本實(shí)用新型大體上涉及燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)(“燃?xì)鉁u輪機(jī)”)，且更具體地涉及用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的輪緣腔(rim cavity)密封系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

在運(yùn)行期間，由于熱氣道的極端溫度，要非常小心來防止構(gòu)件達(dá)到會(huì)損害或劣化它們的運(yùn)行或性能的溫度。對(duì)于極端溫度尤其敏感的一個(gè)地區(qū)是熱氣道內(nèi)側(cè)的空間。常被稱作渦輪的內(nèi)輪空間或者輪緣腔的此地區(qū)包含旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子葉片附接到其上的若干渦輪葉輪或轉(zhuǎn)子。雖然轉(zhuǎn)子葉片設(shè)計(jì)成承受熱氣道的高溫，但轉(zhuǎn)子不能，并且因此需要防止熱氣道的工作流體流入輪緣腔。然而，如將會(huì)理解的，在旋轉(zhuǎn)葉片和周圍的靜止部件之間有必要存在軸向間隙，并且工作流體的熱氣體是穿過這些間隙而獲得到達(dá)內(nèi)部區(qū)域的進(jìn)出口。此外，由于發(fā)動(dòng)機(jī)變熱的方式以及不同的熱膨脹系數(shù)，取決于發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的方式，這些間隙可能變寬或者收縮。大小上的此變化使這些間隙的正確密封成為困難的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。

更具體地，燃?xì)鉁u輪機(jī)包括帶有若干列定子葉片和轉(zhuǎn)子葉片的渦輪段，其中轉(zhuǎn)子葉片的級(jí)圍繞定子葉片的靜止導(dǎo)葉一起旋轉(zhuǎn)。定子葉片和與其相關(guān)的組件延伸進(jìn)入形成于轉(zhuǎn)子葉片的兩個(gè)級(jí)之間的輪緣腔。在轉(zhuǎn)子葉片和定子葉片的內(nèi)護(hù)罩之間，并在定子葉片隔板的內(nèi)側(cè)表面和兩個(gè)轉(zhuǎn)子盤輪緣延伸部之間形成密封件。如將會(huì)理解的，熱氣流壓力在定子葉片的前側(cè)上比在后側(cè)上高，且因此在輪緣腔內(nèi)存在壓差。在現(xiàn)有技術(shù)中，定子隔板的內(nèi)側(cè)表面上的密封件可用來控制跨越定子葉片列的泄漏流。此外，可在定子葉片蓋板上使用刀口密封件來產(chǎn)生反對(duì)進(jìn)入輪緣腔的熱氣體吸收的密封。盡可能地防止進(jìn)入輪緣腔的熱氣體吸收攝入，因?yàn)檗D(zhuǎn)子盤是由與翼型件相比相對(duì)低溫材料制成的。作用在轉(zhuǎn)子盤上的高應(yīng)力與暴露于高溫一起將熱學(xué)上弱化轉(zhuǎn)子盤并且縮短其壽命。從定子隔板排放的吹掃冷卻空氣排放已經(jīng)被用來吹掃熱氣流吸收的輪緣腔。

然而，在控制輪緣腔泄漏流以便減少吹掃空氣的使用方面進(jìn)展甚少。關(guān)于吹掃的分布方面的困難導(dǎo)致不充分利用，這當(dāng)然產(chǎn)生了成本。如將會(huì)理解的，吹掃系統(tǒng)增加了發(fā)動(dòng)機(jī)的制造和維護(hù)成本，并且在維護(hù)來自輪緣腔的期望水平的壓力或者流出量方面常常是不精確的。此外，吹掃流不利地影響渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的性能和效率。即，增高水平的吹掃空氣降低發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出和效率。因此，期望的是最小化吹掃空氣的使用。結(jié)果，對(duì)于使間隙、槽腔和/或輪緣腔更好地密封于流道的熱氣體的改善的方法、系統(tǒng)和/或裝置存在持續(xù)的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本申請(qǐng)因而描述了一種燃?xì)鉁u輪機(jī)，其具有包括定子葉片和轉(zhuǎn)子葉片的渦輪，定子葉片和轉(zhuǎn)子葉片具有在槽腔中形成的密封。槽腔可包括限定在定子葉片和轉(zhuǎn)子葉片的相對(duì)面之間的軸向間隙。該密封可包括：定子懸垂部，其從定子葉片向轉(zhuǎn)子葉片延伸，以便包括外側(cè)邊緣和內(nèi)側(cè)邊緣，以及限定在兩者之間的懸垂面；轉(zhuǎn)子外側(cè)面，其從平臺(tái)邊緣徑向地向內(nèi)延伸，該轉(zhuǎn)子外側(cè)面跨越槽腔的軸向間隙與懸垂面的至少一部分相對(duì)；以及第一軸向突出部，其從轉(zhuǎn)子外側(cè)面朝定子葉片延伸。定子懸垂部和轉(zhuǎn)子葉片的第一軸向突出部可構(gòu)造成軸向地重疊。

