其等价物的范围内的此类修改和变型。

总体而言，本发明主题公开了一种具有涡轮轮叶和在该涡轮轮叶内径向地延伸的压缩杆的涡轮叶片组件。该压缩杆通常可构造成在轮叶的翼型件的相对端处联接到涡轮轮叶上，以便在燃气涡轮机运转期间提供抵靠翼型件的压缩力。由此，该压缩杆可降低当翼型件以燃气涡轮机内升高的操作速度和温度被热加载和机械加载时发生蠕变和其它形式的材料张弛和/或性能退化的可能性。

应了解的是，尽管本文参考燃气涡轮机的涡轮轮叶描述本发明主题，但本公开内容通常可适用于本领域中公知的任何合适的涡轮叶片。例如，所公开的叶片组件也可与布置在燃气涡轮机的压缩机区段内的压缩机叶片一起使用。另外，本发明主题可适用于在其它类型的涡轮机***例如蒸汽轮机内使用的翼型构件。

参照附图，图1图示了燃气涡轮机10的示意图。燃气涡轮机10通常包括压缩机区段12、布置在燃烧器区段14内的多个燃烧器(未示出)和涡轮区段16。另外，***10可包括联接在压缩机区段12与涡轮区段16之间的轴18。涡轮区段16通常可包括具有多个转子盘22(示出了其中一个)和从每个转子盘22径向地向外延伸并且联接到每个转子盘22上以便随其旋转的多个涡轮轮叶24的涡轮转子20。每个转子盘22又均可联接到贯穿涡轮区段16延伸的轴18的一部分上。

在燃气涡轮机10运转期间，压缩机区段12向燃烧器区段14的燃烧器供应压缩空气。空气和燃料在每个燃烧器内混合并燃烧并且热燃烧气体在从燃烧器区段14到涡轮区段16的热气体路径中流动，其中能量通过涡轮轮叶24从热气体提取。通过涡轮轮叶24提取的能量用于使转子盘22旋转，转子盘22又可旋转轴18。机械旋转能然后可用于驱动压缩机区段12并发电。

现参见图2，图示了根据本发明主题的方面的适合用于所公开的燃气涡轮机10中的涡轮叶片组件100的一个实施例的透视图。如图所示，叶片组件100通常包括具有根部部分104和翼型件106的涡轮轮叶102。根部部分104可包括通常限定流经燃气涡轮机10的涡轮区段16的热燃烧气体的径向内边界的大致平坦的平台108和从平台108径向地向内延伸的叶根110。叶根110通常可用作用于将涡轮轮叶102联接到涡轮转子20的其中一个转子盘22(仅示出了其一部分)上的附接机构。例如，在若干实施例中，每个转子盘22均可限定在盘22的外周周围间隔开的多个燕尾榫形槽112(示出了其中两个)。由此，叶根110可具有对应的燕尾榫形状，以允许叶根110被接纳在槽112内。然而，在其它实施例中，叶根110和/或槽112可具有允许涡轮轮叶102被联接到转子盘22上的任何其它合适的形状和/或构型。

涡轮轮叶102的翼型件106通常可从平台108径向地向外延伸以便突出到流经涡轮区段16的燃烧气体的热气体路径中。例如，翼型件106可从平台108径向地向外延伸到翼型件末梢114(图3)。另外，翼型件114通常可限定空气动力学形状。例如，翼型件114可成形为具有构造成有利于捕集燃烧气体的动能并将其转换成可用的旋转能的压力侧116和吸入侧118。此外，如在图示的实施例中所示，翼型件114通常可具有中空截面。然而，在其它实施例中，翼型件114可具有实心或大致实心的截面。

应了解的是，涡轮轮叶102通常可由本领域中公知的任何合适的材料形成。然而，在本发明主题的若干实施例中，涡轮轮叶102可由复合材料例如陶瓷基质复合(CMC)材料形成。应了解的是，在若干实施例中，翼型件106和根部部分104可作为单个构件整体地形成。

另外，如下文将更详细地描述的，叶片组件100还可包括各种其它构件。例如，如图2中所示，叶片组件100可包括构造成联接到翼型件106上的单独的末梢罩盖120和构造成在涡轮轮叶102内径向地延伸的压缩杆122(仅示出了其一部分)。

