專利名稱：用于渦輪護(hù)罩的向前臺階蜂巢式密封件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請以及所得的專利大體涉及燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)，且更具體而言涉及用于具有減少的泄漏和減少的總體維修成本的渦輪護(hù)罩的向前臺階蜂巢式密封件。
背景技術(shù)：
一般而言，燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)包括用來產(chǎn)生熱燃燒氣體流的燃燒器。熱燃燒氣體被引導(dǎo)向渦輪。熱燃燒氣體在其中的渦輪葉片上賦予旋轉(zhuǎn)力，以便產(chǎn)生機(jī)械能。渦輪葉片包括緊靠渦輪殼體附近而旋轉(zhuǎn)的端部部分等等。渦輪葉片的梢部部分可越靠近渦輪殼體，其中的能量損失就越低。具體而言，當(dāng)輪葉梢部橫桿和渦輪殼體之間的空隙相對較高時，高能燃燒氣體可泄出而不會產(chǎn)生有用功。減小其中的空隙確保了燃燒氣體的熱能的較大一部分被轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，以便提供增大的輸出和總體效率。因此存在對于用于在燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)中使用的改進(jìn)的密封件的需求。優(yōu)選的是，這樣的改進(jìn)的密封件可提供增大的效率和穿過其中的減少的泄漏，以及較少的維修和較低的維修成本，同時還提供了增大的總體效率。

發(fā)明內(nèi)容
本申請以及所得的專利因此提供了一種燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)級。該級可包括輪葉、面向輪葉的護(hù)罩以及護(hù)罩上的向前臺階蜂巢式密封件。該向前臺階蜂巢式密封件可包括向前臺階部分和一個或多個直線部分。本申請以及所得的專利還提供了一種改進(jìn)渦輪級的方法。該方法可包括以下步驟:從渦輪級移除在其上具有許多突出部的護(hù)罩，將向前臺階蜂巢式密封件定位在替換護(hù)罩上，將替換護(hù)罩定位在渦輪級中，以及利用向前臺階蜂巢式密封件阻擋護(hù)罩與輪葉之間的氣隙。本申請以及所得的專利還提供了一種燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)級。該級可包括輪葉、面向輪葉的護(hù)罩以及護(hù)罩上的向前臺階蜂巢式密封件。該向前臺階蜂巢式密封件可包括向前臺階部分、第一直線部分以及第二直線部分，其中該向前臺階部分包括偏移位置。在結(jié)合若干附圖和所附的權(quán)利要求理解時，在審閱以下詳細(xì)描述后，本申請以及所得的專利的這些和其它特征和改進(jìn)對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言將變得明顯。


圖1是燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的示意圖，其顯示了壓縮機(jī)、燃燒器以及渦輪。圖2是在其中具有已知的蜂巢式密封件的渦輪級的部分的側(cè)視圖。圖3是具有如可在本文中描述的向前臺階蜂巢式密封件的渦輪級的示例的部分的側(cè)視圖。圖4是具有如可在本文中描述的向前臺階蜂巢式密封件的備選實(shí)施例的示例的渦輪級部分的側(cè)視圖。
圖5是具有如可在本文中描述的向前臺階蜂巢式密封件的備選實(shí)施例的另一個示例的渦輪級部分的側(cè)視圖。圖6是具有如可在本文中描述的向前臺階蜂巢式密封件的備選實(shí)施例的另一個示例的渦輪級部分的側(cè)視圖。圖7是具有如可在本文中描述的向前臺階蜂巢式密封件的備選實(shí)施例的另一個示例的渦輪級部分的側(cè)視圖。部件列表:
10燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī) 15壓縮機(jī) 20空氣流 25燃燒器 30燃料流 35燃燒氣體流 40渦輪 45軸 50負(fù)載 55渦輪級 60第二級 65輪葉 70翼型件 75梢部部分 80第一突出部 85第二突出部 90護(hù)罩 91第一突出部 92第二突出部 93第三突出部 94氣隙
95蜂巢式密封件 96第一部件 97第二部件 100渦輪級 110第二級 120輪葉 130翼型件 140梢部部分 150第一突出部 160第二突出部 170護(hù)罩 195氣隙
200向前臺階蜂巢式密封件
210第一直線部分
220向前臺階部分
230第二直線部分
240偏移位置
250第一長度
260第二長度
270向前臺階蜂巢式密封件
280向前臺階部分
290傾斜的側(cè)面
300向前臺階蜂巢式密封件
310第一直線部分
320第二直線部分
330凹槽
340向前臺階部分
350向前臺階蜂巢式密封件
360后立而
