專利名稱：涉及渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)及用于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的密封部的系統(tǒng)和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)一般地涉及用于改進(jìn)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的效率和/或運(yùn)行的方法、系統(tǒng)和/或裝 置，如本文中所使用且除非另外明確地規(guī)定，否則渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)意味著包括所有類型的渦輪 機(jī)或轉(zhuǎn)式發(fā)動(dòng)機(jī)，包括燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)、飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)、蒸汽渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)及其它。更具體地，但 并不作為限制，本申請(qǐng)涉及適于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的改進(jìn)的密封部的系統(tǒng)和裝置。
背景技術(shù)：
渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的性能主要受其消除或減少泄漏和/或冷卻空氣的使用的能力影響。 泄漏通常由越過(guò)泄漏間隙存在的壓力差引起。盡管能夠降低越過(guò)泄漏間隙的壓力差，但這 會(huì)對(duì)工作流體速度分量的空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)產(chǎn)生不希望的限制。減少間隙本身是希望的，但 由于在旋轉(zhuǎn)和固定的構(gòu)件之間的不可避免的不同熱特性以及旋轉(zhuǎn)的構(gòu)件的離心特性，消除 間隙通常不可行。另外考慮到支配熱和離心特性的構(gòu)件制造公差和運(yùn)行狀況的變化，通常 情況是泄漏間隙在某些有代表性的運(yùn)行狀況期間形成。在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的情況下，常將冷卻空氣直接從壓縮機(jī)發(fā)送至渦輪機(jī)構(gòu)件，以 保護(hù)構(gòu)件不受熱氣體路徑的極端溫度影響。冷卻空氣可用來(lái)直接冷卻部件，或在一些情況 中，還可用來(lái)吹掃腔，腔對(duì)穿過(guò)沿著熱氣體路徑存在的間隙的工作流體的吸入是開(kāi)放的。通 常，為了吹掃腔而造成冷卻空氣的流出(即冷卻空氣的流從腔進(jìn)入熱氣體路徑)，該流出充 分地防止工作流體穿過(guò)間隙的流入。然而，與泄漏類似，吹掃流不利地影響渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的性 能和效率。因此，應(yīng)該最小化吹掃空氣的使用。結(jié)果，存在對(duì)于在渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)更好地密封間隙或腔的改進(jìn)的系統(tǒng)和裝置的需 求。特別是，存在對(duì)于減少泄漏和/或冷卻空氣的使用的改進(jìn)的密封部的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本申請(qǐng)因而描述了包括渦流突出件的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，該渦流突出件布置在于渦輪發(fā) 動(dòng)機(jī)的運(yùn)行期間旋轉(zhuǎn)的構(gòu)件上；其中，渦流突出件包括外表面，該外表面構(gòu)造成當(dāng)構(gòu)件在運(yùn) 行期間旋轉(zhuǎn)時(shí)引起渦流流型。本申請(qǐng)另外描述了包括渦流突出件的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，該渦輪突出件布置在于渦輪發(fā) 動(dòng)機(jī)的運(yùn)行期間旋轉(zhuǎn)的構(gòu)件上；其中，渦流突出件包括外表面，該外表面構(gòu)造成當(dāng)構(gòu)件在運(yùn) 行期間旋轉(zhuǎn)時(shí)引起渦流流型；其中渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)包括轉(zhuǎn)子葉片，轉(zhuǎn)子葉片包括柄部、安裝在 柄部上的翼型件、由翼型件的徑向外端支承的末梢護(hù)罩(shroud)、從末梢護(hù)罩大致徑向延 伸的密封導(dǎo)軌(seal rail)；渦流突出件附接在末梢護(hù)罩的徑向外表面和密封導(dǎo)軌的徑向 對(duì)齊表面的其中一個(gè)上；將渦流突出件定位成使得引起的渦流流型阻止工作流體從密封導(dǎo) 軌的上游側(cè)向密封導(dǎo)軌的下游側(cè)的泄漏。本申請(qǐng)另外描述了包括渦流突出件的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，該渦流突出件布置在于渦輪發(fā) 動(dòng)機(jī)的運(yùn)行期間旋轉(zhuǎn)的構(gòu)件上；其中，該渦流突出件包括外表面，該外表面構(gòu)造成當(dāng)構(gòu)件在 運(yùn)行期間旋轉(zhuǎn)時(shí)引起渦流流型；其中渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)包括轉(zhuǎn)子葉片，轉(zhuǎn)子葉片包括楔形榫和
4柄部，楔形榫將轉(zhuǎn)子葉片附接在轉(zhuǎn)子葉輪上，而柄部在翼型件與楔形榫之間；該渦輪發(fā)動(dòng)機(jī) 包括定子葉片；由在轉(zhuǎn)子葉片和定子葉片之間的軸向間隙限定溝槽腔；渦流突出件附接在 轉(zhuǎn)子葉片上，并且構(gòu)造且定位在其上以便引起的渦流流型阻止工作流體的流進(jìn)入溝槽腔； 渦流突出件包括非軸對(duì)稱的突出件；渦流突出件的外表面的輪廓包括大致平滑彎曲的輪廓 和近似部分螺旋面的形狀。聯(lián)系附圖和所附權(quán)利要求書(shū)，在查看優(yōu)選實(shí)施例的以下詳細(xì)描述后，本發(fā)明的這 些和其它特征將變得清楚。


