专利名称：具有增强约束气体流的表面特征的定子-转子组件及工艺的制作方法
技术领域：
本发明主要涉及涡轮机，如涡轮发动机.更特别地，本发明针对 用于阻碍气体(如热气体)流通过涡轮机中的定子-转子组件的选定区 域的方法和制品.背景技术绝大多数涡轮发动机的典型设计在本领域中是众所周知的.这些 涡轮发动机包括用于对与燃料混合在一起的空气进行压缩的压缩机. 燃料-空气混合物在附接的燃烧室中被点燃从而产生燃烧气体.热的加 压气体被允许膨胀通过涡轮喷嘴，所述涡轮喷嘴引导所迷流以便转动附接的高压涡轮，在现代发动机中，所述热的加压气体可具有约uoo。c至2000。C范闺内的温度.涡轮通常与转子轴相连以驱动压缩机。芯部 的气体随后排出高压涡轮而向下游提供能量.该能量以由附接的更低 压力的涡轮级抽取的附加转动能量的形式存在和/或以通过排气喷嘴的 推力的形式存在。更特别地，通过使热燃烧气体撞击到一个或多个带叶片的转子组 件上而将在燃烧室内产生的热能转换成涡轮内的机械能.(本领域的 技术人员应该理解术语"blade (叶片)"通常是航空涡轮的专用词 汇中的一部分，而术语"bucket (机叶)"通常是当描述陆上涡轮的 同类型部件时所使用的词汇).转子组件通常包括至少一排沿周向隔 开的转子叶片。每个转子叶片包括翼面，所迷翼面包括压力侧和吸力 侧。每个翼面从转子叶片平台沿径向向外延伸，每个转子叶片还包括 从柄部沿径向向内延伸的燕尾部，所述柄部在平台与燕尾部之间进行 延伸.燕尾部被用于将转子组件内的转子叶片安装到转子盘或线圏上。正如在本领域中已公知地，转子组件实际上可被视作定子-转子组 件的一部分.位于转子组件上的成排的转子叶片和位于定子组件上的 成排的定子轮叶交替地延伸穿过具有轴向取向的流径从而使燃烧气体 "处于工作状态(working)".流出定子元件的轮对的热燃烧气体的 射流作用在涡轮叶片上，并导致涡轮叶轮以约3000-15, 000 rpm的范围内的速度进行转动，所述转动速度取决于发动机的类型.(同样地， 就平行术语而言，定子元件，即当涡轮以高速转动时保持静止的元件， 在本领域中还可被称作"喷嘴组件").如下面描述的图中所示，位于定子元件与叶片或机叶之间的界面 处的开口可允许热的芯部气体排出热气体路径并进入渴轮发动机的叶 轮空间内.为了限制热气体的这种泄漏，叶片结构通常包括沿轴向伸出的扁翼密封件(angel wing seal),根据典型的设计，扁翼与从邻 近的定子元件即喷嘴延伸出的伸出部段或"阻挡装置(discourager)" 协同作用.扁翼与阻挡装置交叠(或几乎交叠)，但彼此并不接触， 因此限制了气体流.由这些协同作用的特征形成的迷宫式密封件的有 效性对于限制热气体被吸入不希望的发动机部段而言是至关重要的。 扁翼可具有多种形状，且可包括其它特征如径向齿部，此外， 一些发 动机设计利用了多个交叠的扁翼-阻挡装置密封件.当利用这种密封件时，在喷嘴与涡轮叶片的相邻区域之间，例如 在相邻的扁翼-阻挡装置伸出部之间的界面处保留有间隙.间隙的存在 是可以理解的，即在静止与转动的部件之间的接合处有必要存在空隙， 然而，间隙还提供了可允许热的芯部气体排出热气体路径进入涡轮发 动机的叶轮空间区域内的路径.正如上面提到地，该路径导致的热气体泄漏是不利的，不利的原 因有多种。首先，由于从工作气体流中损失了热气体而导致损失了可 从涡轮发动机得到的能量.其次，热气体被吸入涡轮叶轮空间和其它 腔体内可能对于不具有适于长期暴露于这种温度的设计的部件如喷嘴 结构支承件和转子叶轮造成损伤.在美国专利5, 224, 822 (Lenehan等)中描述了一种使得热气体从 工作气体流中的泄漏进一步最小化的已公知技术，该技术包括利用冷 却剂空气即"吹扫空气".在一种典型设计中，空气可从压縮机中被 转移或排放出来，并且被用作涡轮冷却流路的高压冷却空气。因此， 冷却剂空气是次级流路的一部分，所述次级流路可被引导大体上通过 叶轮空间腔体和其它内侧区域.在一个特定实例中，冷却剂空气可被 排放至转子/定子界面，因此，冷却剂空气可起到将某些发动机部件的温度保持在可接受 的温度界限以下的作用.然而，当冷却剂空气从叶轮空间区域被引
