[发明专利]涉及涡轮发动机及用于涡轮发动机的密封部的系统和装置

说明书

技术领域

本申请一般地涉及用于改进涡轮发动机的效率和/或运行的方法、系统和/或装置，如本文中所使用且除非另外明确地规定，否则涡轮发动机意味着包括所有类型的涡轮机或转式发动机，包括燃气涡轮发动机、飞机发动机、蒸汽涡轮发动机及其它。更具体地，但并不作为限制，本申请涉及适于涡轮发动机的改进的密封部的系统和装置。

背景技术

涡轮发动机的性能主要受其消除或减少泄漏和/或冷却空气的使用的能力影响。泄漏通常由越过泄漏间隙存在的压力差引起。尽管能够降低越过泄漏间隙的压力差，但这会对工作流体速度分量的空气动力学设计产生不希望的限制。减少间隙本身是希望的，但由于在旋转和固定的构件之间的不可避免的不同热特性以及旋转的构件的离心特性，消除间隙通常不可行。另外考虑到支配热和离心特性的构件制造公差和运行状况的变化，通常情况是泄漏间隙在某些有代表性的运行状况期间形成。

在燃气涡轮发动机的情况下，常将冷却空气直接从压缩机发送至涡轮机构件，以保护构件不受热气体路径的极端温度影响。冷却空气可用来直接冷却部件，或在一些情况中，还可用来吹扫腔，腔对穿过沿着热气体路径存在的间隙的工作流体的吸入是开放的。通常，为了吹扫腔而造成冷却空气的流出(即冷却空气的流从腔进入热气体路径)，该流出充分地防止工作流体穿过间隙的流入。然而，与泄漏类似，吹扫流不利地影响涡轮发动机的性能和效率。因此，应该最小化吹扫空气的使用。

结果，存在对于在涡轮发动机内更好地密封间隙或腔的改进的系统和装置的需求。特别是，存在对于减少泄漏和/或冷却空气的使用的改进的密封部的需求。

发明内容

本申请因而描述了包括涡流突出件的涡轮发动机，该涡流突出件布置在于涡轮发动机的运行期间旋转的构件上；其中，涡流突出件包括外表面，该外表面构造成当构件在运行期间旋转时引起涡流流型。

本申请另外描述了包括涡流突出件的涡轮发动机，该涡轮突出件布置在于涡轮发动机的运行期间旋转的构件上；其中，涡流突出件包括外表面，该外表面构造成当构件在运行期间旋转时引起涡流流型；其中：涡轮发动机包括转子叶片，转子叶片包括柄部、安装在柄部上的翼型件、由翼型件的径向外端支承的末梢护罩(shroud)、从末梢护罩大致径向延伸的密封导轨(seal rail)；涡流突出件附接在末梢护罩的径向外表面和密封导轨的径向对齐表面的其中一个上；将涡流突出件定位成使得引起的涡流流型阻止工作流体从密封导轨的上游侧向密封导轨的下游侧的泄漏。

本申请另外描述了包括涡流突出件的涡轮发动机，该涡流突出件布置在于涡轮发动机的运行期间旋转的构件上；其中，该涡流突出件包括外表面，该外表面构造成当构件在运行期间旋转时引起涡流流型；其中：涡轮发动机包括转子叶片，转子叶片包括楔形榫和柄部，楔形榫将转子叶片附接在转子叶轮上，而柄部在翼型件与楔形榫之间；该涡轮发动机包括定子叶片；由在转子叶片和定子叶片之间的轴向间隙限定沟槽腔；涡流突出件附接在转子叶片上，并且构造且定位在其上以便引起的涡流流型阻止工作流体的流进入沟槽腔；涡流突出件包括非轴对称的突出件；涡流突出件的外表面的轮廓包括大致平滑弯曲的轮廓和近似部分螺旋面的形状。

联系附图和所附权利要求书，在查看优选实施例的以下详细描述后，本发明的这些和其它特征将变得清楚。

附图说明

通过仔细研究联系附图的示例性实施例的以下更详细的描述，将更彻底地明白和理解本发明的这些和其它特征，在附图中：

图1是在其中可使用本申请的实施例的示例性燃气涡轮发动机的示意性表示；

图2是在图1的燃气涡轮发动机中的压缩机的截面图；

图3是在图1的燃气涡轮发动机中的涡轮的截面图；

图4是根据常规设计的涡轮转子叶片的侧视图；

图5是图4的涡轮转子叶片的顶视图；

图6是具有根据本发明的一个示例性实施例的涡流突出件的末梢带护罩的涡轮转子叶片的透视图；

图7是图6的末梢带护罩的涡轮转子叶片的备选透视图；

图8是具有根据本发明的一个备选实施例的涡流突出件的末梢带护罩的涡轮转子叶片的透视图；

图9是具有根据本申请的一个示例性实施例的涡流突出件和周围涡轮机外壳的末梢带护罩的涡轮转子叶片的示意性截面图；

图10是如在根据常规设计的示例性涡轮机中构造的若干排的转子和定子叶片的径向内部分的示意性截面图；

图11是根据本发明的一个示例性实施例的沟槽腔和涡流突出件的截面图；以及

图12是根据本发明的一个备选实施例的沟槽腔和涡流突出件的截面图。