燃?xì)廨啓C(jī)的內(nèi)圍帶中的帶槽密封組件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體涉及一種在燃?xì)廨啓C(jī)中使用的密封組件，該密封組件包括位于內(nèi)圍帶的徑向內(nèi)側(cè)上的多個(gè)凹槽，這些凹槽用于幫助限制高溫氣道與葉盤腔體之間的滲漏。
【背景技術(shù)】
[0002]在燃?xì)廨啓C(jī)等多級(jí)旋轉(zhuǎn)機(jī)械中，流體(例如吸入空氣)在壓縮段被壓縮，并在燃燒段中與燃料混合?？諝夂腿剂系幕旌衔镌谌紵沃悬c(diǎn)燃，以產(chǎn)生構(gòu)成高溫工作氣體的燃燒氣體，高溫工作氣體被導(dǎo)引至燃?xì)廨啓C(jī)的渦輪段內(nèi)的渦輪級(jí)，以產(chǎn)生渦輪部件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。渦輪段和壓縮段都具有固定或非轉(zhuǎn)動(dòng)部件，例如導(dǎo)葉，這些部件與可轉(zhuǎn)動(dòng)部件(例如輪葉)協(xié)作，用于使高溫工作氣體壓縮和膨脹。機(jī)器內(nèi)的許多部件必須通過冷卻液冷卻，以防止部件過熱。
[0003]高溫工作氣體從高溫氣道被攝入機(jī)器中的包含冷卻液的葉盤腔體中會(huì)降低發(fā)動(dòng)機(jī)的性能和效率，例如，由于產(chǎn)生較高的葉盤和葉根溫度。工作氣體從高溫氣道被攝入葉盤腔體中還可能縮短葉盤腔體之內(nèi)和周圍的部件的使用壽命和/或?qū)е逻@些部件發(fā)生故障。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，一種密封組件布置在葉盤腔體與穿過燃?xì)廨啓C(jī)的渦輪段的高溫氣道之間。該密封組件包括:包含在燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中隨渦輪轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的多個(gè)輪葉的轉(zhuǎn)動(dòng)輪葉組件；以及，包含多個(gè)導(dǎo)葉和內(nèi)圍帶的固定導(dǎo)葉組件。所述內(nèi)圍帶包括徑向地朝外的第一表面、徑向地朝內(nèi)的第二表面、以及延伸至所述第二表面中的多個(gè)凹槽。所述凹槽布置為使得在相鄰凹槽之間限定具有周向分量的空間。在燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，凹槽從葉盤腔體中朝高溫氣道導(dǎo)引噴吹空氣，使得噴吹空氣相對(duì)于高溫氣流通過高溫氣道的方向朝所需方向流動(dòng)。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，一種密封組件布置在葉盤腔體與穿過燃?xì)廨啓C(jī)的渦輪段的高溫氣道之間。該密封組件包括:包含在燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中隨渦輪轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的多個(gè)輪葉的轉(zhuǎn)動(dòng)輪葉組件；以及，包含多個(gè)導(dǎo)葉和內(nèi)圍帶的固定導(dǎo)葉組件。所述內(nèi)圍帶包括延伸至內(nèi)圍帶的軸向端部的徑向地朝外的第一表面、從內(nèi)圍帶的軸向端部朝遠(yuǎn)離輪葉組件的方向延伸并徑向地朝內(nèi)且朝向軸向的第二表面、從第二表面徑向地向內(nèi)延伸并面向輪葉組件的大致朝向軸向的第三表面、以及延伸至內(nèi)圍帶中的多個(gè)凹槽。所述凹槽包括位于內(nèi)圍帶的第三表面上的入口和位于內(nèi)圍帶的第二表面上的出口，其中，所述凹槽布置為使得在相鄰凹槽之間限定具有周向分量的空間。在燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，所述凹槽從葉盤腔體中朝高溫氣道導(dǎo)引噴吹空氣，使得噴吹空氣的流向大致對(duì)正高溫氣流通過高溫氣道的方向，該方向大致平行于至少一個(gè)導(dǎo)葉的后緣的出口角。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的第三方面，一種密封組件布置在葉盤腔體與穿過燃?xì)廨啓C(jī)的渦輪段的高溫氣道之間。該密封組件包括:包含在燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中隨渦輪轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的多個(gè)輪葉的轉(zhuǎn)動(dòng)輪葉組件、以及相對(duì)于渦輪段的入口和出口處于輪葉組件的上游的固定導(dǎo)葉組件。所述導(dǎo)葉組件包括多個(gè)導(dǎo)葉和內(nèi)圍帶，該內(nèi)圍帶包括延伸至內(nèi)圍帶的軸向端部的徑向地朝外的第一表面、從內(nèi)圍帶的軸向端部朝遠(yuǎn)離輪葉組件的方向延伸并徑向地朝內(nèi)且朝向軸向的第二表面、以及從第二表面徑向地向內(nèi)延伸并面向輪葉組件的大致朝向軸向的第三表面。所述內(nèi)圍帶還包括延伸至內(nèi)圍帶中的多個(gè)凹槽，所述凹槽包括位于內(nèi)圍帶的第三表面上的入口和位于內(nèi)圍帶的第二表面上的出口。所述凹槽布置為使得在相鄰凹槽之間限定具有周向分量的空間，其中，所述凹槽從其入口到其出口是漸縮形狀的，因而入口比出口寬，并且凹槽在周向上是有角度和/或彎曲的，從而相對(duì)于渦輪轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)方向來說，其入口位于其出口的上游。在燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，所述凹槽從葉盤腔體中朝高溫氣道導(dǎo)引噴吹空氣，使得噴吹空氣的流向大致對(duì)正高溫氣流通過高溫氣道的方向。
【附圖說明】
[0007]雖然本說明書所附的權(quán)利要求書具體、明確地提出了本發(fā)明的權(quán)利要求，但是通過參照附圖做出的以下說明，能夠更好地理解本發(fā)明。在附圖中，相似的標(biāo)號(hào)標(biāo)示相似的元件，其中:
[0008]圖1是包括本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的密封組件的燃?xì)廨啓C(jī)的渦輪級(jí)的一部分的示意截面圖；
[0009]圖2是圖1的密封組件的多個(gè)凹槽的局部透視圖；
[0010]圖2A是圖2所示的若干凹槽的立面圖；
[0011]圖3是沿徑向地向內(nèi)方向觀察時(shí)圖1所示的渦輪級(jí)的橫截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]在以下優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說明中，將參照構(gòu)成本說明書的一部分的附圖以示例性方式而非限定性方式說明可實(shí)踐本發(fā)明的一個(gè)具體優(yōu)選實(shí)施例。應(yīng)理解，也可以利用其它實(shí)施例，并且在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下做出各種變化。