现参见图3-5，图示了根据本发明主题的方面的图2中所示的叶片组件100的各种构件的若干视图。特别地，图3图示了图2中所示的叶片组件100的分解图。图4图示了图2中所示的叶片组件100沿线4-4所取的截面图。另外，图5图示了叶片组件100的压缩杆122的一部分和一对夹持板124、125的一部分的一个实施例的放大视图。

一般而言，叶片组件100的末梢罩盖120可构造成在翼型件末梢114处定位在翼型件106上方和/或周围。例如，如图示的实施例中所示，翼型件106可设计成在邻近翼型件末梢114的位置具有阶梯式的尺寸减小使得周向地延伸的边缘126被限定在翼型件106中。在这种实施例中，末梢罩盖120通常可包括构造成当末梢罩盖120定位在翼型件末梢114上方时接合周缘126的径向地延伸的唇缘128。具体而言，如图4中所示，当末梢罩盖120联接到翼型件106上时，唇缘128可搁靠在周缘126上并由其支承。然而，应了解的是，在备选实施例中，末梢罩盖120和/或翼型件106可具有允许末梢罩盖120在翼型件末梢114处联接到翼型件106上的任何其它合适的构型。

另外，在若干实施例中，末梢罩盖120通常可构造成具有与翼型件114的形状或轮廓相对应的形状或轮廓。例如，如图3中所示，末梢罩盖120可在周缘126处具有通常与翼型件106的空气动力学轮廓相对应的空气动力学轮廓。由此，可在翼型件106与末梢罩盖120之间的分界面处限定总体上齐平和连续的空气动力学表面。

应了解的是，末梢罩盖120通常可由本领域中公知的任何合适的材料形成。然而，在若干实施例中，类似于涡轮轮叶102，末梢罩盖120可由合适的复合材料例如CMC材料形成。

仍参见图3-5，叶片组件100的压缩杆122通常可构造成安装在涡轮轮叶102内以便在翼型件106的相对端处牢固地锚固和/或联接。例如，在若干实施例中，压缩杆122可包括构造成联接到末梢罩盖120上的第一端130和构造成联接到涡轮轮叶102的根部部分104上的第二端132。由此，压缩杆122通常可沿翼型件106的全长在涡轮轮叶102内径向地延伸，并因此在燃气涡轮机10运转期间能够抵靠在翼型件106上施加夹持力或压缩力。尤其是，通过在翼型件106的相对端处锚固和/或联接压缩杆122，压缩杆122可提供抵靠在翼型件106上的径向作用力，以便降低当翼型件106响应于燃气涡轮机10内升高的温度而热膨胀时发生蠕变和其它形式的材料张弛和/或性能退化的可能性。

一般而言，压缩杆122的第一端130可构造成利用任何合适的装置抵靠在末梢罩盖120上被锚固和/或联接到末梢罩盖120上。例如，在若干实施例中，末梢罩盖120可限定具有合适尺寸的开口134，以允许压缩杆122被径向地***涡轮轮叶102内。尤其是，开口134可尺寸设置为使得压缩杆122的第二端132可经开口134***并朝涡轮轮叶102的根部部分104径向地向内移动。在此类实施例中，压缩杆122的第一端130通常可包括构造成当杆122经开口134***时抵靠在末梢罩盖120的一部分上钩住和/或接合末梢罩盖120的一部分的向外延伸的突起部或凸缘136。例如，如图示的实施例中所示，凸缘136可具有通常限定渐缩轮廓的圆锥形形状。类似地，限定在末梢罩盖120中的开口134可具有圆锥形形状并且可限定通常与凸缘136的渐缩轮廓相对应的渐缩轮廓。由此，当压缩杆122穿过末梢罩盖120径向地***时，凸缘136可在开口134处接合末梢罩盖120。另外，由于对应的渐缩轮廓，凸缘136通常可凹入末梢罩盖120内。例如，如图4中所示，凸缘136可凹入末梢罩盖120内使得压缩杆122的第一端130与末梢罩盖120的外表面138大致齐平。

