專利名稱：渦輪機(jī)護(hù)罩的流動抑制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體涉及渦輪機(jī)械。更具體地，本發(fā)明涉及用于渦
輪機(jī)械的流動抑制器。
背景技術(shù)：
渦輪機(jī)，例如燃?xì)廨啓C(jī)，通常包括由包括外護(hù)罩的至少各構(gòu)件支承在渦輪機(jī)中的至少一個內(nèi)護(hù)罩。內(nèi)護(hù)罩位于一排渦輪機(jī)噴嘴的直接下游，且暴露于一定氣體溫度，該氣體溫度足夠高以至于需要對內(nèi)護(hù)罩進(jìn)行主動冷卻，否則將由于暴露而引起對內(nèi)護(hù)罩的損傷。但是，外護(hù)罩通常不是主動冷卻的，因?yàn)橥庾o(hù)罩不是直接處在氣路中的。熱氣體常常由渦輪機(jī)吸入通常介于渦輪機(jī)噴嘴和內(nèi)護(hù)罩之間的軸向間隙中。進(jìn)入這個間隙的熱氣體流，如果沒有^C阻塞或以別的方式纟皮減緩，則可前進(jìn)到達(dá)外護(hù)罩，且對外護(hù)罩產(chǎn)生損傷。吸入通常部分地由周邊壓力梯度引起，而周邊壓力梯度主要是由于噴嘴的后緣和內(nèi)護(hù)罩的前緣非?？拷a(chǎn)生的。周邊壓力梯度迫使熱氣體進(jìn)入間隙中。用于防止對外護(hù)罩造成損傷的一種措施是將來自內(nèi)護(hù)罩的輔助的冷卻空氣注入渦輪機(jī)噴嘴和內(nèi)護(hù)罩之間的間隙中，以防止熱氣體達(dá)到外護(hù)罩。但是這種方法會降低渦輪機(jī)的性能，且本領(lǐng)域?qū)艮好地接受一種不會負(fù)面地影響發(fā)動機(jī)性能的、用來防止由乎吸入熱氣體而對外護(hù)罩造成損傷的結(jié)構(gòu)或方法。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的 一個方面，用于渦輪機(jī)的護(hù)罩包括至少 一個支承結(jié)構(gòu)，以及設(shè)置在渦4侖機(jī)的氣路處的至少一個內(nèi)護(hù)罩。該至少一個內(nèi)護(hù)罩和至少 一個支承結(jié)構(gòu)在它們之間具有至少 一個間隙。該至少一個間隙在至少一個限制性間隙和至少一個非限制性間隙之間交^^,且能夠產(chǎn)生至少一個壓力損失機(jī)構(gòu)，以減少該至少一個間隙中的熱氣體流。根據(jù)本發(fā)明的另 一個方面，渦輪機(jī)包括設(shè)置在氣路中的多個噴嘴，以及設(shè)置在該多個噴嘴的下游的、可繞渦輪機(jī)的中心軸線旋轉(zhuǎn)的多個輪葉。至少一個護(hù)罩徑向地位于多個輪葉的外側(cè)，且包括至少一個支承結(jié)構(gòu)和設(shè)置在氣路處的至少一個內(nèi)護(hù)罩。該至少一個內(nèi)護(hù)罩和至少 一個支承結(jié)構(gòu)在它們之間具有至少 一個間隙。該至少 一個間隙在至少一個限制性間隙和至少一個非限制性間隙之間交替，其能夠產(chǎn)生至少 一 個壓力損失機(jī)構(gòu)，以減少該至少 一 個間隙中的熱氣體流。根據(jù)本發(fā)明的又一個方面， 一種用于減少渦輪4幾中的熱氣體的吸入的方法包括使熱氣體流入至少一個內(nèi)護(hù)罩和至少一個支承結(jié)構(gòu)之間的間隙中，且使間隙中的熱氣體相對于渦輪機(jī)的中心軸線沿周邊方向流動。通過使該間隙在至少一個限制性間隙和至少一個非限制性間隙之間交替來引起間隙中的熱氣體中的壓力損失，從而減少進(jìn)入間隙中的熱氣體的流量。結(jié)合附圖，根據(jù)以下描述，這些和其它優(yōu)點(diǎn)和特征將變得更加顯而易見。
附圖簡述在說明書總結(jié)部分處的權(quán)利要求書中特別地指明和清楚地要求保護(hù)了被視為本發(fā)明的主題。結(jié)合附圖，根據(jù)以下詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述和其它目標(biāo)、特征和優(yōu)點(diǎn)顯而易見，在附圖中

圖1是渦輪機(jī)的局部截面圖；圖3是渦輪機(jī)的局部周邊截面圖。參照附圖，具體實(shí)施方式
以實(shí)例的方式闡明了本發(fā)明的實(shí)
5施例，以及優(yōu)點(diǎn)和特征。