可選地，第一軸向突出部包括相對(duì)于定子懸垂部的內(nèi)側(cè)位置，使得定子懸垂部外懸至少第一軸向突出部的末梢。

可選地，第一軸向突出部包括天使翼突出部，天使翼突出部包括在末梢處上翻的唇部。

可選地，外側(cè)邊緣包括在穿過渦輪的流道的內(nèi)邊界處的位置，且其中平臺(tái)邊緣包括在穿過渦輪的流道的內(nèi)邊界處的位置。

可選地，定子懸垂部包括限定流道的內(nèi)邊界的一部分的懸垂部頂側(cè)；且其中轉(zhuǎn)子葉片包括從平臺(tái)邊緣軸向地延伸的平臺(tái)，以便限定流道的內(nèi)邊界的一部分。

可選地，轉(zhuǎn)子外側(cè)面包括限定在平臺(tái)的懸垂鼻部和第一軸向突出部之間的凹處。

可選地，定子懸垂部的內(nèi)側(cè)邊緣包括軸向凸出邊緣；且其中定子懸垂部的凸出內(nèi)側(cè)邊緣與轉(zhuǎn)子外側(cè)面的凹處徑向地重疊。

可選地，定子懸垂部的凸出內(nèi)側(cè)邊緣與轉(zhuǎn)子外側(cè)面的凹處的徑向中點(diǎn)區(qū)域徑向地一致。

可選地，定子懸垂部的外側(cè)邊緣包括軸向凸出邊緣，其中定子懸垂部的內(nèi)側(cè)邊緣包括軸向凸出邊緣，且其中凸出內(nèi)側(cè)邊緣和凸出外側(cè)邊緣限定定子懸垂部的懸垂面的凹陷部分。

可選地，轉(zhuǎn)子外側(cè)面的凹處的外側(cè)邊緣徑向地重疊懸垂面的凹陷部分。

可選地，轉(zhuǎn)子外側(cè)面的凹處的外側(cè)邊緣與懸垂面的凹陷部分的徑向中點(diǎn)區(qū)域徑向地一致。

可選地，轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)面包括由其向定子葉片延伸的第二軸向突出部，且其中定子懸垂部和轉(zhuǎn)子葉片的第二軸向突出部構(gòu)造成軸向地重疊。

可選地，第二軸向突出部包括天使翼突出部，第二軸向突出部包括比第一軸向突出部更長(zhǎng)的軸向長(zhǎng)度，其中，與懸垂部頂側(cè)相對(duì)，定子懸垂部包括懸垂部底側(cè)，其從定子懸垂部的內(nèi)側(cè)邊緣軸向地延伸至徑向延伸的定子內(nèi)側(cè)面，且其中轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)面從轉(zhuǎn)子外側(cè)面徑向地向內(nèi)延伸，其中轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)面跨越槽腔的軸向間隙與定子內(nèi)側(cè)面的至少一部分相對(duì)。

可選地，定子內(nèi)側(cè)面包括由其向轉(zhuǎn)子葉片延伸的軸向突出部，且其中定子葉片的軸向突出部和轉(zhuǎn)子葉片的第二軸向突出部構(gòu)造成軸向地重疊。

可選地，轉(zhuǎn)子葉片的第二軸向突出部包括相對(duì)于定子葉片的軸向突出部的內(nèi)側(cè)位置，使得定子葉片的軸向突出部外懸至少轉(zhuǎn)子葉片的第二軸向突出部的末梢。

可選地，定子葉片和轉(zhuǎn)子葉片之間跨越槽腔的軸向重疊構(gòu)造成以便允許定子葉片中的一個(gè)相對(duì)于轉(zhuǎn)子葉片中的對(duì)應(yīng)的且已安裝的一個(gè)的內(nèi)側(cè)插入安裝。

可選地，密封包括與對(duì)應(yīng)的內(nèi)側(cè)結(jié)構(gòu)軸向地重疊的外側(cè)結(jié)構(gòu)，且其中外側(cè)結(jié)構(gòu)定位在定子葉片上且內(nèi)側(cè)結(jié)構(gòu)定位在轉(zhuǎn)子葉片上。

可選地，槽腔包括在渦輪的旋轉(zhuǎn)零件和靜止零件之間周向地延伸的軸向間隙，其中轉(zhuǎn)子葉片包括翼型件，其置放于穿過渦輪的流道中，并且與流經(jīng)其中的工作流體相互作用，且其中渦輪定子葉片包括翼型件，其置放于穿過渦輪的流道中，并且與流經(jīng)其中的工作流體相互作用。

可選地，槽腔包括形成在轉(zhuǎn)子葉片的上游側(cè)和定子葉片的下游側(cè)之間的一個(gè)，且其中密封包括與轉(zhuǎn)子葉片相同構(gòu)造的一列轉(zhuǎn)子葉片以及與定子葉片相同構(gòu)造的一列定子葉片之間的軸向輪廓。

可選地，槽腔包括形成在轉(zhuǎn)子葉片的下游側(cè)和定子葉片的上游側(cè)之間的一個(gè)，且其中密封包括與轉(zhuǎn)子葉片相同構(gòu)造的一列轉(zhuǎn)子葉片以及與定子葉片相同構(gòu)造的一列定子葉片之間的軸向輪廓。

在結(jié)合附圖和所附權(quán)利要求時(shí)查看優(yōu)選實(shí)施例的以下詳細(xì)描述之后，本申請(qǐng)的這些以及其他特征將變得顯而易見。