通過(guò)仔細(xì)研究聯(lián)系附圖的示例性實(shí)施例的以下更詳細(xì)的描述，將更徹底地明白和 理解本發(fā)明的這些和其它特征，在附圖中圖1是在其中可使用本申請(qǐng)的實(shí)施例的示例性燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的示意性表示；圖2是在圖1的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中的壓縮機(jī)的截面圖；圖3是在圖1的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中的渦輪的截面圖；圖4是根據(jù)常規(guī)設(shè)計(jì)的渦輪轉(zhuǎn)子葉片的側(cè)視圖；圖5是圖4的渦輪轉(zhuǎn)子葉片的頂視圖；圖6是具有根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例的渦流突出件的末梢?guī)ёo(hù)罩的渦輪 轉(zhuǎn)子葉片的透視圖；圖7是圖6的末梢?guī)ёo(hù)罩的渦輪轉(zhuǎn)子葉片的備選透視圖；圖8是具有根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)備選實(shí)施例的渦流突出件的末梢?guī)ёo(hù)罩的渦輪轉(zhuǎn) 子葉片的透視圖；圖9是具有根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)示例性實(shí)施例的渦流突出件和周圍渦輪機(jī)外殼的 末梢?guī)ёo(hù)罩的渦輪轉(zhuǎn)子葉片的示意性截面圖；圖10是如在根據(jù)常規(guī)設(shè)計(jì)的示例性渦輪機(jī)中構(gòu)造的若干排的轉(zhuǎn)子和定子葉片的 徑向內(nèi)部分的示意性截面圖；圖11是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例的溝槽腔和渦流突出件的截面圖；以及圖12是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)備選實(shí)施例的溝槽腔和渦流突出件的截面圖。
具體實(shí)施例方式通常，可使用燃?xì)饣蛉紵郎u輪發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的示例性實(shí)施例(盡管在其它 類型的燃燒渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)中類似或其它類型的使用是可能的)。燃燒渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)包括壓縮機(jī)、 燃燒器和渦輪。壓縮機(jī)和渦輪通常包括軸向堆疊成多級(jí)的多排葉片。各個(gè)級(jí)包括固定的一 排周向隔開(kāi)的定子葉片和圍繞中心軸線或軸旋轉(zhuǎn)的一排轉(zhuǎn)子葉片。在運(yùn)行中，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子 葉片圍繞軸旋轉(zhuǎn)，并且與定子葉片合作作用而壓縮空氣流。然后將壓縮空氣供給用于燃燒 器中以燃燒燃料供給。然后，產(chǎn)生的來(lái)自燃燒的熱膨脹氣體的流(即工作流體)通過(guò)發(fā)動(dòng) 機(jī)的渦輪部膨脹。通過(guò)渦輪的工作流體的流引起轉(zhuǎn)子葉片旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子葉片連接在中心軸上 使得轉(zhuǎn)子葉片的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)軸。以這種方式，將含在燃料中的能量轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)軸的機(jī)械能，該 機(jī)械能例如可用來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子葉片，使得產(chǎn)生燃燒所需的壓縮空氣的供給，并轉(zhuǎn)動(dòng) 發(fā)動(dòng)機(jī)的線圈，使得發(fā)出電力。
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渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的性能顯著地受其減少或消除泄漏和/或冷卻空氣的使用的能力影 響。降低渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出和效率的泄漏通常指的是工作流體繞過(guò)渦輪轉(zhuǎn)子葉片的翼型 件，使得不從其提取功。在其中發(fā)生泄漏的一種方式是工作流體的流越過(guò)轉(zhuǎn)子葉片的徑向 外末梢。為了防止該情況，渦輪轉(zhuǎn)子葉片常常設(shè)置有末梢護(hù)罩和通常從末梢護(hù)罩的外表面 徑向向外突出的密封導(dǎo)軌。該密封導(dǎo)軌通常在末梢護(hù)罩的相對(duì)的端部之間在渦輪轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn) 的大致方向上周向延伸。雖然密封導(dǎo)軌阻止了一些泄漏，但越過(guò)轉(zhuǎn)子葉片的徑向外末梢的泄漏依然是重要 的問(wèn)題。按照一些常規(guī)設(shè)計(jì)，密封導(dǎo)軌徑向延伸進(jìn)入形成在固定的渦輪機(jī)外殼中的槽。為了 在運(yùn)行期間防止摩擦，必須維持在密封導(dǎo)軌的徑向末梢和固定的渦輪機(jī)外殼之間的空隙。 該空隙或間隙允許泄漏發(fā)生。在其它常規(guī)設(shè)計(jì)中，密封導(dǎo)軌延伸進(jìn)入與旋轉(zhuǎn)的末梢護(hù)罩相 對(duì)的固定的蜂窩狀護(hù)罩中。典型地，因?yàn)楦鞣N原因，在密封導(dǎo)軌的前緣(也稱為吸入側(cè))處 布置了切齒，以便在比密封導(dǎo)軌的寬度更寬的固定護(hù)罩的蜂窩狀路徑中切出槽。該稍寬的 路徑提供了使得泄漏能夠在密封導(dǎo)軌的相對(duì)側(cè)上的高壓力區(qū)域和低壓力區(qū)域之間流動(dòng)的 空隙或間隙。如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解的是，該性質(zhì)的泄漏不利地影響了渦輪發(fā)動(dòng)機(jī) 的性能和效率。因而，存在對(duì)于改進(jìn)的方法、系統(tǒng)和/或裝置的需求，該改進(jìn)的方法、系統(tǒng)和 /或裝置更好地密封這些類型的間隙或腔，使得可減少或最小化泄漏。另外，如所陳述的，常將冷卻空氣從壓縮機(jī)發(fā)送至渦輪機(jī)的部件，以保護(hù)某些構(gòu)件 不受熱氣體路徑的極端溫度影響。冷卻空氣可用來(lái)直接冷卻構(gòu)件，或可用來(lái)吹掃腔使得工 作流體不被吸入吹掃的腔中。例如，對(duì)工作流體的極端溫度敏感的一個(gè)區(qū)域是從熱氣體路 徑通常徑向向內(nèi)的空間。常稱為渦輪的內(nèi)葉輪空間或葉輪空間的該區(qū)域包含若干渦輪葉輪 或轉(zhuǎn)子，旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子葉片附接在渦輪葉輪或轉(zhuǎn)子上。