进入前述间隙中的一个间隙内时，所述冷却剂空气可起到附加的特定 作用.这种进入间隙内的冷却剂空气的反向流提供了防止热气体不希 望地流出间隙并流入叶轮空间区域内的附加屏障.尽管来自次级流路的冷却剂空气出于上面所述的原因是非常有利 的，但就其使用而言仍然存在缺点.例如，从压缩机中抽出空气以便 进行高压冷却并用作腔体吹扫空气消耗了来自涡轮的功，且可能大大浪费发动机的性能，此外，在一些发动机构型中，压缩机系统在至少 一些发动机功率设置过程中可能无法提供处于足够压力下的吹扫空 气.因此，热气体仍然可能被吸入叶轮空间腔体内。通过这种讨论应该清楚减少热气体从热气体流径向位于涡轮发 动机或其它类型的涡轮机内的不希望的区域内发生的泄漏的新技术在 本领域中是十分需要的.此外，减少对于减少热气体泄漏而言通常需 要的冷却和腔体吹扫空气流本身就具有其它重要的优点.例如，将可 能实现更高的芯部空气流，由此增加了热气体流径中可得的能量。用于实现这些目标的新技术必须仍然满足燃气涡轮发动机或其它 类型的涡轮机的基本设计要求。 一般来说，必须保持总的发动机效率 和整体性。对发动机或发动机内的特定特征做出的任何改变必须不能 对整个热气体和冷却剂空气流场产生扰动或不利的影响.此外，预期 的改进不应包括耗时且不经济的制造步猓或对那些步骤的改变。此外， 所述改进应该可适于发动机构造中的变化的设计，例如不同类型的定 子-转子组件。如果所述改进可适于包含更低温度(例如室温)的气体 以及热气体则也将是非常有利的。发明内容本发明的一个实施例涉及一种定子-转子组件，所述定子-转子组 件包括介于所述定子的表面与所述转子的表面之间的至少一个界面区 域。所述表面由至少一个间隙隔开.所述界面区域中的至少一个定子 表面或转子表面包括凹部图案.可包含这种定子-转子组件的多种涡轮 机同样代表了本发明理念的一部分.一种用于限制气体流通过介于涡轮发动机的定子-转子組件中的定 子与转子之间的间隙的方法代表了本发明的另 一实施例。所述方法包括在邻近所述间隙的所述定子或所述转子的至少一个表面上形成凹部
图案的步骤，其中所迷凹部具有足以阻碍所述气体流的尺寸和形状，
图l是燃气轮机的一部分的剖面示意图；图2是图1所示的剖面涡轮部分的放大视图；图3是包括凹部的制品表面的部分侧视图；图4是包括凹部的另一制品表面的部分侧视图；图5是包括一种类型的凹部的制品表面的另一部分侧视图；图6是流过典型的定子-转子间隙的对比流体流的简化图；和图7是图1所示的剖面涡轮部分的另一放大视图.具体实施方式
图1是一般被标记为10的燃气涡轮发动机的一部分的剖面示意 图.发动机包括沿轴向隔开的转子叶轮12和隔件14，所述转子叶轮和 隔件通过多个沿周向隔开的沿轴向延伸的螺栓16彼此连接。涡轮包括 具有喷嘴，例如第一级喷嘴18和第二级喷嘴20，的多个级，所述喷嘴 包括多个沿周向隔开的定子叶片.位于喷嘴之间且随着转子转动的是 多个转子叶片或机叶，图中分别示出了笫一级转子叶片22和第二级转 子叶片24。每个转子叶片如叶片22包括安装在柄部25上的翼面23,所述翼 面包括平台26。(转子叶片的一些其它详细特征并未在此处详细示出， 但可见于各种文件来源中，例如美国专利6, 506, 016 (Wang)，所述专 利在此作为参考被引用)。