附圖說明

通過對(duì)結(jié)合附圖的本實(shí)用新型的示例性實(shí)施例的以下更詳細(xì)的描述的仔細(xì)研究，本實(shí)用新型的這些以及其他特征將被更完整地理解和了解，在附圖中：

圖1是其中可使用根據(jù)本申請(qǐng)的實(shí)施例的葉片組件的示例性渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的示意性圖示；

圖2是圖1的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮機(jī)段的截面視圖；

圖3是圖1的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪段的截面視圖；

圖4是根據(jù)本實(shí)用新型的某些方面的若干列轉(zhuǎn)子和定子葉片的內(nèi)徑向部分的示意性截面視圖；

圖5是根據(jù)本實(shí)用新型的示例性實(shí)施例的槽腔密封布置組件的截面視圖；

圖6是根據(jù)本實(shí)用新型的備選實(shí)施例的槽腔密封布置組件的截面視圖；

圖7是根據(jù)本實(shí)用新型的示例性實(shí)施例的包括帶有空氣幕組件的密封布置的槽腔的截面視圖；

圖8是根據(jù)本實(shí)用新型的備選實(shí)施例的包括帶有空氣幕組件的密封布置的槽腔的截面視圖；

圖9是根據(jù)本實(shí)用新型的備選實(shí)施例的包括帶有空氣幕組件的密封布置的槽腔的截面視圖；以及

圖10是根據(jù)本實(shí)用新型的備選實(shí)施例的包括帶有空氣幕組件的密封布置的槽腔的截面視圖。

具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型的方面和優(yōu)點(diǎn)在以下后面的描述中陳述，或者從描述中可以是顯而易見的，或者可通過本實(shí)用新型的實(shí)踐而獲悉?，F(xiàn)在將詳細(xì)參考來本實(shí)用新型的當(dāng)前實(shí)施例，其一個(gè)或更多個(gè)示例在附圖中圖示。詳細(xì)描述使用數(shù)字標(biāo)號(hào)來指代圖中的特征。圖中和描述中相似或相同的標(biāo)號(hào)可用來指本實(shí)用新型的實(shí)施例的相似或相同的零件。如將會(huì)了解的，各個(gè)示例通過本實(shí)用新型的說明來提供，并且不是本實(shí)用新型的限制。實(shí)際上，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員將顯而易見的是可在本實(shí)用新型中做出修改和變型而不背離其范圍或精神。例如，作為一個(gè)實(shí)施例的一部分圖示或者描述的特征可用在另一個(gè)實(shí)施例上而產(chǎn)生又再一個(gè)實(shí)施例。因此，意圖本實(shí)用新型覆蓋落入所附權(quán)利要求及其等價(jià)物的范圍內(nèi)的此類修改和變型。應(yīng)理解的是本文提及的范圍和極限包括位于所述極限內(nèi)的所有子范圍，包括極限本身，除非另外指明。此外，已經(jīng)選擇了某些用語來描述本實(shí)用新型及其構(gòu)件子系統(tǒng)和零件。在可能的程度上，基于對(duì)于技術(shù)領(lǐng)域常見的用辭來選擇這些用語。但是，將會(huì)理解的是此類術(shù)語常面臨不同的解釋。例如，在本文可能指代為單個(gè)構(gòu)件的可能在別處指代為由若干構(gòu)件構(gòu)成，或者在本文可能指代為包括若干構(gòu)件的可能在別處指代為單個(gè)構(gòu)件。在理解本實(shí)用新型的范圍方面，應(yīng)該不僅注意所使用的特定用辭，還應(yīng)該注意所附的說明以及上下文，以及所指代和描述的構(gòu)件的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、功能和/或用途，包括用語與若干附圖相關(guān)的方式，以及當(dāng)然還有該用辭在所附權(quán)利要求中的確切用途。另外，盡管以下示例是關(guān)于某些類型的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)呈現(xiàn)的，但是本實(shí)用新型的技術(shù)也可應(yīng)用于相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域中的本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解的其他類型的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)。

考慮到渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的本質(zhì)，貫穿此申請(qǐng)可使用若干描述性用語以便解釋發(fā)動(dòng)機(jī)和/或包括在其中的若干子系統(tǒng)或構(gòu)件的功能，并且可以證明在此部分的開始限定這些用語是有益的。因此，除非另外指出，否則這些術(shù)語及它們的定義如下。用語“前”和“后”，在沒有更進(jìn)一步的特異性的情況下，指相對(duì)于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的定向的方向。就是說，“前”指的是發(fā)動(dòng)機(jī)的前部或壓縮機(jī)端，而“后”指的是發(fā)動(dòng)機(jī)的后部或渦輪端。將會(huì)了解的是這些用語中的每一個(gè)都可用來指發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的運(yùn)動(dòng)或相對(duì)位置。用語“下游”和“上游”用來指具體導(dǎo)管內(nèi)相對(duì)于穿過其移動(dòng)的流的總方向的位置。(將會(huì)了解的是這些用語指正常運(yùn)行期間相對(duì)于預(yù)計(jì)流動(dòng)的方向，其對(duì)于本領(lǐng)域任何技術(shù)人員中的任一個(gè)都應(yīng)該是顯而易見的)。用語“下游”指的是正在流經(jīng)具體導(dǎo)管的流體的方向，而“上游”指的是與之相反的方向。因此，例如，穿過渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的工作流體的主流(其為移動(dòng)穿過壓縮機(jī)的空氣且然后變成燃燒器內(nèi)和之外的燃燒氣體)可描述為在朝向上游或壓縮機(jī)的前端的上游位置開始并在朝向下游或渦輪的后端的下游位置終止。關(guān)于描述普通類型的燃燒器內(nèi)的流的方向，如以下更詳細(xì)地描述，將會(huì)了解的是壓縮機(jī)排放空氣典型地穿過沖擊端口進(jìn)入燃燒器，沖擊端口朝向燃燒器的后端(相對(duì)于燃燒器縱向軸線及限定前/后區(qū)別的前述壓縮機(jī)/渦輪位置)集中。一旦在燃燒器中，壓縮空氣就由形成在內(nèi)部腔室周圍的環(huán)形流引向燃燒器的前端，在該處空氣流進(jìn)入內(nèi)部腔室并且反轉(zhuǎn)其流動(dòng)方向，朝向燃燒器的后端行進(jìn)。在又另一個(gè)背景下，穿過冷卻通道的冷卻劑流可以以相同的方式處理。

