用于燃气涡轮发动机的涡轮部段的涡轮叶片的制作方法_3

文档序号:8649491阅读:来源:国知局
括两个定子翼片翼面。图7为GTE 10的一对定子翼片45的透视图。如图7所示,定子翼片45可以包括位于前缘72的导流翅片54。导流翅片54可以沿着定子翼片平台62以一角度延伸。例如,导流翅片54可以在与定子翼片45的前缘72相同的方向以一定角度从定子翼片平台62的正向边缘73 (也被称为“上游边缘”)延伸,如图7所示。在这方面,导流翅片54可被称作与前缘72对准。此外,给定的一对定子翼片(例如,图7中所示的定子翼片45)的导流翅片54可以相互平行地延伸。在某些情况下,导流翅片54延伸至定子翼片平台62的正向边缘73。然而,在其它情况下,一个或多个导流翅片54可以在到达正向边缘73之前停止,或者,可选地,一个或多个导流翅片54可以延伸到正向边缘73之外。如图7所示,至少部分导流翅片54可以从定子翼片45的前缘72朝向定子翼片平台62的正向边缘73呈锥形。
[0035]图8是图1所示的GTE 10的定子翼片39的透视图,具体示出了从定子翼片平台58的下侧77的定子翼片39的视图,以示出导流翅片56。如图8所示,定子翼片39可包括位于后缘66的导流翅片56。导流翅片56可以沿着定子翼片平台58的下侧77以一角度延伸。例如,导流翅片56可以在与如图8所示的定子翼片39的后缘66相同的方向以一角度延伸。在这方面,导流翅片56可被称作与后缘66对准。此外,给定的一对定子翼片(例如,图8中所示的定子翼片39)的导流翅片56可以相互平行地延伸。在某些情况下,导流翅片56延伸至定子翼片平台58的后部边缘75 (也被称为“下游边缘”)。然而,在其它情况下,一个或多个导流翅片56可以在到达后部边缘75之前停止,或者,可选地,一个或多个导流翅片56可以延伸到后部边缘75之外。如图8所示,导流翅片56可以朝向定子翼片平台58的后部边缘75并且朝向定子翼片39的后缘66呈锥形。
[0036]与涡轮叶片43的清除翅片50、52相同,定子翼片45、39的导流翅片54、56的形状和尺寸可分别基于定子翼片45、39的形状确定。如图7和图8所示,导流翅片54、56可分别呈现出可描述为梯形或类似梯形的形状。例如,图8的导流翅片56可以包括第一区段500、第二区段510和第三区段520,其将导流翅片56的形状限定为类似梯形。如图8所示,区段500、510、520的形状和尺寸可以变化。然而,在其它情况下,所述区段,例如区段500和520,可呈现出相同的形状和尺寸,其中区段500朝向后缘66呈锥形,并且其中区段520朝向后部边缘75呈锥形。然而,在其它实施例中,导流翅片54、56可呈现出任何其它形状,例如,多线性形状,而不是类似梯形的形状。
[0037]图7的导流翅片54包括宽度300、厚度310和长度320。类似地,图8的导流翅片56包括宽度400、厚度410和长度420。虽然导流翅片54、56的形状和尺寸可以取决于涡轮叶片的形状,例如,导流翅片54、56可分别具有约为2.54毫米(约0.1英寸)的最大宽度300、400和约为2.54毫米(约0.1英寸)的厚度310、410。然而,如图7和图8所示,宽度300、400可分别沿着导流翅片54、56的长度320、420变化。长度320、420可以分别基于给定的定子翼片的前缘或后缘与定子翼片平台的正向边缘或后部边缘之间的距离确定。例如,如图7所示,导流翅片54具有与定子翼片平台62的前缘72和正向边缘73之间的距离相等的长度320。图8的导流翅片56具有与定子翼片平台58的后缘66和后部边缘75之间的距离相等的长度。在某些情况下,导流翅片54的长度320可以约为12.7毫米(约0.5英寸),并且导流翅片56的长度420可以约为25.4毫米(约1.0英寸)。然而,这些距离仅为了示出导流翅片54、56的可能尺寸的实施例而提供的。根据导流翅片54、56所在的定子翼片的形状,每个导流翅片54、56的最大宽度、厚度和长度可以大于或小于上述值。