雖然轉(zhuǎn)子葉片設(shè)計(jì)成承受熱氣體路徑 的極端溫度，但轉(zhuǎn)子通常不能承受該極端溫度，且因而有必要防止熱氣體路徑的工作流體 流入葉輪空間。然而，軸向間隙必然存在于旋轉(zhuǎn)的葉片和周圍的固定部件之間，并且通過(guò)這些間 隙，工作流體可獲得至葉輪空間的通路。另外，由于發(fā)動(dòng)機(jī)變熱的方式和在旋轉(zhuǎn)構(gòu)件和固定 構(gòu)件之間不同的熱膨脹系數(shù)，這些間隙可取決于運(yùn)行發(fā)動(dòng)機(jī)的方式而加寬和縮短。尺寸上 的該可變性使得難以充分地密封這些間隙，其通常意味著必須吹掃渦輪葉輪空間以避免熱 氣體吸入。吹掃要求將葉輪空間內(nèi)的壓力維持在高于工作流體的壓力的水平，從而產(chǎn)生吹掃 空氣穿過(guò)軸向間隙并且進(jìn)入熱氣體路徑的正流(positive flow)。典型地，通過(guò)從壓縮機(jī) 排出空氣并且將其直接發(fā)送至葉輪空間而實(shí)現(xiàn)。當(dāng)完成該動(dòng)作時(shí)，產(chǎn)生了吹掃空氣的流出 (即從葉輪空間至熱氣體路徑的吹掃空氣流)，穿過(guò)間隙的該流出防止了工作流體的流進(jìn)。 從而，可保護(hù)葉輪空間內(nèi)的構(gòu)件不受到工作流體的極端溫度影響。然而，吹掃葉輪空間需要很高的代價(jià)。如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解的是，因?yàn)榇?掃空氣繞過(guò)了燃燒，它的使用不利地影響了渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的性能和效率。換言之，增加的吹掃 空氣的水平降低了發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出和效率。因此，只要有可能就應(yīng)該最小化吹掃空氣的使用。 因此，還存在對(duì)于改進(jìn)的方法、系統(tǒng)和/或裝置的需求，這些改進(jìn)的方法、系統(tǒng)和/或裝置更 好地將間隙或腔從工作流體的吸入阻隔開(kāi)，使得可最小化吹掃空氣的使用。如以下詳細(xì)描述的，本申請(qǐng)?zhí)岢鐾ㄟ^(guò)使用產(chǎn)生渦流層的空氣動(dòng)力學(xué)葉片裝置來(lái)解
6決上述需求領(lǐng)域(即對(duì)于改進(jìn)的密封部的需求，該改進(jìn)的密封部在渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)中減少泄漏 和冷卻空氣的使用，而且提供了冷卻空氣的增強(qiáng)的冷卻特性和另外的好處)。換言之，可將 來(lái)自渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換成處在或接近泄漏或吹掃間隙處的流體的動(dòng)能，使 得可獲得增強(qiáng)的密封特性。更具體地，取決于特定應(yīng)用的獨(dú)特要求，被給予能量的流體可用 來(lái)減少或消除泄漏或冷卻空氣的使用。如在下文中更詳細(xì)地描述的，這可通過(guò)使用根據(jù)本 發(fā)明的渦流突出件來(lái)實(shí)現(xiàn)。以下描述了本發(fā)明的兩個(gè)示例性應(yīng)用。第一個(gè)涉及使用根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例的 渦流突出件，以更好地密封在渦輪葉片的徑向外端和固定的護(hù)罩之間的間隙，使得減少泄 漏并且具有其它好處。第二個(gè)示例性應(yīng)用涉及使用根據(jù)一個(gè)備選示例性實(shí)施例的渦流突出 件，以更好地密封在熱氣體路徑中的間隙，使得可減少在吹掃腔中的冷卻空氣的使用并且 具有其它好處。作為背景，現(xiàn)在參考附圖，圖1至圖3圖示了在其中可使用本申請(qǐng)的實(shí)施例的示例 性燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解的是本發(fā)明并不限于該類型的使用。如所 陳述的，本發(fā)明可用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，例如在發(fā)電和飛機(jī)中使用的發(fā)動(dòng)機(jī)、蒸汽渦輪發(fā)動(dòng) 機(jī)以及其它類型的轉(zhuǎn)式發(fā)動(dòng)機(jī)中。圖1是燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)50的示意性圖示。通常，燃?xì)鉁u 輪發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)從加壓的熱氣體流中提取能量而運(yùn)轉(zhuǎn)，熱氣體流通過(guò)燃料在壓縮空氣的流中 燃燒而產(chǎn)生。如在圖1中所示，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)50可構(gòu)造成具有軸向的壓縮機(jī)52，壓縮機(jī) 52通過(guò)公共軸或轉(zhuǎn)子而機(jī)械地聯(lián)接到下游的渦輪部或渦輪54上，燃燒器56定位在壓縮機(jī) 52和渦輪54之間。圖2圖示了可在圖1的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中使用的示例性多級(jí)軸向壓縮機(jī)52的視 圖。如圖所示，該壓縮機(jī)52可包括多個(gè)級(jí)。各個(gè)級(jí)均可包括其后跟有一排壓縮機(jī)定子葉片 62的一排壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子葉片60。因而，第一級(jí)可包括圍繞中心軸旋轉(zhuǎn)的一排壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子葉片 60，其后跟有在運(yùn)行期間保持固定的一排壓縮機(jī)定子葉片62。壓縮機(jī)定子葉片62通常彼此 周向地隔開(kāi)，并且圍繞旋轉(zhuǎn)軸線固定。壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子葉片60周向隔開(kāi)并且附接到軸上；當(dāng)軸 在運(yùn)行期間旋轉(zhuǎn)時(shí)，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子葉片60圍繞軸旋轉(zhuǎn)。如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解的是， 壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子葉片60構(gòu)造成使得當(dāng)圍繞軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，它們將動(dòng)能給予流經(jīng)壓縮機(jī)52的空氣或 流體。