專利名稱：用于渦輪護(hù)罩的成型蜂窩密封件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請和所得專利大體上涉及燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，并且更具體地涉及用于渦輪的末級(jí)的護(hù)罩的成型(contoured)蜂窩密封件。
背景技術(shù)：
一般來講，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)包括用于產(chǎn)生熱燃燒氣體流的燃燒器。熱燃燒氣體朝渦輪導(dǎo)向。熱燃燒氣體賦予其中的渦輪葉片旋轉(zhuǎn)力以便形成機(jī)械能。渦輪葉片包括緊鄰渦輪殼體等旋轉(zhuǎn)的端部。渦輪葉片的末端(tip)部分離渦輪殼體越近，其中的能量損耗越低。具體而言，當(dāng)在末端部分和渦輪殼體之間的間隙相對高時(shí)，高能量的燃燒氣體可能逸出而不產(chǎn)生有用功。減少其中的間隙確保燃燒氣體的更大一部分熱能被轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，從而提供增加的輸出和總效率。因此希望用于在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中使用的改進(jìn)的密封系統(tǒng)。優(yōu)選地，此類改進(jìn)的密封系統(tǒng)可在渦輪和下游擴(kuò)散器兩者中提供增加的效率，同時(shí)還提供總體增加的功率輸出。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本申請和所得專利提供了渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的級(jí)。該級(jí)可包括動(dòng)葉、面向動(dòng)葉的護(hù)罩和在護(hù)罩上的成型蜂窩密封件。成型蜂窩密封件可包括具有第一形狀的第一臺(tái)階和具有成型形狀的第二臺(tái)階。本申請和所得專利還可提供用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪。該渦輪可包括多個(gè)級(jí)、多個(gè)動(dòng)葉、圍繞動(dòng)葉的護(hù)罩、定位在護(hù)罩上且面向最末渦輪級(jí)的動(dòng)葉的成型蜂窩密封件、以及最末渦輪級(jí)下游的擴(kuò)散器。本申請和所得專利還可提供燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的級(jí)。該級(jí)可包括動(dòng)葉、面向動(dòng)葉的護(hù)罩、在護(hù)罩上且具有第一臺(tái)階和成型第二臺(tái)階的成型蜂窩密封件、以及成型蜂窩密封件下游的成型護(hù)罩后(aft)端。對于結(jié)合若干附圖和所附權(quán)利要求閱讀過以下詳細(xì)描述的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，本申請和所得專利的這些和其它特征和改進(jìn)將變得顯而易見。


圖1是燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的示意圖，示出了壓縮機(jī)、燃燒器和渦輪。圖2是具有在其中的已知的蜂窩密封件的渦輪級(jí)的側(cè)視圖。圖3是具有如可在本文中描述的成型蜂窩密封件的渦輪級(jí)的側(cè)平面視圖。圖4是圖3的成型蜂窩密封件的側(cè)平面視圖。圖5是如可在本文中描述的成型蜂窩密封件的備選實(shí)施例的側(cè)平面視圖。圖6是如可在本文中描述的成型蜂窩密封件的備選實(shí)施例的側(cè)平面視圖。圖7是如可在本文中描述的成型蜂窩密封件的備選實(shí)施例的側(cè)平面視圖。
圖8是如可在本文中描述的成型蜂窩密封件的備選實(shí)施例的側(cè)平面視圖。圖9是如可在本文中描述的成型蜂窩密封件的備選實(shí)施例的側(cè)平面視圖。圖10是如可在本文中描述的成型蜂窩密封件的備選實(shí)施例的側(cè)平面視圖。圖11是如可在本文中描述的成型蜂窩密封件的備選實(shí)施例的側(cè)平面視圖。圖12是具有如可在本文中描述的成型蜂窩密封件的渦輪級(jí)的備選實(shí)施例的側(cè)平
面視圖。部件列表
10燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)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級(jí)
60末級(jí)
65擴(kuò)散器
70動(dòng)葉
75翼型件
80末端部分
85突出部
90護(hù)罩
92蜂窩密封件
94第一臺(tái)階
96第二臺(tái)階
98線性形狀 100級(jí) 110末級(jí) 120擴(kuò)散器
