[发明专利]用于反向旋转涡轮组件的密封组件及其操作方法

说明书

本申请提供一种燃气涡轮发动机，其包括涡轮转子、至少部分地包绕涡轮转子的涡轮框架，以及外直径密封组件。涡轮转子包括内部护罩、外部护罩，以及联接内部护罩和外部护罩的至少一个连接翼型件。外部护罩包括沿径向方向向内延伸的多个外部护罩翼型件。外直径密封组件包括设置在涡轮框架与涡轮转子的外部护罩之间的滑动部分。外直径密封组件限定滑动部分的纵向面的径向内侧的外部护罩处的次级齿，以及沿轴向限定在滑动部分的径向面附近的主齿。本申请还提供一种操作用于相互交叉涡轮发动机的静止涡轮框架与外部护罩转子之间的密封组件的方法。

技术领域

本申请大体上涉及燃气涡轮发动机架构和操作。更具体而言，本申请涉及用于涡轮区段的密封和间隙控制的方法。

背景技术

燃气涡轮发动机大体上包括涡轮区段，所述涡轮区段在燃烧区段的下游，可随压缩机区段旋转而旋转和操作燃气涡轮发动机产生动力，例如推进力。一般燃气涡轮发动机设计标准常常包括必须平衡或折衷的冲突标准，包括提高燃料效率、操作效率和/或动力输出，同时维持或减少重量、零件数量和/或包装(即发动机的轴向和/或径向尺寸)。

已知的常规和相互交叉燃气涡轮发动机大体上包括涡轮区段的旋转构件与静止构件之间的迷宫式密封件。空气大体上需要密封在腔内，以避免过量泄漏到核心流动路径中。此外，对于包括旋转的外鼓或护罩的涡轮区段，转子与定子组件之间的相对闭合或空隙变化。例如，迷宫式密封件大体上具有随直径增大而升高的每单位直径的泄漏率，从而在旋转的外鼓与静止壳界面处使迷宫式密封件的低效提高。因此，已知的迷宫式密封组件可导致泄漏，泄漏可消除相互交叉涡轮区段带来的效率。

此外，已知的密封组件可包括耐磨结构，其设计成在各种热条件和转速下允许或容许转子密封件相对于静止结构如护罩的摩擦。然而，随着发动机操作和摩擦静止结构，随着时间推移，密封组件的有效性降低，从而降低涡轮性能和效率，这可消除相互交叉涡轮区段的效率。

因此，所需的是一种用于燃气涡轮发动机的相互交叉涡轮区段的密封组件，其可容许转子组件相对于静止结构或框架的较大轴向和径向转移。此外，需要一种随时间推移提供很少或不提供劣化的密封组件。

发明内容

本发明的各方面和优势将部分地在以下描述中阐述，或可从所述描述显而易见，或可通过本发明的实践而得知。

本申请提供一种燃气涡轮发动机，其包括涡轮转子、至少部分地包绕涡轮转子的涡轮框架，以及外直径密封组件。涡轮转子包括内部护罩、外部护罩，以及联接内部护罩和外部护罩的至少一个连接翼型件。外部护罩包括沿径向方向向内延伸的多个外部护罩翼型件。外直径密封组件包括设置在涡轮框架与涡轮转子的外部护罩之间的滑动部分。外直径密封组件限定滑动部分的纵向面的径向内侧的外部护罩处的次级齿，以及沿轴向限定在滑动部分的径向面附近的主齿。

在一个实施例中，滑动部分的径向面限定穿过其间的多个进给孔，并且空气流穿过其间进入和流出。

在另一个实施例中，次级齿和主齿分别限定在涡轮转子的外部护罩上。

在又一个实施例中，次级齿和滑动部分的纵向面一起限定其间的径向间隙。

在再一个实施例中，主齿和滑动部分的径向面一起限定其间的轴向间隙。

在一个实施例中，滑动部分限定穿过其间的多个通风开口。

在各种实施例中，发动机还包括联接到涡轮框架上的第五歧管。第五歧管将加压空气流提供至外直径密封组件。在一个实施例中，第五歧管联接到压力调节阀上，与第二歧管流体连通，以提供来自第一涡轮轴承的加压空气。在另一个实施例中，第五歧管联接到压缩机区段上，且延伸至涡轮框架来将加压空气流提供至密封组件。

在一个实施例中，涡轮框架还包括弹簧结构，其提供外直径密封组件的滑动部分的位移。