專(zhuān)利名稱(chēng)：流動(dòng)平衡槽口的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文公開(kāi)的主題涉及流動(dòng)平衡槽口。
背景技術(shù)：
渦輪輪葉中的末端間隙損失典型地構(gòu)成葉片排中的總損失的20-25%。這些損失 一般由于在沒(méi)有做任何有用功的情況下通過(guò)間隙區(qū)域泄漏的高能流、末端泄漏流和通道流 在輪葉下游的混合以及從翼型件的壓力表面跨越到吸力表面的流而發(fā)生。因此減小了由翼 型件產(chǎn)生的升力和葉片排上的扭矩。已經(jīng)通過(guò)在輪葉上安裝罩來(lái)處理流跨越的情況。該罩使流轉(zhuǎn)移遠(yuǎn)離跨越區(qū)域，并 且降低了與跨越流相關(guān)聯(lián)的損失。罩的形狀和大小可影響被轉(zhuǎn)移的流的量，并且因此可影響降低的損失的水平。不 幸的是，機(jī)械約束往往要求罩帶有圓齒(scalloped)，而圓齒會(huì)引入侵入損失(intrusion loss)形式的額外損失。侵入損失是由通過(guò)圓齒的進(jìn)-出流造成的，并且另外還增大了下 游混合損失。也就是說(shuō)，在傳統(tǒng)的輪葉罩中，從輪葉罩的后部圓齒區(qū)域離開(kāi)的流再次進(jìn)入主 流，并且與在其中傳播的馬蹄形渦流相互作用，從而增大了流混合損失區(qū)域的大小和強(qiáng)度。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種可旋轉(zhuǎn)的渦輪級(jí)的具有相對(duì)的壓力側(cè)和吸力側(cè) 的翼型件的罩，其用以防止流體從前翼型件的壓力側(cè)以跨越的方式流到后翼型件的吸力 側(cè)。罩包括壓力側(cè)邊緣部分和吸力側(cè)邊緣部分，它們中的一個(gè)具有分別相對(duì)于后翼型件和 前翼型件中對(duì)應(yīng)的一個(gè)的后罩的吸力側(cè)邊緣部分和壓力側(cè)邊緣部分中的互補(bǔ)的一個(gè)的形 狀不連續(xù)的形狀。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的可旋轉(zhuǎn)的渦輪級(jí)，且該可旋轉(zhuǎn) 的渦輪級(jí)包括具有相對(duì)的壓力側(cè)和吸力側(cè)的第一翼型件的第一后罩，以及具有相對(duì)的壓力 側(cè)和吸力側(cè)的第二翼型件的第二后罩，該第二翼型件沿渦輪級(jí)旋轉(zhuǎn)方向緊接地處在第一翼 型件前面。第一后罩和第二后罩分別包括互補(bǔ)的壓力側(cè)邊緣部分和吸力側(cè)邊緣部分，其中 的一個(gè)具有相對(duì)于另一個(gè)的形狀至少部分地不連續(xù)的形狀，以防止流體從第二翼型件的壓 力側(cè)以跨越的方式流到第一翼型件的吸力側(cè)。根據(jù)結(jié)合附圖得到的以下描述，這些和其它優(yōu)點(diǎn)和特征將變得更加顯而易見(jiàn)。


在說(shuō)明書(shū)的結(jié)論部分處的權(quán)利要求中特別指出和明確要求保護(hù)了被視為本發(fā)明 的主題。根據(jù)結(jié)合附圖得到的以下詳細(xì)描述，本發(fā)明的前述和其它特征和優(yōu)點(diǎn)是顯而易見(jiàn) 的，在附圖中圖1是渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪級(jí)的透視圖；圖2是圖1的渦輪級(jí)的放大徑向視圖3-7是根據(jù)各實(shí)施例的圖1的渦輪級(jí)的放大徑向視圖；圖8是根據(jù)另外的實(shí)施例的圖1的渦輪級(jí)的放大徑向視圖；以及圖9是具有非軸對(duì)稱(chēng)的后罩的圖1的渦輪級(jí)的透視圖。參照附圖，詳細(xì)描述以實(shí)例而非限制的方式闡述了本發(fā)明的實(shí)施例以及優(yōu)點(diǎn)和特 征。部件列表Fc, Fsc, Fac流體、通道流、高能流體Dtse渦輪級(jí)旋轉(zhuǎn)方向Df橫向于Dtsk的方向LE，Lte軸向長(zhǎng)度10可旋轉(zhuǎn)的渦輪級(jí)20第一后罩21壓力側(cè)邊緣部分22吸力側(cè)邊緣部分30第一翼型件31壓力側(cè)32吸力側(cè)40第二后罩41壓力側(cè)邊緣部分42吸力側(cè)邊緣部分45流動(dòng)平衡槽口50第二翼型件51壓力側(cè)52吸力側(cè)60角形肩部70內(nèi)凹的圓形肩部80角形凹部90內(nèi)凹的圓形凹部100，101相對(duì)的凹部110 前罩120，140具有非軸對(duì)稱(chēng)的護(hù)罩形狀的后罩