另外，考慮壓縮機(jī)和渦輪在中心共同軸線周圍的配置，以及許多燃燒器類型所常用的圓柱形配置，描述相對(duì)于軸線的位置的用語可在本文中使用。就這一點(diǎn)而言，將了解到的是，用語“徑向”指的是垂直于軸線的移動(dòng)或位置。與此相關(guān)，可要求描述距中心軸線的相對(duì)距離。在這種情形中，例如，如果第一構(gòu)件比第二構(gòu)件更靠近中心軸線置放，則第一構(gòu)件將描述為關(guān)于第二構(gòu)件“徑向朝內(nèi)”或在第二構(gòu)件的“內(nèi)側(cè)”。另一方面，如果第一構(gòu)件比第二構(gòu)件更遠(yuǎn)離中心軸線置放，則第一構(gòu)件將在本文中描述為關(guān)于第二構(gòu)件“徑向朝外”或在第二構(gòu)件的“外側(cè)”。另外，將了解到的是，用語“軸向”指的是平行于軸線的移動(dòng)或位置。最后，用語“周向”指的是在軸線周圍的移動(dòng)或位置。如所提到的那樣，雖然這些用語可關(guān)于延伸通過發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮機(jī)區(qū)段和渦輪區(qū)段的共同中心軸線應(yīng)用，但是這些用語還可關(guān)于發(fā)動(dòng)機(jī)的其他構(gòu)件或子系統(tǒng)使用。例如，在圓柱形燃燒器的情形中(這對(duì)許多燃?xì)鉁u輪機(jī)械是常用的)，給予這些用語相對(duì)意義的軸線是延伸通過截面形狀的中心的縱向中心軸線，該截面形狀最初是圓柱形，但是隨著其接近渦輪過渡到更環(huán)形的輪廓。

圖1是燃?xì)鉁u輪機(jī)10的示意性圖示。一般而言，燃?xì)鉁u輪機(jī)通過從由在壓縮空氣流中燃料的燃燒所產(chǎn)生的加壓熱氣體流抽取能量而運(yùn)行。如圖1中所示，燃?xì)鉁u輪機(jī)10可構(gòu)造成帶有軸向壓縮機(jī)11，其通過公共軸或轉(zhuǎn)子機(jī)械地聯(lián)接到下游渦輪段或渦輪12，以及定位在壓縮機(jī)11和渦輪12之間的燃燒器13。

圖2圖示了可用在圖1的燃?xì)鉁u輪機(jī)中的示例性多級(jí)軸向壓縮機(jī)11的視圖。如圖所示，壓縮機(jī)11可包括多個(gè)級(jí)。各個(gè)級(jí)都可包括一列壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子葉片14，繼之以一列壓縮機(jī)定子葉片15。因此，第一級(jí)可包括一列壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子葉片14，其圍繞中心軸旋轉(zhuǎn)，繼之以一列壓縮機(jī)定子葉片15，其在運(yùn)行期間保持靜止。

圖3圖示了可用在圖1的燃?xì)鉁u輪機(jī)中的示例性渦輪段或渦輪12的局部視圖。渦輪12可包括多個(gè)級(jí)。圖示了三個(gè)示例性的級(jí)，但是在渦輪12中可存在更多或更少的級(jí)。第一級(jí)包括多個(gè)渦輪輪葉或轉(zhuǎn)子葉片16(“轉(zhuǎn)子葉片”)，其在運(yùn)行期間圍繞軸旋轉(zhuǎn)，以及多個(gè)噴嘴或定子葉片(“定子葉片”)17，其在運(yùn)行期間保持靜止。定子葉片17通常彼此周向地隔開并且圍繞旋轉(zhuǎn)軸線固定。轉(zhuǎn)子葉片16可安裝在用于圍繞軸旋轉(zhuǎn)的渦輪盤或葉輪(未示出)上。還示出了渦輪12的第二級(jí)。第二級(jí)類似地包括多個(gè)周向地隔開的定子葉片17，繼之以多個(gè)周向地隔開的轉(zhuǎn)子葉片16，其也安裝在用于旋轉(zhuǎn)的渦輪葉輪上。還示出了第三級(jí)，且其類似地包括多個(gè)定子葉片17和轉(zhuǎn)子葉片16。將會(huì)了解的是定子葉片17和轉(zhuǎn)子葉片16位于渦輪12的熱氣道中。熱氣流穿過熱氣道的方向由箭頭指示。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)了解的，渦輪12可具有比圖3中所示更多或者某些情況下更少的級(jí)。每個(gè)附加的級(jí)都可包括一列定子葉片17，繼之以一列轉(zhuǎn)子葉片16。

