葉片安裝的多級渦輪級間密封件和組裝方法
【專利摘要】一種用于多級渦輪的密封系統(tǒng)包括多個級間密封節(jié)段，該多個級間密封節(jié)段圍繞渦輪轉(zhuǎn)子葉輪組件周向地配置且在前渦輪級和后渦輪級之間軸向地延伸。級間密封節(jié)段中的各個包括：包括外密封表面和內(nèi)支撐面的前端部部分、包括外密封表面和內(nèi)支撐面的后端部部分、和從前端部部分軸向地延伸到后端的主體部分。主體部分包括聯(lián)接外密封表面和內(nèi)支撐面的至少兩個支撐腹板。外密封表面構(gòu)造成由在前級和后級渦輪葉片上的臺肩支撐件在徑向方向上固持，使得來自多個級間密封節(jié)段的基本上所有的離心負載被傳遞到前級和后級渦輪葉片。公開了組裝密封系統(tǒng)的方法。
【專利說明】
葉片安裝的多級渦輪級間密封件和組裝方法
技術領域
[0001]本申請大體上涉及多級渦輪，且更具體而言，涉及多級渦輪內(nèi)的級間密封件。
【背景技術】
[0002]—般來說，渦輪發(fā)動機燃燒壓縮空氣和燃料的混合物以產(chǎn)生熱燃燒氣體。燃燒氣體可流過一個或更多個渦輪級，以生成用于負載和/或壓縮機的功率。壓力下降可能發(fā)生在級之間，這可允許流體(諸如燃燒氣體)的通過非預期路徑的泄漏流。期望將燃燒氣體限制在限定的環(huán)形流路內(nèi)，以防護某些轉(zhuǎn)子部分和以使功率提取最大化。而且，支撐葉片(動葉)的渦輪轉(zhuǎn)子葉輪在它們的操作壽命期間經(jīng)歷顯著的熱負載且因此需要被冷卻。因此，密封件，例如，機械密封件可配置在級之間，以減少級之間的流體泄漏且還防止渦輪轉(zhuǎn)子葉輪直接暴露于熱氣體。令人遺憾的是，密封件可能不是能夠現(xiàn)場維護的，或可能需要大量的工作以在現(xiàn)場更換密封件。此外，密封件的形狀可得更加難以接近渦輪的內(nèi)部構(gòu)件。此外，密封件可能要求附加的構(gòu)件，例如兩個渦輪轉(zhuǎn)子葉輪之間的間隔輪，以保證密封件的適當?shù)妮S向和徑向?qū)R。也可使用靜態(tài)密封件，其要求在中間相遇的來自兩個渦輪轉(zhuǎn)子葉輪的軸向延伸部，以容納靜態(tài)密封件。然而，這不將渦輪轉(zhuǎn)子葉輪與熱氣體路徑隔離，因此需要高成本的更高性能的合金來用于轉(zhuǎn)子部分，以用于耐受熱氣體吸入事件中的嚴苛溫度。此外，靜態(tài)密封件不可應用于凸緣螺接的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的，其中在組裝/拆卸期間要求對葉輪凸緣螺栓的接近。
[0003]因此，期望用于多級渦輪的改進的級間密封系統(tǒng)。此種密封組件應改善整體系統(tǒng)效率，同時組裝、制作起來不昂貴，且提供相關部分的增大的壽命。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]根據(jù)在本文中示出或描述的一個或更多個實施例，公開了一種用于減少渦輪系統(tǒng)內(nèi)的二次空氣流的密封構(gòu)件。該密封構(gòu)件包括前端部部分、后端部部分和主體部分。前端部部分包括外密封表面和內(nèi)支撐面，其中，外密封表面構(gòu)造成由前級渦輪葉片上的支撐臺肩在徑向方向上固持。后端部部分包括外密封表面和內(nèi)支撐面，其中，外密封表面構(gòu)造成由后級渦輪葉片上的支撐臺肩在徑向方向上固持。主體部分從前端部部分軸向地延伸到后端部部分，主體部分包括至少兩個支撐腹板，支撐腹板將前端部部分的外密封表面和內(nèi)支撐面聯(lián)接到后端部部分的外密封表面和內(nèi)支撐面。密封構(gòu)件構(gòu)造成提供用于將來自密封構(gòu)件的基本上所有的離心負載傳遞到前級渦輪葉片和后級渦輪葉片。
[0005]根據(jù)在本文中示出或描述的一個或更多個實施例，公開了用于多級渦輪的密封系統(tǒng)。該密封系統(tǒng)包括級間密封件，該級間密封件圍繞多級渦輪的渦輪轉(zhuǎn)子葉輪組件周向地配置且在多級渦輪的前渦輪級和后渦輪級之間軸向地延伸。該級間密封件包括多個近流路密封節(jié)段。多個近流路密封節(jié)段中的各個包括從前渦輪級的至少一個下游區(qū)域延伸到后渦輪級至少一個上游區(qū)域的外密封表面和內(nèi)支撐面，使得來自級間密封件的基本上所有的離心負載被傳遞到多個前級葉片和多個后級葉片。級間密封件還包括至少兩個支撐腹板，支撐腹板聯(lián)接外密封表面和內(nèi)支撐面。多個近流路密封節(jié)段中的各個從多個前級葉片的天使翼區(qū)域延伸到多個后級葉片的天使翼區(qū)域。
[0006]根據(jù)在本文中示出和描述的一個或更多個實施例，公開了一種組裝多級渦輪的密封系統(tǒng)的方法，該多級渦輪具有在前渦輪轉(zhuǎn)子葉輪和后渦輪轉(zhuǎn)子葉輪上的多個前葉片和多個后葉片。該組裝密封系統(tǒng)的方法包括將多個后級葉片中的各個安裝到后級渦輪轉(zhuǎn)子葉輪的多個燕尾槽道中的各個上;通過徑向向內(nèi)且軸向地移動多個級間密封節(jié)段中的各個來使多個級間密封節(jié)段中的各個的后端處的外密封表面與多個后級葉片中的各個的天使翼區(qū)域接合，和使多個級間密封節(jié)段中的各個的后端處的內(nèi)支撐面與多個后級葉片中的各個的天使翼區(qū)域、多個后級葉片的燕尾區(qū)域或后級渦輪轉(zhuǎn)子葉輪中的一者接合，使得外密封表面與多個后級葉片中的各個的天使翼區(qū)域完全地接合，且內(nèi)支撐面與多個后級葉片中的各個的天使翼區(qū)域、多個后級葉片的燕尾件區(qū)域或后級渦輪轉(zhuǎn)子葉輪中的一者完全地接合。該方法還包括將多個前級葉片中的各個安裝到前級渦輪轉(zhuǎn)子葉輪的多個燕尾槽道中的各個上，使得在多個級間密封節(jié)段中的各個的前端處的外密封表面與多個前級葉片中的各個的天使翼區(qū)域完全地接合，且多個級間密封節(jié)段中的各個的前端處的內(nèi)支撐面與多個前級葉片中的各個的天使翼區(qū)域、多個前級葉片的燕尾槽道或前級渦輪轉(zhuǎn)子葉輪中的一者完全地接合，以在徑向方向上固持多個級間密封節(jié)段中的各個，使得來自級間密封件的基本上所有的離心負載被傳遞到多個前級葉片和多個后級葉片。
[0007]技術方案1:一種用于減少渦輪系統(tǒng)中的二次空氣流的密封構(gòu)件，其包括:
[0008]前端部部分，其包括外密封表面和內(nèi)支撐面，其中，該外密封表面構(gòu)造成由前級渦輪葉片上的臺肩支撐件在徑向方向上固持；
[0009]后端部部分，其包括外密封表面和內(nèi)支撐面，其中，該外密封表面構(gòu)造成由后級渦輪葉片上的支撐臺肩在徑向方向上固持;和
[0010]主體部分，其從該前端部部分軸向地延伸到該后端部部分，該主體部分包括至少兩個支撐腹板，該支撐腹板將該前端部部分的外密封表面和內(nèi)支撐面聯(lián)接到該后端部部分的外密封表面和內(nèi)支撐面，
[0011]其中，來自該密封構(gòu)件的基本上所有的離心負載被傳遞到該前級渦輪葉片和該后級渦輪葉片。
[0012]技術方案2:根據(jù)技術方案I所述的密封構(gòu)件，其中，該前端部部分的內(nèi)支撐面構(gòu)造成由該前級渦輪葉片上的第二臺肩支撐件在徑向方向上固持，且該后端部部分的內(nèi)支撐面構(gòu)造成由該后級渦輪葉片上的第二臺肩支撐件在徑向方向上固持。
[0013]技術方案3:根據(jù)技術方案I所述的密封構(gòu)件，其中，該前端部部分的內(nèi)支撐面構(gòu)造成由該前級渦輪葉片的燕尾件區(qū)域在徑向方向上固持，且該后端部部分的內(nèi)支撐面構(gòu)造成由該后級渦輪葉片的燕尾件區(qū)域在徑向方向上固持。
