专利名称：用于涡轮机械的护罩的制作方法
技术领域：
本发明的示例性实施例涉及涡轮机械技术，更具体地，本发明涉
及用于渴轮机械的护罩(shroud)。
背景技术：
燃气涡轮发动机包括具有多个叶片的容纳涡轮机转子的外壳。热 气体从燃烧器穿过涡轮机喷嘴并沿着热气体路径前进，撞击涡轮机叶
片来使涡轮机转子旋转。涡轮机包括护罩段，护罩段以环形阵列进行 固定以形成与叶片的末端部分相邻的护罩。护罩^l殳对外壳4是供保护。 此外，护罩段实质上限制气流经过叶片的末端部分而泄漏。
发明内容
根据本发明的一个示例性实施例，涡轮机械包括限定热气 体路径的外壳，以及附接于该外壳的护罩构件。护罩构件与外壳间隔 开以限定间隙。护罩构件包括具有第一钩状构件的第一端以及具有第 二钩状构件的第二端，该第一钩状构件设有第一密封表面，该第二钩 状构件设有第二密封表面。该第一密封表面和该第二密封表面中的至 少一个密封表面包括多个迷宫式密封元件，这些多个迷宫式密封元件 减少通过该间隙进入热气体路径的空气泄漏。根据本发明的另一示例性的实施例，用于涡轮机械的护罩 构件包括具有第 一钩状构件的第 一 端以及具有第二钩状构件的第二 端，该第一钩状构件设有第一密封表面，该第二钩状构件设有第二密 封表面。该第一密封表面和该第二密封表面中的至少一个密封表面包 括多个迷宫式密封元件，这些多个迷宫式密封元件减少通过该间隙进 入热气体路径的空气泄漏。
图1是包括根据本发明一个示例性实施例的内部护罩构件的涡轮 机械的涡轮部分的部分截面视图2是图1的内部护罩构件的侧面正视图3是图1的内部护罩构件的透视图；以及
图4是图3的内部护罩的迷宫式密封部分的详细视图。
部件列表 2涡轮机械 4涡l仑机外壳 6燃烧室 8涡轮机级
10第一级喷嘴 12热气体路径(HGP)
14第二级喷嘴
20转子盘
24多个涡轮机叶片
30基部(24)
32翼型部(32)
34第一端部
35第二端邵
45护罩组件
48内部护罩构件
50外部护罩构件
53主体部分(50)
55安装元件
60安装元件
563钩状元件
64钩状元件
73主体部分
76第一端
77第二端
79壁构件
82第一内部表面
83第二内部表面
90第一钩状构件
92第一密封表面
95第二钩状构件
97第二密封表面
99凸缘
100密封座
101片状密封组件
106迷宫式密封
110-116多个迷宫式密封元件
117第一排
120 间隙
121间隙
124第二排
130-132间隙
具体实施例方式
参考图1,根据本发明构建的涡轮机械一般地指示为2。涡轮机 械2包括容纳燃烧室6和涡轮机级8的涡轮机外壳4。在示出的该示 例性实施例中，涡轮机级8为第一级。来自燃烧室6的燃烧气体沿着 热气体路径(HGP)12穿过第一级喷嘴10来到第二级喷嘴14。燃烧气体驱动转子盘20,转子盘20又驱动涡轮机轴(未示出)。更具体地，涡 轮机级8包括安装于转子盘20上的多个涡轮机叶片，其中一个涡轮 机叶片指示为24。每个涡轮机叶片24均包括基部30和具有第一端部 34和第二端部35的翼型部32。沿着热气体路径12穿过的燃烧气体 撞击在翼型部32上，导致转子盘20旋转。
涡轮机械2还包括具有内部护罩段或者构件48以及外部护罩l殳 或者构件50的护罩组件45。如图2中最好地示出的，外部护罩构件 50包括包含第一安装元件55和第二安装元件60的主体部分53。第 一安装元件55和第二安装元件60将外部护罩构件50固定于涡轮才几 械外壳4。外部护罩构件50还被示出为包括用作与内部护罩构件48 的接触面的第一钩状元件63和第二钩状元件64。在安装时，内部护 罩构件48与限定间隙(未单独标记)的外部护罩构件50间隔开，冷却 空气可穿过该间隙进入HGP 。