在一個(gè)運(yùn)行的示例中，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子葉片14在軸向壓縮機(jī)11內(nèi)的旋轉(zhuǎn)可壓縮空氣流。在燃燒器13中，當(dāng)壓縮空氣與燃料混合并點(diǎn)燃時(shí)可釋放能量?？煞Q之為工作流體的從燃燒器13所得到的熱氣流然后被引到轉(zhuǎn)子葉片16上，該工作流體流引起轉(zhuǎn)子葉片16圍繞軸的旋轉(zhuǎn)。由此，工作流體流的能量轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)葉片的機(jī)械能，并且，由于轉(zhuǎn)子葉片和軸之間的連接，轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)軸的機(jī)械能。軸的機(jī)械能然后可用來驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子葉片14的旋轉(zhuǎn)，使得產(chǎn)生所需的壓縮空氣的供應(yīng)，并且還例如用來驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)以產(chǎn)生電力。

圖4示意性地圖示了根據(jù)本申請(qǐng)的某些方面的若干列葉片如它們可能在渦輪中構(gòu)造的那樣的截面視圖。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)了解的，視圖包括兩列轉(zhuǎn)子葉片16和定子葉片17的內(nèi)側(cè)結(jié)構(gòu)。每個(gè)轉(zhuǎn)子葉片16通常都包括翼型件30、燕尾榫32以及在翼型件30和燕尾榫32之間典型地稱作柄部36的構(gòu)件，翼型件置放于熱氣道中并且與渦輪的工作流體(其流動(dòng)方向由箭頭31指示)相互作用，燕尾榫32將轉(zhuǎn)子葉片16附接到轉(zhuǎn)子葉輪34上。如本文中所使用的，柄部36意在指轉(zhuǎn)子葉片16的置放于附接工具(在此情況下是燕尾榫32)和翼型件30之間的區(qū)段。轉(zhuǎn)子葉片16還可包括位于柄部36和燕尾榫30的連接部處的平臺(tái)38。每個(gè)定子葉片17通常都包括翼型件40以及在翼型件40的徑向內(nèi)側(cè)的內(nèi)側(cè)壁42和隔板44，翼型件40置放于熱氣道中并且與工作流體相互作用。典型地，內(nèi)側(cè)壁42是與翼型件40一體的并且形成熱氣道的內(nèi)邊界。隔板44典型地附接到內(nèi)側(cè)壁42上(盡管可能與其一體形成)并且沿向內(nèi)徑向方向延伸以與正好定位于其內(nèi)側(cè)的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件一起形成密封45。

將會(huì)了解的是沿著熱氣道的徑向向內(nèi)邊緣或內(nèi)部邊界在旋轉(zhuǎn)和靜止構(gòu)件之間存在軸向間隙。存在將在本文中被稱為“槽腔50”的這些間隙是因?yàn)樵谛D(zhuǎn)零件(即，轉(zhuǎn)子葉片16)和靜止零件(即，定子葉片17)之間必須維持空間。由于發(fā)動(dòng)機(jī)變熱的方式以及以不同的負(fù)載水平操作，以及，一些構(gòu)件的不同的熱膨脹系數(shù)，槽腔50的寬度(即，跨越間隙的軸向距離)通常是變化的。就是說，取決于發(fā)動(dòng)機(jī)被運(yùn)行的方式，槽腔50可以加寬或者縮窄。因?yàn)閷?duì)于旋轉(zhuǎn)零件而言刮擦靜止零件是極度不期望的，發(fā)動(dòng)機(jī)必須設(shè)計(jì)成使得在所有運(yùn)行條件期間在槽腔50位置都維持至少一些空間。這通常導(dǎo)致這樣的槽腔50，其在一些運(yùn)行條件期間具有窄的開口而在其他運(yùn)行條件期間具有相對(duì)寬的開口。當(dāng)然，帶有相對(duì)寬的開口的槽腔50是不期望的，因?yàn)槠湔兄赂嗟墓ぷ髁黧w進(jìn)入渦輪輪空間的攝入。