130動(dòng)葉
140翼型件
150末端部分
160突出部
170護(hù)罩
180成型蜂窩密封件
185可變形材料
190第一臺(tái)階 200第二臺(tái)階
205第一形狀
210線性形狀
215第二形狀
220部分成型形狀
230相交處
240第二臺(tái)階線性部分
250第二臺(tái)階成型部分
260成型蜂窩密封件
270完全成型形狀
280成型蜂窩密封件
290可變成型形狀
300成型蜂窩密封件
310成型蜂窩密封件
320成型蜂窩密封件
330成型蜂窩密封件
340成型蜂窩密封件
350均勻成型形狀
360護(hù)罩后端
370護(hù)罩輪廓。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在參看附圖，其中貫穿若干視圖類似的數(shù)字表示類似的元件，圖1示出如可在本文中使用的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的示意圖。燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)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將壓縮的空氣流20輸送到燃燒器25。燃燒器25將壓縮的空氣流20與加壓的燃料流30混合并點(diǎn)燃混合物，以形成燃燒氣體流35。雖然僅示出單個(gè)燃燒器25，但燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10可包括任何數(shù)量的燃燒器25。燃燒氣體流35又被輸送到渦輪40。燃燒氣體流35驅(qū)動(dòng)渦輪40，以便產(chǎn)生機(jī)械功。在渦輪40中產(chǎn)生的機(jī)械功經(jīng)由軸45驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)15和諸如發(fā)電機(jī)等的外部負(fù)載50。燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)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(dòng)機(jī)10可以是由紐約州斯卡奈塔第(Schenectady, New York)的通用電氣公司提供的多個(gè)不同的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中的任一個(gè)，包括但不限于諸如7或9系列的重型燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)等的那些。燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10可具有不同的構(gòu)型，并且可使用其它類型的部件。本文中也可使用其它類型的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)。本文中也可一起使用多個(gè)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)、其它類型的渦輪、和其它類型的功率發(fā)生設(shè)備。圖2示出渦輪級(jí)55的一部分。渦輪級(jí)55可以是如上所述的渦輪40等的一部分。在該示例中，渦輪級(jí)55可以是渦輪40的第四級(jí)或末級(jí)60。因此，渦輪級(jí)55可定位成鄰近擴(kuò)散器65。渦輪級(jí)55可包括動(dòng)葉70。動(dòng)葉70可包括翼型件75。翼型件75于末端部分80處終止。密封件導(dǎo)軌或突出部85可以從末端部分80延伸。本文中可使用其它部件和其它構(gòu)型。動(dòng)葉70可封閉在護(hù)罩90內(nèi)。蜂窩密封構(gòu)件92可在鄰近動(dòng)葉70的末端部分80處安裝在護(hù)罩90上。蜂窩密封件92可由可變形材料形成。蜂窩密封件92可具有大致臺(tái)階狀形狀，且具有第一臺(tái)階94和第二臺(tái)階96。密封件導(dǎo)軌85可定位在兩個(gè)臺(tái)階94、96之間的任何位置處。臺(tái)階94、96可具有大致平直或線性的形狀98。在本文中可以使用其它部件和其它構(gòu)型。圖3示出了如可在本文中描述的渦輪級(jí)100。如上所述，渦輪級(jí)100可用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的渦輪40。渦輪級(jí)100可以是第四級(jí)或末級(jí)110。末級(jí)110可定位成鄰近擴(kuò)散器120。渦輪級(jí)100可包括在其中的動(dòng)葉130。動(dòng)葉130可包括翼型件140。翼型件140可具有在其一端處的末端部分150。末端部分150可具有從其延伸的密封件導(dǎo)軌或突出部160。