然而，应了解的是，在备选实施例中，压缩杆122和/或末梢罩盖120可具有允许压缩杆122的第一端130被抵靠在末梢罩盖120上锚固和/或联接到末梢罩盖120上的任何其它合适的构型。例如，在一个实施例中，凸缘136可在尺寸上大于限定在末梢罩盖120中的开口134，使得当压缩杆122穿过末梢罩盖122***时凸缘136可抵靠在末梢罩盖120的外表面138上接合。另外，根据用于形成压缩杆122和末梢罩盖120的具体材料，压缩杆122的第一端130可被焊接到末梢罩盖120上和/或第一端130可被攻丝以允许压缩杆122被旋拧到限定在末梢罩盖120中的对应的螺孔(未示出)中。在再又一实施例中，末梢罩盖120可与压缩杆122整体地形成。例如，末梢罩盖120可与压缩杆122一起形成，使得当末梢罩盖120在翼型件末梢114处联接到翼型件106上时，压缩杆122径向地突出到涡轮轮叶102中。

另外，在若干实施例中，压缩杆122的第二端132通常可构造成当压缩杆122穿过末梢罩盖120安装时在涡轮轮叶102内径向地向内延伸到轮叶102的根部部分104内的位置。因此，内腔140通常可被限定在根部部分104中，以接纳压缩杆122的第二端132。例如，如图4中所示，内腔140可从平台108在根部部分104内径向地延伸任何合适的距离142，该距离142允许压缩杆122被充分***涡轮轮叶102内(即，使得压缩杆122的第一端130被抵靠在末梢罩盖120上接合)。在另一实施例中，内腔140可贯穿整个根部部分104限定，例如通过从平台108径向地延伸到根部部分104的底部表面144(图4)。此外，应了解的是，在其中翼型件106非中空的实施例中，内腔140也可构造成从平台108径向地向外延伸到末梢罩盖120以便将压缩杆122收纳在涡轮轮叶102内。

此外，如上所述，压缩杆122的第二端132可构造成被抵靠在根部部分104上锚固和/或联接到根部部分104上。因此，在本发明主题的若干实施例中，第二端132可穿过构造成被接纳在限定在根部部分106中的通道146内的第一夹持板124和第二夹持板125被抵靠在根部部分104上锚固和/或联接到根部部分104上。例如，如图3中所示，通道146可贯穿整个根部部分104限定，并因此可包括第一开口端148和第二开口端150。因此，第一夹持板124可穿过第一开口端148安装在通道146内并且第二夹持板125可穿过第二开口端150安装在通道146内。此外，如图4中所示，通道146可在通常与压缩杆122的第二端132的径向位置相对应的径向位置被限定在根部部分106中。由此，当第一夹持板124和第二夹持板125被***通道146时，压缩杆122的第二端132可被接合在夹持板124、125之间。

另外，为了协助将压缩杆122径向地保持并牢固地夹持在涡轮轮叶102内，每个夹持板124、125均可包括具有限定在其中的附接特征的夹持表面152，附接特征构造成径向地和周向地接合形成在压缩杆122的第二端132中的对应的附接特征。例如，如图5中特别示出的，在一个实施例中，一个或更多周向凹槽154可形成在压缩杆122的第二端132中。由此，每个夹持板124、125的夹持表面152均可包括构造成在第二端132的外周界的一部分周围延伸并接合周向凹槽154的对应的凹槽形凹部156。因此，当夹持板124、125被***通道146内时，凹槽形凹部156可与周向凹槽154匹配和/或互锁，从而将压缩杆122径向地保持在涡轮轮叶102内。

在备选实施例中，应了解的是，夹持板124、125和压缩杆122的第二端132通常可具有当夹持板124、125被***通道146时容许压缩杆122被径向地保持在涡轮轮叶102内的任何其它合适的附接特征。例如，代替周向凹槽154，压缩杆122的第二端132可包括与形成在压缩杆122的第一端130处的凸缘136类似的圆锥形和/或渐缩凸缘(未示出)。在这种实施例中，每个夹持板124、125的夹持表面152均可包括对应的圆锥形和/或渐缩凹部(未示出)，使得夹持板124、125可径向地和周向地接合压缩杆122的第二端132。

还应了解的是，通常可使用任何合适的装置将夹持板124、125保持在通道145内。例如，在一个实施例中，盖板(未示出)可在通道146的开口端148、150处联接到根部部分104上，以将夹持板124、125维持在通道146内。在另一实施例中，保持销(未示出)可穿过根部部分104***并***夹持板124、125，以防止板124、125从通道146退出。