[0014]技術方案4:根據(jù)技術方案I所述的密封構(gòu)件，其中，該前端部部分的內(nèi)支撐面構(gòu)造成由前級渦輪轉(zhuǎn)子葉輪的操作地聯(lián)接到該前級渦輪葉片的支撐臺肩在徑向方向上固持，且該后端部部分的內(nèi)支撐面構(gòu)造成由后級渦輪轉(zhuǎn)子葉輪的操作地聯(lián)接到該后級渦輪葉片的支撐臺肩在徑向方向上固持。
[0015]技術方案5:—種用于多級渦輪的密封系統(tǒng)，所述密封系統(tǒng)包括:
[0016]級間密封件，其圍繞該多級渦輪的渦輪轉(zhuǎn)子葉輪組件周向地配置且在該多級渦輪的前渦輪級和后渦輪級之間軸向地延伸，其中，該級間密封件包括:
[0017]多個近流路密封節(jié)段，其中，該多個近流路密封節(jié)段中的各個包括:
[0018]外密封表面和內(nèi)支撐面，其從該前渦輪級的至少一個下游區(qū)域延伸到該后渦輪級的至少一個上游區(qū)域，使得來自該級間密封件的基本上所有的離心負載被傳遞到多個前級葉片和多個后級葉片;和
[0019]至少兩個支撐腹板，其聯(lián)接該外密封表面和該內(nèi)支撐面，
[0020]其中，該多個近流路密封節(jié)段中的各個從該多個前級葉片的天使翼區(qū)域延伸到該多個后級葉片的天使翼區(qū)域。
[0021]技術方案6:根據(jù)技術方案5所述的系統(tǒng)，還包括多個節(jié)段間花鍵密封件，其位于該多個近流路密封節(jié)段中的各個的兩側(cè)處，以用于防止節(jié)段間間隙泄漏。
[0022]技術方案7:根據(jù)技術方案5所述的系統(tǒng)，其中，在該多個前級葉片的天使翼區(qū)域處的外密封表面構(gòu)造成由該多個前級葉片的支撐臺肩在徑向方向上約束，且其中，在該多個后級葉片的天使翼區(qū)域處的外密封表面構(gòu)造成由該多個后級葉片的臺肩支撐件在徑向方向上約束。
[0023]技術方案8:根據(jù)技術方案5所述的系統(tǒng)，還包括密封線、密封繩和金屬密封件中的至少一者，其配置在該級間密封件的密封溝槽內(nèi)且徑向地和軸向地中的一種地位于該級間密封件和該多個后級葉片之間，以用于將該后渦輪轉(zhuǎn)子葉輪與熱氣體路徑的流隔離。
[0024]技術方案9:根據(jù)技術方案5所述的系統(tǒng)，還包括該前渦輪級的前級渦輪轉(zhuǎn)子葉輪和該后渦輪級的后級渦輪轉(zhuǎn)子葉輪，其中，該前級渦輪轉(zhuǎn)子葉輪包括構(gòu)造成用于操作地聯(lián)接該多個前級葉片的多個燕尾槽道，且該后級渦輪轉(zhuǎn)子葉輪包括構(gòu)造成用于操作地聯(lián)接該多個后級葉片的多個燕尾槽道。
[0025]技術方案10:根據(jù)技術方案9所述的系統(tǒng)，其中，該內(nèi)支撐面從該多個前級葉片的天使翼區(qū)域延伸到該多個后級葉片的天使翼區(qū)域。
[0026]技術方案11:根據(jù)技術方案10所述的系統(tǒng)，其中，該級間密封件的后部分和該多個后級葉片包括一個或更多個協(xié)作地接合的固持特征，該固持特征允許所述級間密封件的徑向和周向約束中的至少一者。
[0027]技術方案12:根據(jù)技術方案11所述的系統(tǒng)，其中，該多個協(xié)作地接合的固持特征包括多個凹進的圓切口，該多個凹進的圓切口允許與位于該級間密封件的后部分上的多個突出凸耳鎖緊。
[0028]技術方案13:根據(jù)技術方案11所述的系統(tǒng)，其中，該多個協(xié)作地接合的固持特征包括位于該級間密封件的后部分上的多個圓齒狀鉤和在該后級葉片的天使翼區(qū)域處的多個L形基座和著落面。
[0029]技術方案14:根據(jù)技術方案13所述的系統(tǒng)，還包括鎖位器件，所述鎖位器件位于該后級葉片的天使翼區(qū)域處的多個L形基座和著落面與該級間密封件的多個圓齒狀鉤之間，以用于將該級間密封件鎖緊到該后級葉片。
[0030]技術方案15:根據(jù)技術方案14所述的系統(tǒng)，其中，該鎖位器件包括固持環(huán)、鎖緊線和一個或更多個緊固件中的一者。
[0031]技術方案16:根據(jù)技術方案9所述的系統(tǒng)，其中，該內(nèi)支撐面從該多個前級葉片的燕尾件區(qū)域延伸到該多個后級葉片的燕尾件區(qū)域。
[0032]技術方案17:根據(jù)技術方案16所述的系統(tǒng)，其中，該多個前級葉片的燕尾件區(qū)域從形成在該前級渦輪轉(zhuǎn)子葉輪中的多個燕尾槽道向下游軸向地突出，且該多個后級葉片的燕尾件區(qū)域從形成在該前級渦輪轉(zhuǎn)子葉輪中的多個燕尾槽道向上游軸向地突出且提供與該級間密封件的接合。
[0033]技術方案18:根據(jù)技術方案9所述的系統(tǒng)，其中，該內(nèi)支撐面從操作地聯(lián)接到該多個前級葉片的該前級渦輪轉(zhuǎn)子葉輪和操作地聯(lián)接到該多個后級葉片的后級渦輪轉(zhuǎn)子葉輪延伸。
[0034]技術方案19:根據(jù)技術方案18所述的系統(tǒng)，其中，該前級渦輪轉(zhuǎn)子葉輪的下游側(cè)包括用于將該級間密封件的前部分約束到該前級渦輪轉(zhuǎn)子葉輪的拘束特征，且該后級渦輪轉(zhuǎn)子葉輪的上游側(cè)包括用于約束該級間密封件的后部分的拘束特征。
[0035]技術方案20:根據(jù)技術方案19所述的系統(tǒng)，其中，該拘束特征包括鎖緊線，該鎖緊線配置在該前級渦輪轉(zhuǎn)子葉輪的下游側(cè)上的線溝槽中，以用于將該級間密封件的前部分鎖緊到該前級渦輪轉(zhuǎn)子葉輪。
[0036]技術方案21:—種組裝多級渦輪的密封系統(tǒng)的方法，該多級渦輪具有分別在前級渦輪轉(zhuǎn)子葉輪和后級渦輪轉(zhuǎn)子葉輪上的多個前級葉片和多個后級葉片，該方法包括:
[0037]將該多個后級葉片中的各個安裝到該后級渦輪轉(zhuǎn)子葉輪的多個燕尾槽道中的各個上；
[0038]通過徑向向內(nèi)且軸向地移動該多個級間密封節(jié)段中的各個來使多個級間密封節(jié)段中的各個的后端部部分處的外密封表面與該多個后級葉片中的各個的天使翼區(qū)域接合，和使該多個級間密封節(jié)段中的各個的后端部部分處的內(nèi)支撐面與該多個后級葉片中的各個的天使翼區(qū)域、該多個后級葉片的燕尾件區(qū)域或該后級渦輪轉(zhuǎn)子葉輪中的一者接合，使得該外密封表面與該多個后級葉片中的各個的天使翼區(qū)域完全地接合，且該內(nèi)支撐面與該多個后級葉片中的各個的天使翼區(qū)域、該多個后級葉片的燕尾件區(qū)域或該后級渦輪轉(zhuǎn)子葉輪中的一者完全地接合；
[0039]將該多個前級葉片中的各個安裝到該前級渦輪轉(zhuǎn)子葉輪的多個燕尾槽道中的各個上，使得在該多個級間密封節(jié)段中的各個的前端部部分處的外密封表面與該多個前級葉片中的各個的天使翼區(qū)域完全地接合，且在該多個級間密封節(jié)段中的各個的前端部部分處的內(nèi)支撐面與該多個前級葉片中的各個的天使翼區(qū)域、該多個前級葉片的燕尾件區(qū)域或該前級渦輪轉(zhuǎn)子葉輪中的一者完全地接合，以在徑向方向上固持該多個級間密封節(jié)段中的各個，使得來自級間密封件的基本上所有的離心負載被傳遞到該多個前級葉片和該多個后級葉片。
【附圖說明】
[0040]當參照附圖閱讀以下詳細說明時，本公開的這些和其他特征、方面、和優(yōu)點將變得更好理解，在附圖中，貫穿附圖，相似的標記表示相似的部分，在附圖中:
[0041]圖1是根據(jù)在本文中示出或描述的一個或更多個實施例的可采用渦輪密封件的多級渦輪發(fā)動機的示意流程圖；