本文中可以使用其它部件和其它構(gòu)型。靜止的護(hù)罩170可包圍動(dòng)葉130。如圖3和圖4中所示，成型蜂窩密封構(gòu)件180可繞動(dòng)葉130的末端部分150安裝在護(hù)罩170上。成型蜂窩密封件180可由可變形材料185形成。成型蜂窩密封件180可包括第一臺(tái)階190和第二臺(tái)階200。末端部分150的突出部160可定位在第一臺(tái)階190或第二臺(tái)階200下方的任何位置處。第一臺(tái)階190可具有第一形狀205。在該示例中，第一形狀205可以是大致平坦的線性形狀210。成型蜂窩密封件180的第二臺(tái)階200可具有第二形狀215。在該示例中，第二形狀215可以是部分成型形狀220。部分成型形狀220可以向下游大約從相交處230朝在成型蜂窩密封件180端部處的擴(kuò)散器120在深度上減小。部分成型形狀220可包括繞相交處230的第二臺(tái)階線性部分240，其向下游引向第二臺(tái)階成型部分250。部分成型形狀220的角度、深度和曲率可以變化。第二臺(tái)階200可以長于或短于第一臺(tái)階190。在本文中可以使用其它部件和其它構(gòu)型。在使用中，燃燒氣體流35在動(dòng)葉130的末端部分150和護(hù)罩170的成型蜂窩密封件180之間延伸。在本文所述的成型蜂窩密封件180中取消具有線性形狀98的第二臺(tái)階96在渦輪級(jí)100中提供了增加的性能。此外，在擴(kuò)散器120中提供了額外的性能益處。具體而言，成型蜂窩密封件180中部分成型形狀220單獨(dú)或結(jié)合擴(kuò)散器120的形狀的使用改善了擴(kuò)散器的流動(dòng)條件。用于擴(kuò)散器120的改善的流動(dòng)條件意味著改善的徑向角度和旋流角度以及有利于擴(kuò)散器性能的總壓力。更高的入口壓力(PTA)和徑向流動(dòng)角度(Phi)可以在部分負(fù)載條件和其它條件期間減少在擴(kuò)散器120中的流動(dòng)分離。雖然本文中已結(jié)合末級(jí)110描述了渦輪級(jí)100，但具有部分成型形狀220的成型蜂窩密封件180也可適用于其它級(jí)和其它位置。因此，部分成型形狀220的使用可改善級(jí)效率、擴(kuò)散器性能和燃?xì)鉁u輪的總體性能。成型蜂窩密封件180可以是修理或改型的原裝設(shè)備部件。圖5-11示出了成型蜂窩密封件180的各種備選實(shí)施例。圖5示出了成型蜂窩密封件260，其帶有具有線性形狀210的第一臺(tái)階190和具有完全成型形狀270的第二臺(tái)階200。圖6示出了成型蜂窩密封件280，其帶有具有線性形狀210的第一臺(tái)階190和具有可變成型形狀290的第二臺(tái)階200。圖7示出了成型蜂窩密封件300，其中第一臺(tái)階190長于第二臺(tái)階200。圖8示出了成型蜂窩密封件310，其帶有具有部分成型形狀220的第一臺(tái)階190和也具有部分成型形狀220的第二臺(tái)階200。圖9示出了成型蜂窩密封件320，其帶有具有完全成型形狀270的第一臺(tái)階190和也具有完全成型形狀270的第二臺(tái)階200。圖10示出了成型蜂窩密封件330，其帶有具有可變成型形狀290的第一臺(tái)階190和也具有可變成型形狀290的第二臺(tái)階200。圖11示出了成型蜂窩密封件340，其中第一臺(tái)階190和第二臺(tái)階200均具有完全成型形狀270，從而形成均勻的成型形狀350。因此，成型蜂窩可包括具有線性形狀的第一臺(tái)階和具有成型形狀的第二臺(tái)階，反之亦然，或者兩個(gè)臺(tái)階均為成型形狀。本文中可使用其它尺寸、形狀和構(gòu)型。除了成型蜂窩密封件180的輪廓(contour)之外，圖12示出了鄰近末級(jí)110的護(hù)罩后端360。在該實(shí)施例中，護(hù)罩后端360也包括與成型蜂窩密封件180協(xié)作的護(hù)罩輪廓370。本文中也可使用其它構(gòu)型和其它部件。應(yīng)當(dāng)理解，上文僅涉及本申請及所得專利的某些實(shí)施例。在不脫離如由所附權(quán)利要求及其等價(jià)物限定的本發(fā)明的一般精神和范圍的情況下，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可在本文中做出許多改變和修改。
權(quán)利要求