在更进一步的实施例中，作为对使用所公开的夹持板124、125的替代，压缩杆122的第二端132可构造成使用任何其它合适的附接装置和/或方法被抵靠在根部部分104上锚固和/或联接到根部部分104上。例如，在一个实施例中，压缩杆122的第二端132可被焊接到根部部分104上。在另一实施例中，第二端132可被攻丝，以允许压缩杆122被旋拧到限定在根部部分104中的对应的螺孔(未示出)中。在又一实施例中，保持销(未示出)可构造成穿过根部部分104***以便接合压缩杆122的第二端132。例如，第二端132可限定构造成当销被***根部部分104内时径向地接合保持销的开口、钩部或类似的附接特征。在又另一实施例中，压缩杆122可构造成贯穿整个涡轮轮叶102径向地延伸使得第二端132可被抵靠在根部部分104的底部表面144(图4)上保持。

另外，类似于涡轮轮叶102和末梢罩盖120，应了解的是，压缩杆122通常可由本领域中公知的任何合适的材料形成。然而，在若干实施例中，压缩杆122可由复合材料例如CMC材料形成。还应了解的是，尽管本文将压缩杆122描绘为具有大致圆形的截面形状，但杆122通常可具有任何合适的截面形状。例如，在备选实施例中，压缩杆122可具有矩形、椭圆形或三角形截面形状。

仍参见图3-5，如上所述，压缩杆122通常可构造成在末梢罩盖120与根部部分140之间施加压缩力，以便径向地夹持翼型件106，从而在燃气涡轮机10运转期间抑制蠕变和其它形式的材料张弛和/或性能退化。因此，本领域的普通技术人员应了解，压缩杆122内的压缩负载和/或张力通常可通过各种各样不同的方法来提供。

例如，在一个实施例中，压缩杆122可在安装在涡轮轮叶102内前被预热。因此，随着压缩杆122冷却并径向地收缩，可在压缩杆122的第一端130和第二端132之间生成径向地作用的压缩力。由此，翼型件106可在暴露于燃气涡轮机10内的运转温度前被预加压。此预加压状态然后可在燃气涡轮机10运转期间随着涡轮轮叶102和压缩杆122的温度升高而被维持或甚至增加。

在备选实施例中，翼型件106无需被预加压以便在压缩杆122的第一端130和第二端132之间生成压缩力。相反，叶片组件100可构造成使得在燃气涡轮机10运转期间生成压缩力。例如，可在燃气涡轮机10运转期间在翼型件106与压缩杆122之间形成热梯度使得翼型件106承受大于杆122的热膨胀。在若干实施例中，可通过向涡轮轮叶102内供应冷却流体(例如来自燃气涡轮机10的叶轮腔(未示出)的吹扫空气)以冷却压缩杆122来形成热梯度。例如，在一个特别的实施例中，限定在涡轮轮叶102中的内腔140可与流体源(未示出)流动连通使得流体可被引入腔140。由此，当翼型件106相对于较冷的压缩杆122径向地膨胀时可生成压缩力。应了解的是，当压缩杆122具有总体上等于或大于翼型件106的热膨胀系数(CTE)的CTE时这种热梯度的形成可能是特别有利的。

在更进一步的实施例中，压缩杆122可设计成具有小于翼型件106的CTE的CTE。因此，当此类构件的温度在燃气涡轮机10运转期间升高时翼型件106可膨胀得比压缩杆122多，从而在翼型件106与末梢罩盖120之间生成压缩力。例如，在若干实施例中，压缩杆122和翼型件106可由不同的材料形成，且用于形成压缩杆122的材料具有比用于形成涡轮轮叶102的材料低的CTE。然而，在其它实施例中，可能希望从相同材料形成压缩杆122和翼型件106。例如，在本发明主题的一个特别的实施例中，压缩杆122和翼型件106可由相同的复合材料例如相同的CMC材料形成。在这种实施例中，用于形成压缩杆122的复合层158、160、162、164(图6)的堆叠顺序和纤维定向可被特别定制，以向压缩杆122提供低于翼型件106的CTE。