柄部25包括用于与在转子叶轮12上形成 的相应的燕尾形狭槽相连接的燕尾部27.叶片或机叶22包括沿轴向伸出的扁翼33、 34、 50和90 (有时也 被称作"扁翼密封件")，如图1所示，扁翼通常与叶片一体铸造而 成.如前所迷，所迷扁翼通常处于与分别从相邻的喷嘴20和18伸出 的"棱部(land)"或阻挡装置36和64相对的位置处。作为一个实 例，如图所示的阻挡装置64相对于扁翼90而言处于相对的交叠位置 处.这种类型的涡轮中的热气体路径大体上由箭头38所示。如上所述, 在一些情况下，扁翼和阻挡装置可能在一定程度上并不彼此交叠，而 是可能彼此相对且紧接地对齐，例如尖部对尖部.通常，在该情况下
的尖部将直接对齐，尽管它们的相对垂直位置如图所示可能产生某种 程度的改变，但只要保持足够的限流即可.图2是图1所示的发动机的一部分的放大视图，且重点是具有笫 一级喷嘴(定子)18和笫一级转子叶片22的特征的大体区域.(该区 域可被称作"定子-转子组件"，该组件被标记为图中的元件21),喷 嘴18包括阻挡装置58，即喷嘴结构的伸出部分(端壁)，所述伸出部 分被成形以便用作气体流限制方案的一部分，如前所述.阻挡装置典 型地具有本披露内容所特别关注的多个表面的特征.所述阻挡装置包 括径向面60以及下部的阻挡装置面62.喷嘴18还包括阻挡装置64， 在本设计中，所述阻挡装置位于接近径向定子面66的下部末端的位置 处。阻挡装置64包括上表面67和下表面69。继续参见图2，扁翼50从转子叶片22的柄部25延伸出来。扁翼 包括上部密封表面70和下部密封表面72.尽管在该情况中，翼部以"上 翻部(upturn)"或尖部74终止，但并非总是采用这种特征.事实上， 扁翼(或附接到叶片22上的任何其它类型的阻挡装置部段)的形状和 尺寸可产生较大程度的改变。上面提到的授权给Wang的专利描述了扁 翼设计的多个方面以及该设计可能的改变方式。所有这种变型都落入 本发明的元件的范闺内.如上文所述，图中还示出了同样从柄部25中 延伸出的下部扁翼90。从图2中可以看到，喷嘴18和叶片22的一些部分在界面区域92 中彼此面对，面对的表面由至少一个间隙隔开(此处示出了两个间隙， 如下文所述)。因此，上部间隙76通常位于下部阻挡装置面62与扁 翼尖部74之间.下部间隙77通常位于阻挡装置64的下部表面69与 扁翼90的尖部91之间.在该情况下，间隙76和77大体上限定出緩 冲腔体80，且在轴向间隙78与涡轮发动机的"内侧"区域如叶轮空间 区域82之间提供了路径。术语"界面区域"在本文中被用于描述具有受限尺寸的大体区域， 所述区域包括间隙76和77以及周闺的喷嘴18和叶片22的部分.为 了大体上进行描述的目的起见，图2所示的界面区域92由虚线的边界 线94和96限定边界。界面区域的精确边界将随着定子-转子组件的特 定设计而部分地产生改变. 一种示例性的用于限定典型的界面区域的 方式将取决于转子叶片22的长度(如图2中看到的"高度")。因此，
如果热气体路径38内的叶片22的高度被标记为"H"，则界面区域(上 边界线94)可被估计为从平台26延伸达高度H的约10、对于定子-转子组件的"内侧"区域(即对于下边界线96)而言，界面区域可被 估计为在最内侧的阻挡装置即下部扁翼90的最低部分的下方延伸所述 相同距离(约为H的10%),(边界线96因此也总是延伸穿过叶轮空 间区域82以便包括位于定子上的最低的阻挡装置，即图2所示的阻挡 装置64).界面区域可通常被称作"限流"区域。根据正常的发动机运行，沿热气体路径38被引导进入发动机内的 燃烧气体向后部流动通过定子-转子组件21,继续通过发动机中的其它 定子-转子组件.(从技术方面而言，燃烧气体在该阶段应该被称作"后 燃烧"。