附件列表燃?xì)廨啓C(jī)10噴嘴12熱氣體路徑14輪葉16中心軸線18內(nèi)護(hù)罩20前間隙22前內(nèi)護(hù)罩邊緣24后噴嘴邊緣26后內(nèi)護(hù)罩邊緣28后間隙30前噴嘴邊緣32輔助冷卻流34冷卻通道36外護(hù)罩38前鉤40后鉤42前凹槽44后凹槽46熱氣體48迷宮式槽穴50外表面52前平臺54后平臺56深度58脊60尖緣62限制性間隙64非限制性間隙6具體實(shí)施例方式圖1所示的是渦輪機(jī)的局部截面，該渦輪機(jī)在這個實(shí)施例中為燃?xì)廨啓C(jī)10。燃?xì)廨啓C(jī)10包括設(shè)置在繞燃?xì)廨啓C(jī)10的中心軸線18旋轉(zhuǎn)的多個輪葉16上游的熱氣體路徑14中的多個噴嘴12。至少一個內(nèi)護(hù)罩20徑向地設(shè)置在多個輪葉16的外側(cè)，且至少部分地限定熱氣體路徑14。該至少一個內(nèi)護(hù)罩20設(shè)置在多個噴嘴12的直接下游，在前內(nèi)護(hù)罩邊緣24和后噴嘴邊緣26之間具有前間隙22。類似地，后內(nèi)護(hù)罩邊緣28可與前噴嘴邊緣32具有后間隙30。在一些實(shí)施例中，通過將輔助的冷卻流34注入至少一個內(nèi)護(hù)罩20中的多個冷卻通道36中來主動冷卻該至少一個內(nèi)護(hù)罩20。該至少一個內(nèi)護(hù)罩20由至少一個外護(hù)罩38支承在燃?xì)廨啓C(jī)10中。在一些實(shí)施例中，該至少一個內(nèi)護(hù)罩20包括至少一個前鉤40和至少一個后鉤42，它們插入至少一個外護(hù)罩38中的對應(yīng)的至少一個前凹槽44和至少一個后凹槽46中，以使該至少一個內(nèi)護(hù)罩20固定到該至少一個外護(hù)罩38上。在燃?xì)廨啓C(jī)10運(yùn)行期間，來自熱氣體路徑14的熱氣體(由箭頭48示出)可^L吸入前間隙22和/或后間隙30中。熱氣體48在徑向方向和周邊方向上沿著前間隙22和/或后間隙30流動。如果凈皮允許流動貫穿前間隙22和/或后間隙30，則熱氣體48將損壞至少一個外護(hù)罩38。如圖2所示，為了防止熱氣體48流動貫穿前間隙22和/或后間隙30,在至少一個內(nèi)護(hù)罩20中設(shè)置了多個迷宮式槽穴50。在圖2的實(shí)施例中，多個迷宮式槽穴50設(shè)置在至少一個內(nèi)護(hù)罩20的前平臺54的外表面52處。為了簡潔起見，將在本文詳細(xì)描述設(shè)置在前平臺54處的該多個迷宮式槽穴50,但是將理解，迷宮式槽穴50可設(shè)置在后平臺56的外表面52處，以防止熱氣體48流動貫穿后間隙30,如以下將關(guān)于前間隙22所描述的。該多個迷宮式槽穴50以沿周邊延伸的排列設(shè)置在至少一個內(nèi)護(hù)罩20周圍。如圖3最佳地顯示，多個槽穴50自外表面52延伸至深度58,其中，脊60設(shè)置在該多個迷宮式槽穴50的相鄰的迷宮式槽穴50之間，而尖緣62限定了脊60與該多個迷宮式槽穴50相遇的位置。如圖3所示，在組裝到燃?xì)廨啓C(jī)10中時，內(nèi)護(hù)罩20和外護(hù)罩
個迷宮式槽穴50處的非限制性間隙66之間交替的間隙。交替的限制性間隙64和非限制性間隙66以及尖緣62在內(nèi)護(hù)罩20和外護(hù)罩38之間產(chǎn)生一系列的壓力損失機(jī)構(gòu)。該壓力損失由于熱氣體48流過尖緣62且經(jīng)歷限制性間隙64和非限制性間隙66之間的流動面積的突然變化(這會導(dǎo)致熱氣體48的紊流和再循環(huán))而產(chǎn)生。壓力損失減小了前間隙22中的熱氣體48的周邊流動。熱氣體48的周邊流動由周邊壓力梯度驅(qū)動，所以一系列的壓力損失機(jī)構(gòu)抑制了間隙22中的熱氣體48流動。該多個迷宮式槽穴50為確實(shí)進(jìn)入間隙22的熱氣體48進(jìn)一步提供冷卻機(jī)構(gòu)。熱氣體48在各個迷宮式槽穴50內(nèi)發(fā)生紊流，從而增強(qiáng)熱氣體48和主動冷卻的內(nèi)護(hù)罩20之間的對流熱傳遞。另外，該多個迷宮式槽穴50增大了熱氣體48所暴露于的內(nèi)護(hù)罩20的表面積，從而降低熱氣體48的溫度。雖然已經(jīng)結(jié)合僅僅有限數(shù)量的實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是應(yīng)當(dāng)容易地理解，本發(fā)明不限于這樣的公開的實(shí)施例。相反，可對本發(fā)明進(jìn)行修改，以結(jié)合在此以前沒有描述的但卻與本發(fā)明的精神和范圍相稱的任何數(shù)量的變型、變更、替代或等效布置。另外，雖然已經(jīng)對本發(fā)明的各實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是將理解，本發(fā)明的方面可僅包括所描述的實(shí)施例中的一些。因此，本發(fā)明不應(yīng)祐:視為由前述描述限制，而是僅受所附權(quán)利要求書范圍的限制。
權(quán)利要求