將會(huì)了解的是槽腔50通常存在于沿?zé)釟獾赖膹较蛳騼?nèi)邊界的旋轉(zhuǎn)零件與靜止零件交界的每個(gè)點(diǎn)處。因此，如圖所示，槽腔50形成在轉(zhuǎn)子葉片16的后緣和定子葉片17的前緣之間，以及定子葉片17的后緣和轉(zhuǎn)子葉片16的前緣之間。典型地，關(guān)于轉(zhuǎn)子葉片16，柄部36限定了槽腔50的一個(gè)邊緣，而關(guān)于定子葉片17，內(nèi)側(cè)壁42或其他類似的構(gòu)件限定了槽腔50的另一個(gè)邊緣。將在下文更詳細(xì)討論的軸向突出部51可構(gòu)造在槽腔50內(nèi)，以提供限制工作流體的攝入的彎曲通道或密封。軸向突出部51可限定為徑向的薄延伸部，其從跨越槽腔50相對(duì)的轉(zhuǎn)子葉片16和定子葉片17的內(nèi)側(cè)結(jié)構(gòu)或面突出。如將會(huì)了解的，軸向突出部51可包括在葉片16,17的每一個(gè)上，使得它們圍繞渦輪基本周向地延伸。如圖所示，軸向突出部51可包括所謂的“天使翼(angel wing)”突出部52，其從轉(zhuǎn)子葉片16的內(nèi)側(cè)結(jié)構(gòu)延伸。如圖所示，天使翼突出部52的外側(cè)、定子葉片17的內(nèi)側(cè)壁42可向轉(zhuǎn)子葉片16突出，由此形成在槽腔50的一部分上懸垂或者懸臂的定子懸垂部53。通常，在天使翼52的內(nèi)側(cè)，槽腔50被稱之為過渡成輪空間腔54。

如所指出的那樣，期望的是防止熱氣道的工作流體進(jìn)入槽腔50和輪空間腔54，因?yàn)闃O高的溫度可能損壞此區(qū)域內(nèi)的構(gòu)件?？蓸?gòu)造軸向重疊的天使翼52和定子懸垂部53以便限制一些攝入。但是，因?yàn)椴矍?0開口變化的寬度以及此類密封的限制，如果腔不用從壓縮機(jī)流出的相對(duì)高水平的壓縮空氣吹掃，則工作流體會(huì)定期地被攝入輪空間腔54。如所指出的那樣，因?yàn)榇祾呖諝庳?fù)面地影響發(fā)動(dòng)機(jī)的性能和效率，其使用應(yīng)該被極小化。

圖5到6提供了根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的槽腔密封55的截面視圖。如將會(huì)了解的，所描述的實(shí)施例包括實(shí)現(xiàn)了成本經(jīng)濟(jì)且有效的密封解決方案的若干密封構(gòu)件類型的具體幾何布置。如申請(qǐng)人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的，以本實(shí)用新型所描述并要求的方式布置，這些構(gòu)件一起作用以創(chuàng)建有益的流模式，其提供了顯著的密封益處，而不會(huì)過度依賴吹掃空氣，如所指出的那樣，這增強(qiáng)了整體發(fā)動(dòng)機(jī)效率。另外，本文描述的布置完成了密封目標(biāo)而沒有增加維護(hù)成本以及機(jī)械停機(jī)時(shí)間的限制性互鎖以及復(fù)雜的構(gòu)造。更具體地，構(gòu)造定子葉片組件和轉(zhuǎn)子葉片組件之間跨越槽腔的軸向重疊以便允許定子葉片組件相對(duì)于已經(jīng)安裝的一列或多列相鄰轉(zhuǎn)子葉片的內(nèi)側(cè)插入安裝。根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施例，密封55可包括定位于定子葉片組件上的外側(cè)密封結(jié)構(gòu)，其軸向地與定位于轉(zhuǎn)子葉片組件上的內(nèi)側(cè)密封結(jié)構(gòu)重疊，但是，如查看圖5和6之后將會(huì)了解的，它們并不由此互鎖，從而妨礙或者阻止定子葉片的插入安裝。此外，作為關(guān)于圖7到10的討論的一部分，本申請(qǐng)將討論通過使用空氣流增強(qiáng)槽腔密封的實(shí)施例，根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，空氣流與定子葉片內(nèi)的內(nèi)部冷卻通道以及本文討論的密封構(gòu)造的其他方面協(xié)同工作。如圖5中所示，定子葉片17可包括從定子葉片17向轉(zhuǎn)子葉片16延伸的定子懸垂部53。定子懸垂部53可包括外側(cè)邊緣56和內(nèi)側(cè)邊緣57，以及限定在外側(cè)邊緣56和內(nèi)側(cè)邊緣57之間的懸垂面58。外側(cè)邊緣56可定位在穿過渦輪的流道的內(nèi)邊界處。如所提及的，定子懸垂部53可包括側(cè)壁42的一部分并且限定流道的內(nèi)邊界的一部分。定子懸垂部53的該外表面將被稱為懸垂部頂側(cè)59。與懸垂部頂側(cè)59相對(duì)，定子懸垂部53包括從定子懸垂部53的內(nèi)側(cè)邊緣57軸向地延伸至定子內(nèi)側(cè)面62的懸垂部底側(cè)60，定子內(nèi)側(cè)面62是限定槽腔50的一部分的徑向延伸的內(nèi)壁。如已經(jīng)描述的，轉(zhuǎn)子葉片16可包括從平臺(tái)38的平臺(tái)邊緣66徑向向內(nèi)延伸的轉(zhuǎn)子外側(cè)面65。平臺(tái)邊緣66可定位在穿過渦輪的流道的內(nèi)邊界處。如圖所示，轉(zhuǎn)子外側(cè)面65可跨越槽腔50的軸向間隙與懸垂部面58相對(duì)。外徑向或第一軸向突出部51可從轉(zhuǎn)子外側(cè)面65向定子葉片17延伸。如圖所示，第一軸向突出部51可相對(duì)于定子懸垂部53在內(nèi)側(cè)定位。定子懸垂部53和第一軸向突出部51可構(gòu)造成使得定子懸垂部53軸向地重疊第一軸向突出部51。以這種方式，定子懸垂部53可以外懸至少第一軸向突出部51的末梢67。如所描繪的，第一軸向突出部51可構(gòu)造成天使翼突出部52。天使翼突出部52可構(gòu)造成在末梢67處包括上翻的、凹的唇部。轉(zhuǎn)子外側(cè)面65可如圖所示包括限定在平臺(tái)的懸垂鼻部和第一軸向突出部51之間的凹處68。根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施例，定子懸垂部53的內(nèi)側(cè)邊緣57可構(gòu)造成包括軸向凸出邊緣。如圖所示，內(nèi)側(cè)邊緣57的軸向凸出邊緣可構(gòu)造成以便與轉(zhuǎn)子外側(cè)面65的凹處68的徑向高度徑向地重疊。更優(yōu)選地，如圖所示，內(nèi)側(cè)邊緣57的凸出邊緣可構(gòu)造成以便與轉(zhuǎn)子外側(cè)面65的凹處68的徑向中點(diǎn)區(qū)域徑向地一致。以這種方式，結(jié)構(gòu)可以配合以便引發(fā)若干轉(zhuǎn)回流模式，其限制熱氣體攝入并且創(chuàng)建有效的槽腔密封。此外，定子懸垂部53的外側(cè)邊緣56可構(gòu)造成以便也包括軸向凸出邊緣，使得與內(nèi)側(cè)凸出邊緣57一起形成懸垂面58的凹陷部分72。優(yōu)選地，轉(zhuǎn)子外側(cè)面65的凹處68的外側(cè)邊緣定位成以便徑向地重疊懸垂面58的凹陷部分72。如圖所示，轉(zhuǎn)子外側(cè)面65的凹處68的外側(cè)邊緣56可定位成以便與懸垂面58的凹陷部分的徑向中點(diǎn)區(qū)域徑向地一致。