此外，应该理解的是，"热气体"通常是气体混合物.尽管 后燃烧气体通常在混合物中占主导地位，但所述混合物还可包括例如 来自喷嘴18和/或来自冷却剂空气流98的多种冷却剂注射物和冷却剂 流，如下所述)。当热气体流进入轴向间隙78时，气体流(虚线箭头 37)的一部分可通过上部间隙76逸出并流入緩冲腔体80内，(在一 些极为少见的极端情况下，热气体可继续移动通过下部间隙77并进入 叶轮空间区域82).如上所述，由箭头98所示的冷却剂空气通常从压 缩机(未示出)中被排放出来并且从发动机的内侧区域(例如叶轮空 间82)被引导进入緩冲腔体80内以便对抗热气体的泄漏。在前文中已 经对这种气体流径系统中有时存在的不足之处进行了描述.根据本发明的一个实施例，界面区域92内的定子表面或转子表面 中的至少一个表面上设有凹部图案.当热气体(例如后燃烧气体)流过凹部时，气体流受到阻碍.尽管本发明人并不希望针对这种现象提 出任何特定的理论，但看起来当流体流移动经过凹部时，每个凹部产 生了局部的涡流.当渴流被排入流体流内时，它们限制了气体流，通 过这种方式，进一步限制了热气体从初级流径向叶轮空间区域内产生 的泄漏-所迷泄漏已经部分地受到了阻挡装置-扁翼结构的阻碍。正如本文所使用地，术语"凹部"旨在包括极宽范围内的各种凹 陷部、凹入部、微凹部、凹坑部或任何其它类型的不连续缩孔，在一 些优选实施例中，每个凹部具有半球或部分半球的形状。然而，半球 形状无需是准确的几何形状，即有可能对所述半球形状的曲率作出一 些改变。
图3和图4是凹部99、 101分别可能采用的多种半球形状的非限 制性剖视图，在图3中，图中示出了完整的半球，即深度等于整个半 径R,图4示出了浅得多的凹部。此外，凹部的表面边缘也可发生变化， 在图3中，图中示出了某种程度上圆化的表面边缘100和102，而在图 4中示出了相对尖锐的表面边缘104和106.(此外，对于给定凹部而 言，表面边缘的不同部分也可产生形状上的改变，例如取决于它们相 对于特定气体流被放置的方式).从示例性图3和图4中可以看到，凹部的深度可产生较大程度的 改变.与最佳深度的选择相关的因素包括(在一条或多条流中)经过 凹部的气体流的类型和速度；气体流应该受到限制的程度；上面设置 有凹部的定子和/或转子表面的形状和尺寸；将要形成凹部的方式；以 及局部的定子-转子间隙区域的尺寸。大体上而言，对于商用涡轮机中 的典型定子-转子组件而言，凹部的深度将在从约0. 5 ,至约6 mm的 范围内变化.对于半球形或部分半球形凹部的情况而言，深度将通常 在从约0.5 ,至约6 mm的范围内，且更通常地在从约0.5咖至约2.5咖的范围内。本领域的技术人员将能够针对给定情况并基于上面提到 的因素以及流体流研究、排量系数试验、计算的流体动力学预测情况 以及类似因素选择最适当的凹部深度。如上所述，还可能采用具有其它形状的凹部.作为一种非限制性 的示例，凹部108 (图5)可具有相对平的底部表面110以及倾斜的侧 壁112，从而使得凹部的开口具有比其底部110更大的面积。侧壁的倾 斜程度可产生较大程度的改变，这取决于本文所述的多种其它因素，凹部可被布置成多种不同的图案.就凹部的形状和尺寸而言，所 选择的特定图案将部分地取决于上面列举的因素中的多种因素。通常 情况下，尽管并不总是这种情况，但所述凹部彼此均匀地间隔开来。凹部之间的距离还可产生某种程度的改变，(本文所表述的距离 是中心至中心的间隔除以凹部的表面直径得到的比率).对于典型的涡轮发动机定子-转子组件的情况而言，所述比率将在从约1. 0至约3. 0 的范围内。在一些情况下，均匀间隔开来的凹部的图案可包括使介于 其它成排凹部之间的凹部以交错方式对齐。