1.一種用于渦輪機(jī)(10)的護(hù)罩，其包括至少一個支承結(jié)構(gòu)；設(shè)置在渦輪機(jī)(10)的氣路(14)處的至少一個內(nèi)護(hù)罩(20)；以及在所述至少一個內(nèi)護(hù)罩(20)和所述至少一個支承結(jié)構(gòu)之間的至少一個間隙，所述至少一個間隙在至少一個限制性間隙(64)和至少一個非限制性間隙(66)之間交替，其能夠產(chǎn)生至少一個壓力損失機(jī)構(gòu)，以減少所述至少一個間隙中的熱氣體(48)流。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的護(hù)罩，其特征在于，所述至少一個限 制性間隙(64)和所述至少一個非限制性間隙(66)在所述至少一個內(nèi)護(hù) 罩(20)周圍沿周邊方向交替。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的護(hù)罩，其特征在于，所述至少一個內(nèi) 護(hù)罩(20)包括設(shè)置在所述至少一個間隙處的多個槽穴(50)，以限定所述 至少一個限制性間隙(64)和所述至少一個非限制性間隙(66)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所迷的護(hù)罩，其特征在于，所述多個槽穴(50) 沿周邊設(shè)置在所述至少 一個內(nèi)護(hù)罩(20)周圍。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的護(hù)罩，其特征在于，所述多個槽穴(50) 能夠減少所述至少一個間隙中的所述熱氣體(48)流的周邊流。
6. —種渦輪機(jī)(IO),其包括 設(shè)置在氣路(14)中的多個噴嘴(U);可繞所述渦輪機(jī)(10)的中心軸線(18)旋轉(zhuǎn)的多個輪葉(16)，所述多 個輪葉(16)設(shè)置在所述多個噴嘴(12)下游；以及徑向地設(shè)置在所述多個輪葉(16)的外側(cè)的至少一個護(hù)罩，所述至少一個護(hù)罩包^r:至少一個支承結(jié)構(gòu)；設(shè)置在所述氣路(14)處的至少一個內(nèi)護(hù)罩(20);以及 在所述至少一個內(nèi)護(hù)罩(20)和所述至少一個支承結(jié)構(gòu)之間的至少一個間隙，所述至少一個間隙在至少一個限制性間隙(64)和至少一個非限制性間隙(66)之間交替，其能夠產(chǎn)生至少一個壓 力損失機(jī)構(gòu)，以減少所述至少一個間隙中的熱氣體(48)流。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的渦輪機(jī)(10)，其特征在于，所述至少一 個限制性間隙(64)和所述至少一個非限制性間隙(66)在所述至少一個 護(hù)罩周圍沿周邊方向交替。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的渦輪機(jī)(10)，其特征在于，所述至少一 個內(nèi)護(hù)罩(20)包括:設(shè)置在所述至少 一個間隙處的多個槽穴(50),以限定 所述至少一個限制性間隙(64)和所述至少一個非限制性間隙(66)。
9. —種用于減少渦輪機(jī)(10)中的熱氣體吸入的方法，其包括 使熱氣體(48)流入至少一個內(nèi)護(hù)罩(20)和至少一個支承結(jié)構(gòu)之間的間隙中；線(18)沿周邊方向流動；以及通過使所述間隙在至少一個限制性間隙(64)和至少一個非限制性 間隙(66)之間交替來引起所述間隙中的所述熱氣體(48)中的壓力損失。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，引起所述熱氣體 (48)中的壓力損失包括使所述熱氣體(48)流過所述內(nèi)護(hù)罩中的多個槽 穴(50)。
全文摘要
本發(fā)明涉及渦輪機(jī)護(hù)罩的流動抑制器。公開了一種用于渦輪機(jī)(10)的護(hù)罩，該護(hù)罩包括至少一個支承結(jié)構(gòu)和設(shè)置在渦輪機(jī)(10)的氣路(14)處的至少一個內(nèi)護(hù)罩(20)。該至少一個內(nèi)護(hù)罩(20)和至少一個支承結(jié)構(gòu)在它們之間具體至少一個間隙。該至少一個間隙在至少一個限制性間隙(64)和至少一個非限制性間隙(66)之間交替，且能夠產(chǎn)生至少一個壓力損失機(jī)構(gòu)，以減少在至少一個間隙中的熱氣體(48)流。還公開了一種用于減少渦輪機(jī)(10)中的熱氣體(48)的吸入的渦輪機(jī)(10)和方法。
文檔編號F01D25/26GK101672202SQ20091017624
公開日2010年3月17日 申請日期2009年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月8日
發(fā)明者C·A·巴爾格林, I·R·克羅克, R·C·布魯納, T·R·尼馬圖林 申請人:通用電氣公司