[发明专利]轮缘密封装置

说明书

一种用于涡轮级的密封装置包括轮叶组件，该轮叶组件包括径向内部轮叶平台（12）、径向外部轮叶平台（30）和翼型件（28）。该密封装置还包括轮缘密封特征部（14），其包括从径向内部轮叶平台（12）的径向向内的表面（26）径向向内延伸的前轮缘密封腿（24）和后轮缘密封腿（66）。冲击板（16）覆盖该径向内部轮叶平台的径向面向内的表面（26），并且轴向向后延伸直至后轮缘密封腿（66）。轮缘密封围护结构（20）位于冲击板（16）的径向内部，并且在径向内部轮叶平台（12）的后部部分（58）之上轴向延伸直至后轮缘密封腿（66）。冷却腔（25）被限定在轮缘密封围护结构（20）和冲击板（16）之间。该冷却腔轴向向后延伸直至后轮缘密封腿（66），以为径向内部轮叶平台（12）的后部部分（58）提供冷却。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年8月22日提交的美国临时申请号62/548,649的优先权，其内容通过引用整体地结合于本文中。

技术领域

本发明涉及燃气涡轮发动机，并且更具体而言，涉及用于燃气涡轮发动机中的涡轮叶片的轮缘密封装置。

背景技术

在工业燃气涡轮发动机中，产生热压缩气体。燃烧系统从压缩机接收空气，并且通过混合在燃料中并燃烧混合物将其提升到高能级，其后燃烧器的产物膨胀通过涡轮。热气流通过涡轮并膨胀以产生机械功，该机械功用于驱动发电机来发电。所述涡轮通常包括多级定子轮叶和转子叶片，以将来自该热气流的能量转换成驱动发动机的转子轴的机械能。涡轮入口温度受限于涡轮部件的材料属性和冷却能力。这对于上游级涡轮轮叶和叶片尤其重要，因为这些翼型件暴露于系统中最热的气流。

涡轮部段和压缩机部段两者都具有固定或非旋转的部件，例如轮叶，其与例如叶片之类的可旋转部件协作，以便压缩热工作气体并使之膨胀。机器内的许多部件必须通过冷却流体来冷却，以防止部件过热。

所述涡轮部段通常包括交替成排的涡轮轮叶和涡轮叶片。这些轮叶和叶片各自从相应的平台突出，这些平台在组装时形成轮叶和叶片环。这些轮叶和叶片环各自具有轮缘，这些轮缘大致彼此相对，并且在它们之间至少部分地限定冷却腔。

鉴于现代发动机中实施的高压比和高发动机点火温度，例如翼型件（例如，涡轮部段内的固定轮叶和旋转叶片）之类的某些部件必须用冷却流体（例如，从压缩机部段中的压缩机排出的空气）来冷却，以防止部件过热。冷却空气通过部分地位于叶片环和轮叶环之间的腔的流动可冷却相邻的部件。

将热工作气体从热气路径吸入到机器中的包含冷却流体的盘腔中例如通过产生较高的盘和叶片根部温度而降低发动机的性能和效率。例如通过轮缘密封件将工作气体从该热气路径吸入到该盘腔中也可能会减少该盘腔中和周围的部件的使用寿命和/或造成这些部件的故障。

发明内容