具體實(shí)施例方式參照?qǐng)D1和2，提供了渦輪或燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的可旋轉(zhuǎn)的渦輪級(jí)10。渦輪級(jí)10可 包括第一翼型件30的第一后罩20和第二翼型件50的第二后罩40。第一翼型件30包括壓 力側(cè)31和吸力側(cè)32，而第二翼型件50包括壓力側(cè)51和吸力側(cè)52。相對(duì)于渦輪級(jí)旋轉(zhuǎn)方 向Dtsk，第一翼型件30緊接地處在第二翼型件50的后面，并且第一翼型件30的第一后罩20 和第二翼型件50的第二后罩40中的至少一個(gè)形成為以便防止流體Fsc (例如通道流)從第 二翼型件50的壓力側(cè)51以跨越的方式流到第一翼型件30的吸力側(cè)32。
第一后罩20包括相對(duì)于渦輪級(jí)旋轉(zhuǎn)方向Dtsk(見(jiàn)圖幻布置的壓力側(cè)邊緣部分21 和吸力側(cè)邊緣部分22。類(lèi)似地，第二后罩40包括壓力側(cè)邊緣部分41和吸力側(cè)邊緣部分42。 壓力側(cè)邊緣部分21和41以及吸力側(cè)邊緣部分22和42中的一個(gè)具有相對(duì)于其互補(bǔ)件的形 狀至少部分地不連續(xù)的形狀。例如，如圖2所示，第一后罩20的吸力側(cè)邊緣部分22具有相 對(duì)于第二后罩40的壓力側(cè)邊緣部分41的形狀不連續(xù)的形狀。這個(gè)不連續(xù)形成了流動(dòng)平衡 槽口 45，流動(dòng)平衡槽口 45防止流體Fs。從第二翼型件50的壓力側(cè)51以跨越的方式流到第 一翼型件30的吸力側(cè)32。該不連續(xù)另外還引導(dǎo)流體Fa。(例如離開(kāi)第一后罩20和第二后 罩40的相對(duì)高能的流體)沿方向Df流動(dòng)，方向Df至少部分地基本橫向于方向Dtsk，并且在 方向Dtsk的徑向外側(cè)。由流動(dòng)平衡槽口 45引導(dǎo)的流體Fac可流到沿周向包圍渦輪級(jí)10的渦輪的渦輪殼 體。流動(dòng)平衡槽口 45還可使流體Fac與流體Fc對(duì)齊，以減小損失區(qū)域的大小，以及/或者 對(duì)流體F。提供更高的背壓來(lái)減少通過(guò)間隙區(qū)域的流。渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的模擬表明，由于總的流混合損失區(qū)域和末端泄漏流減少的原因，流 動(dòng)平衡槽口 45的存在會(huì)引起提高的效率。流動(dòng)平衡槽口 45還降低了輪葉罩的整體重量， 并且延長(zhǎng)了其壽命。流動(dòng)平衡槽口 45的使用可應(yīng)用于所有的新渦輪，以及作為升級(jí)組件的 一部分來(lái)應(yīng)用。參照?qǐng)D2-7，形成流動(dòng)平衡槽口 45的不連續(xù)可位于吸力側(cè)邊緣部分22處。如圖2 的實(shí)例所示，吸力側(cè)邊緣部分22可具有軸向長(zhǎng)度Le，軸向長(zhǎng)度Le比壓力側(cè)邊緣部分41的 軸向長(zhǎng)度Lte更短，其中Le和Lte是沿著與渦輪級(jí)10的軸向中心線(xiàn)C相交的同一根線(xiàn)測(cè)量 的。軸向不連續(xù)可由于吸力側(cè)邊緣部分22形成有角形肩部60(見(jiàn)圖幻(包括基本筆直的 邊緣)，或者形成有內(nèi)凹的圓形肩部70 (見(jiàn)圖4)(包括連續(xù)的圓形邊緣)而產(chǎn)生。