370截短的第二直線部分 380向前臺階蜂巢式密封件 390伸長的向前臺階部分 400第一突出部 410第二突出部。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在參照附圖，其中，貫穿若干幅圖，相同的標(biāo)號指代相同的元件，圖1顯示了本文中可使用的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)10的示意圖。燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)10可包括壓縮機(jī)15。壓縮機(jī)15壓縮進(jìn)入的空氣流20。壓縮機(jī)15將壓縮空氣流20傳送到燃燒器25。燃燒器25使壓縮空氣流20與加壓的燃料流30混合，并且點(diǎn)燃混合物來產(chǎn)生燃燒氣體流35。雖然僅顯示了單個燃燒器25，燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)10可包括任意數(shù)量的燃燒器25。燃燒氣體流35又被傳送到渦輪40。燃燒氣體流35驅(qū)動渦輪40，以便產(chǎn)生機(jī)械功。渦輪40中所產(chǎn)生的機(jī)械功通過軸45驅(qū)動壓縮機(jī)15，并且驅(qū)動外部負(fù)載50，諸如發(fā)電機(jī)等等。燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)10可使用天然氣，各種類型的合成氣，和/或其它類型的燃料。燃?xì)鉂欇啺l(fā)動機(jī)10可為由紐約州斯卡奈塔第的GE公司(General Electric Company)提供的許多不同的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)一包括但不限于諸如7或9系列重型燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)等的那些燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)一中的任意一種。燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)10可具有不同的構(gòu)造，且可使用其它類型的構(gòu)件。還可在本文中使用其它類型的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)。也可在本文中一起使用多個燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)，其它類型的渦輪，以及其它類型的動力生成裝備。圖2顯示了渦輪級55的一部分。渦輪級55可為以上所述的渦輪40等的一部分。在該示例中，渦輪級55可為渦輪40的第二級60。此處可使用其它級55。渦輪級55可包括許多輪葉65。各個輪葉65可包括翼型件70。翼型件70在梢部圍帶(shroud) 75處終止。一對梢部橫桿或突出部可從梢部部分75延伸。在該示例中，可使用第一突出部80和第二突出部85。此處可使用任意數(shù)量的突出部。輪葉65可在很大程度上為傳統(tǒng)設(shè)計(jì)。此處可使用其它構(gòu)件和其它構(gòu)造。輪葉65可包圍在護(hù)罩90內(nèi)。護(hù)罩90可為許多節(jié)段的形式。護(hù)罩90的各個節(jié)段也可包括朝向輪葉65延伸的許多突出部。在該示例中，顯示了三個突出部或者迷宮齒一第一突出部91，第二突出部92以及第三突出部93。可使用任意數(shù)量的突出部91、92、93。護(hù)罩90的突出部91、92、93和輪葉65的突出部80、85用來密封熱燃燒氣體通過輪葉65與護(hù)罩90之間的通道或間隙94的泄漏。此處可使用其它構(gòu)件和其它構(gòu)造。蜂巢式密封件95也可定位在護(hù)罩90上。在該示例中，蜂巢式密封件95可包括第一蜂巢式密封部件96和第二蜂巢式密封部件97。此處可使用任意數(shù)量的蜂巢式密封部件95。第一蜂巢式密封部件96可定位在第一突出部91和第二突出部92之間，而第二蜂巢式密封部件97可定位在第二突出部92和第三突出部93之間。蜂巢式密封部件96、97可具有大體直線的、均勻的形狀。蜂巢式密封部件96、97可由可變形的材料形成。蜂巢式密封部件96、97面向輪葉65的突出部80、85，以便減小突出部80、85上的間隙94，且因此減少輪葉梢部圍帶75上的熱燃燒氣體泄漏。此處可使用其它構(gòu)件和其它構(gòu)造。護(hù)罩90的蜂巢式密封件95因此使用突出部91、92、93和蜂巢式密封部件96、97來密封輪葉梢部75上的泄漏。然而，在一定量的時間和長期的運(yùn)行之后，突出部91、92、93傾向于氧化，并且可破裂或者以其它方式開始失效。這樣，穿過其中的泄漏流可增大，使得蜂巢式密封件95和整個級55的總體性能可能降低。圖3顯示了如可在本文中所述的渦輪級100的一部分。如上所述，渦輪級100可供燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)10的渦輪40使用，或者以其它方式使用。