該壓縮機(jī)52可具有除了在圖2中圖示的級(jí)之外的其它級(jí)。另外的級(jí)可包括其后跟 有多個(gè)周向隔開(kāi)的壓縮機(jī)定子葉片62的多個(gè)周向隔開(kāi)的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子葉片60。圖3圖示了可在圖1的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中使用的示例性渦輪部或渦輪54的局部 視圖。渦輪54也可包括多個(gè)級(jí)。圖示了三個(gè)示例性的級(jí)，但在渦輪54中可存在更多或更 少的級(jí)。第一級(jí)包括在運(yùn)行期間圍繞軸旋轉(zhuǎn)的多個(gè)渦輪輪葉或渦輪轉(zhuǎn)子葉片66和在運(yùn)行 期間保持固定的多個(gè)噴嘴或渦輪定子葉片68。渦輪定子葉片68通常彼此周向隔開(kāi)并且圍 繞旋轉(zhuǎn)軸線固定?？蓪u輪轉(zhuǎn)子葉片66安裝在渦輪葉輪上(未顯示)以圍繞軸(未顯示) 旋轉(zhuǎn)。還圖示了渦輪54的第二級(jí)。第二級(jí)類似地包括了其后跟有多個(gè)周向隔開(kāi)的渦輪轉(zhuǎn) 子葉片66的多個(gè)周向隔開(kāi)的渦輪定子葉片68，渦輪轉(zhuǎn)子葉片66也安裝在渦輪葉輪上以旋 轉(zhuǎn)。還圖示了第三級(jí)，其類似地包括多個(gè)渦輪定子葉片68和轉(zhuǎn)子葉片66。將理解的是渦輪 定子葉片68和渦輪轉(zhuǎn)子葉片66位于渦輪54的熱氣體路徑中。經(jīng)過(guò)熱氣體路徑的熱氣體 流的方向由箭頭指示。如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解的是，渦輪54可具有除了圖示在圖3 中的級(jí)以外的其它級(jí)。各個(gè)另外的級(jí)均可包括其后跟有一排渦輪轉(zhuǎn)子葉片66的一排渦輪
7定子葉片68。使用中，在軸向壓縮機(jī)52內(nèi)的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子葉片60的旋轉(zhuǎn)可壓縮空氣流。在燃燒 器56中，當(dāng)將壓縮空氣與燃料混合并且點(diǎn)燃時(shí)，可釋放能量。然后引導(dǎo)產(chǎn)生的來(lái)自燃燒器 56的熱氣體流(其可稱為工作流體)越過(guò)渦輪轉(zhuǎn)子葉片66，工作流體的流引起渦輪轉(zhuǎn)子葉 片66圍繞軸旋轉(zhuǎn)。從而，將工作流體的流的能量轉(zhuǎn)變成旋轉(zhuǎn)葉片和旋轉(zhuǎn)軸(由于在轉(zhuǎn)子葉 片和軸之間的連接)的機(jī)械能。然后軸的機(jī)械能可用來(lái)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子葉片60的旋轉(zhuǎn)使 得產(chǎn)生必要的壓縮空氣的供給，并且還例如用來(lái)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)以發(fā)電。在進(jìn)一步進(jìn)行描述之前，注意為了清楚地傳達(dá)當(dāng)前申請(qǐng)的發(fā)明，有必要選擇提到 和描述渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的某些機(jī)械構(gòu)件或部件的術(shù)語(yǔ)。只要有可能，將以與其公認(rèn)的意義一致 的方式使用并采用普通的行業(yè)術(shù)語(yǔ)。然而，其意在任何此類術(shù)語(yǔ)均被賦予了寬泛的意義并 且不被狹隘地解釋，使得在本文中預(yù)期的意義和所附權(quán)利要求書(shū)的范圍不被不合理地限 制。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解的是常可用若干不同的名稱來(lái)提及某些構(gòu)件。另外，在本 文中可描述為單個(gè)部件的事物可包括并且可在另一個(gè)上下文中提及為由若干構(gòu)件部分組 成，或者，在本文中可描述為包括多個(gè)構(gòu)件部分的事物可被塑造成，并且在一些情況中稱作 單個(gè)部件。同樣地，為了理解在本文中描述的發(fā)明的范圍，不僅應(yīng)注意提供的術(shù)語(yǔ)和說(shuō)明， 還應(yīng)注意在本文中所述的構(gòu)件的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、功能和/或使用。另外，在本文中可使用若干描述性的用語(yǔ)。這些用語(yǔ)的意義應(yīng)當(dāng)包括以下定義。 用語(yǔ)“轉(zhuǎn)子葉片”，在沒(méi)有另外特征的情況下，是指代壓縮機(jī)52或渦輪54中任一個(gè)的旋轉(zhuǎn)葉 片，其包括壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子葉片60和渦輪轉(zhuǎn)子葉片66。用語(yǔ)“定子葉片”，在沒(méi)有另外特征的情 況下，是指代壓縮機(jī)52或渦輪54中任一個(gè)的固定葉片，其包括壓縮機(jī)定子葉片62和渦輪 定子葉片68。用語(yǔ)“葉片”在本文中將用來(lái)指任一類型的葉片。因而，在沒(méi)有另外特征的情 況下，用語(yǔ)“葉片”包括所有類型的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)葉片，包括壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子葉片60、壓縮機(jī)定子葉 片62、渦輪轉(zhuǎn)子葉片66和渦輪定子葉片68。另外，如在本文中使用，“下游”和“上游”是指 示相對(duì)于穿過(guò)渦輪機(jī)的工作流體的流的方向的用語(yǔ)。同樣地，用語(yǔ)“下游”表示流的方向， 用語(yǔ)“上游”意味著在穿過(guò)渦輪機(jī)的流的相對(duì)方向上。與這些用語(yǔ)有關(guān)，用語(yǔ)“尾部”和/或 “尾緣”指被描述的構(gòu)件的下游方向、下游端和/或在下游端的方向上。并且，用語(yǔ)“前部” 和/或“前緣”指被描述的構(gòu)件的上游方向、上游端和/或在上游端的方向上。用語(yǔ)“徑向” 指垂直于軸線的移動(dòng)或位置。對(duì)于關(guān)于軸線處在不同徑向位置處的所描述的部件，其通常 是必須的。在該情況下，如果第一構(gòu)件比第二構(gòu)件更接近軸線設(shè)置，則在本文中可描述為第 一構(gòu)件在第二構(gòu)件的“內(nèi)側(cè)”或“徑向向內(nèi)”。另一方面，如果第一構(gòu)件比第二構(gòu)件更遠(yuǎn)離軸 線設(shè)置，在本文中可描述為第一構(gòu)件在第二構(gòu)件的“外側(cè)”或“徑向向外”。