[0042]圖2是根據(jù)在本文中示出或描述的一個或更多個實施例的沿縱軸線截取的多級渦輪發(fā)動機截面?zhèn)纫晥D；
[0043]圖3是根據(jù)在本文中示出或描述的一個或更多個實施例的多級渦輪的級間密封系統(tǒng)的部分透視圖；
[0044]圖4是根據(jù)在本文中示出或描述的一個或更多個實施例的圖3的級間密封系統(tǒng)的部分透視圖；
[0045]圖5是例示根據(jù)在本文中示出或描述的一個或更多個實施例的圖3的級間密封系統(tǒng)的一部分的部分透視圖；
[0046]圖6是例示根據(jù)在本文中示出或描述的一個或更多個實施例的級間密封系統(tǒng)的一部分的部分透視圖；
[0047]圖7是例示根據(jù)在本文中示出或描述的一個或更多個實施例的圖6的級間密封系統(tǒng)的一部分的部分透視圖；
[0048]圖8是根據(jù)在本文中示出或描述的一個或更多個實施例的多級渦輪的后渦輪級的部分透視圖，其例示組裝多級渦輪的密封系統(tǒng)的方法中的步驟；
[0049]圖9是根據(jù)在本文中示出或描述的一個或更多個實施例的例示組裝多級渦輪的密封系統(tǒng)的方法中的步驟的部分透視圖；
[0050]圖10是根據(jù)在本文中示出或描述的一個或更多個實施例的例示組裝多級渦輪的密封系統(tǒng)的方法中的步驟的部分透視圖；
[0051 ]圖11是根據(jù)在本文中示出或描述的一個或更多個實施例的例示組裝多級渦輪的密封系統(tǒng)的方法中的步驟的部分透視圖；
[0052]圖12是根據(jù)在本文中示出或描述的一個或更多個實施例的例示組裝多級渦輪的密封系統(tǒng)的方法中的步驟的部分透視圖；
[0053]圖13是根據(jù)在本文中示出或描述的一個或更多個實施例的組裝多級渦輪的密封系統(tǒng)的方法中的步驟的部分透視圖；
[0054]圖14是根據(jù)在本文中示出或描述的一個或更多個實施例的組裝多級渦輪的密封系統(tǒng)的方法中的步驟的部分透視圖；
[0055]圖15是根據(jù)在本文中示出或描述的一個或更多個實施例的組裝多級渦輪的密封系統(tǒng)的方法中的步驟的部分透視圖；
[0056]圖16是根據(jù)在本文中示出或描述的一個或更多個實施例的多級渦輪的密封系統(tǒng)的近流路密封節(jié)段的備選實施例的部分透視圖；
[0057]圖17是根據(jù)在本文中示出或描述的一個或更多個實施例的包括圖16的近流路密封節(jié)段的級間密封系統(tǒng)的部分截面圖；
[0058]圖18是根據(jù)在本文中示出或描述的一個或更多個實施例的多級渦輪的密封系統(tǒng)的近流路密封節(jié)段的備選實施例的部分透視圖；
[0059]圖19是根據(jù)在本文中示出或描述的一個或更多個實施例的圖18的近流路密封節(jié)段的部分剖視透視圖；
[0060]圖20是根據(jù)在本文中示出或描述的一個或更多個實施例的多級渦輪的級間密封系統(tǒng)的備選實施例的部分透視圖；
[0061 ]圖21是根據(jù)在本文中示出或描述的一個或更多個實施例的例示組裝圖20的級間密封系統(tǒng)的方法中的步驟的部分透視圖；
[0062]圖22是根據(jù)在本文中示出或描述的一個或更多個實施例的例示組裝圖20的級間密封系統(tǒng)的方法中的步驟的部分透視圖；
[0063]圖23是根據(jù)在本文中示出或描述的一個或更多個實施例的圖20的密封系統(tǒng)的近流路密封節(jié)段的簡化示意圖，其例示便于徑向向內(nèi)移動的切割部分;且
[0064]圖24是根據(jù)在本文中示出或描述的一個或更多個實施例的多級渦輪的級間密封系統(tǒng)的備選實施例的部分透視圖；
[0065]圖25是根據(jù)在本文中示出或描述的一個或更多個實施例的例示組裝圖24的級間密封系統(tǒng)的方法中的步驟的部分透視圖；
[0066]圖26是根據(jù)在本文中示出或描述的一個或更多個實施例的例示組裝圖24的級間密封系統(tǒng)的方法中的步驟的部分透視圖；
[0067]圖27是根據(jù)在本文中示出或描述的一個或更多個實施例的例示在組裝多級渦輪的級間密封系統(tǒng)的方法中涉及的步驟的流程圖。
[0068]部件列表
[0069]10 系統(tǒng)
[0070]12燃氣渦輪發(fā)動機
[0071]13徑向方向
[0072]14 流路
[0073]15周向方向
[0074]16空氣進氣區(qū)段
[0075]18壓縮機
[0076]20燃燒器區(qū)段
[0077]22多級渦輪
[0078]24排氣區(qū)段
[0079]26 軸
[0080]28燃燒器殼體
[0081 ]30 一個或更多個燃燒器
[0082]32縱軸線
[0083]34三個分離的級
[0084]36第一渦輪級
[0085]38第二渦輪級
[0086]40第三渦輪級
[0087]42 葉片
[0088]44第一渦輪轉(zhuǎn)子葉輪
[0089]46第二渦輪轉(zhuǎn)子葉輪
[0090]48第三渦輪轉(zhuǎn)子葉輪
[0091]50多個級間密封系統(tǒng)
[0092]51級間體積
[0093]52前渦輪級
[0094]53后渦輪級
[0095]54多個級間密封節(jié)段
[0096]55彎曲底部部分
[0097]56水平的相對平面部分
[0098]57前端部部分
[0099]58后端部部分
[0100]59至少兩個支撐腹板
[0101]60中空部分
[0102]62主體部分
[0103]64多個節(jié)段間花鍵密封件
[0104]65花鍵密封槽道
[0105]66前級葉片柄
[0106]68后級葉片柄
[0107]70支撐臺肩
[0108]72支撐臺肩
[0109]74密封線
[0110]76密封線溝槽
[0111]80L形基座
[0112]82著落面
[0113]84多個協(xié)作固持特征(圓齒狀鉤)
[0114]86鎖位器件
[0115]88固持環(huán)
[0116]90后燕尾槽道
[0117]92鎖緊線
[0118]94鎖緊線溝槽
[0119]96外密封表面
[0120]98內(nèi)支撐面
[0121]100定位工具
[0122]102前燕尾槽道
[0123]108 54的較低后側(cè)
[0124]120近流路密封節(jié)段
[0125]122夾具接頭
[0126]124切割溝槽
[0127]130多個級間密封節(jié)段
[0128]132加厚節(jié)段間密封系帶(ligament)
[0129]134多個貫穿通道
[0130]150級間密封系統(tǒng)
[0131]152多個后葉片
[0132]154后葉片柄
[0133]156燕尾件
[0134]158后燕尾槽道
[0135]160后渦輪轉(zhuǎn)子葉輪
[0136]162軸向地延伸的部分
[0137]164 前側(cè)
[0138]168多個級間密封節(jié)段
[0139]169 切口部分
[0140]170前葉片
[0141]172前葉片柄
[0142]174前渦輪轉(zhuǎn)子葉輪
[0143]175 后側(cè)
[0144]176燕尾件
[0145]178多個前燕尾槽道
[0146]180支撐臺肩
[0147]181外密封表面
[0148]182密封繩
[0149]184 移動
[0150]186內(nèi)支撐面
[0151]200級間密封系統(tǒng)
[0152]202多個級間密封節(jié)段
[0153]204多個后葉片
[0154]206后葉片柄
[0155]208后渦輪轉(zhuǎn)子葉輪
[0156]210多個前葉片
[0157]212前葉片柄
[0158]214前渦輪轉(zhuǎn)子葉輪
[0159]216支撐臺肩
[0160]218固持特征
[0161]220抗磨損涂層
[0162]222外密封表面
[0163]224內(nèi)支撐面