[0013]請(qǐng)參考圖1，其中示意性地示出了燃?xì)廨啓C(jī)10的一部分，該部分包括固定導(dǎo)葉組件12，固定導(dǎo)葉組件12包括從外殼(未示出)懸置并附在環(huán)形內(nèi)圍帶16上的多個(gè)導(dǎo)葉14，該部分還包括輪葉組件18，輪葉組件18包括多個(gè)輪葉20以及構(gòu)成渦輪轉(zhuǎn)子24的一部分的轉(zhuǎn)子葉盤結(jié)構(gòu)22。導(dǎo)葉組件12和輪葉組件18在此可合稱為燃?xì)廨啓C(jī)10的渦輪段26的一個(gè)“級(jí)”，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，顯而易見的是，渦輪段26可包括多個(gè)級(jí)。導(dǎo)葉組件12和輪葉組件18沿限定燃?xì)廨啓C(jī)10的縱軸匕的軸向彼此相隔，其中，相對(duì)于渦輪段26的入口 26A和出口 26B來說，圖1所示的導(dǎo)葉組件12位于所示的輪葉組件18的上游，參見圖1和圖3。
[0014]轉(zhuǎn)子葉盤結(jié)構(gòu)22可包括平臺(tái)28、葉盤30、以及與在燃?xì)廨啓C(jī)10運(yùn)轉(zhuǎn)過程中隨轉(zhuǎn)子24轉(zhuǎn)動(dòng)的輪葉組件18相關(guān)的任何其它結(jié)構(gòu)，例如葉根、側(cè)板、葉柄等。
[0015]導(dǎo)葉14和輪葉20延伸到限定在渦輪段26內(nèi)的環(huán)形高溫氣道34中。在燃?xì)廨啓C(jī)10運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，包括高溫燃燒氣體的工作氣體He (參見圖3)被引導(dǎo)流過高溫氣道34，并流過導(dǎo)葉14和輪葉20至其余級(jí)。工作氣體He通過高溫氣道34導(dǎo)致輪葉20和相應(yīng)的輪葉組件18轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使渦輪轉(zhuǎn)子24轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0016]請(qǐng)參考圖1，在環(huán)形內(nèi)圍帶16與轉(zhuǎn)子葉盤結(jié)構(gòu)22之間，葉盤腔體36從高溫氣道34徑向地向內(nèi)布置。噴吹空氣Pa(例如壓縮器排出氣體)被提供至葉盤腔體36中，以冷卻內(nèi)圍帶16和轉(zhuǎn)子葉盤結(jié)構(gòu)22。噴吹空氣Pa還與流過高溫氣道34的工作氣體He的壓力實(shí)現(xiàn)壓力平衡，以阻止工作氣體He流入葉盤腔體36。噴吹空氣P 4可根據(jù)需要從穿過轉(zhuǎn)子24的冷卻通道和/或其它上游通道提供至葉盤腔體36。應(yīng)注意，典型情況下，在其余的內(nèi)圍帶16和相應(yīng)的相鄰轉(zhuǎn)子葉盤結(jié)構(gòu)22之間提供有附加的葉盤腔體(未示出)。
[0017]如圖1-3所示，所示實(shí)施例中的內(nèi)圍帶16包括大致徑向向外延伸的第一表面40，導(dǎo)葉14從該第一表面40延伸。所示實(shí)施例中的第一表面40從內(nèi)圍帶16的軸向上游端部分42延伸至軸向下游端部分44，參見圖2和圖3。內(nèi)圍帶16還包括徑向地朝內(nèi)并朝向軸向的第二表面46，該第二表面46從內(nèi)圍帶16的軸向下游端部分44朝遠(yuǎn)離相鄰輪葉組件18的方向延伸至內(nèi)圍帶16的大致朝向軸向的第三表面48，參見圖1和圖2。所示實(shí)施例中的內(nèi)圍帶16的第二表面46從下游端部分44相對(duì)于與縱軸La平行的直線L i以某一角度β延伸，即，因而第二表面46還從下游端部分44相對(duì)于縱軸La以角度β延伸，其中，角度β優(yōu)選在大約30° -60°之間，在所示實(shí)施例中，角度β約為45°，參見圖1。第三表面48從第二表面46徑向地向內(nèi)延伸，并面向相鄰輪葉組件18的轉(zhuǎn)子葉盤結(jié)構(gòu)22。
