本实用新型专利技术提供一种燃气涡轮机。所述燃气涡轮机具有涡轮，所述涡轮包括定子叶片和转子叶片以及在两者之间限定的沟槽腔，所述沟槽腔中形成有密封件。所述密封件可以包括：定子悬突，所述定子悬突从所述定子叶片朝着所述转子叶片延伸从而包括悬突顶侧和与所述悬突顶侧相对的悬突底侧；转子外侧面，所述转子外侧面从平台边缘径向向内延伸，所述转子外侧面横越所述沟槽腔的轴向间隙与悬垂面的至少一部分相对；轴向突起，所述轴向突起从所述转子外侧面朝着所述定子叶片延伸从而与所述定子悬突轴向地重叠；以及内部冷却通道，所述内部冷却通道通过所述定子悬突延伸到通过所述悬突底侧形成的端口。所述端口可以配置成朝着所述轴向突起引导从所述端口排出的冷却剂。
【技术实现步骤摘要】
本技术总体上涉及燃式燃气涡轮机(“燃气涡轮发动机”)，并且更具体地涉及燃气涡轮机的轮缘腔密封系统。
技术介绍
在操作期间，由于热气体路径的极端温度，需要非常小心地防止部件达到将破坏或降低其操作或性能的温度。对极端温度特别敏感的一个区域是在热气体路径的内侧的空间。常常被称为涡轮的内部叶轮空间(inner wheelspace)或轮缘腔(rim cavity)的该区域包含旋转转子叶片附连在其上的若干涡轮叶轮或转子。尽管转子叶片设计成耐受热气体路径的高温，但是转子不耐高温，并且因此必须防止热气体路径的工作流体流动到轮缘腔中。然而，将领会轴向间隙必然存在于旋转叶片和周围静止部件之间，并且正是通过这些间隙工作流体的热气体获得进入内部区域。另外，由于发动机变热的方式和不同的热膨胀系数，这些间隙可以依赖于发动机的操作方式加宽和收缩。尺寸的该变化性使这些间隙的适当密封成为困难的设计挑战。更具体地，燃气涡轮机包括具有多排定子叶片和转子叶片的涡轮部段，其中转子叶片的多个级一起围绕定子叶片的静止引导轮叶旋转。定子叶片和与其相关的组件延伸到在转子叶片的两个级之间形成的轮缘腔中。密封件在转子叶片和定子叶片的内护罩之间，并且在定子叶片隔板的内侧表面和两个转子盘缘边延伸部之间形成。将领会，热气流压力在定子叶片的前侧比在后侧更高，并且因此压力差存在于轮缘腔内。在现有技术中，定子隔板的内侧表面上的密 封件可以用于控制横越定子叶片排的泄漏流动。另外，刀缘密封件(knife edge seals)可以在定子叶片盖板上使用以产生防热气体摄入轮缘腔中的密封。尽可能防止热气体摄入轮缘腔中，原因是转子盘由比翼型相对耐低温的材料(low temperature material)制造。作用于转子盘的高应力与暴露于高温一起将热弱化转子盘并且缩短其寿命。从定子隔板排出的吹扫冷却空气已用于吹扫轮缘腔的热气流摄入。然而，在控制轮缘腔泄漏流动从而减小吹扫空气的使用方面发展很慢。关于吹扫分配的困难当然导致的代价是低效的使用。将领会，吹扫系统增加发动机的制造和维护成本，并且常常在保持期望的压力水平或从轮缘腔的流出方面是不精确的。此外，吹扫流动不利地影响涡轮发动机的性能和效率。也就是说，吹扫空气的增加水平减小发动机的输出和效率。因此，期望最小化吹扫空气的使用。因此，持续不断地需要改进的方法、系统和装置，其更好地密封间隙、沟槽腔和/或轮缘腔以免于流动路径的热气体。
技术实现思路