[0164]226固持特征
[0165]228軸向地延伸的突出部
[0166]300流程圖
[0167]302 步驟
[0168]304 步驟
[0169]306 步驟
[0170]308 步驟。
【具體實施方式】
[0171 ]當介紹本公開的各種實施例的元件時，冠詞“一”、“一個”、“該”、和“所述”意思是指存在一個或更多個元件。用語“包含”、“包括”、和“具有”意圖為包括性的且意味著可存在除所列出的元件之外的附加元件。操作參數(shù)的任何示例不排除所公開實施例的其他參數(shù)。此外，如在本文中使用的，“軸向”方向是與中心軸線平行的方向，且“徑向”方向是從中心軸線延伸且與中心軸線垂直的方向?！巴狻蔽恢弥笍较蚍较蛏系谋取皟?nèi)”位置距中心軸線更遠的位置。
[0172]圖1是包括多級渦輪發(fā)動機12的示范系統(tǒng)10的框圖，該多級渦輪發(fā)動機12可采用在下面詳細說明的級間密封件。在某些實施例中，系統(tǒng)10可以包括飛行器、船舶、機車、發(fā)電系統(tǒng)、或它們的組合。所例示的多級渦輪發(fā)動機12包括空氣進氣區(qū)段16、壓縮機18、燃燒器區(qū)段20、渦輪22、和排氣區(qū)段24。渦輪22通過渦輪轉(zhuǎn)子葉輪軸26而聯(lián)接到壓縮機18。
[0173]如由箭頭所示，空氣可通過進氣區(qū)段16進入多級渦輪發(fā)動機12且流進壓縮機18中，壓縮機18在進入燃燒器區(qū)段20之前壓縮空氣。例示的燃燒器區(qū)段20包括在壓縮機18與渦輪22之間圍繞渦輪轉(zhuǎn)子葉輪軸26同心地或環(huán)狀地配置的燃燒器殼體28。來自壓縮機18的壓縮空氣進入一個或更多個燃燒器30，在此，壓縮空氣可在一個或更多個燃燒器30內(nèi)與燃料混合且燃燒，以驅(qū)動渦輪22 ο從燃燒器區(qū)段20開始，熱燃燒氣體流過渦輪22，從而通過渦輪轉(zhuǎn)子葉輪軸26來驅(qū)動壓縮機18。例如，燃燒氣體可對渦輪22內(nèi)的渦輪轉(zhuǎn)子葉片施加動力，以使渦輪轉(zhuǎn)子葉輪軸26旋轉(zhuǎn)。在流過渦輪22后，熱燃燒氣體可通過排氣區(qū)段24離開多級渦輪發(fā)動機12。如下所述，渦輪22可包括多個級間密封系統(tǒng)，其可減少渦輪22的級之間的熱燃燒氣體的泄漏，且還減少渦輪22的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(諸如渦輪轉(zhuǎn)子葉輪)之間的冷卻/吹掃空氣的泄漏。貫穿在本文中提出的論述，將參照一組軸線。這些軸線基于圓柱坐標系統(tǒng)且指向軸向方向11(例如縱向)、徑向方向13、和周向方向15。而且，用語“第一”和“第二”可應用于系統(tǒng)10的元件，以區(qū)分元件的重復實例。這些用語不意圖對對應的元件加以順序或時間限制。
[0174]圖2是沿縱軸線32截取的圖1的多級渦輪發(fā)動機12的實施例的截面?zhèn)纫晥D。如所描繪的，多級渦輪22包括三個分離的級34;然而，多級渦輪22可包括任何數(shù)量的級34。渦輪級34包括第一渦輪級36，后渦輪級38和第三渦輪級40。各級34包括一組葉片(其在本文中可互換地稱為動葉)42，葉片42聯(lián)接到渦輪轉(zhuǎn)子葉輪的外周邊，該渦輪轉(zhuǎn)子葉輪可以可旋轉(zhuǎn)地附接到渦輪轉(zhuǎn)子葉輪軸26(圖1)。具體而言，第一渦輪級36包括第一渦輪轉(zhuǎn)子葉輪44，后渦輪級38包括后渦輪轉(zhuǎn)子葉輪46且第三渦輪級40包括第三渦輪轉(zhuǎn)子葉輪48。出于例示目的，對各級例示單個渦輪葉片42。該組葉片42從渦輪轉(zhuǎn)子葉輪44，46，48中的各個徑向向外延伸且部分地配置在通過渦輪22的熱燃燒氣體的路徑內(nèi)。葉片42通過任何合適的機構(gòu)來附接，諸如軸向地延伸的燕尾連接(當前描述的)。在實施例中，葉片42各自包括平臺/柄部(當前描述的)，該平臺/柄部構(gòu)造成附接到對應的渦輪轉(zhuǎn)子葉輪。
[0175]如下更詳細地描述的，級間密封系統(tǒng)50可在級34中的各個之間延伸且由該組葉片42中的相鄰葉片支撐，以減少泄漏到級間體積51中且離開由葉片42限定的流路14(如圖2所示)的加熱的氣體或空氣。級間密封系統(tǒng)50相對于旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子葉輪44，46，48配置在固定的位置且因此與轉(zhuǎn)子葉輪一起旋轉(zhuǎn)。如下面詳細地描述的，級間密封系統(tǒng)50導致葉片42的兩個相鄰級之間的密封連接。
[0176]在例示的實施例中，單個級間密封系統(tǒng)50配置在第一渦輪級(在本文中也稱為前渦輪級36)和第二渦輪級(在本文中也稱為后渦輪級38)之間。級間密封系統(tǒng)50中的各個可包括多個軸向級間密封節(jié)段(當前描述的)，軸向級間密封節(jié)段圍繞多級渦輪(圖1中示為12)的渦輪轉(zhuǎn)子葉輪軸(在圖1中示為渦輪轉(zhuǎn)子葉輪軸26)周向地靠著彼此楔固。因此，級間密封系統(tǒng)50中的各個可設計為能夠現(xiàn)場維護且能夠現(xiàn)場更換的。此外，級間密封系統(tǒng)50可提供級34的改善的冷卻。雖然多級渦輪22在圖2中例示為三級渦輪，但在本文中描述的級間密封系統(tǒng)50可用在具有任何數(shù)量的級和軸的任何合適類型的渦輪中。例如，級間密封系統(tǒng)50可包括在單渦輪系統(tǒng)中、包括低壓渦輪和高壓渦輪的雙渦輪系統(tǒng)中、或蒸汽渦輪中。此夕卜，在本文中描述的級間密封系統(tǒng)50還可用在旋轉(zhuǎn)壓縮機中，諸如圖1中例示的壓縮機18。級間密封系統(tǒng)50可由各種高溫合金制成，諸如但不限于鎳基合金。
[0177]在某些實施例中，級間體積51限定在渦輪轉(zhuǎn)子葉輪44，46，48之間，且可由從壓縮機18放出或由另一來源提供的排出空氣冷卻。然而，進入級間體積51中的熱燃燒氣體的流可抑制冷卻效果。因此，級間密封系統(tǒng)50可配置在相鄰葉片42之間，以相對于熱燃燒氣體密封和封閉級間體積51。此外，級間密封系統(tǒng)50可構(gòu)造成將冷卻流體引導到級間體積51或從級間體積51朝葉片42引導。
[0178]圖3和4是根據(jù)在本文中示出或描述的一個或更多個實施例的多級渦輪12(如圖1所示)的單個級間密封系統(tǒng)50的部分透視圖。級間密封系統(tǒng)50由多個近流路級間密封節(jié)段54(在圖4中最佳地例示的)組成，該多個近流路級間密封節(jié)段54圍繞多級渦輪發(fā)動機12(如圖1所示)的渦輪轉(zhuǎn)子葉輪軸26(如圖1所示)周向地配置。如所例示的，級間密封系統(tǒng)50在多級渦輪12(如圖1所示)的前渦輪級52(諸如第一渦輪級36，且更具體而言前級葉片42)和后渦輪級53(例如后渦輪級38，且更具體而言后級葉片42)之間軸向地延伸。近流路級間密封節(jié)段54中的各個通常是單個、一致的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)與系桿拱橋類似地定形，且構(gòu)造成處理與燃氣渦輪發(fā)動機12相關的離心力。