用語(yǔ)“軸向”指 平行于軸線的移動(dòng)或位置。且用語(yǔ)“周向”指圍繞軸線的移動(dòng)或位置?，F(xiàn)在參考圖4至圖9，討論根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的渦流突出件的第一示例性 應(yīng)用。圖4和圖5圖示了典型的末梢?guī)ёo(hù)罩的渦輪轉(zhuǎn)子葉片100。渦輪轉(zhuǎn)子葉片100包括 翼型件102，如所陳述的，其是攔截工作流體的流的有效構(gòu)件。如圖所示，可將末梢護(hù)罩104 定位在翼型件102的頂部處。末梢護(hù)罩104本質(zhì)上是由翼型件102朝向其中心支承的平板。 沿著末梢護(hù)罩104的頂部定位的可以是密封導(dǎo)軌106。如上所述，密封導(dǎo)軌106形成為阻止 工作流體的流穿過(guò)在末梢護(hù)罩104和周圍的構(gòu)件(如所討論的，在一些應(yīng)用中，周圍的構(gòu)件 可包括固定的蜂窩狀或耐磨護(hù)罩)的內(nèi)表面之間的間隙。然而，如已經(jīng)描述的，某些實(shí)物妨
8礙密封導(dǎo)軌106成為對(duì)泄漏的有效密封部。圖6至圖8圖示了具有根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的渦流突出件110的末梢?guī)ёo(hù) 罩的渦輪轉(zhuǎn)子葉片。如圖所示，可將渦流突出件110附接在密封導(dǎo)軌106的大致徑向?qū)R 的表面上，在本文中該表面將稱為密封導(dǎo)軌的側(cè)。如圖示，渦流突出件110可附接在密封導(dǎo) 軌106的兩側(cè)上，即上游和下游側(cè)，盡管在其它實(shí)施例中，可僅在密封導(dǎo)軌106的一側(cè)上使 用渦流突出件110。通常，如圖所示，渦流突出件110是非軸對(duì)稱的突出件，其構(gòu)造成于運(yùn)行 期間在密封導(dǎo)軌106的每一側(cè)上引起渦流流型。如以下更詳細(xì)地討論的，可使用渦流以對(duì) 抗、妨礙或阻止泄漏流越過(guò)密封導(dǎo)軌106，從而使得改進(jìn)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的效率。渦流突出件110可采用許多形式和形狀，在本文中提供的示例并不意圖成為限 制。通常，渦流突出件110包括軸向突出件，其還周向且徑向地延伸。在一些實(shí)施例中，如 在圖6和圖7中所示，渦流突出件110可包括沿著一條軸線扭曲或彎曲的薄的鰭片。如在 以下更詳細(xì)地描述的，這形成了具有近似部分螺旋面形狀的外表面。另外，渦流突出件110 可定位成使得當(dāng)在運(yùn)轉(zhuǎn)中或出現(xiàn)有空氣的流時(shí)，該外表面與周圍的工作流體作用并且在其 中引起渦流流型。注意，在備選實(shí)施例中(未顯示)，渦流突出件110的外表面可由線性的 段組成，代替具有平滑彎曲的輪廓，由線性的段組成的渦流突出件110的外表面產(chǎn)生與圖6 和圖7的彎曲的示例相似的渦流流型。圖6和圖7圖示了當(dāng)可將渦流突出件110定位在一個(gè)示例性的末梢?guī)ёo(hù)罩的渦輪 葉片上時(shí)渦流突出件110的兩個(gè)不同視圖。渦流突出件Iio可稱作上游渦流突出件112和 下游渦流突出件114。如圖所示，這些渦流突出件112、114的每一個(gè)均具有沿著一個(gè)軸線扭 曲的近似矩形形狀。該扭曲的軸線，如所描繪的，可以是周向?qū)R的軸線。扭曲的程度可取 決于應(yīng)用而變化。如在此處所使用的，可用在渦流突出件的相對(duì)的邊緣之間的角度偏移描 述扭曲的程度，相對(duì)的邊緣近似垂直于扭曲渦流突出件110所沿的軸線。在一個(gè)或兩個(gè)的 相對(duì)邊緣彎曲的情況下，連接邊緣的兩個(gè)角的參考線可用來(lái)判定角度。如在圖6和圖7中 所示，該參考線可與表示相對(duì)的邊緣的參考線比較以形成角度θ，在本文中該角度θ定義 為渦流突出件110的扭曲的程度。在一些實(shí)施例中，渦流突出件110將具有扭曲的程度使 得形成的角度θ在大約10到80度之間。更具體地，在其它實(shí)施例中，渦流突出件110將 具有扭曲的程度，使得形成的角度θ是在大約30到60度之間。另外，更具體地，在其它實(shí) 施例中，渦流突出件110將具有扭曲的程度，使得形成的角度θ為大約45度。如圖所示，上游渦流突出件112和下游渦流突出件114在形狀和形式上類似，但每 一個(gè)均可以不同方式附接且定向，以產(chǎn)生所需的效果。每一個(gè)在形狀上通常是矩形，并且包 括四個(gè)側(cè)或邊緣?？山o定四個(gè)邊緣的定向和在轉(zhuǎn)子葉片上的布置以及在運(yùn)行中轉(zhuǎn)子葉片的 旋轉(zhuǎn)的方向而描述該四個(gè)邊緣。(注意在圖6和圖7中的轉(zhuǎn)子葉片旋轉(zhuǎn)的方向由箭頭115 所示。)上游渦流突出件12從而可包括面向旋轉(zhuǎn)方向的邊緣或前邊緣116 ；內(nèi)側(cè)邊緣117 ； 后邊緣118 ；外側(cè)邊緣119。如圖所示，上游渦流突出件112可沿著其邊緣中的兩個(gè)附接在 密封導(dǎo)軌106上。如圖所示，該兩個(gè)邊緣可以是前邊緣116和內(nèi)側(cè)邊緣117?？尚纬蓽u流突 出件110的扭曲的形狀，如圖所示，通過(guò)構(gòu)造與由該兩個(gè)附接的邊緣形成的角對(duì)角相對(duì)的 角(該角是在外側(cè)邊緣119和后邊緣118之間形成的角)，使得該角遠(yuǎn)離密封導(dǎo)軌106的 側(cè)而存在。更特別地，如圖所示，前邊緣116可以是近似線性的并且平行于密封導(dǎo)軌106的 側(cè)，而通過(guò)將在外側(cè)邊緣119和后邊緣118之間形成的角彎曲遠(yuǎn)離密封導(dǎo)軌106的側(cè)，后邊緣118可以是彎曲的。該類型的構(gòu)造導(dǎo)致前邊緣116平行于徑向?qū)R的密封導(dǎo)軌106，而后 邊緣118與前邊緣116相比在近似逆時(shí)針?lè)较蛏吓で?當(dāng)從末梢護(hù)罩104的尾緣的尾部的 位置觀察時(shí))。如圖所示，下游渦流突出件114可描述為包括面向旋轉(zhuǎn)方向的邊緣或前邊緣 120 ；內(nèi)邊緣121 ；后邊緣122 ；和外邊緣123。如所示的，下游渦流突出件114可沿著一個(gè) 邊緣附接在密封導(dǎo)軌106上。如圖所示，該邊緣可以是內(nèi)邊緣121。如圖所示，通過(guò)構(gòu)造在 后邊緣122和外邊緣123之間形成的角而使得該角存在于末梢護(hù)罩104的徑向外表面的外 側(cè)，從而可形成渦流突出件110的扭曲的形狀。更特別地，如圖所示，前邊緣120可以是近 似線性的并且垂直于密封導(dǎo)軌106的側(cè)，而通過(guò)將在外邊緣123和后邊緣122之間形成的 角在徑向向外方向上移位，后邊緣122可以是彎曲的。該類型的構(gòu)造導(dǎo)致前邊緣120平行 于末梢護(hù)罩104的外表面，而后邊緣122與前邊緣120相比在近似逆時(shí)針?lè)较蛏吓で?