例如，图6图示了可用于形成所公开的压缩杆122的复合层158、160、162、164的组件166的一个实施例的局部透视图，其中外层160、162、164的部分被移除，以图示内层158、160、162的部分。一般而言，每个复合层158、160、162、164均包括基质材料168和在基质材料168内延伸的多根单向增强纤维170。然而，在其它实施例中，复合层158、160、162、164可包括双向或多向纤维170。另外，如图所示，每个复合层158、160、162、164均包括限定不同的纤维角度172(相对于组件166的中心线176测量)的纤维定向。具体而言，在图示的实施例中，第一最内复合层158包括成135度的纤维角度172定向的纤维170，第二相邻的复合层160包括成0度的纤维角度172定向的纤维170，第三复合层162包括成90度的纤维角度172定向的纤维170，而第四最外复合层164包括成45度的纤维角度定向的纤维170。然而，应了解的是，各复合层158、160、162、16内包含的纤维170通常可成任何其它合适的纤维角度172定向，例如从约0度至约180度。

还应了解的是，复合层158、160、162、164通常可采用向压缩杆122提供所需的CTE的任何合适的堆叠顺序来组装。例如，在图示的实施例中，组件160以每四个复合层158、160、162、164之后重复的纤维定向模式(135度、0度、90度、45度)堆叠。然而，在备选实施例中，组件166可包括以任何合适的顺序或模式堆叠的纤维定向的任何其它合适的组合。例如，在一个实施例中，组件166可例如通过具有在0度和90度纤维定向之间交替的复合层158、160、162、164而仅包括具有两种不同的纤维定向的复合层158、160、162、164。当然，本领域的技术人员应了解的是，可实现堆叠顺序和纤维定向的大量不同的组合。

另外，应了解的是，在更宽泛的方面，本发明主题还涉及用于对在苛刻的热-机械环境下例如在燃气涡轮发动机内使用的一个或更多构件施加压缩力的组件200(图7和8)。例如，在一个实施例中，组件200可包括上文参考图2-6描述的压缩杆122、末梢罩盖120和夹持板124、125，且因此组件200可构造成对涡轮轮叶102和/或在涡轮轮叶102内施加压缩力。然而，在备选实施例中，组件200可构造成与各种其它合适的高温构件一起使用以便降低此类构件内发生蠕变和/或其它形式的材料张弛和/或性能退化的可能性。因此，参见图7和8，图示了根据本发明主题的方面的用于对构件202和/或在构件202内施加压缩力的组件200的另一实施例。

如图所示，组件200通常包括杆204、附接板210、第一夹持板218和第二夹持板220。杆204通常可构造成与上文参考图2-6所述的压缩杆122相同或类似。因此，如图7和8中所示，杆204可包括构造成穿过附接板210被抵靠在构件202上锚固和/或联接到构件202上的第一端206和构造成穿过第一夹持板218和第二夹持板220被抵靠在构件202上锚固和/或联接到构件202上的第二端208。由此，杆204可在其经受热膨胀时对构件202施加压缩力或夹持力，以降低发生蠕变和其它形式的材料张弛和/或性能退化的可能性。例如，如上所述，杆204可在构件202内被预加压或者可设计成例如通过定制用于形成杆202的复合层(未示出)的堆叠顺序和/或纤维定向而具有小于构件202的CTE的CTE。

一般而言，杆204的第一端206可使用任何合适的装置被抵靠在附接板210上锚固和/或联接到附接板210上。例如，在若干实施例中，附接板210可限定开口212，该开口212具有合适的尺寸以允许经开口212***杆204。尤其是，如图7和8中所示，开口212的直径214可选择成使得杆204的第二端208可经开口212***并***构件202。在此类实施例中，杆204的第一端206通常可包括构造成当杆204经开口212***时抵靠在附接板210的一部分上钩住和/或接合附接板210的一部分的向外延伸的突起部或凸缘216。例如，如图示的实施例中所示，凸缘216可从杆204向外分支以便限定渐缩轮廓。类似地，限定在附接板210中的开口212可具有总体上与凸缘216的渐缩轮廓相对应的渐缩轮廓。由此，当杆204穿过附接板210***时，凸缘216可在开口212处接合附接板210。然而，在备选实施例中，杆204和/或开口212可具有允许杆204的第一端206被抵靠在附接板210上锚固和/或联接到附接板210上的任何其它合适的构型。