[0179]如圖3中最佳地例示的，近流路密封節(jié)段54的最佳幾何結(jié)構(gòu)包括彎曲底部部分55和水平的相對平面的部分56，它們限定前端部部分57和后端部部分58。密封節(jié)段54還包括從前端部部分57軸向地延伸到后端部部分58的主體部分62。主體部分62包括將前端部部分57聯(lián)接到后端部部分58的至少兩個支撐腹板59，和相對平面的部分58和彎曲底部部分56。該至少兩個支撐腹板59形成多個中空部分60。該多個中空部分60降低級間密封系統(tǒng)50的整體重量和材料成本。在其他實施例(諸如在本文中描述的那些)中，最佳幾何結(jié)構(gòu)可取決于應用而改變。級間密封系統(tǒng)50還包括多個節(jié)段間花鍵密封件64，該多個節(jié)段間花鍵密封件64軸向地配置在近流路密封節(jié)段54之間且在多個花鍵密封槽道65內(nèi)，該多個花鍵密封槽道65形成在近流路密封節(jié)段54中的各個中，以在其間提供節(jié)段間間隙密封。
[0180]在一個實施例中，葉片42的較低部分，且更具體而言前級葉片柄66和后級葉片柄68可構(gòu)造成提供近流路密封節(jié)段54的固持。如在圖3中最好地例示的，支撐臺肩70和支撐臺肩72設在前級葉片柄66的天使翼區(qū)域中，且支撐臺肩70和支撐臺肩72設在后級葉片柄68的天使翼區(qū)域中。級間密封系統(tǒng)50還包括密封線74，該密封線74配置在近流路密封節(jié)段54的密封線溝槽76中且軸向地位于近流路密封節(jié)段54與后級葉片柄68之間，以相對于熱氣體路徑14(如圖1所示)的流隔離前渦輪轉(zhuǎn)子葉輪44和后渦輪轉(zhuǎn)子葉輪46。
[0181]此外，如圖所示，后級葉片柄68包括多個L形基座80。該多個L形基座80中的各個包括著落面82，該著落面82在安裝后與近流路密封節(jié)段54完全接合。如在圖5中的放大圖中最好地例示的，近流路密封節(jié)段54中的各個包括多個協(xié)作固持特征84，諸如多個圓齒狀鉤85，當與鎖位器件86組合地安裝時，該圓齒狀鉤85允許近流路密封節(jié)段54的徑向和周向固持。在一個實施例中，鎖位器件86可包括固持環(huán)88，諸如圖5中例示的。在備選實施例中，鎖位器件86可以包括鎖緊線、一個或更多個緊固件等。
[0182]應注意的是，在本文中公開的實施例中的各個中，包括級間密封系統(tǒng)50的一部分的多個近流路密封節(jié)段54與配置在多級渦輪12(如圖1中所示)的前級或后級上的葉片相比在數(shù)量上較少。在一個實施例中，級間密封系統(tǒng)50包括在前級葉片柄66、后級葉片柄68和近流路密封節(jié)段54之間的所有接觸表面上的抗磨損涂層以用于減輕磨損。級間密封系統(tǒng)50還可包括多個附加的級間密封系統(tǒng)，諸如后級間密封系統(tǒng)(未示出)和分別在多級渦輪I的后渦輪級和第三渦輪級(未示出)之間和在第三渦輪級和第四渦輪級之間軸向地延伸的多個第三級間密封系統(tǒng)(未示出)分別連接。
[0183]圖6和7是根據(jù)在本文中示出和描述的一個或更多個實施例的具有級間密封系統(tǒng)50的密封系統(tǒng)的透視圖。如圖7中例示的，接收結(jié)構(gòu)，且更具體而言，在后級葉片軸68中形成的支撐臺肩72，可包括多個凹進的圓切口 104，圓切口 104允許與多個突出凸耳106互鎖，該多個突出凸耳106在較低后側(cè)108(圖6)上位于近流路密封節(jié)段54的下側(cè)，以用于周向地限制近流路密封節(jié)段54。在備選實施例中，多個突出凸耳可位于近流路密封節(jié)段54的頂側(cè)上，以與多個協(xié)作地形成的凹進圓切口接合。
[0184]現(xiàn)在參照圖8-15，例示組裝圖3和4的級間密封系統(tǒng)50的方法中的步驟。圖8是根據(jù)在本文中示出和描述的一個或更多個實施例的級間密封系統(tǒng)50的后級葉片柄68的一部分和后渦輪轉(zhuǎn)子葉輪46的一部分的透視圖。如圖所示，后級葉片柄68包括內(nèi)端處的多個L形基座80和多個著落面82，以用于當安裝在后葉片柄上時允許近流路密封節(jié)段54(如圖3所示)徑向和周向固持。如圖所示，L形基座80中的各個周向地跨至一個燕尾槽道寬度且間隔開一個燕尾槽道寬度。在其他實施例中，該跨度可以是一個燕尾寬度或多個燕尾寬度的一小部分。該方法包括通過葉片柄68將多個后級葉片42中的各個安裝到后渦輪轉(zhuǎn)子葉輪46的多個燕尾槽道90中的各個上。在實施例中，多個后級葉片42中的各個相對于燕尾槽道90配置，以便提供在后渦輪轉(zhuǎn)子葉輪46的前內(nèi)側(cè)上的齊平接合。在備選實施例中，多個后級葉片柄68中的各個的燕尾軸向?qū)挾鹊拇蠹s五分之一朝前側(cè)(目前描述的)軸向地延伸。在又一實施例中，朝前側(cè)軸向地延伸的多個后級葉片柄68中的各個的燕尾軸向?qū)挾鹊牡目缍瓤勺兓ｆi緊線92可位于在后渦輪轉(zhuǎn)子葉輪46中形成的鎖緊線溝槽94內(nèi)，以提供后級葉片柄68中的各個到后級渦輪轉(zhuǎn)子葉輪46的鎖緊。
[0185]圖9是單個近流路密封節(jié)段54的在相對于后級葉片柄68定位期間的透視圖。該方法包括通過朝渦輪轉(zhuǎn)子(未示出)徑向向內(nèi)且然后朝后級葉片柄68軸向地移動近流路密封節(jié)段54來在后級葉片柄68上安裝近流路密封節(jié)段54，使得單個近流路密封節(jié)段54的外密封表面96與支撐臺肩70接合，且單個近流路密封節(jié)段54的內(nèi)支撐面98與后級葉片柄68的支撐臺肩72接合。此外，在定位期間，近流路密封節(jié)段54的協(xié)作固持特征84，且更具體而言，多個圓齒狀鉤85定位成與后級葉片柄68的多個L形基座80和多個著落面82完全地接合。在安裝近流路密封節(jié)段54之前，該方法可包括如之前關于圖3描述地將密封線74定位在密封溝槽76內(nèi)。
[0186]如圖10中最佳地描述的，在相對于后級葉片柄68定位近流路密封節(jié)段54的后端之后，臨時定位工具100可用于將近流路密封節(jié)段54保持在合適的位置中。接著，相對于之前定位的近流路密封節(jié)段54和后級葉片柄68定位其余的近流路密封節(jié)段54，如在圖11和12中最佳地例示的。
[0187]現(xiàn)在參照圖13，在相對于后級葉片柄68定位多個近流路密封節(jié)段54之后，將多個節(jié)段間花鍵密封件64軸向地布置在近流路密封節(jié)段54之間，以在其間提供節(jié)段間間隙密封。最后，如在圖14和15中以透視圖所示的，相對于近流路密封節(jié)段54和前級渦輪轉(zhuǎn)子葉輪44定位前級葉片，且更具體而言前級葉片軸66。如圖所示，前級渦輪轉(zhuǎn)子葉輪44包括多個燕尾槽道102，該多個燕尾槽道102構(gòu)造成用于安裝多個葉片42，且更具體而言前級葉片軸66。如所例示的，該方法包括朝近流路密封節(jié)段54軸向地移動前級葉片軸66，使得單個近流路密封節(jié)段54的前端處的外密封表面96與支撐臺肩70接合，且單個近流路密封節(jié)段54的前端處的內(nèi)支撐面98與前級葉片柄66的支撐臺肩72接合。如之前參照圖5說明的，接著定位鎖位環(huán)86，以將近流路密封節(jié)段54鎖緊到后級葉片軸68。該順序可顛倒，以用于級間密封系統(tǒng)50的拆卸。
[0188]現(xiàn)在參照圖16-19，例示了近流路密封節(jié)段的備選構(gòu)造，其大體上類似于圖1-15的近流路密封節(jié)段54。更具體地參照圖16和17，例示了包括夾具接頭122的近流路密封節(jié)段120。夾具接頭122構(gòu)造成與切入后級葉片柄68中的對應的溝槽124匹配，從而消除用于確定的固持的鎖位環(huán)或其他器件的需要。如圖17中最佳地例示的，在實施例中，后級葉片柄68包括溝槽124，溝槽124構(gòu)造成用于在其中固持近流路密封節(jié)段120，以提供近流路密封節(jié)段120相對于后級葉片柄68的軸向和徑向二者的固持。后級葉片柄68上的特別地定形的溝槽124允許使近流路節(jié)段120旋轉(zhuǎn)到合適位置且實現(xiàn)確定的固持。
