[发明专利]尾部外缘密封装置

说明书

关于联邦赞助的开发的声明

本发明的开发在某种程度上受美国能源部授予的合同号DE-FC26-05NT42644的支持。因此，美国政府可以在本发明中具有特定权利。

技术领域

本发明涉及用于燃气涡轮发动机中的涡轮叶片的尾部外缘密封装置。特别地，本发明涉及被合并为尾部外缘密封装置的一部分的导流元件。

背景技术

在发动机的涡轮部分中使用的燃气涡轮发动机叶片典型地经由迫使压缩气体通过的内部冷却通道而被冷却。该压缩气体典型地从由发动机的压气机产生的压缩气体供给抽取。然而，用于冷却的压缩气体的抽取减少了可用于燃烧的压缩气体的量。这相应地降低了发动机效率。因此，使用于冷却的从压气机取回的冷却空气的量最小化在现代燃气涡轮设计中是重要的技术。

在一些燃气涡轮发动机模型中，下游叶片沿径向延伸得相对远。下游叶片可以包括例如最后一列叶片。冷却通道典型地使来自叶片的基部的冷却空气指向顶部，在顶部处被排放至燃烧气体的流。借助于在叶片内径向向外如此远地的延伸的冷却通道，叶片以及布置在叶片内的冷却通道的转动将离心力施加于冷却空气，该离心力冷却通道中的冷却空气向径向向外施力。冷却空气离开叶片且在冷却通道内产生冷却空气的流。冷却通道内的流产生了将从叶片的基部附近的转子腔抽取更多的冷却空气进入冷却通道的吸引。因此，与迫使压缩空气通过冷却通道的传统冷却不同，诸如存在于燃气涡轮发动机外侧的环境空气等的未被压缩的空气可以用于冷却下游叶片。

环境空气的静压力比转子腔中的静压力足够大，以产生从环境空气的源朝向转子腔的冷却流体的流。因而，环境空气的静压力将环境空气的供给推向转子腔，由叶片的转动产生的吸引于是通过涡轮叶片中的冷却通道从转子腔抽取环境空气，由此完成环境空气冷却回路。该吸引力有助于将环境空气抽取到转子腔中。以这种方式，能够维持遍及冷却回路的环境空气流。

然而，转子腔内的环境空气的静压力实质上没有比热气体路径的径向向内区域中的燃烧气体的静压力大。在热气体路径的径向向内区域中的燃烧气体的静压力可以周向地变化，且可能存在在燃烧气体中产生静压力差的瞬时操作条件。这些条件可能导致通过缘密封件提取热气体,缘密封件将转子腔从热气体路径的径向向内区域中的热气体分离。热气体的提取对于发动机的寿命可能不利。因而，在现有技术中存在改进的余地。

附图说明

鉴于如下附图，在以下描述中解释了本发明：

图1是诱导空气冷却回路的一部分的侧视图的示意性截面。

图2是图1的诱导空气冷却回路中的缘密封件的一部分侧视图的示意性截面。

图3是图2的缘密封件的导叶的图。

图4是图2的缘密封件的泵取翅片的图。

具体实施方式

本发明人设计了一种尾部外缘密封装置(缘密封件)，其包括各种导流元件，该各种导流元件防止热气体提取到与缘密封件相邻的外腔以及外腔向内的转子腔，且使来自外腔的并且进入热气体路径的吹扫流最小化。使吹扫流最小化留下更多的冷却流体可用于冷却涡轮叶片。各种导流元件可以独立地或一起地在缘密封件内使用。尾部外缘密封装置可以用于利用压缩空气冷却的涡轮叶片或可以用于使用环境空气冷却配置冷却的涡轮叶片。本文的说明书描述了如在环境空气冷却配置中使用的尾部外缘密封装置，但是该技术还可以直接应用于压缩空气冷却配置。