如圖6中所示，轉(zhuǎn)子葉片16可包括從轉(zhuǎn)子外側(cè)面65向內(nèi)延伸的轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)面69。如將會(huì)了解的，轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)面69可構(gòu)造成跨越槽腔50的軸向間隙與定子內(nèi)側(cè)面62相對(duì)。如圖所示，轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)面69可包括由其向定子葉片17延伸的內(nèi)徑向或第二軸向突出部51。定子懸垂部53和轉(zhuǎn)子葉片的第二軸向突出部51可構(gòu)造成軸向地重疊。與第一軸向突出部51類似，第二軸向突出部51可構(gòu)造成在末梢67處包括上翻的唇部的天使翼突出部52。如圖所示，第二軸向突出部51可具有比第一軸向突出部51更長(zhǎng)的軸向長(zhǎng)度。

根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施例，定子內(nèi)側(cè)面62可包括由其向轉(zhuǎn)子葉片16延伸的軸向突出部51。定子葉片17的軸向突出部51和轉(zhuǎn)子葉片16的第二軸向突出部51可構(gòu)造成以便軸向地重疊。更具體地，轉(zhuǎn)子葉片16的第二軸向突出部51可構(gòu)造成正好在定子葉片17的軸向突出部51的內(nèi)側(cè)，使得定子葉片17的軸向突出部51外懸至少轉(zhuǎn)子葉片16的第二軸向突出部51的末梢67。如將會(huì)了解的，圖5和6的槽腔50提供了一個(gè)示例，給定穿過流道的流31的指示方向，在該處槽腔50形成在轉(zhuǎn)子葉片16的上游側(cè)和定子葉片17的下游側(cè)之間。應(yīng)該意識(shí)到本實(shí)用新型的備選實(shí)施例包括其中槽腔50形成在轉(zhuǎn)子葉片16的下游側(cè)和定子葉片17的上游側(cè)之間的情況。

圖7到10是槽腔構(gòu)造的截面視圖，該槽腔構(gòu)造具有包括按照本實(shí)用新型的示例性實(shí)施例的空氣幕組件的密封布置55。如圖所示，這些構(gòu)造的示例性槽腔密封55可包括許多已經(jīng)描述過的相同的密封構(gòu)件。即，在優(yōu)選的實(shí)施例中，如以上所描述的，定子懸垂部53朝向轉(zhuǎn)子葉片16延伸，以便外懸從轉(zhuǎn)子葉片16突出的軸向突出部51。如之前所討論的，軸向突出部51可構(gòu)造成從轉(zhuǎn)子外側(cè)面65向定子葉片17延伸的天使翼突出部52。作為圖7到10的密封55的一部分，可將一個(gè)或更多個(gè)端口73設(shè)置在定子懸垂部53的懸垂部底側(cè)60上。端口73可構(gòu)造成將冷卻劑指向軸向突出部51。更具體地，如圖所示，端口73可構(gòu)造成使從端口73排出的流體瞄準(zhǔn)到天使翼52的外側(cè)表面74上。如關(guān)于圖9和10的實(shí)施例更完整地討論的，天使翼52的外側(cè)表面74可構(gòu)造成接納從端口73排出的流體并以期望的方式使其偏轉(zhuǎn)，諸如朝向槽腔50的入口76，以便抵抗熱氣體的攝入。