[0189]在備選實施例中，如在圖18和19中最佳地例示的，近流路密封節(jié)段130包括在不改變密封節(jié)段質(zhì)量的情況下實現(xiàn)的加厚節(jié)段間密封系帶132。更具體而言，如在圖18和19中例示的，近流路密封節(jié)段130包括多個貫穿通道134，該多個貫穿通道134提供用于增加的加厚節(jié)段間密封系帶132的質(zhì)量抵消。該近流路密封節(jié)段130提供足夠的空間以用于節(jié)段間花鍵密封件(未示出)，諸如多個花鍵密封件64(如圖4所示)。與節(jié)段間花鍵密封件的使用一致，多個密封槽道(未示出)，例如花鍵密封槽道65(如圖3所示)，可包括圓形部分，從而減少近流路密封節(jié)段130內(nèi)的應力集中的影響。
[0190]現(xiàn)在參照圖20-23，例示了在本文中公開的級間密封系統(tǒng)150的備選構(gòu)造。如之前關于圖8指出的，在實施例中，多個后葉片柄中的各個的燕尾軸向?qū)挾鹊囊徊糠挚沙皞?cè)軸向地延伸。如在圖20中最佳地示出的，在級間密封系統(tǒng)150的該特定實施例中，多個后級葉輪152中的各個包括后級葉片柄154，其大體上類似于圖1-19的后級葉片柄68。后級葉片柄154中的各個包括多個燕尾件156。在組裝期間，多個后級葉片152中的各個通過葉片柄154而安裝到后級渦輪轉(zhuǎn)子葉輪160的多個燕尾槽道158中的各個上。多個后級葉片燕尾件156中的各個的燕尾軸向?qū)挾鹊囊徊糠?62朝后級渦輪轉(zhuǎn)子葉輪160的前側(cè)164軸向地延伸。在實施例中，燕尾軸向?qū)挾鹊拇蠹s五分之一朝后級渦輪轉(zhuǎn)子葉輪160的前側(cè)164軸向地延伸。在備選實施例中，朝前側(cè)164軸向地延伸的多個后級葉片柄154中的各個的燕尾軸向?qū)挾鹊目缍鹊囊徊糠挚筛淖?。燕尾?56的軸向地延伸部分162提供多個近流路密封節(jié)段168的支撐和徑向約束，如在圖21中最佳地例示的。
[0191]再次參照圖20，還例示多個前級葉片170(僅例示其中的一個)，它們各自包括前級葉片柄172，和前級渦輪轉(zhuǎn)子葉輪174。大體上類似于前述實施例，多個前級和后級葉片152，170中的各個的葉片柄154，172分別構(gòu)造成提供近流路密封節(jié)段168的固持。如在圖20中最佳地例示的，支撐臺肩180設在前級葉片柄172的天使翼區(qū)域中且支撐臺肩180設在后級葉片柄154的天使翼區(qū)域中。級間密封系統(tǒng)150還包括多個密封繩182，它們各自配置在形成于近流路密封節(jié)段168內(nèi)的密封溝槽184中且軸向地位于近流路密封節(jié)段168與前級葉片柄172之間和近流路密封節(jié)段168與后級葉片柄154之間，以用于將前級和后級渦輪轉(zhuǎn)子葉輪174，160與熱氣體路徑14的流(如圖1所示)隔離。應注意的是，該特定實施例允許通過燕尾件156的軸向地延伸的部分162發(fā)生大部分的負載傳遞，從而允許葉片天使翼區(qū)域和支撐臺肩180的設計中的更大的靈活性。
[0192]如在前面所述的實施例中一樣，應注意的是，在該特定實施例中，包括級間密封系統(tǒng)150—部分的多個近流路密封節(jié)段168與配置在多級渦輪12(如圖1所示)的前級或后級上的葉片相比可在數(shù)量上更少。級間密封系統(tǒng)150還包括在前級葉片柄172、后級葉片柄154和近流路密封節(jié)段168的所有接觸表面上的抗磨損涂層，以用于減輕磨損。級間密封系統(tǒng)150還可包括在多級渦輪的附加級(未示出)之間軸向地延伸的附加級間密封系統(tǒng)(未示出)。
[0193]具體地參照圖21和22，例示了組裝圖20的級間密封系統(tǒng)150的方法中的步驟。圖21是截面圖且圖22是透視圖，例示了根據(jù)在本文中示出和描述的一個或更多個實施例的級間密封系統(tǒng)150的近流路密封節(jié)段168、后級葉片柄154的一部分，后級渦輪轉(zhuǎn)子葉輪160的一部分和前級渦輪轉(zhuǎn)子葉輪174的一部分。如圖所示，后級葉片柄154包括燕尾件156的多個軸向地延伸的部分162和在后級葉片轉(zhuǎn)子葉輪160的內(nèi)徑164上的多個支撐臺肩180，該多個支撐臺肩180沿大體上軸向的方向延伸，以用于當安裝在后級葉片柄154上時近流路密封節(jié)段168的徑向和周向固持。如圖21中示出的中間組件，該方法包括通過后級葉片柄154將多個后級葉片152中的各個安裝到后級渦輪轉(zhuǎn)子葉輪160的多個燕尾槽道158中的各個上。該方法包括通過朝渦輪軸(未示出)徑向向內(nèi)且然后朝后級葉片柄154軸向地移動近流路密封節(jié)段168來將近流路密封節(jié)段168安裝在后級葉片柄154上，使得單個近流路密封節(jié)段168的外密封表面181與支撐臺肩180接合，且內(nèi)支撐面186與燕尾件156的延伸部分162完全地接合。在安裝近流路密封節(jié)段168之前，該方法可包括如前所述地在近流路密封節(jié)段168中定位密封繩182。
[0194]現(xiàn)在參照圖22，在相對于后級葉片柄154定位多個近流路密封節(jié)段168之后，將大體上類似于節(jié)段間花鍵密封件64 (如圖4所示)的多個節(jié)段間花鍵密封件(未示出)軸向地配置在近流路密封節(jié)段168之間，以提供其間的節(jié)段間間隙密封。如圖22中例示的，接著相對于近流路密封節(jié)段168和前級渦輪轉(zhuǎn)子葉輪174布置前級葉片170，且更具體而言，包括多個燕尾件176的前級葉片軸172。如圖所示，前級渦輪轉(zhuǎn)子葉輪174包括多個燕尾槽道178，該多個燕尾槽道178構(gòu)造成用于安裝多個前級葉片179，且更具體而言用于接收燕尾件176。如所例示的，該方法包括朝近流路密封節(jié)段168軸向地移動前級葉片柄172中的各個，使得近流路密封節(jié)段168的外密封表面181與前級葉片柄172的支撐臺肩180接合。燕尾件176，如之前關于后級葉片柄154描述的，可構(gòu)造成軸向地延伸，以便提供多個近流路密封節(jié)段168，且更具體而言內(nèi)支撐面186的支撐和徑向約束。順序可顛倒，以用于級間密封系統(tǒng)50的拆卸。
[0195]如圖23中例示的，在簡化截面圖中，級間密封系統(tǒng)150，且更具體而言，多個近流路密封節(jié)段168中的各個可包括切口部分169，以便提供多個近流路密封節(jié)段168的如由方向箭頭184指示的徑向向內(nèi)移動。
[0196]現(xiàn)在參照圖24-26，例示了在本文中公開的級間密封系統(tǒng)200的備選構(gòu)造。與之前公開的實施例不同，級間密封系統(tǒng)200，且更具體而言，多個近流路密封節(jié)段202，被徑向地且軸向地約束在前級葉片的燕尾件部分上。如在圖24-26中最佳地例示的，在級間密封系統(tǒng)200的該特定實施例中，多個后級葉片204中的各個包括大體上類似于圖1-19的后級葉片柄68的后級葉片柄206，包括多個燕尾件(未示出)。在組裝期間，多個后級葉片204中的各個通過葉片柄206安裝到后級渦輪轉(zhuǎn)子葉輪208的多個燕尾槽道(未示出)中的各個上。