在吸力側(cè)邊緣部分22中存在不連續(xù)的備選實(shí)施例中，如圖5和6的實(shí)例所示，吸 力側(cè)邊緣部分22可形成有角形凹部80 (見(jiàn)圖幻，其包括基本筆直的邊緣，或者可形成有內(nèi) 凹的圓形凹部90 (見(jiàn)圖6)，其包括連續(xù)的圓形邊緣。參照?qǐng)D7，吸力側(cè)邊緣部分22和壓力側(cè)邊緣部分41兩者可為不連續(xù)的部位。也就 是說(shuō)，在圖7的實(shí)例中，吸力側(cè)邊緣部分22和壓力側(cè)邊緣部分41兩者分別形成有相對(duì)的凹 部100和101。雖然被示為角形凹部，但是理解到，這些凹部也可為內(nèi)凹的圓形凹部。進(jìn)一步理解到，圖2-7所示的各實(shí)施例可以彼此以結(jié)合或分開(kāi)的方式互換，而不 偏離本發(fā)明的各方面的范圍。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種操作渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪級(jí)10的方法，且該方 法包括防止第一流體Fs。從例如前翼型件50的壓力側(cè)51以跨越的方式流到后翼型件30的 吸力側(cè)32。該方法進(jìn)一步包括引導(dǎo)離開(kāi)后罩20、40的第二流體Fac沿方向Df流動(dòng)。方向Df 至少起初基本橫向于渦輪級(jí)旋轉(zhuǎn)方向0皿。如上所述，通過(guò)在后罩20、40的吸力側(cè)邊緣部分 22、42和壓力側(cè)邊緣部分21、41中的至少一個(gè)的附近形成流動(dòng)平衡槽口 45來(lái)實(shí)現(xiàn)防止第一 流體Fsc從前翼型件50的壓力側(cè)51以跨越的方式流到后翼型件30的吸力側(cè)32。參照?qǐng)D8，理解到以上描述的后罩20、40的構(gòu)造可與前罩110的變化的構(gòu)造相關(guān) 聯(lián)。例如，前罩Iio可構(gòu)造成如圖1-7所示的那樣，或者如圖8所示的那樣帶圓齒。參照?qǐng)D9，進(jìn)一步理解到，流動(dòng)平衡槽口 45可形成于具有非軸對(duì)稱(chēng)的護(hù)罩形狀的 后罩120和140之間。
雖然已經(jīng)結(jié)合僅有限數(shù)量的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是應(yīng)當(dāng)容易地理解， 本發(fā)明不限于這種公開(kāi)的實(shí)施例。相反，可修改本發(fā)明以便結(jié)合此前未描述但與本發(fā)明的 精神和范圍相稱(chēng)的任何數(shù)量的變型、備選方案、替代或等效布置。另外，雖然已經(jīng)對(duì)本發(fā)明 的各實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是將理解，本發(fā)明的各方面可包括所描述的實(shí)施例中的僅一些。 因此，本發(fā)明不應(yīng)視為受前述描述的限制，而是僅由所附的權(quán)利要求書(shū)的范圍限制。
權(quán)利要求
1.一種可旋轉(zhuǎn)的渦輪級(jí)(10)的具有相對(duì)的壓力側(cè)(31，51)和吸力側(cè)(32，52)的翼型 件(30，50)的罩(20，40)，用來(lái)防止流體Fsc從前翼型件(50)的壓力側(cè)(51)以跨越的方式 流到后翼型件(30)的吸力側(cè)(32)，所述罩(20,40)包括壓力側(cè)邊緣部分和吸力側(cè)邊緣部分(21，22，41，42)，它們中的一個(gè)具有分別相對(duì)于后 翼型件和前翼型件(30，50)中對(duì)應(yīng)的一個(gè)的后罩(20，40)的吸力側(cè)邊緣部分和壓力側(cè)邊緣 部分(21，22，41，42)中互補(bǔ)的一個(gè)的形狀不連續(xù)的形狀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的罩(20，40)，其特征在于，所述壓力側(cè)邊緣部分和吸力側(cè)邊緣 