當(dāng) 從末梢護(hù)罩104的尾緣的尾部的位置觀察時(shí))。在一個(gè)備選的實(shí)施例中(未顯示)，下游渦流突出件114還可與末梢護(hù)罩的徑向外 表面連接。在該情況下，下游渦流突出件114也可仍然連接在密封導(dǎo)軌106的側(cè)上或者完 全由末梢護(hù)罩104支承。在其它實(shí)施例中(未顯示)，下游渦流突出件114可與密封導(dǎo)軌 106分離并且完全由末梢護(hù)罩的徑向外表面支承。在一些備選的實(shí)施例中，渦流突出件110可以不是相對(duì)薄的鰭片，而是具有較厚 或?qū)嵭捏w的突出件。圖8圖示了該類型的上游渦流突出件112和下游渦流突出件114。如 圖所示，這些渦流突出件110的每一個(gè)均具有外表面，外表面具有與對(duì)于圖6和圖7的實(shí)施 例所示的相似的彎曲輪廓。因此，圖8的渦流突出件112、114將類似于在圖6和圖7中所 示的薄的鰭片類型而工作。該較厚的體對(duì)于一些應(yīng)用可有利，在這些應(yīng)用中，用于附接的較 大表面可用來(lái)加強(qiáng)在渦流突出件110和末梢護(hù)罩或其它表面之間的結(jié)合。備選地，較厚的 體可向突出件連接到其上的構(gòu)件提供更便利地將突出件制造為整體部件的能力。將理解的 是，在此處提供的作為包括相對(duì)薄的鰭片的所有其它實(shí)施例也可設(shè)置有如在圖8中所示的 較厚的體。圖9圖示了在使用中的上游渦流突出件112和下游渦流突出件114的示意性表 示。如在常規(guī)設(shè)計(jì)中是普通的，密封導(dǎo)軌106從末梢護(hù)罩104徑向向外延伸并且部分地進(jìn) 入形成在渦輪機(jī)外殼126中的凹陷或槽125。(注意，如上所述，在一些情況中，密封導(dǎo)軌 106可用來(lái)在耐磨的蜂窩狀材料中切割槽。形成在該裝置中的密封部，如先前所述，也允許 泄漏。如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解的是，本發(fā)明還可與該類型的裝置一起使用。)在使 用中，泄漏通常流過(guò)存在于密封導(dǎo)軌106和槽125之間的間隙。如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將 理解的是，轉(zhuǎn)子葉片的旋轉(zhuǎn)和上游渦流突出件112以及下游渦流突出件114的構(gòu)造和布置 促使渦流流型發(fā)展，渦流流型分別由箭頭127和箭頭128指示。更具體地，如由箭頭127所 指示，由上游渦流突出件112引起的流通常將產(chǎn)生螺旋流，該螺旋流向外形成弧并且提供 對(duì)可能以另外方式流向槽125并且穿過(guò)間隙的工作流體的抵抗。換言之，引起的渦流流型 127卷曲，使得其通常至少部分地與前往間隙的工作流體對(duì)抗。如由箭頭128所指示，由下游渦流突出件114引起的流類似地運(yùn)轉(zhuǎn)，除了其對(duì)抗從 間隙的后側(cè)或從下游位置穿過(guò)間隙的流。更特別地，如由箭頭128所指示，由下游渦流突出 件114引起的流通常將產(chǎn)生螺旋流，該螺旋流向外形成弧并且提供對(duì)可以另外方式流經(jīng)間隙的工作流體的抵抗。換言之，引起的渦流流型128卷曲使得其通常至少部分地對(duì)抗當(dāng)前 流經(jīng)間隙的任何工作流體。再次參考附圖，圖示了根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)實(shí)施例的渦流突出件的第二示例性使 用。圖10示意性地圖示了若干排葉片在可構(gòu)造成根據(jù)常規(guī)設(shè)計(jì)的示例性渦輪機(jī)中時(shí)的徑 向向內(nèi)部分的截面圖。如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解的是，視圖包括兩排轉(zhuǎn)子葉片66和兩 排定子葉片68的徑向向內(nèi)特征。各個(gè)轉(zhuǎn)子葉片66通常包括翼型件102、楔形榫132和典型 地稱為柄部136的部分，翼型件102位于熱氣體路徑中并且與渦輪機(jī)的工作流體相互作用 (工作流體的流動(dòng)方向由箭頭131指示)，楔形榫132將轉(zhuǎn)子葉片66附接在轉(zhuǎn)子葉輪134 上，柄部136在翼型件102和楔形榫132之間。如在本文所使用的，柄部136意在指轉(zhuǎn)子葉 片66位于附接機(jī)構(gòu)和翼型件102之間的部分，附接機(jī)構(gòu)在該情況中是楔形榫132。各個(gè)定 子葉片68通常包括定子翼型件或翼型件140、在翼型件140的徑向內(nèi)側(cè)的內(nèi)側(cè)壁142以及 在內(nèi)側(cè)壁142的徑向內(nèi)側(cè)的隔板(diaphragm) 144，定子翼型件或翼型件140位于熱氣體路 徑中并且與工作流體相互作用。典型地，內(nèi)側(cè)壁142與翼型件140形成一體并且形成熱氣 體路徑的內(nèi)邊界。隔板144典型地附接在內(nèi)側(cè)壁142上(盡管可與其整體形成)，并且在徑 向向內(nèi)方向上延伸以與旋轉(zhuǎn)的機(jī)械形成密封部146。將理解的是軸向間隙沿著熱氣體路徑的徑向向內(nèi)邊緣存在。通常，在本文中將稱 為“溝槽腔150”的這些間隙由于在旋轉(zhuǎn)的部件(即轉(zhuǎn)子葉片66)和固定的部件(即定子 葉片68)之間必須維持的空間而存在。由于發(fā)動(dòng)機(jī)變熱、在不同負(fù)載狀況下運(yùn)行的方式以 及一些構(gòu)件的不同的熱膨脹系數(shù)，溝槽腔150的寬度(即越過(guò)間隙的軸向距離)通常變化。 換言之，溝槽腔150可取決于運(yùn)行發(fā)動(dòng)機(jī)的方式而加寬和縮短。由于非常不希望旋轉(zhuǎn)的部 件與固定的部件摩擦，所以必須將發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)成使得在所有的運(yùn)行狀況期間在溝槽腔150 的位置處維持至少一些空間。這通常導(dǎo)致溝槽腔150在一些運(yùn)行狀況期間具有相對(duì)窄的開(kāi) 口，而在其它運(yùn)行狀況期間具有相對(duì)寬的開(kāi)口。當(dāng)然，具有相對(duì)寬的開(kāi)口的溝槽腔150是不 希望的，因?yàn)槠渫ǔ?dǎo)致更多的工作流體吸入進(jìn)入渦輪葉輪空間。將理解的是溝槽腔150通常存在于沿著熱氣體路徑的徑向向內(nèi)邊界的各個(gè)位置 處(旋轉(zhuǎn)的部件毗連固定的部件處)。從而，如所圖示的，溝槽腔150在轉(zhuǎn)子葉片66的尾緣 和定子葉片68的前緣之間并且在定子葉片68的尾緣和轉(zhuǎn)子葉片66的前緣之間形成。典 型地，關(guān)于轉(zhuǎn)子葉片66，柄部136限定溝槽腔150的一個(gè)邊緣，并且關(guān)于定子葉片68，內(nèi)側(cè) 壁142限定溝槽腔150的另一個(gè)邊緣。天使翼突出物或天使翼152?？