本申请因此描述一种燃气涡轮机，所述燃气涡轮机具有的涡轮包括定子叶片、转子叶片、限定在定子叶片和转子叶片之间的沟槽腔(trench cavity)以及形成所述沟槽腔中的密封件。所述沟槽腔是在所述定子叶片和所述转子叶片的相对内侧面(opposing inboard faces)之间限定的轴向间隙(axial gap)。所述密封件可以包括：定子悬突(stator overhang)，所述定子悬突从所述定子叶片朝着所述转子叶片延伸从而包括限定流动路径的内边界的一部分的悬突顶侧(topside)，和与所述悬突顶侧相对的悬突底侧(underside)；转子外侧面(rotor outboard face)，所述转子外侧面从平台边缘径向向内延伸，所述转子外侧面横越所述沟槽腔的所述轴向间隙与悬垂面(overhang face)的至少一部分相对；轴向突起(axial projection)，所述轴向突起从所述转子外侧面朝着所述定子叶片延伸从而与所述 定子悬突轴向地重叠；以及内部冷却通道(axial projection)，所述内部冷却通道通过所述定子悬突延伸到穿过所述悬突底侧形成的端口(port)。所述端口配置成朝着所述轴向突起引导从所述端口排出的冷却剂。所述端口可以配置成朝着所述轴向突起引导从其排出的冷却剂并且可以配置成在旋转方向上引导冷却剂。其中，所述轴向突起包括相对于所述定子悬突的内侧位置；其中所述端口配置成朝着所述轴向突起的外侧表面(outboard surface)引导从其排出的冷却剂；并且其中所述轴向突起包括从形成在所述转子外侧面的连接轴向地延伸的径向狭窄刚性结构。其中，所述定子悬突包括外侧边缘(outboard edge)和内侧边缘(inboard edge)，以及限定在两者之间的悬垂面；并且其中所述悬突底侧从所述定子悬突的内侧边缘轴向地延伸到径向延伸定子内侧面。其中，所述轴向突起包括相对于所述定子悬突的内侧位置使得所述定子悬突至少悬突在第一轴向突起的尖端处；并且其中所述轴向突起包括天使翼(angel wing)突起，所述天使翼突起包括在所述尖端处的上翻唇边。其中，所述外侧边缘包括在通过所述涡轮的流动路径的内边界处的位置；其中平台边缘包括在通过所述涡轮的流动路径的内边界处的位置；并且其中所述转子叶片包括平台，所述平台从所述平台边缘轴向地延伸从而限定所述流动路径的所述内边界的一部分。其中，内侧调整参考线(inboard trained reference line)包括源自所述端口并且然后在内侧方向上直接朝着所述燃气涡轮机的轴线延伸的线；其中排出方向包括所述端口对准的方向；并且其中排出角(discharge angel)包括在所述内侧调整参考线和所述排出方向之间形成的角。其中，所述排出角为大约0°。所述燃气涡轮机还包括布置在所述轴向突起的外侧表面上的偏转结构(deflecting structure)；并且其中从所述端口的排出方向包括朝着所述偏转结构的方向以便在预定方向上偏转从其通过的冷却剂。其中，所述偏转结构配置成接收从所述端口排出的流体以便朝着所述沟槽腔的入口偏转。其中，所述偏转结构包括从所述轴向突起的外侧表面径向地突出的突起，并且其中所述偏转结构包括偏转表面。其中，所述偏转表面包括相对于所述轴向突起的外侧表面的倾斜配置。其中，所述端口包括远离所述定子叶片定向的20°到60°之间的排出角。其中，所述天使翼突起布置在所述转子叶片的上游侧并且所述端口布置在所述定子叶片的下游侧。其中，所述天使翼突起布置在所述转子叶片的下游侧并且所述端口布置在所述定子叶片的上游侧。其中，所述端口包括与从所述沟槽腔的入口行进到叶轮空间腔的摄入工作流体的流动方向相对地倾斜的排出方向。其中，所述端口配置成与通过所述定子悬突的内部形成的内部冷却通道流体地连通，所述内部冷却通道包括到延伸通过所述定子叶片的翼型的冷却剂源的连接。其中，所述冷却通道配置成连接到冷却剂增压室并且与所述悬突顶侧平行地和紧邻地延伸。其中，所述冷却通道配置成与所述悬垂面平行地和紧邻地延伸。其中，所述冷却通道配置成连接到冷却剂增压室并且与所述悬突顶侧平行地和紧邻地延伸；其中，靠近所述定子悬突的外侧边缘，所述冷却通道包括朝着所述悬突底侧的转弯部；并且其中所述 冷却通道配置成从所述转弯部向所述端口延伸且与所述悬垂面平行地和紧邻地延伸。