可利用对流体流的研究例 如上面所提到的那些研究而使得易于确定给定情况下的最适当的凹部图案。还应该注意，图案本身可沿定子和/或转子的不同表面部段产生 改变，(在美国专利6，5(M， 274 (R. Bunker等)中提供了与位于金属 表面上的凹部的使用、形状和布置相关的其它细节，所述专利在此作 为参考被引用)-可通过多种方法形成凹部.非限制性的实例包括机加工方法如各 种铣削技术.可能采用的其它机加工工艺包括放电加工(EDM)和电化 学加工(ECM)。在一些情况下，可在铸造特定部件的过程中例如对涡轮叶片或喷嘴进行熔模铸造的过程中形成所迷凹部.作为一个实例， 熔模模型表面可设有具有选定图案的阳特征，例如"mounds (隆起部)"、 圆顶、棱锥、销钉或任何其它类型的伸出部或涡紋部(turbulation)。 (在美国专利申请10/841, 366 (R. Bunker等)中对将这些特征设置 到各个表面上的方法中的一些方法进行了描述，所述专利申请在此作 为参考被引用)。阳特征的形状将由所需的凹部形状决定，所述凹部 形状与阳特征将是相反的。因此，在去除模型后，部件将包括具有选 定图案的凹部。本领域的技术人员将能够易于确定用于在给定表面上 形成凹部的最适当的技术(或技术的组合)，图6是根据本发明的一些实施例的筒化示图，图中示出了在涡轮 机的定子-转子组件中设置凹部的优点。对于组件120和1"而言，定 子和转子的部段分别由整体式的板124和126表示。热气体流区域128 内的热气体流由箭头130表示，从流区域128流入内側区域132 (例如 叶轮空间区域)内的热气体流由流箭头134表示.用于抵消热气体流 的冷却剂流由流箭头136表示。对于组件120的情况而言，在定子表 面或转子表面的任何表面上都不存在凹部.热气体流134大体上延伸 进入涡轮机的内侧区域132内，在所述内侧区域处，所述热气体流有 时会损伤叶轮、盘和其它温度敏感性部件.继续参见图6,定子-转子组件122包括位于定子124的下表面138 上和位于转子126的上表面140上的凹部137。该视图中未示出凹部的 实际形状和尺寸。代替的方式是，所述凹部由"漩涡"形状表示.(如 上所述， 一种理论主张当气体流过凹部时在每个凹部内形成了涡流). 正如图中示出的组件122的情况那样，凹部的存在可大大限制热气体 134泄漏进入内侧区域132内.因此，热气体可有效地"返回"并进入 热气体区域128内，而不会被吸入涡轮发动机的敏感区域内.作为进 一步的结果，不必提供如同组件120的情况那样大量的冷却剂流136, 这导致产生了本文所述的其它优点。可在定子、转子或既在定子又在转子的多个表面上形成凹部.(在 一些情况下，仅需要在那些表面的部分上形成凹部).作为一个实例， 所述凹部可被放置在延伸进入界面区域中的间隙中的 一个间隙内的一 个或多个定子阻挡装置密封件的多个表面上.如前所述，还可在延伸 进入间隙中的一个间隙内的一个或多个扁翼(位于转子上)的多个表 面上形成所述凹部.在一些类型的定子-转子组件上，在阻挡装置的表面内包括有凹部 使得获得了相当多的优点，且在转子叶片的表面内包括有凹部则并未 提供相当大量的优点.然而，凹部的有效性水平将取决于本文所讨论 的多种因素，所述因素包括特征的尺寸、形状和精确位置以及定子-转 子组件的特定设计.因此，在一些类型的定子-转子组件中，预期在转 子的多个部段上存在凹部也将提供本文所讨论的大量优点.为了简化本披露内容的评述，附图通常是根据二维透视图绘制的， 然而，应该理解，本文所述的界面区域通常是旋转布置的一部分。因 此，通常重要的是，施加具有大体上围绕特定部件即转子或定子的整 个周部的图案的凹部.