部分中的不連續(xù)的一個(gè)沿至少部分地基本橫向于所述渦輪級(jí)旋轉(zhuǎn)方向Dtsk的方向Df引導(dǎo)流 體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的罩(20，40)，其特征在于，所述吸力側(cè)邊緣部分是不連續(xù)的形狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的罩(20，40)，其特征在于，所述吸力側(cè)邊緣部分在軸向方向上 比互補(bǔ)的壓力側(cè)邊緣部分更短。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的罩(20，40)，其特征在于，所述吸力側(cè)邊緣部分形成有角形肩 部(60)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的罩(20，40)，其特征在于，所述吸力側(cè)邊緣部分形成有內(nèi)凹的 肩部(70)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的罩(20，40)，其特征在于，所述吸力側(cè)邊緣部分形成有角形凹 部(80)。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的罩(20，40)，其特征在于，所述吸力側(cè)邊緣部分形成有內(nèi)凹的 凹部(90)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的罩(20，40)，其特征在于，所述吸力側(cè)邊緣部分和壓力側(cè)邊緣 部分各自形成有相對(duì)的凹部(100，101)。
10.一種渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的可旋轉(zhuǎn)的渦輪級(jí)(10)，包括具有相對(duì)的壓力側(cè)和吸力側(cè)(31，32)的第一翼型件(30)的第一后罩(20)；以及具有相對(duì)的壓力側(cè)和吸力側(cè)(51，52)的第二翼型件(50)的第二后罩(40)，所述第二翼 型件(50)沿渦輪級(jí)旋轉(zhuǎn)方向Dtsk緊接地處在所述第一翼型件(20)前面；所述第一后罩和第二后罩(20，40)分別包括互補(bǔ)的壓力側(cè)邊緣部分和吸力側(cè)邊緣部 分(21，42)，它們中的一個(gè)具有相對(duì)于另一個(gè)的形狀至少部分地不連續(xù)的形狀，以防止流體 Fsc從所述第二翼型件(50)的壓力側(cè)(51)以跨越的方式流到所述第一翼型件(30)的吸力 側(cè)(32)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種流動(dòng)平衡槽口。提供了一種可旋轉(zhuǎn)的渦輪級(jí)(10)的具有相對(duì)的壓力側(cè)(31，51)和吸力側(cè)(32，52)的翼型件(30，50)的罩(20，40)，其用以防止流體FSC從前翼型件(50)的壓力側(cè)(51)以跨越的方式流到后翼型件(30)的吸力側(cè)(32)。罩(20，40)包括壓力側(cè)邊緣部分和吸力側(cè)邊緣部分(21，22，41，42)，它們中的一個(gè)具有分別相對(duì)于后翼型件和前翼型件(30，50)中的對(duì)應(yīng)的一個(gè)的后罩(20，40)的吸力側(cè)邊緣部分和壓力側(cè)邊緣部分(21，22，41，42)中的互補(bǔ)的一個(gè)的形狀不連續(xù)的形狀。
文檔編號(hào)F01D11/02GK102052100SQ201010539370
公開(kāi)日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2010年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月30日
發(fā)明者J·約翰, R·N·克里什納薩米, R·N·索塔 申請(qǐng)人:通用電氣公司