渦輪級100可為第二級110。此處可使用其它級100。渦輪級110可在其中包括許多輪葉120。各個輪葉120可包括翼型件130。翼型件130可在其一端處具有梢部部分140。梢部部分140可具有從其延伸出的一對迷宮齒或突出部。在該示例中，可使用第一突出部150和第二突出部160。此處可使用任意數(shù)量的突出部。輪葉120可很大程度上為傳統(tǒng)設(shè)計(jì)。此處可使用其它構(gòu)件和其它構(gòu)造。護(hù)罩170可包圍輪葉120。護(hù)罩170可為許多節(jié)段的形式。護(hù)罩170還可包括向前臺階蜂巢式密封件200。該向前臺階蜂巢式密封件200可具有第一直線部分210，向前臺階部分220，以及第二直線部分230。向前臺階部分220可具有偏移位置240，使得第一直線部分210的第一長度250可小于第二直線部分230的第二長度260。類似地，與輪葉120的第二突出部160相比，向前臺階220可定位成更靠近第一突出部150。(換言之，向前臺階蜂巢式密封件200具有定位在其前端附近的向前臺階部分220，并且向下步入氣隙195中)。向前臺階部分220可在第二突出部160前面放置在任何地方。向前臺階蜂巢式密封件200可通過傳統(tǒng)的方式附連到護(hù)罩170上。第一直線部分210、向前臺階部分220以及第二直線部分230可形成單一的元件，或者這些部分可分段。向前臺階部分220可從護(hù)罩170朝向輪葉120的梢部部分140向下延伸，并且延伸到氣隙195中。部分210、220、230的相對大小、形狀以及構(gòu)造可有所變化。向前臺階蜂巢式密封件200可由可變形的材料205制成。此處可使用其它構(gòu)件和其它構(gòu)造。在使用時，燃燒氣體流35在輪葉120的梢部部分140與護(hù)罩170的向前臺階蜂巢式密封件200之間延伸而進(jìn)入氣隙195中。向前臺階蜂巢式密封件200和輪葉120的梢部部分140的突出部150、160的大小、形狀、構(gòu)造因此通過有效地密封氣隙195而改進(jìn)了整個系統(tǒng)以及級效率。此外，通過消除如上所述的護(hù)罩90的突出部91、92、93，可提供關(guān)于維修時間和維修成本的顯著的節(jié)約。具體而言，使用向前臺階蜂巢式密封件200消除了突出部91、92、93以及相關(guān)聯(lián)的維修時間和成本。雖然本文中已經(jīng)關(guān)于第二級110描述了渦輪級100，但向前臺階蜂巢式密封件200同樣可能可應(yīng)用于其它級以及其它位置。向前臺階蜂巢式密封件200可為原始裝備或者維修或改進(jìn)的一部分。具體而言，可移除具有突出部91、92、93的護(hù)罩90，并且用具有如本文所述的向前臺階蜂巢式密封件200的護(hù)罩170替換它。圖4顯示了向前臺階蜂巢式密封件270的實(shí)施例的另一個示例。向前臺階蜂巢式密封件270可類似于以上所述的向前臺階蜂巢式密封件，但在該示例中，向前臺階部分280可具有一對傾斜的側(cè)面290。傾斜的側(cè)面290可遠(yuǎn)離突出部150、160成角度。傾斜的側(cè)面290可具有任何角度或形狀。此處可使用其它構(gòu)件和其它構(gòu)造。圖5顯示了向前臺階蜂巢式密封件300的實(shí)施例的另一個示例。在該示例中，第一直線部分310和第二直線部分320兩者都具有定位在向前臺階部分340的兩側(cè)上的凹槽330。凹槽330的形狀和大小可有所變化。此處可使用其它構(gòu)件和其它構(gòu)造。圖6顯示了向前臺階蜂巢式密封件350的實(shí)施例的另一個示例。向前臺階蜂巢式密封件350可類似于以上所述的向前臺階蜂巢式密封件，但是護(hù)罩170的后端360可向內(nèi)延伸，使得第二直線部分370可被截短。后端360和第二直線部分370可彼此對齊，或者第二直線部分370可從其略微伸出。此處可使用其它構(gòu)件或其它構(gòu)造。圖7顯示了如可在本文中描述的向前臺階蜂巢式密封件380的實(shí)施例的另一個示例。向前臺階蜂巢式密封件380可類似于以上所述的向前臺階蜂巢式密封件，但是向前臺階部分390可沿著護(hù)罩170的后部長度延伸。在該示例中，第一突出部400可比在伸長的向前臺階部分390下方延伸的第二突出部410更高。突出部400、410的大小和形狀可有所變化。此處可使用其它構(gòu)件和其它構(gòu)造。應(yīng)當(dāng)顯而易見的是，上述內(nèi)容僅涉及本申請以及所得的專利的某些實(shí)施例。在不偏離本發(fā)明的由所附的權(quán)利要求及其等效物限定的一般精神和范圍的情況下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可在本文中做出許多修改和改變。
權(quán)利要求