图7是图1和图2所示的涡轮发动机部分的另一视图，所述视图 被放大到大得多的程度，在该图中，提供了凹部在定子(喷嘴)18和/ 或转子叶片(机叶)22的多个部段上的特定安置情况的非限制性实例. 凹部的可能位置由多个箭头标记表示.从图中可以清楚地看到，凹部 可被包括在定子的多个径向内侧部分内，所述径向内側部分包括例如 径向面60(面对沟道腔体54)、下部阻挡装置面62 (面对上部间隙76) 和定子面66。凹部还可被包括在与下部间隙77相关联的多个定子区域 内，如阻挡装置64的多个表面.图7还示出了凹部被布置在扁翼50 和90上的情况。每个扁翼的多个不同区域可包括凹部，例如扁翼50 的上部密封表面70以及其尖部7"应该理解，用于安置凹部的主要区域将通常在定子-转子组件的"上 部"区域中，例如沿定子的表面60和62以及扁翼50的多个表面。然 而，将凹部安置在"下部"区域中，例如沿扁翼90和阻挡装置64,也 可提供许多优点。作为一个示例，在这些区域中利用凹部可实际上允 许在某种程度上增加间隙距，同时仍保持有效的流阻.物理间隙尺寸
的增加可减轻对机加工公差和组件配合的限制，由此提供附加的制造 优点.(这对于上部间隙区域的情况而言同样是一个优点)，本披露内容已经例示性地描述了位于涡轮机的涡轮部段中的定子-转子组件，然而，应该强调，位于这种机器的其它部段中的定子-转子 组件也可得益于本发明。作为非限制性示例，许多涡轮机中的压缩机 部段也包括定子-转子组件，所述定子-转子组件可包括翼-阻挡装置布 置.正如涡轮的情况那样，该构造是密封机构(例如通过不同的压缩 机级)，尽管气体通常处于更低的温度下.因此，在压缩机中的定子-转子组件中利用凹部对于限制气体流而言也可以是非常有利的.(大 体上，应该理解，本发明适用于包含处于任何温度例如室温或高于室 温的温度下的气体).通过在简化的定子-转子组件上实施的多个试验证实了具有凹部的 优点.组件包括由间隙隔开的相对的阻挡装置扁翼结构(且在某种程度上与图7所示的阻档装置扁翼(64, 90)构型相似).在第一布置中，定子表面没有任何凹部。在第二和第三布置中，具有选定图案的凹部(四个沿周向的排) 被包括在定子表面内。凹部具有半球形"微凹部"的形状，具有约2. 5 min 的平均深度和约8 mm的直径(在其开口处)，在第二布置中，阻挡装 置和扁翼以前述方式彼此交叠，在笫三布置中，扁翼和阻挡装置不交 叠，而是彼此对齐，即在阻挡装置的端部与扁翼的端部之间不存在轴 向间隙，但仍存在径向间隙。对于每种布置而言，组件被设计以使得 可将测定量的吹扫空气从位于组件的内側部上的叶轮空间区域注射通 过间隙并进入热气体流径区域内。对于每种布置而言，多个测压孔被包括在定子内且相对于凹部和间隙处于多个位置处.当组件中的转子以约4， 500 rpm的速度转动时， 利用测压孔测量定子表面上的静压力(沿径向方向)，对于三种组件 中的每种组件而言，在多种吹扫流速下进行测量。对于笫二和笫三布置(分别是交叠的布置和对齐的布置)而言， 确定的是，与第一布置(没有凹部)所需要的吹扫空气相比，可利用 更低量的吹扫空气在定子上保持相同的无量纲压力场，因此，已经证 实了利用凹部使得在定子与转子之间提供了有效的密封，同时利用了 更少的吹扫空气。 本发明的另一实施例针对一种涡轮机，所述涡轮机包括至少一个 定子-转子组件，例如如上所迷的组件.燃气涡轮发动机(例如涡轮喷 气发动机、涡轮螺桨发动机、陆上发电涡轮和船用推进涡轮发动机) 代表了涡轮机的实例，其它类型在本领域中也是已公知的，非限制性 实例包括多种泵和压缩机，所述泵和压缩机也恰包括定子-转子组件， 流体(气体或液体)流动通过所述组件.在这些其它涡轮机设计中的 多种设计中，重点关注的是用于减少流体从流径向机器的其它区域内 的泄漏的新技术，因此，这些涡轮机中的任何涡轮机中的定子-转子组 件可包括本披露内容中所述的凹部图案。