尚纬稍谵D(zhuǎn)子葉片 66的柄部136上。各個(gè)天使翼152可與形成在定子葉片68上的定子突出物154—致。定 子突出物154可形成在內(nèi)側(cè)壁142上，或者，如圖所示，也可在隔板144上。典型地，天使翼 152形成在定子突出物154的內(nèi)側(cè)，如圖所示。可存在多于一對(duì)的天使翼152/定子突出物 154。通常，在第一天使翼152的內(nèi)側(cè)，溝槽腔150如所述地過(guò)渡到葉輪空間腔156中。如所陳述的，由于極端溫度可損壞在溝槽腔150和葉輪空間腔156內(nèi)的構(gòu)件，所以 希望防止熱氣體路徑的工作流體進(jìn)入該區(qū)域。天使翼152和定子突出物154可形成為限制 吸入。然而，由于溝槽腔150開(kāi)口的變化的寬度和天使翼152/定子突出物154的相對(duì)的無(wú) 效性，如果不用從壓縮機(jī)抽取的相對(duì)高水平的壓縮空氣吹掃葉輪空間腔156，工作流體將被 有規(guī)律地吸入該葉輪空間腔。如所陳述的，由于吹掃空氣不利地影響發(fā)動(dòng)機(jī)的性能和效率， 只要有可能就應(yīng)該減少其使用。
11
圖11和圖12圖示了當(dāng)根據(jù)本申請(qǐng)的實(shí)施例被附接到渦輪轉(zhuǎn)子葉片66上時(shí)的渦 流突出件160。如所構(gòu)造的，圖11和圖12的渦流突出件160可用來(lái)抑制進(jìn)入溝槽腔150的 吸入，并且從而減少吹掃空氣的使用。通常，溝槽腔渦流突出件160可具有如以上所討論的 示例性渦流突出件112、114的任何特征，包括構(gòu)造成薄的鰭片(如在圖11和圖12中所示) 或構(gòu)造成具有較厚的更結(jié)實(shí)的體(與在圖8中所示的實(shí)施例類似)。在一些實(shí)施例中，如圖 所示，圖11和圖12的溝槽腔渦流突出件160可在形式、形狀和安裝的定向上與以上關(guān)于下 游渦流突出件114所討論的類似。當(dāng)在溝槽腔150中使用時(shí)，渦流突出件160可附接在轉(zhuǎn)子葉片66的柄部136上。 在一些優(yōu)選的實(shí)施例中，如在圖11中所示，溝槽腔渦流突出件160可附接在溝槽腔150的 開(kāi)口的內(nèi)側(cè)并且接近開(kāi)口。在一個(gè)備選的實(shí)施例中，溝槽腔的渦流突出件110可附接到天 使翼152的內(nèi)側(cè)的位置上。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，如在圖12中所示，渦流突出件160可 附接到天使翼152的遠(yuǎn)端上?？蓪喜矍粶u流突出件160附接在柄部136的外側(cè)部分上(即天使翼152的外側(cè)) (如在圖11中所示)或沿著一個(gè)邊緣附接在天使翼152上(如在圖12中)，類似于關(guān)于圖 6、圖7和圖8的下游渦流突出件所顯示和描述的那樣。該一個(gè)邊緣還可以是指內(nèi)邊緣。如 圖所示，通過(guò)構(gòu)造后/外角使得其在大體外側(cè)方向上彎曲，可形成溝槽腔渦流突出件160的 扭曲的形狀。更特別地，溝槽腔渦流突出件160的前邊緣可以是近似線性的并且垂直于柄 部136的側(cè)，而后邊緣可彎曲成后/外角在大體徑向向外方向上彎曲，類似于關(guān)于下游渦流 突出件114所述的那樣。該類型的構(gòu)造導(dǎo)致前邊緣是線性的，而后邊緣與前邊緣相比在近 似逆時(shí)針?lè)较蛏吓で?當(dāng)從柄部136尾部的位置觀察時(shí))。在常規(guī)的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)中，工作流體可穿過(guò)溝槽腔150而吸入葉輪空間腔156。如 所陳述的，通過(guò)使用溝槽腔渦流突出件160可減少該吸入。如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解 的，轉(zhuǎn)子葉片的旋轉(zhuǎn)和溝槽腔渦流突出件160的構(gòu)造和布置促使渦流流型發(fā)展，其由箭頭 170所示。更特別地，如由箭頭170所示，由溝槽腔渦流突出件160引起的流通常將產(chǎn)生螺 旋流，螺旋流向外形成弧并且提供對(duì)可能以另外方式流向或流入溝槽腔150的開(kāi)口的工作 流體的抵抗。換言之，引起的渦流流型170卷曲使得其通常至少部分地對(duì)抗前往溝槽腔150 的開(kāi)口的工作流體，或者其通常至少部分地對(duì)抗已經(jīng)在溝槽腔150中的工作流體進(jìn)一步前 進(jìn)。關(guān)于圖12的渦流突出件160，給定了在該位置處的溝槽腔150和在天使翼152與 定子突出物154之間形成的軸向通路的狹小度，渦流突出件160的此位置可特別有效地防 止吸入。如由箭頭171所指示，在該位置上，渦流突出件160可產(chǎn)生旋流或渦流流型，其對(duì) 抗吸入并且促進(jìn)和協(xié)助吹掃空氣從葉輪空間腔至溝槽腔150和/或從溝槽腔150至熱氣體 路徑的向外流動(dòng)。這樣可允許使用較少的吹掃空氣，從而提高渦輪機(jī)性能。如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解的是，以上關(guān)于該若干示例性實(shí)施例所描述的許多 變化的特征和構(gòu)造可另外選擇性地應(yīng)用以形成本發(fā)明的其它可能實(shí)施例。為了簡(jiǎn)要性起見(jiàn) 并考慮到本領(lǐng)域普通技術(shù)人員的能力，盡管由所附若干權(quán)利要求包括的所有組合和可能的 實(shí)施例意圖成為本申請(qǐng)的一部分，但各個(gè)可能的重復(fù)在此處并不被詳細(xì)描述。另外，根據(jù)以 上對(duì)本發(fā)明的若干示例性實(shí)施例的描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到改進(jìn)、改造和改型。處在 本領(lǐng)域技術(shù)內(nèi)的此類改進(jìn)、改造和改型還意圖由所附權(quán)利要求書(shū)覆蓋。另外，應(yīng)該清楚的是前述僅僅涉及本申請(qǐng)的所述實(shí)施例，在本文中可做出大量的改造和改型而無(wú)需脫離由以下 權(quán)利要求書(shū)或其等同物限定的本申請(qǐng)的精神和范圍。
權(quán)利要求