由端口73排出的流體可為冷卻劑，其典型地是從壓縮機(jī)流出的壓縮空氣。如圖所示，端口73可構(gòu)造成經(jīng)由形成在定子葉片17內(nèi)的一個(gè)或更多個(gè)內(nèi)部冷卻通道77與諸如冷卻劑氣室75的冷卻劑源流體地連通?？纱┻^定子懸垂部53形成內(nèi)部冷卻通道77。如將會(huì)了解的，冷卻劑氣室75可采用許多構(gòu)造。冷卻劑氣室75可構(gòu)造成使冷卻劑從冷卻劑源循環(huán)穿過定子葉片，其可為穿過翼型件40形成的內(nèi)部通道。根據(jù)圖7到9中所示的優(yōu)選實(shí)施例，冷卻劑通道77可構(gòu)造成在到達(dá)端口73之前正好在懸垂部頂側(cè)59的表面和/或懸垂面58下延伸。如將會(huì)了解的，標(biāo)定為懸垂部頂側(cè)59和懸垂面58的表面區(qū)域是需要高水平的主動(dòng)內(nèi)部冷卻的區(qū)域。通過將穿過端口73最終地排出的冷卻劑帶至非?？拷@些區(qū)域內(nèi)的表面，冷卻劑被有效地用于經(jīng)由移動(dòng)穿過冷卻通道77來對(duì)流地冷卻這些表面區(qū)域，并且經(jīng)由端口73排出冷卻來抵抗熱氣體攝入。根據(jù)示例性實(shí)施例，冷卻通道77可構(gòu)造成若干平行的內(nèi)部通道，它們以圍繞渦輪規(guī)律的周向間隔緊密地隔開。

如圖8中所示，端口73可沿軸向方向(而不是圖7的徑向方向)傾斜，以便增強(qiáng)性能的某些方面。角度的方向可朝向槽腔50的入口76，以便形成抵抗攝入的更直接的空氣幕。更具體地，參考內(nèi)側(cè)瞄準(zhǔn)的(trained)基準(zhǔn)線79(即，其呈現(xiàn)了起始于端口73且然后沿內(nèi)側(cè)方向朝渦輪的軸線延伸的線)，端口73是軸向地傾斜的，使得來自端口73的排放的方向(“排放方向”)80創(chuàng)建相對(duì)于內(nèi)側(cè)瞄準(zhǔn)的基準(zhǔn)線79的排放角81。正角是從定子內(nèi)側(cè)面向外瞄準(zhǔn)的角。根據(jù)某些實(shí)施例，排放角81可在20和60°之間。如所指出的，端口73可具有軸向傾斜，由此具有基本與內(nèi)側(cè)瞄準(zhǔn)的基準(zhǔn)線79相同的排放方向80。根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施例，通過將通道77的出口端口73沿周向方向定向，排放也可具有沿旋轉(zhuǎn)方向的螺旋分量。

根據(jù)其他實(shí)施例，如圖9和10中所示，天使翼突出部52可構(gòu)造成包括偏轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)82，偏轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)82構(gòu)造成以便以期望的方式將來自端口73的冷卻劑偏轉(zhuǎn)。如圖9和10中所示，偏轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)82可沿軸向突出部51的外側(cè)表面74定位，并且可從外側(cè)表面74突出。根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施例，偏轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)82包括用于朝向槽腔50的入口76指引冷卻劑的偏斜表面。例如，如圖9中所示，偏轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)82可包括相對(duì)于軸向突出部51的外側(cè)表面74偏斜地定向的偏轉(zhuǎn)表面，以便使來自端口73的徑向?qū)R的冷卻劑排放繼續(xù)偏轉(zhuǎn)并且沿著外側(cè)表面74更加軸向的流徑偏轉(zhuǎn)。偏轉(zhuǎn)方向可為沿著槽腔的入口76的方向。如圖10中所示，在備選的實(shí)施例中，偏轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)可包括使排放更加直接地朝向入口76(即，沿著豎直或徑向方向)偏轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)。

如本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)了解的，以上關(guān)于若干示例性實(shí)施例描述的許多不同的特征和構(gòu)造還可選擇性地應(yīng)用以形成本實(shí)用新型的其他可能實(shí)施例。出于簡(jiǎn)要的目的并且考慮到本領(lǐng)域普通技術(shù)人員的能力，在本文中沒有仔細(xì)討論每種可能的迭代，但是由所附若干權(quán)利要求所囊括的所有組合以及可能的實(shí)施例都旨在成為本實(shí)用新型的一部分。此外，通過本實(shí)用新型的若干示例性實(shí)施例的以上描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)發(fā)覺改善、改變和修改。在本領(lǐng)域內(nèi)的此類改善、改變和修改也旨在由所附權(quán)利要求所覆蓋。另外，應(yīng)顯而易見的是之前所述僅涉及本申請(qǐng)的所描述的實(shí)施例，且在本文中可做出多種改變和修改而不背離如由所附權(quán)利要求及其等價(jià)物所限定的本申請(qǐng)的精神和范圍。