现在将参考图3和图4来描述^^艮据本发明的一个示例性实施例构 建的内部护罩构件48。如所示的，内部护罩构件48由镍基超合金形 成并包括具有通过壁构件79延伸到第二端77的第一端76的主体部 分73。壁构件79包括第一或者内部表面82,以及第二或者外部表面 83。内部护罩构件48还被示出为包括具有第一密封表面92的第一钩 状构件90以及具有第二密封表面97的第二钩状构件95。第一钩状构 件90从第一端76延伸，而第二钩状构件95从第二端77延伸。第一 钩状构件90和第二钩状构件95与位于外部护罩构件50上的钩状元 件63和64接合以保持内部护罩48。内部护罩构件48还包括具有容 纳片状密封组件101的密封座100的凸缘99。片状密封组件101提供 内部护罩构件48和外部护罩构件50之间的第一密封，该第一密封防 止来自例如压缩机的冷却空气进入热气体路径12。在运行期间，在第 一钩状构件90和外壳4之间存在由冷却空气压力产生的轴向负载导 致的紧密的径向间隙。因而，典型地不需要第一钩状构件90和外壳4 之间的附加密封。
7再根据所示的示例性的实施例，内部护罩构件48包括设置在第
二密封表面97上的迷宫式密封106。迷宫式密封106包括多个沟槽或 者迷宫式密封元件110-116。迷宫式密封元件110-112布置成第一排 117,第一排117沿着第二密封表面97纵向地延伸。迷宫式密封元件 110-112沿着与穿过预冲击腔(未单独标记)的空气流相切的方向延伸， 该预冲击腔在外部护罩构件50和内部护罩构件48之间延伸。按照这 种方式，冷却气流穿过冲击板(未单独标记)并流过内部表面82，以便 冷却内部护罩构件48。在任何情况下，迷宫式密封元件110-112均是 不相邻的，即迷宫式密封元件110-112沿着第二密封表面97彼此间隔 开，形成多个间隙120和121。类似地，迷宫式密封元件113-116布 置成沿着第二密封表面97纵向地延伸的第二排124，与第一排117平 行。通过这种布置，迷宫式密封元件113-116也沿着与穿过外部护罩 构件50的空气流相切的方向延伸。迷宫式密封元件113-116沿着第二 密封表面97 4皮此间隔开，形成多个间隙130-132。实际上，迷宫式密 封元件110-112和迷宫式密封元件113-116相对于彼此改变位置，使 得间隙120和121与间隙130-132不对准。迷宫式密封元件110-112 和迷宫式密封元件113-116的非连续性产生了湍流，该湍流实质上限 制冷却空气进入热气体路径12。即，迷宫式密封将来自预冲击腔的泄 漏减少了差不多10%-18%。
在这一点上应当理解根据该示例性实施例密封元件的数目可以 变化。另外，排的数目可以变化而不脱离本发明的范围。还应当理解 尽管仅示出在第二密封表面上，但是迷宫式密封还可以设置在第一密 封表面上。最后，内部护罩构件能够由包括模制和机械加工的各种技 术形成。
总之，本书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且 还使得本领域的技术人员能够实施本发明，包括制造和使用任何装置 或系统以及执行任何结合的方法。本发明的专利范围由权利要求限 定，并且可以包括本领域技术人员想到的其他示例。如果这些其他的示例具有与权利要求的字面语言没有差别的结构元件或者如果这些 其他示例包括与权利要求的字面语言基本无差别的等同结构元件，那 么这些示例意在属于权利要求的范围内。
权利要求