[0018]內(nèi)圍帶16和從相應(yīng)的導(dǎo)葉14和輪葉20徑向地向內(nèi)布置的轉(zhuǎn)子葉盤結(jié)構(gòu)22的部件共同形成高溫氣道34與葉盤腔體36之間的環(huán)形密封組件50。環(huán)形密封組件50有助于防止工作氣體He被從高溫氣道34攝入葉盤腔體36中，并使一部分噴吹空氣P Α相對(duì)于工作氣體He流過高溫氣道34的流向沿所需方向從葉盤腔體36噴出，如下文中所述。應(yīng)說明的是，在內(nèi)圍帶16與燃?xì)廨啓C(jī)10的其余級(jí)的相鄰轉(zhuǎn)子葉盤結(jié)構(gòu)22之間可布置與本文所述的密封組件50類似的附加密封組件50，S卩，以便防止工作氣體He被從高溫氣道34攝入相應(yīng)的葉盤腔體36中，并使噴吹空氣PJg對(duì)于工作氣體He流過高溫氣道34的流向沿所需方向從葉盤腔體36噴出，如下文中所述。
[0019]如圖1-3所示，密封組件50包括導(dǎo)葉和輪葉組件12、18的多個(gè)部分。具體而言，在所示的實(shí)施例中，密封組件50包括內(nèi)圍帶16的第二和第三表面46、48，以及轉(zhuǎn)子葉盤結(jié)構(gòu)22的平臺(tái)28的上游端部分28A。這些部件共同限定從葉盤腔體36噴出的噴吹空氣Pa的出口 52，參見圖1和圖3。
[0020]密封組件50還包括延伸到內(nèi)圍帶16的第二和第三表面46、48中的多個(gè)凹槽60。凹槽60布置為使得在相鄰凹槽60之間限定具有周向分量的空間62，參見圖2和圖3。根據(jù)燃?xì)廨啓C(jī)10的具體配置，空間62的大小可能有所變化，并且可以適當(dāng)選擇，以適度調(diào)整噴吹空氣Pa從凹槽60的排出，其中，噴吹空氣Pa從凹槽60的排出將在下文中更詳細(xì)說明。
[0021]從圖2能最清楚地看出，凹槽60的入口 64(即，從葉盤腔體36朝高溫氣道34排出的噴吹空氣？八進(jìn)入凹槽60的位置)位于內(nèi)圍帶16的軸向端部44遠(yuǎn)側(cè)的第三表面48上，凹槽60的出口 66 (噴吹空氣Pa從凹槽60排出的位置)位于內(nèi)圍帶16的軸向端部44近側(cè)的第二表面46上。請(qǐng)參考圖2A，凹槽60優(yōu)選從其入口 64到其出口 66是漸縮形狀的，因而入口 64的寬度W1比出口 66的寬度評(píng)2大，其中，寬度WpW2分別是在限定凹槽60的內(nèi)圍帶16的相對(duì)側(cè)壁SW1、Sw2之間沿基本上垂直于噴吹空氣PJI過相應(yīng)的凹槽60的大致流向測(cè)量的?？梢韵嘈牛疾?0的這種形式的漸縮形狀能使噴吹空氣Pa從凹槽60的排出更集中、更有力，因而能夠更有效地防止工作氣體He被攝入葉盤腔體36中，如下文中所述。
[0022]如圖3所示，凹槽60還優(yōu)選在周向上是有角度和/或彎曲的，從而相對(duì)于渦輪轉(zhuǎn)子24的旋轉(zhuǎn)方向Dk來說，凹槽60的入口 64位于其出口 66的上游。凹槽60的這種形式的角度和/或彎曲能夠?qū)б~盤腔體36中的噴吹空氣Pa從凹槽60朝高溫氣道34排出，從而使噴吹空氣PJS對(duì)于工作氣體H e流過高溫氣道34的流向沿所需方向流動(dòng)。具體而言，根據(jù)本發(fā)明的這個(gè)方面的凹槽60導(dǎo)引噴吹空氣Pa從葉盤腔體36排出，使得噴吹空氣P A的流向大致對(duì)正工作氣體He在高溫氣道34的相應(yīng)軸向位置的流向，工作氣體He在高溫氣道34的相應(yīng)軸向位置的流向大致平行于導(dǎo)葉14的后緣14A的出口角。
[0023]請(qǐng)參考圖1-3，密封組件50還包括內(nèi)圍帶16的大致沿軸向延伸的密封結(jié)構(gòu)70，該密封結(jié)構(gòu)70從內(nèi)圍帶16的第三表面48朝輪葉組件1