另外，附接板210通常可具有允许板210联接到构件202的一部分上和/或抵靠在构件202的一部分上接合使得经杆204施加的压缩力可被传递到构件202中的任何合适的构型。例如，如图2-4中所示，在一个实施例中，附接板210可作为末梢罩盖122构造并且可具有设计成允许板210在翼型件末梢114处联接到涡轮轮叶102上的空气动力学形状。然而，在其它实施例中，应了解的是，附接板210的尺寸和/或形状通常可根据组件200安装在其中的构件202而变化。此外，在备选实施例中，附接板210可包括构件202的整体部分。例如，在一个实施例中，开口212可被限定在构件202中使得杆204的第一端206构造成抵靠在构件202上直接接合。在这种实施例中，附接板210通常可包括开口212形成在其中的构件202的部分。

如上所述，杆204的第二端208通常可构造成穿过第一夹持板218和第二夹持板220被抵靠在构件202上锚固和/或联接到构件202上。因此，应了解的是，第一夹持板218和第二夹持板220通常可具有允许夹持板218、220抵靠在构件202的一部分上接合和/或联接到构件202的一部分上使得经杆204施加的压缩力可被传递到构件202内的任何合适的构型。例如，如上文参考图3和4所述，夹持板218、220可构造成被接纳在限定在构件202内的对应的通道146(图3和4)内。备选地，夹持板218、220可仅构造成抵靠在构件202的外表面上接合。

另外，为了协助将杆204径向地保持并牢固地夹持在构件202内，每个夹持板218、220均可包括夹持表面222，夹持表面222具有构造成径向地和周向地接合形成在杆204的第二端208中的对应的附接特征的限定在其中的附接特征。因此，在若干实施例中，向外延伸的凸缘224可形成在杆204的第二端208中。例如，如图7和8中所示，凸缘224可从杆204向外分支以便限定渐缩轮廓。在这种实施例中，夹持板218、220的夹持表面222可包括构造成在第二端208的外周界的一部分周围延伸并接合凸缘224的对应的渐缩凹部226。因此，当夹持板218、220定位在杆204的第二端208周围时，凸缘224可被封罩在渐缩凹部226内，从而防止杆204在构件202内纵向移动。

在备选实施例中，应了解的是，夹持板218、220和杆204的第二端208通常可具有任何其它合适的附接特征。例如，如上所述，第二端208可限定构造成被接纳在形成在夹持板218、220中的对应的凹槽形凹部156(图5)内的周向凹槽154(图5)。

应了解的是，杆204通常可由本领域中公知的任何合适的材料形成。然而，在若干实施例中，杆204可由复合材料例如CMC材料形成。还应了解的是，尽管本文将杆204描绘为具有大致圆形的截面形状，但杆204通常可具有任何合适的截面形状。例如，在备选实施例中，杆204可具有矩形、椭圆形或三角形截面形状。

此书面描述使用了包括最佳模式在内的实例来公开本发明，并且还使本领域的任何技术人员能够实施本发明，包括制造并利用任何装置或***并且执行任何所结合的方法。本发明可取得专利权的范围通过权利要求来限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它实例。如果此类其它实例包括并非不同于权利要求的文字语言所描述的结构元件，或者它们包括与权利要求的文字语言无实质性区别的等同结构元件，则认为此类其它实例包含在权利要求的保护范围内。

Claims (15)

1.一种涡轮叶片组件(100)，包括：

涡轮叶片(102)，所述涡轮叶片(102)包括根部部分(104)和翼型件(106)，所述翼型件(106)从所述根部部分(104)径向地延伸到翼型件末梢(114)；以及

在所述涡轮叶片(102)内延伸的复合杆(122)，所述复合杆(122)包括在所述翼型件末梢(114)处联接到所述翼型件(106)上的第一端(130)和联接到所述根部部分(104)上的第二端(132)，

其中，所述复合杆(122)的热膨胀系数小于或等于所述翼型件(106)的热膨胀系数。

2.根据权利要求1所述的涡轮叶片组件(100)，其特征在于，所述涡轮叶片(102)和所述复合杆(122)由陶瓷基质复合材料形成。

3.根据权利要求1所述的涡轮叶片组件(100)，其特征在于，所述复合杆(122)由多个复合层(158)形成，所述多个复合层(158)包括至少两种不同的纤维定向(172)。

