燃气轮机发动机的包括位于平台的径向向外面向侧和内罩的向内面向侧中的沟槽的密封组件的制作方法_3

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件112的内罩116。所示实施例中的平台138的第三表面146相对于平行于纵向轴线La的线L2以角度Θ从第一表面138延伸,角度Θ优选地介于约30-60°之间,在所示实施例中为约45°,见图4。
[0046]平台128和相邻内罩116的位于相应叶片120和轮叶114径向内部的部件协作以在热气体路径134和盘空腔136之间形成环形密封组件150。环形密封组件150帮助防止工作气体He从热气体路径134吸入盘空腔136中,并相对于穿过热气体路径134的工作气体He的流动方向在期望方向上将净化空气P八的一部分输送出盘空腔136,如本文所述。应注意,与本文所述类似的额外密封组件150可设置在发动机110中的其它级的平台128和相邻内罩116之间,即,帮助防止工作气体He从热气体路径134吸入相应盘空腔136中,并相对于穿过热气体路径134的工作气体He的流动方向在期望方向上将净化空气P A输送出盘空腔136,如本文所述。
[0047]如图4-6所示,密封组件150包括轮叶和叶片组件112、118的各部分。确切地,在所示实施例中,密封组件150包括平台128的第三和第四表面146、148以及相邻轮叶组件112的内罩116的轴向下游端部116A。这些部件协作以限定出使净化空气Pa流出盘空腔136的出口 152,见图4和6。
[0048]密封组件150还包括延伸进平台128的第三和第四表面146、148中的多个沟槽160,本文中还称为叶片沟槽。沟槽160布置成在周向方向(由涡轮转子124和转子盘结构122的旋转方向Dk限定)上具有分量的一空间162限定在相邻沟槽160之间,见图5、5A和6。空间162的尺寸可依发动机110的特定构造而改变,并可选择成精细地调节净化空气Pa从沟槽160的排出,其中,净化空气Pa从沟槽160的排出会在下面更详细地讨论。
[0049]如图5A最清楚示出,沟槽160的入口部164(即,朝向热气体路径134从盘空腔136排出的净化空气PA?入沟槽160)位于平台128的远离平台128的第一表面138的第四表面148中。沟槽160的出口或出口部166 (即,从沟槽160排出净化空气PA)邻近平台128的第一表面138,位于平台的第三表面146中。沟槽160优选地从其入口部164向其出口部166逐渐变细,使得入口部164的宽度巧比出口部166的宽度W 2大,其中,宽度W 1、W2分别在平台128的相对侧壁SW2、SW2之间测量,相对侧壁相对于基本上垂直于净化空气P 4穿过相应沟槽160的大致流动方向的方向限定沟槽160。沟槽160以如此方式的缩减被认为使净化空气?八更集中且有影响力地排出沟槽160,以更有效地防止工作气体He吸入盘空腔136,如下所述。
[0050]另外,仍参见图5A,相邻沟槽入口部164之间的周向间隙Cse小于每个沟槽160在其侧壁中点Mp处的周向宽度W 3,相邻沟槽出口部166之间的周向间隙Cstj大于每个沟槽160在其侧壁中点Mp处的周向宽度W 3。沟槽160的这些尺寸被认为改进了从沟槽160排出的净化空气Pa的流动性能,如下进一步讨论的。
[0051]参见图5,沟槽160还优选地在周向方向上倾斜和/或弯曲,使得入口部164的至少一部分相对于涡轮转子124和转子盘结构122的旋转方向Dk位于出口部166的至少一部分的下游。沟槽160以如此方式的倾斜和/或弯曲使得朝向热气体路径134将净化空气PaW盘空腔136引导出沟槽160,使得净化空气Pjg对于穿过热气体路径134的工作气体He的流动在期望方向上流动。确切地说,根据本发明该方面的沟槽160将净化空气Pa引导出盘空腔136,使得净化空气流动方向与工作气体He在热气体路径134的对应轴向位置处的流动方向大致对准,工作气体He在热气体路径134的对应轴向位置处的流动方向大致平行于轮叶114的后缘114A的出口角,见图6。
[0052]如图4和6所示,密封组件150还包括内罩116的大致轴向延伸的密封结构170,该密封结构朝向叶片组件118的叶片盘130延伸。密封结构170的轴向端170A优选地紧密邻近叶片组件118的叶片盘130,使得密封结构170与平台128的上游端部140重叠。这种构造控制/限制最终流过沟槽160进入热气体路径134的冷却流体量,并还限制吸入盘空腔136的位置密封结构170内部的部分中的工作气体He量,即工作气体He从热气体路径134到盘空腔136的任何吸入必须行进通过曲折路径。密封结构170可形成为内罩116的一体部分,或者可与内罩116分离地形成并固定到内罩。