[0038]虽然相对于定子翼片45描述了导流翅片54,并且相对于定子翼片39描述了导流翅片56,根据本公开,给定的GTE的定子翼片可以同时包括导流翅片54和56。例如,虽然图7示出了具有导流翅片54的定子翼片45,并且图8示出了具有导流翅片56的定子翼片39,定子翼片45和39中的一个或两个可以同时包括导流翅片54和56。
[0039]工业实用性
[0040]上述装置被描述为一种用于任何GTE中的装置,例如可应用于火箭发动机涡轮泵和消耗式涡轮发动机。上述装置也可应用于任何配置,该配置需要阻止热气进入两个相对彼此旋转的本体之间的空间中。当存在平行的转盘且热气经过该转盘,热气具有被泵送到转盘之间的空间中的自然倾向。虽然该空间中可提供吹扫空气以对抗热气进入,上述装置也可以使用。
[0041]通过从在压缩流体流中燃料的燃烧产生的热气流中提取能源,GTE 10产生动力,例如来自压缩机部段20的空气。当压缩空气和燃料的混合物在燃烧室部段18内燃烧时,释放能量。燃料注射喷嘴34将液态或气态烃类燃料引导至燃烧室部段18内燃烧。产生的热气通过涡轮部段14引导经过定子翼片和涡轮叶片以便旋转涡轮并产生机械动力。
[0042]如上所述,来自压缩机部段20的压缩流体(在此称为冷却流体)的一部分可以从压缩机部段20流出并使其流入涡轮转子腔46、48、49。在某些情况下,冷却流体可以流经迷宫式密封件(未示出)并流入涡轮转子腔46、48、49。冷却流体的流动可以用于冷却并防止或阻止将热气57吸入GTE的内部部件。为了进一步防止吸入热气57,清除翅片50、52和/或导流翅片52、54可分别设置在涡轮叶片和定子翼片上。因此,清除翅片50、52和/或导流翅片54、56可与冷却气流结合以阻止热气进入涡轮转子腔46、48、49。
[0043]通过在GTElO运转过程中产生抽吸作用,清除翅片50、52阻止热气进入。具体地,清除翅片50、52在可能存在热气进入(图2和图9)的特定位置的涡轮转子腔中产生径向外流。参照涡轮部段14的第一级,由于转子36邻近定子35旋转,清除翅片50、52(图9中未示出)在涡轮转子腔46中产生强制出气流55。在这方面,提供清除翅片50、52使得涡轮部段用作离心泵,产生出气流55以防止高温燃烧气体57进入涡轮转子腔。虽然清除翅片50、52产生该出气流55,导流翅片54、56也可分别设置在定子翼片39、45上,以帮助引导出气流55避免高温气体57进入。
[0044]参照图9,其为图1的涡轮部段14的第一级的操作示意图,清除翅片50、52 (图9中未示出)可以在定子35和转子36圆周周围的位置处涡轮叶片43的前缘68附近产生出气流55。图9示出了盘形定子35和盘形转子36的一部分,以及定子翼片39和涡轮叶片43。图9和图2示出了阻止高温燃烧气体57流入涡轮转子腔46的出气流55。尽管出气流55仅在图9中的一个圆周位置示出,清除翅片50、52可与每个涡轮叶片43相关联,从而在定子35和转子36之间的涡轮转子腔46中的多个圆周位置处产生强制出气流55。
[0045]在某些情况下,涡轮叶片43和/或定子翼片39可通过已知的铸造工艺制造,例如熔模铸造。清除翅片50、52可与涡轮叶片43 —起铸造,使得清除翅片50
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