[0197]圖24還例示了多個前級葉片210，它們各自包括前級葉片柄212、和前渦輪轉(zhuǎn)子葉輪214。大體上類似于前述實施例，多個前級和后級葉片210，204中的各個的葉片柄212，206和燕尾件部分分別構(gòu)造成提供近流路密封節(jié)段202的固持。與前述實施例不同，近流路密封節(jié)段202的徑向和軸向約束在前級上實現(xiàn)。此外，不需要特別的角度端部切口(如之前關于圖23描述的)以用于安裝。如圖24中最佳地例示的，支撐臺肩216設在前級葉片柄212的天使翼區(qū)域中，且支撐臺肩216設在后級葉片柄206的天使翼區(qū)域中。級間密封系統(tǒng)200還包括固持特征218，該固持特征218形成在后級渦輪轉(zhuǎn)子葉輪208中，以用于在其中固持近流路密封節(jié)段202。在所例示的實施例中，固持特征218處于形成到后級渦輪轉(zhuǎn)子葉輪208中的槽道的形式。級間密封系統(tǒng)200還包括固持特征226，該固持特征226形成在前級渦輪轉(zhuǎn)子葉輪214中，以用于在其中固持近流路密封節(jié)段202。在所例示的實施例中，固持特征226處于形成在前級葉輪轉(zhuǎn)子葉輪214上的軸向地延伸的突出部226的形式，以便當近流路密封節(jié)段202與其接合時提供近流路密封節(jié)段202的附加的徑向和周向約束。
[0198]如在之前所述的實施例中，應注意的是在該特定實施例中，包括多個級間密封系統(tǒng)200—部分的多個近流路密封節(jié)段202與配置在多級渦輪12(如圖1所示)的前級或后級上的葉片相比可在數(shù)量上較少。級間密封系統(tǒng)200還包括在前級和后級葉片柄212，206、前級和后級渦輪轉(zhuǎn)子葉輪214，208和近流路密封節(jié)段202的所有接觸表面上的抗磨損涂層220，以用于減輕磨損。級間密封系統(tǒng)200還可包括在多級渦輪的附加渦輪級(未示出)之間軸向地延伸的附加級間密封系統(tǒng)(未示出)。
[0199]具體而言參照圖25和26，例示了組裝圖24的級間密封系統(tǒng)200的方法中的步驟。圖25是根據(jù)在本文中示出或描述的一個或更多個實施例的透視圖，其例示了級間密封系統(tǒng)200的近流路密封節(jié)段202、后級葉片柄206的一部分、后級渦輪轉(zhuǎn)子葉輪208的一部分和前級渦輪葉輪214的一部分。后級渦輪轉(zhuǎn)子葉輪208包括固持特征218，該固持特征218用于允許近流路密封節(jié)段202的徑向固持。如圖25生成的中間組件，該方法包括通過后級葉片柄206將多個后級葉片204中的各個安裝到后級渦輪轉(zhuǎn)子葉輪208的多個燕尾槽道中的各個上。該方法包括通過朝渦輪軸(未示出)徑向向內(nèi)且然后朝后級葉片柄206和后級渦輪轉(zhuǎn)子葉輪208軸向地移動近流路密封節(jié)段202來在后級葉片柄206和后級渦輪轉(zhuǎn)子葉輪208上安裝近流路密封節(jié)段202，使得單個近流路密封節(jié)段202的外密封表面222與形成在后級葉片柄206中的支撐臺肩216接合，且內(nèi)支撐面224與形成在后級渦輪轉(zhuǎn)子葉輪208上的固持特征218和形成在前級渦輪轉(zhuǎn)子葉輪214上的軸向地延伸的突出部216接合。在安裝近流路密封節(jié)段202之前，該方法可包括如前所述地相對于近流路密封節(jié)段202定位密封繩、密封線等。
[0200]現(xiàn)在參照圖26，在相對于后級葉片柄206、后級渦輪轉(zhuǎn)子葉輪208和前級渦輪轉(zhuǎn)子葉輪214定位多個近流路密封節(jié)段202之后，將大體上類似于節(jié)段間花鍵密封件64(如圖4所示)的多個節(jié)段間花鍵密封件(未示出)軸向地配置在近流路密封節(jié)段202之間，以提供其間的節(jié)段間間隙密封。如在圖26中在透視圖中例示的，接著相對于近流路密封節(jié)段202和前級渦輪轉(zhuǎn)子葉輪214定位包括多個燕尾件的前級葉片210，且更具體而言，前級葉片柄212。如圖所示，前級渦輪轉(zhuǎn)子葉輪214包括多個燕尾槽道，該多個燕尾槽道構(gòu)造成用于安裝多個葉片210，且更具體而言用于接收燕尾件。如所例示的，該方法包括朝近流路密封節(jié)段202軸向地移動前級葉片柄212，使得近流路密封節(jié)段202的外密封表面222與前級葉片柄212的支撐臺肩216接合。順序可顛倒，以用于級間密封系統(tǒng)200的拆卸。
[0201]圖27是根據(jù)在本文中示出或描述的一個或更多個實施例的流程圖300，其例示在組裝多級渦輪的密封系統(tǒng)的方法中涉及的步驟。在步驟302處，該方法包括將多個后葉片中的各個安裝到后級渦輪轉(zhuǎn)子葉輪的多個燕尾槽道中的各個上。在一個實施例中，后級葉片，且更具體而言，后級葉片的徑向地延伸的燕尾件，定位成在后渦輪轉(zhuǎn)子葉輪的前側(cè)上與燕尾槽道齊平。在其他實施例中，多個后級葉片中的各個，且更具體而言，徑向地延伸的燕尾件的燕尾軸向?qū)挾鹊囊徊糠郑ㄎ怀沙皞?cè)軸向地延伸超過后級渦輪轉(zhuǎn)子葉輪。
[0202]在步驟304處，該方法包括使多個級間密封節(jié)段中的各個的后端處的外密封表面與多個后級葉片中的各個的天使翼區(qū)域中的支撐臺肩接合。使外密封表面與支撐臺肩接合的步驟包括通過徑向向內(nèi)且然后軸向地移動多個級間密封節(jié)段中的各個使外密封表面接合，使得多個級間密封節(jié)段中的各個與多個后級葉片的支撐臺肩完全地接合。在實施例中，多個級間密封節(jié)段中的各個可還與多個固持特征接合。在步驟306處，該方法包括使在多個級間密封節(jié)段中的各個的后端處的內(nèi)支撐面與多個后級葉片中的各個的天使翼區(qū)域中的支撐臺肩、多個后級葉片的燕尾件區(qū)域或后渦輪級轉(zhuǎn)子葉輪的一者接合。
[0203]此外在步驟308處，該方法包括將多個前級葉片中的各個安裝到前級渦輪轉(zhuǎn)子葉輪的多個燕尾槽道中的各個上，以與級間密封節(jié)段接合。該方法還包括將后軸向固持環(huán)配置在后級渦輪轉(zhuǎn)子葉輪內(nèi)徑上的多個凸耳突出與多個級間密封節(jié)段中的各個上的多個協(xié)作的固持特征(例如圓齒狀鉤)之間，該固持特征用于將多個級間密封節(jié)段中的各個與后級渦輪轉(zhuǎn)子葉輪鎖緊。
[0204]有利地，當前的密封系統(tǒng)是用于具有高壓降和大瞬變的多級渦輪中的若干場所的可靠、堅固的密封件。級間密封系統(tǒng)也是制造起來經(jīng)濟的，且由于間隔輪材料節(jié)省而導致顯著的成本減少。因此，當前的級間密封系統(tǒng)還增強功率密度且減少二次流。當前的級間密封系統(tǒng)還允許凸緣螺接的轉(zhuǎn)子架構(gòu)、僅移除葉片級的現(xiàn)場替換、和流路可變性。當前的級間密封系統(tǒng)還可采用減小數(shù)目的近流路密封節(jié)段，從而導致更少的節(jié)段間間隙且因此更少的泄漏。級間密封系統(tǒng)還保證來自近流路密封節(jié)段的基本上所有的離心負載被傳遞到前和后渦輪葉輪。此外，當前的級間密封系統(tǒng)可排除葉片燕尾件密封件和葉片柄密封件的使用。
[0205]此外，本領域技術人員將認識到來自不同實施例的各種特征的可互換性。相似地，所描述的各種方法步驟和特征，以及各此種方法和特征的其他已知等同物可由本領域技術人員混合和匹配，以根據(jù)本公開的遠離來構(gòu)造附加的系統(tǒng)和技術。當然，應明白的是，不一定可根據(jù)任何特定實施例來實現(xiàn)所有的上述此種目的或優(yōu)勢。因此，例如，本領域技術人員將認識到，在本文中描述的系統(tǒng)和技術可以以實現(xiàn)或優(yōu)化在本文中教導的一個優(yōu)勢或一組優(yōu)勢，而不一定實現(xiàn)可在本文中教導或提出的其他目的或優(yōu)勢的方式來使用或執(zhí)行。