1.一種燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)級，包括: 輪葉； 面向所述輪葉的護(hù)罩；以及 所述護(hù)罩上的向前臺階蜂巢式密封件； 其中，所述向前臺階蜂巢式密封件包括向前臺階部分和一個或多個直線部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的級，其特征在于，所述級包括渦輪的第二級。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的級，其特征在于，所述輪葉包括翼型件、梢部部分以及朝向所述護(hù)罩延伸的一個或多個突出部。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的級，其特征在于，所述向前臺階部分定位在一對突出部之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的級，其特征在于，與下游突出部相比，所述向前臺階部分定位成離所述一對突出部的上游突出部更近。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的級，其特征在于，所述向前臺階部分包括偏移位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的級，其特征在于，所述向前臺階部分包括伸長的向前臺階部 分。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的級，其特征在于，所述向前臺階部分包括一個或多個傾斜的側(cè)面。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的級，其特征在于，所述向前臺階部分延伸到所述輪葉與所述護(hù)罩之間的氣隙中。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的級，其特征在于，所述一個或多個直線部分包括所述向前臺階部分上游的第一直線部分和所述向前臺階部分下游的第二直線部分。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的級，其特征在于，所述第一直線部分包括第一長度，其中，所述第二直線部分包括第二長度，且其中，所述第一長度小于所述第二長度。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的級，其特征在于，所述第一直線部分和所述第二直線部分包括在所述向前臺階部分周圍的凹槽。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的級，其特征在于，所述第二直線部分包括截短的第二直線部分。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的級，其特征在于，所述一個或多個直線部分和所述向前臺階部分形成單一零件。
15.一種改進(jìn)渦輪級的方法，包括: 從所述渦輪級移除其上具有多個突出部的護(hù)罩； 將向前臺階蜂巢式密封件定位在替換護(hù)罩上； 將所述替換護(hù)罩定位在所述渦輪級中；以及 利用所述向前臺階蜂巢式密封件阻擋所述護(hù)罩與輪葉之間的氣隙。
16.一種燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)級,包括: 輪葉； 面向所述輪葉的護(hù)罩；以及 所述護(hù)罩上的向前臺階蜂巢式密封件； 其中，所述向前臺階蜂巢式密封件包括向前臺階部分、第一直線部分以及第二直線部分，其中所述向前臺階部分包括偏移位置。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的級，其特征在于，所述級包括渦輪的第二級。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的級，其特征在于，所述輪葉包括翼型件、梢部部分以及朝向所述護(hù)罩延伸的一個或多個突出部。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的級，其特征在于，所述向前臺階部分定位在一對所述突出部之間。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的級，其特征在于，所述向前臺階蜂巢式密封件包括可變形的 材料。
全文摘要
本申請涉及一種用于渦輪護(hù)罩的向前臺階蜂巢式密封件。本申請?zhí)峁┝艘环N燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的級。該級可包括輪葉、面向輪葉的護(hù)罩以及該護(hù)罩上的向前臺階蜂巢式密封件。該向前臺階蜂巢式密封件可包括向前臺階部分和一個或多個直線部分。
文檔編號F01D25/24GK103184900SQ20131000157
公開日2013年7月3日 申請日期2013年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月3日
發(fā)明者R.喬漢 申請人:通用電氣公司