[0053]在发动机110操作期间,热工作气体He流过热气体路径134会导致叶片组件118和涡轮转子124在图5和6所示旋转方向DkI旋转。
[0054]盘空腔136和热气体路径134之间的压差(即盘空腔136中的压力大于热气体路径134中的压力)导致位于盘空腔136中的净化空气向热气体路径134流动,见图4。当净化空气Pglj达平台128的第四表面148时,净化空气Pa的一部分流入沟槽160的入口部164。净化空气Pa的该部分径向向外流过沟槽160,然后,在到达沟槽160的位于平台128的第三表面146内的部分时,净化空气Pa远离相邻的上游轮叶组件112在沟槽160内径向向外且轴向地流动。由于沟槽160的倾斜和/或弯曲(如上所讨论的)以及沟槽160与涡轮转子124和转子盘结构122 —起在旋转方向Dk上的旋转,净化空气Pa具有周向速度分量,使得净化空气Pa在与工作气体He离开上游轮叶114的后缘114A之后的流动方向大致相同的方向上排出沟槽160,见图6。
[0055]净化空气Pa从沟槽160排出会通过迫使工作气体H e远离密封组件150而帮助限制热工作气体He从热气体路径134吸入盘空腔136中。由于密封组件150限制工作气体He从热气体路径134吸入盘空腔136中,所以密封组件150允许将更少量的净化空气P八提供到盘空腔136,S卩,由于净化空气ΡΑ?盘空腔136中的温度没有因进入盘空腔136中的大量工作气体He而明显升高,因此,增加了发动机效率。
[0056]另外,由于净化空气Pa在与工作气体He离开上游轮叶114的后缘114Α之后流过热气体路径134的大致相同方向上排出沟槽160,所以与净化空气Pa和工作气体He混合有关的压力损失更小,由此还增加了发动机效率。这尤其通过本发明的沟槽160实现,因为它们形成平台128的上游端部140的倾斜第三表面146中,使得除了净化空气Pa在与热工作气体He离开轮叶114的后缘114A之后的流动方向大致相同的周向方向上排出沟槽160,从沟槽160排出的净化空气Pa在穿过热气体路径134的热工作气体He的下游流动方向上轴向地流动,即,由于沟槽160在周向方向上倾斜和/或弯曲以及与涡轮转子124和转子盘结构122 —起旋转。
[0057]应注意,沟槽160的倾斜和/或弯曲可以改变,以精细地调节净化空气Pa从沟槽160排出的方向。这基于轮叶114的后缘114A的出口角是期望的和/或期望改变与净化空气Pa和流过热气体路径134的工作气体He的混合有关的压力损失量。
[0058]还应注意,沟槽160的入口部164可以在平台128的第四表面148中径向向内或向外进一步安置,或者入口部164可以位于平台128的第三表面146中,即,使得沟槽160完全位于平台128的第三表面146中。
[0059]本文所述沟槽160优选地与平台128—起铸造或者机加工进平台中。因此,和与平台128分离地形成并固定到平台的肋相比,制造沟槽160的结构完整性和复杂度被认为得到改进。
[0060]现在参见图7,示出根据本发明另一方面的密封组件200,其中,与上面参考图4-6描述的结构类似的结构包括相同的参考标号加100。在该实施例中,形成在叶片平台228中的沟槽260由相对的第一和第二侧壁SW1、SW2形成,其中,第一侧壁S W1包括大致径向延伸且周向面向的壁,第二侧壁Sw2包括大致径向延伸壁,其面向轴向和周向方向。尽管根据该实施例的侧壁SW1、SW2是大致笔直的,并且由此它们本身不会给流出沟槽260的净化空气?4提供周向速度分量,但是由于包括平台228的叶片组件218在操作期间在上面参考图4-6所示的旋转方向Dk上旋转,所以流出沟槽260的净化空气Pa包括周向速度分量,即由沟槽260与叶片组件218 —起在旋转方向Dk上旋转引起。因此,流出根据本发明该方面的沟槽160的净化空气Pa在与沿热气体路径234行进的热工作气体大致相同的方向上流动。
[0061]现在参见图8,示出根据本发明另一方面的密封组件300。图8所示密封组件300包括位于静止的轮叶组件306的内罩304中的第一沟槽302 (本文中还称为轮叶沟槽)以及位于旋转的叶片组件312的平台310中的第二沟槽308 (本文中还称为叶片沟槽)。第一沟槽302可基本上类似于上面参考图1-3所述的沟槽60,第二沟槽308可基本上类似于上面参考图4-6所述的沟槽160。根
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