其中，所述天使翼突起沿着所述转子叶片的周向宽度延伸；其中所述定子悬突沿着所述转子叶片的周向宽度延伸；并且其中所述端口包括沿着所述定子悬突的周向宽度以周向间距间隔的多个分立端口。通过阅览结合附图进行的优选实施例的以下详细描述和附带的权利要求，本申请的这些和其它特征将变得明显。附图说明通过仔细研究结合附图进行的本实用本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种燃气涡轮机，所述燃气涡轮机具有涡轮，所述涡轮包括定子叶片和转子叶片以及限定在两者之间的沟槽腔，所述沟槽腔中形成有密封件，所述沟槽腔包括在所述定子叶片和所述转子叶片的相对内侧面之间限定的轴向间隙，其特征在于，所述密封件包括：定子悬突，所述定子悬突从所述定子叶片朝着所述转子叶片延伸从而包括限定流动路径的内边界的一部分的悬突顶侧，和与所述悬突顶侧相对的悬突底侧；转子外侧面，所述转子外侧面从平台边缘径向向内延伸，所述转子外侧面与悬垂面的至少一部分横越所述沟槽腔的所述轴向间隙相对；轴向突起，所述轴向突起从所述转子外侧面朝着所述定子叶片延伸从而与所述定子悬突轴向地重叠；以及内部冷却通道，所述内部冷却通道通过所述定子悬突延伸到通过所述悬突底侧形成的端口；其中所述端口配置成朝着所述轴向突起引导从所述端口排出的冷却剂。
【技术特征摘要】
2014.12.30 US 14/5858711.一种燃气涡轮机，所述燃气涡轮机具有涡轮，所述涡轮包括定子叶片和转子叶片以及限定在两者之间的沟槽腔，所述沟槽腔中形成有密封件，所述沟槽腔包括在所述定子叶片和所述转子叶片的相对内侧面之间限定的轴向间隙，其特征在于，所述密封件包括：定子悬突，所述定子悬突从所述定子叶片朝着所述转子叶片延伸从而包括限定流动路径的内边界的一部分的悬突顶侧，和与所述悬突顶侧相对的悬突底侧；转子外侧面，所述转子外侧面从平台边缘径向向内延伸，所述转子外侧面与悬垂面的至少一部分横越所述沟槽腔的所述轴向间隙相对；轴向突起，所述轴向突起从所述转子外侧面朝着所述定子叶片延伸从而与所述定子悬突轴向地重叠；以及内部冷却通道，所述内部冷却通道通过所述定子悬突延伸到通过所述悬突底侧形成的端口；其中所述端口配置成朝着所述轴向突起引导从所述端口排出的冷却剂。2.根据权利要求1所述的燃气涡轮机，其特征在于，所述轴向突起包括相对于所述定子悬突的内侧位置；其中所述端口配置成朝着所述轴向突起的外侧表面引导从所述端口排出的冷却剂；并且其中所述轴向突起包括从形成在所述转子外侧面的连接轴向地延伸的径向狭窄刚性结构。3.根据权利要求2所述的燃气涡轮机，其特征在于，所述定子悬突包括外侧边缘和内侧边缘，以及限定在外侧边缘和内侧边缘之间的悬垂面；并且其中所述悬突底侧从所述定子悬突的内侧边缘轴向地延伸到径 向延伸定子内侧面；其中所述轴向突起包括相对于所述定子悬突的内侧位置使得所述定子悬突至少从第一轴向突起的尖端处悬突；并且其中所述轴向突起包括天使翼突起，所述天使翼突起包括在所述尖端处的上翻唇边。4.根据权利要求3所述的燃气涡轮机，其特征在于，所述外侧边缘包括在通过所述涡轮的流动路径的内边界处的位置；其中平台边缘包括在通过所述涡轮的流动路径的内边界处的位置；并且其中所述转子叶片包括平台，所述平台从所述平台边缘轴向地延伸从而限定所述流动路径的所述内边界的一部...
【专利技术属性】
技术研发人员：KR柯特利，DR约翰斯，AP吉亚梅塔，RW约翰逊，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：新型
国别省市：美国;US
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