1.一種渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的級(jí)，包括: 動(dòng)葉； 護(hù)罩，其面向所述動(dòng)葉；以及 成型蜂窩密封件，其在所述護(hù)罩上； 其中，所述成型蜂窩密封件包括具有第一形狀的第一臺(tái)階和具有成型形狀的第二臺(tái)階。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的級(jí)，其特征在于，所述成型形狀包括部分成型形狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的級(jí)，其特征在于，所述成型形狀包括完全成型形狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的級(jí)，其特征在于，所述成型形狀包括可變成型形狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的級(jí)，其特征在于，所述第一形狀包括線性形狀。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的級(jí)，其特征在于，所述第一形狀包括成型形狀。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的級(jí)，其特征在于，所述級(jí)包括渦輪的末級(jí)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的級(jí)，其特征在于，還包括所述成型蜂窩密封件下游的成型的護(hù)罩后端。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的級(jí)，其特征在于，還包括所述成型蜂窩密封件下游的擴(kuò)散器。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的級(jí)，其特征在于，所述動(dòng)葉包括翼型件、末端部分、以及朝所述成型蜂窩密封件延伸的密封件導(dǎo)軌。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的級(jí)，其特征在于，所述成型蜂窩密封件包括可變形材料。
12.—種燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪,包括: 多個(gè)級(jí)； 多個(gè)動(dòng)葉； 護(hù)罩，其圍繞所述多個(gè)動(dòng)葉； 成型蜂窩密封件，其定位在所述護(hù)罩上且面向末級(jí)的動(dòng)葉；以及 擴(kuò)散器，其在所述末級(jí)的下游。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的渦輪，其特征在于，所述成型蜂窩密封件包括具有線性形狀的第一臺(tái)階和具有成型形狀的第二臺(tái)階。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的渦輪，其特征在于，所述成型形狀包括部分成型形狀、完全成型形狀或可變成型形狀。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的渦輪，其特征在于，所述成型蜂窩密封件包括具有成型形狀的第一臺(tái)階和具有成型形狀的第二臺(tái)階。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的渦輪，其特征在于，所述動(dòng)葉包括翼型件、末端部分、以及朝所述成型蜂窩密封件延伸的密封件導(dǎo)軌。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的渦輪，其特征在于，所述成型蜂窩密封件包括可變形材料。
18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的渦輪，其特征在于，所述成型形狀沿下游方向朝所述成型蜂窩密封件的端部在深度上減小。
19.根據(jù)權(quán)利要求12所述的渦輪，其特征在于，還包括所述成型蜂窩密封件下游的成型的護(hù)罩后端。
20.一種燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的級(jí),包括:動(dòng)葉；護(hù)罩，其面向所述動(dòng)葉；以及成型蜂窩密封件，其在所述護(hù)罩上；其中，所述成型蜂窩密封件包括第一臺(tái)階和成型第二臺(tái)階；以及所述成型蜂窩密封件下游的成型護(hù)罩后端。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于渦輪護(hù)罩的成型蜂窩密封件。更具體而言，本申請?zhí)峁┝藴u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的級(jí)。該級(jí)可包括動(dòng)葉、面向動(dòng)葉的護(hù)罩和在護(hù)罩上的成型蜂窩密封件。成型蜂窩密封件可包括具有第一形狀的第一臺(tái)階和具有成型形狀的第二臺(tái)階。
文檔編號(hào)F01D11/00GK103184901SQ20131000160
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, G.L.弗勒明, S.索尼 申請人:通用電氣公司