一種渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)(50)，包括渦流突出件(110)，所述渦流突出件(110)布置在于所述渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)(50)的運(yùn)行期間旋轉(zhuǎn)的構(gòu)件上；其中，所述渦流突出件(110)包括構(gòu)造成當(dāng)所述構(gòu)件在運(yùn)行期間旋轉(zhuǎn)時(shí)引起渦流流型的外表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)(50)，其特征在于所述渦流突出件(110)定位成使得所引起的渦流流型阻止工作流體穿過(guò)間隙的泄漏； 所述渦流突出件(110)包括薄的鰭片和厚的實(shí)心體中的一個(gè)； 所述渦流突出件(110)包括非軸對(duì)稱的突出件；并且所述渦流突出件(110)的所述外表面的輪廓包括大致平滑彎曲的輪廓和近似部分螺 旋面的形狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)(50)，其特征在于所述渦流突出件(110)包括沿著一條軸線扭曲的薄的鰭片；并且 所述渦流突出件(110)定位成使得該扭曲的軸線近似周向?qū)R。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)(50)，其特征在于，扭曲的程度在大約30至60 度的范圍內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，扭曲的程度為大約45度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)(50)，其特征在于所述渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)(50)包括轉(zhuǎn)子葉片(66)，所述轉(zhuǎn)子葉片(66)包括柄部(136)、安裝 在所述柄部(136)上的翼型件(102)、由所述翼型件(102)的徑向外端支承的末梢護(hù)罩 (104)、以及從所述末梢護(hù)罩(104)近似徑向延伸的密封導(dǎo)軌(106)；所述渦流突出件(110)附接在所述末梢護(hù)罩(104)的徑向外表面和所述密封導(dǎo)軌 (106)的徑向?qū)R的表面中的一個(gè)上；所述渦流突出件(110)定位成使得所引起的渦流流型阻止工作流體從所述密封導(dǎo)軌 (106)的上游側(cè)至所述密封導(dǎo)軌(106)的下游側(cè)的泄漏；所述渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)(50)包括上游渦流突出件(112)和下游渦流突出件(114)中的至少 一個(gè)；所述上游渦流突出件(112)包括渦流突出件(110)，所述渦流突出件(110)附接在所述 密封導(dǎo)軌(106)的上游并且包括前邊緣(116)、內(nèi)側(cè)邊緣(117)、后邊緣(118)和外側(cè)邊緣 (119)，且所述上游渦流突出件(112)沿著所述前邊緣(116)和所述內(nèi)側(cè)邊緣(117)中的至 少一個(gè)附接，并且所述后邊緣(118)與所述前邊緣(116)相比是扭曲的；并且所述下游渦流突出件(114)包括渦流突出件(110)，所述渦流突出件(110)附接在所 述密封導(dǎo)軌(106)的下游并且包括前邊緣(120)、內(nèi)邊緣(121)、后邊緣(122)和外邊緣 (123)，且所述下游渦流突出件(114)沿著所述內(nèi)邊緣(121)附接，并且所述后邊緣(122) 與所述前邊緣(120)相比是扭曲的。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)(50)，其特征在于所述上游渦流突出件(112)構(gòu)造成并且定位成使得所引起的渦流流型提供對(duì)可以另 外方式流向在所述密封導(dǎo)軌(106)和固定的構(gòu)件之間的間隙的工作流體的抵抗；并且所述下游渦流突出件(114)構(gòu)造成并且定位成使得所引起的渦流流型提供對(duì)可以另 外方式流動(dòng)穿過(guò)在所述密封導(dǎo)軌(106)和所述固定的構(gòu)件之間的所述間隙的工作流體的 抵抗。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)(50)，其特征在于所述渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)(50)包括轉(zhuǎn)子葉片(66)，所述轉(zhuǎn)子葉片(66)包括楔形榫(132)和柄 部(136)，所述楔形榫(132)將所述轉(zhuǎn)子葉片(66)附接在轉(zhuǎn)子葉輪(134)上，而所述柄部 (136)處在所述翼型件(102)和所述楔形榫(132)之間； 所述渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)(50)包括定子葉片(68)；溝槽腔(150)由在所述轉(zhuǎn)子葉片(66)和定子葉片(68)之間的軸向間隙限定； 所述渦流突出件(110)附接在所述轉(zhuǎn)子葉片(66)上并且構(gòu)造且定位在所述轉(zhuǎn)子葉片 (66)上，以便所引起的渦流流型阻止工作流體的流進(jìn)入所述溝槽腔(150)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)(50)，其特征在于，所述渦流突出件(110)布置 在所述柄部(136)的下游表面上。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)(50)，其特征在于，所述渦流突出件(110)定位 在所述溝槽腔(150)的所述開(kāi)口的內(nèi)側(cè)，并且接近所述開(kāi)口。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)(50)，其特征在于 所述柄部(136)包括天使翼突出物(152)；并且所述渦流突出件(110)布置在所述天使翼突出物(152)的遠(yuǎn)端附近。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于 所述柄部(136)包括天使翼突出物(152)；并且所述渦流突出件(110)定位在所述天使翼突出物(152)的內(nèi)側(cè)。
全文摘要
本發(fā)明涉及渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)及用于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的密封部的系統(tǒng)和裝置。具體而言，渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)(50)包括渦流突出件(110)，該渦流突出件(110)布置在于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)(50)的運(yùn)行期間旋轉(zhuǎn)的構(gòu)件上；其中，渦流突出件(110)包括構(gòu)造成當(dāng)構(gòu)件在運(yùn)行期間旋轉(zhuǎn)時(shí)引起渦流流型的外表面。
文檔編號(hào)F01D11/08GK101943032SQ201010226540
公開(kāi)日2011年1月12日 申請(qǐng)日期2010年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月2日
發(fā)明者B·L·史密斯 申請(qǐng)人:通用電氣公司