本发明的又一实施例针对一种用于限制气体(例如热气体)流通 过介于涡轮机中的定子与转子之间的间隙的方法.如前所述，所述方 法包括在所述定子或所述转子的邻近所述间隙的至少一个表面上形成 凹部图案的步骤。所述凹部具有足以阻碍气体流的尺寸和形状，这同 样在上面进行了描述。本披露内容中还已经提供了用于形成凹部的典型方法。尽管已经通过特定实施例和实例对本发明进行了描述，但应该理解本领域的技术人员可在不偏离所要求保护的发明理念的精神和范 围的情况下作出多种变型、改进和其它可选方式.上面提到的所有专 利、文章和文本在此作为参考被引用。
权利要求
1、一种定子-转子组件(21)，所述定子-转子组件包括介于所述定子(18)的表面与所述转子(22)的表面之间的至少一个界面区域(92)，所述表面由至少一个间隙(76)隔开，其中所述界面区域(92)中的所述定子表面或所述转子表面中的至少一个表面包括凹部(99)的图案。
2、 根据权利要求1所述的组件(21)，其中所述定子(18)是包 括具有延伸进入所述间隙(77)内的部段的至少一个阻挡装置密封件(60的喷嘴，且所述凹部(99)的图案被设置在所述部段的至少一 个表面上，
3、 根据权利要求1所述的组件(21)，其中所述转子(22)是涡 轮叶片或机叶。
4、 根据权利要求3所述的组件(21)，其中所述涡轮叶片或机叶 (22)包括延伸进入所述间隙内的至少一个扁翼(50)，且凹部(")的图案被设置在所述扁翼的至少 一个表面上.
5、 根据权利要求1所述的组件，其中所述凹部(99)具有半球或部分半球的形状.
6、 根据权利要求1所述的组件，其中介于所述定子表面与所述转 子表面之间的所述界面区域(92)是限制了气体流从所述涡轮发动机 的热流径(38 )流动通过所述间隙(76 )到达所述定子-转子组件(21) 的叶轮空间区域(82)的限流区域；且所述凹部(99)具有足以提供 附加的限制以便限制气体从所迷热流径(38)流动通过所述间隙(76) 的形状和尺寸.
7、 一种组件(21)，所述组件包括定子(18)和转子(22)的相 对表面，其中凹部(99)的图案被设置在所述相对表面的至少一个表 面上.
8、 一种涡轮机，所述涡轮机包括至少一个定子-转子组件(21)， 其中所述定子-转子组件包括介于所述定子(18)的表面与所述转子(22)的表面之间的至少一个界面区域(92)，所述表面由至少一个 间隙(76)隔开，其中所迷界面区域中的所迷定子表面或所述转子表 面中的至少一个表面包括凹部(99)的图案。
9、 根据权利要求8所述的涡轮机，包括位于涡轮部段和压缩机部段中的包括所述凹部的定子-转子组件.
10、 一种用于限制气体流通过介于涡轮机的定子-转子组件(21)中的定子(18)与转子(22)之间的间隙(76)的方法，所述方法包 括在邻近所述间隙的所述定子或所述转子的至少一个表面上形成凹部 (99)的图案的步骤，其中所述凹部具有足以阻碍所述气体流的尺寸 和形状。
全文摘要
一种定子-转子组件(21)，所述定子-转子组件包括介于所述定子(18)与所述转子(22)之间的至少一个界面区域(92)。所述界面区域中的至少一个定子表面或转子表面包括凹部(99)的图案。所述凹部限制了气体流通过介于所述定子与所述转子之间的间隙(76)。还描述了可包含这种定子-转子组件(21)的多种涡轮机。本披露内容还讨论了利用所述凹部限制气体流通过定子-转子组件中的间隙的方法。
文档编号F01D11/00GK101153548SQ200710153260
公开日2008年4月2日 申请日期2007年9月29日 优先权日2006年9月29日
发明者R·S·班克 申请人:通用电气公司