4.根据权利要求1所述的涡轮叶片组件(100)，其特征在于，所述涡轮叶片组件(100)还包括在所述翼型件末梢(104)处联接到所述翼型件(106)上的末梢罩盖(120)，所述复合杆(122)的所述第一端(130)联接到所述末梢罩盖(120)上。

5.根据权利要求4所述的涡轮叶片组件(100)，其特征在于，所述末梢罩盖(120)限定开口(134)，所述复合杆(122)构造成经所述开口(134)径向地***所述涡轮叶片组件(102)中。

6.根据权利要求1所述的涡轮叶片组件(100)，其特征在于，所述涡轮叶片组件(100)还包括用于将所述复合杆(122)的所述第二端(132)联接到所述根部部分(104)上的装置。

7.根据权利要求6所述的涡轮叶片组件(100)，其特征在于，用于将所述复合杆(122)的所述第二端(132)联接到所述根部部分(104)上的所述装置包括构造成被接纳在贯穿所述根部部分(104)限定的通道(146)内的第一夹持板(124)和第二夹持板(125)。

8.根据权利要求7所述的涡轮叶片组件(100)，其特征在于，所述第一夹持板和第二夹持板(124，125)每一个均限定构造成当所述第一夹持板和第二夹持板(124，125)被***所述通道(146)内时接合所述复合杆(122)的所述第二端(132)的夹持表面(152)。

9.根据权利要求8所述的涡轮叶片组件(100)，其特征在于，凹槽(154)形成在所述复合杆(122)的所述第二端(132)中，所述夹持表面(152)包括构造成接合所述凹槽(154)的凹槽形凹部(156)。

10.根据权利要求1所述的涡轮叶片组件(100)，其特征在于，所述复合杆(122)的热膨胀系数小于所述翼型件(106)的热膨胀系数。

11.一种涡轮叶片组件(100)，包括：

涡轮叶片(102)，所述涡轮叶片(102)包括根部部分(104)和翼型件(106)，所述翼型件(106)从所述根部部分(104)径向地延伸到翼型件末梢(114)；

在所述翼型件末梢(114)处联接到所述翼型件(106)上的末梢罩盖(120)；

在所述涡轮叶片(102)内延伸的杆(122)，所述杆(122)包括联接到所述末梢罩盖(120)上的第一端(130)和联接到所述根部部分(104)上的第二端(132)；以及

用于将所述杆(122)的所述第二端(132)联接到所述根部部分(104)上的装置。

12.根据权利要求11所述的涡轮叶片组件(100)，其特征在于，用于将所述杆(122)的所述第二端(132)联接到所述根部部分(104)上的所述装置包括构造成被接纳在贯穿所述根部部分(104)限定的通道(146)内的第一夹持板(124)和第二夹持板(125)。

13.根据权利要求12所述的涡轮叶片组件(100)，其特征在于，所述第一夹持板和第二夹持板(124，125)每一个均包括构造成当所述第一夹持板和第二夹持板(124，125)被***所述通道(146)内时接合所述复合杆(122)的所述第二端(132)的夹持表面(152)。

14.根据权利要求13所述的涡轮叶片组件(100)，其特征在于，凹槽(154)形成在所述复合杆(122)的所述第二端(132)中，所述夹持表面(152)包括构造成接合所述凹槽(154)的凹槽形凹部(156)。

15.一种用于在构件(202)内施加压缩力的组件(200)，所述组件(200)包括：

限定开口(212)的附接板(210)；

包括第一端(206)和第二端(208)的复合杆(204)，所述第一端(206)构造成在所述开口(212)处接合所述附接板(210)，所述第二端(208)构造成经所述开口(212)***；

包括第一夹持表面(222)的第一夹持板(218)；以及

包括第二夹持表面(222)的第二夹持板(220)，

其中，所述第一夹持板和第二夹持板(218，220)构造成定位在所述复合杆(204)周围，使得所述第一夹持表面和第二夹持表面(222)接合所述复合杆(204)的所述第二端(208)。

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