1.一种涡轮机械(2)，包括限定热气体路径(12)的外壳(4)；附接于所述外壳(4)的护罩构件(48)，所述护罩构件(48)与所述外壳(4)间隔开以限定间隙，所述护罩构件(48)包括具有第一钩状构件(90)的第一端(76)和包含第二钩状构件(95)的第二端(77)，所述第一钩状构件(90)设有第一密封表面(92)，所述第二钩状构件(95)设有第二密封表面(97)，所述第一密封表面(92)和所述第二密封表面(97)中的至少一个密封表面包括多个迷宫式密封元件(110-116)，该多个迷宫式密封元件(110-116)减少通过该间隙进入热气体路径(12)的空气泄漏。
2. 根据权利要求1所述的涡轮机械(2)，其特征在于，所述多个 迷宫式密封元件(110-116)包括形成在所述第一密封表面(92)和所述第 二密封表面(97)中的一个密封表面中的多个槽(l 10-116)。
3. 根据权利要求2所述的涡轮机械(2)，其特征在于，所述多个 槽(110-116)沿着所述第一密封表面(92)和所述第二密封表面(97)中的 一个密封表面纵向地延伸。
4. 根据权利要求2所述的涡轮机械(2),其特征在于，所述多个 槽包括布置成第一排(117)的第一多个槽(110-112)以及布置成第二排 (124)的第二多个槽(113-116),所述第一排(117)沿着所述第一密封表面 (92)和所述第二密封表面(97)中一个密封表面延伸，所述第二排(124) 沿着所述第一密封表面(92)和所述第二密封表面(97)中一个密封表面 延伸，所述第一排(117)与所述第二排(124)平行。
5. 根据权利要求4所述的涡轮机械(2)，其特征在于，所述第一 多个槽(110-112)与所述第二多个槽(113-116)偏置开以便形成面对面 的位置改变。
6. 根据权利要求1所述的涡轮机械(2)，其特征在于，所述护罩 构件(48)包括内部护罩段。
7. —种用于涡轮机械(2)的护罩构件(48),包括主体部分，其包括包含第一钩状构件的第一端和包含第二钩状构 件的第二端，所述第一钩状构件设有第一密封表面，所述第二钩状构 件设有第二密封表面，所述第一密封表面和所述第二密封表面中的至 少一个密封表面包括多个迷宫式密封元件，该多个迷宫式密封元件减 少进入热气体路径的空气泄漏。
8. 根据权利要求7所述的护罩构件，其特征在于，所述多个迷 宫式密封元件包括形成在所述第一密封表面和所述第二密封表面中 的一个密封表面中的多个槽。
9. 根据权利要求8所述的护罩构件，其特征在于，所述多个槽 沿着所述第一密封表面和所述第二密封表面中的一个密封表面纵向 地延伸。
10. 根据权利要求8所述的护罩构件，其特征在于，所述多个槽包括布置成第 一排的第 一多个槽和布置成第二排的第二多个槽，所述 第一排沿着所述第一密封表面和所述第二密封表面中的一个密封表面延伸，所述第二排沿着所述第一密封表面和所述第二密封表面中的 一个密封表面延伸，所述第一排与所述第二排平行。
全文摘要
本发明涉及用于涡轮机械的护罩，更具体地，本发明涉及一种涡轮机械(2)，该涡轮机械(2)包括限定热气体路径(12)的外壳(4)和附接于该外壳(4)的护罩构件(48)。护罩构件(48)与外壳(4)间隔开以限定间隙。护罩构件包括具有第一钩状构件(90)的第一端(76)以及具有第二钩状构件(95)的第二端(77)，该第一钩状构件(90)设有第一密封表面(92)，该第二钩状构件(95)设有第二密封表面(97)。该第一密封表面(92)和该第二密封表面(97)中的至少一个密封表面包括多个迷宫式密封元件(110-116)，这些多个迷宫式密封元件(110-116)减少通过该间隙进入热气体路径(12)的空气泄漏。
文档编号F01D11/02GK101684736SQ20091017467
公开日2010年3月31日 申请日期2009年9月14日 优先权日2008年9月15日
发明者C·A·巴尔格林, I·R·克洛克, R·C·布鲁纳, T·R·尼马图林 申请人:通用电气公司