[0206]雖然已在本文中例示且說明了本公開的僅某些特征，但本領域技術人員將想到許多修改和變化。因此，應該明白，所附權(quán)利要求意圖覆蓋落入本公開的實質(zhì)精神內(nèi)的所有此種修改和變化。
【主權(quán)項】
1.一種用于減少渦輪系統(tǒng)中的二次空氣流的密封構(gòu)件(54，130，168，202)，其包括: 前端部部分(57)，其包括外密封表面(96，181，222)和內(nèi)支撐面(98，224)，其中，該外密封表面(96，181，222)構(gòu)造成由前級渦輪葉片(42，170，210)上的支撐臺肩(70，180，216)在徑向方向上固持； 后端部部分(58)，其包括外密封表面(96，181，222)和內(nèi)支撐面(98，186，224)，其中，該外密封表面(96，181，222)構(gòu)造成由后級渦輪葉片(42，152，204)上的支撐臺肩(70，180，.216)在徑向方向上固持;和 主體部分(62)，其從該前端部部分(57)軸向地延伸到該后端部部分(58)，該主體部分(62)包括至少兩個支撐腹板(59)，該支撐腹板(59)將該前端部部分(57)的外密封表面(96，.181，222)和內(nèi)支撐面(98，186，224)聯(lián)接到該后端部部分(58)的外密封表面(96，181，222)和內(nèi)支撐面(98，186，224)， 其中，來自該密封構(gòu)件(54)的基本上所有的離心負載被傳遞到該前級渦輪葉片(42，.170，210)和該后級渦輪葉片(42，152，204)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的密封構(gòu)件(54)，其中，該前端部部分(57)的內(nèi)支撐面(98)構(gòu)造成由該前級渦輪葉片(42)上的第二臺肩支撐件(72)在徑向方向上固持，且該后端部部分(58)的內(nèi)支撐面(98)構(gòu)造成由該后級渦輪葉片(42)上的第二臺肩支撐件(72)在徑向方向上固持。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的密封構(gòu)件(54)，其中，該前端部部分(57)的內(nèi)支撐面(186)構(gòu)造成由該前級渦輪葉片(170)的燕尾件區(qū)域(162)在徑向方向上固持，且該后端部部分(58)的內(nèi)支撐面(186)構(gòu)造成由該后級渦輪葉片(152)的燕尾件區(qū)域(162)在徑向方向上固持。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的密封構(gòu)件(54)，其中，該前端部部分(57)的內(nèi)支撐面(224)構(gòu)造成由前級渦輪轉(zhuǎn)子葉輪(214)的操作地聯(lián)接到該前級渦輪葉片(210)的支撐臺肩(216)在徑向方向上固持，且該后端部部分(58)的內(nèi)支撐面(224)構(gòu)造成由后級渦輪轉(zhuǎn)子葉輪(208)的操作地聯(lián)接到該后級渦輪葉片(204)的支撐臺肩(216)在徑向方向上固持。5.—種用于多級渦輪的密封系統(tǒng)(50，150，200)，所述密封系統(tǒng)包括: 級間密封件(50，150，200)，其圍繞該多級渦輪的渦輪轉(zhuǎn)子葉輪組件周向地配置且在該多級渦輪的前渦輪級(36)和后渦輪級(38)之間軸向地延伸，其中，該級間密封件(50，150，.200)包括: 多個近流路密封節(jié)段(54，130，168，202)，其中，該多個近流路密封節(jié)段(54，130，168，.202)中的各個包括: 外密封表面(96，181，222)和內(nèi)支撐面(98，224)，其從該前渦輪級(36)的至少一個下游區(qū)域延伸到該后渦輪級(38)的至少一個上游區(qū)域，使得來自該級間密封件(50，150，200)的基本上所有的離心負載被傳遞到多個前級葉片葉片(42，170，210)和多個后級葉片(42，.152，204);和 至少兩個支撐腹板(59)，其聯(lián)接該外密封表面(96，181，222)和該內(nèi)支撐面(98，224)， 其中，該多個近流路密封節(jié)段(54，130，168，202)中的各個從該多個前級葉片(42,170,.210)的天使翼區(qū)域延伸到該多個后級葉片(42，152，204)的天使翼區(qū)域。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)(50，150，200)，還包括多個節(jié)段間花鍵密封件(64)，其位于該多個近流路密封節(jié)段(54，130，168，202)中的各個的兩側(cè)處，以用于防止節(jié)段間間隙泄 漏。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)(50，150，200)，其中，在該多個前級葉片葉片(42，170，.210)的天使翼區(qū)域處的外密封表面(96，181，222)構(gòu)造成由該多個前級葉片(42，170，210)的支撐臺肩(70，180，216)在徑向方向上約束，且其中，在該多個后級葉片(42，152，204)的天使翼區(qū)域處的外密封表面(96，181，222)構(gòu)造成由該多個后級葉片(42，152，204)的支撐臺肩(70，180，216)在徑向方向上約束。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)(50，150，200)，還包括密封線(74)、密封繩(182)和金屬密封件中的至少一者，其配置在該級間密封件(50，150，200)的密封溝槽(76)內(nèi)且徑向地和軸向地中的一種地位于該級間密封件(50，150，200)和該多個后級葉片(42，152，204)之間，以用于將該后渦輪轉(zhuǎn)子葉輪(46，160，208)與熱氣體路徑(14)的流隔離。9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)(50，150，200)，還包括該前渦輪級(36)的前級渦輪轉(zhuǎn)子葉輪(44，174，214)和該后渦輪級(38)的后級渦輪轉(zhuǎn)子葉輪(46，160，208)，其中，該前級渦輪轉(zhuǎn)子葉輪(44，174，214)包括構(gòu)造成用于操作地聯(lián)接該多個前級葉片(42，170，210)的多個燕尾槽道(102，178)，且該后級渦輪轉(zhuǎn)子葉輪(46，160，208)包括構(gòu)造成用于操作地聯(lián)接該多個后級葉片(42，152，204)的多個燕尾槽道(90，158)。10.—種組裝多級渦輪(22)的密封系統(tǒng)(50，150，200)的方法(300)，該多級渦輪(22)具有分別在前級渦輪轉(zhuǎn)子葉輪(44，174，214)和后級渦輪轉(zhuǎn)子葉輪(46，160，208)上的多個前級葉片(42，170，210)和多個后級葉片(42，152，204)，該方法包括: 將該多個后級葉片(42，152，204)中的各個安裝(302)到該后級渦輪轉(zhuǎn)子葉輪(46，160，.208)的多個燕尾槽道(90，158)中的各個上； 通過徑向向內(nèi)且軸向地移動該多個級間密封節(jié)段(54，130，168，202)中的各個來使多個級間密封節(jié)段(54，130，168，202)中的各個的后端部部分(58)處的外密封表面(96，181，222)與該多個后級葉片(42，152，204)中的各個的天使翼區(qū)域接合，和使該多個級間密封節(jié)段(54，130，168，202)中的各個的后端部部分(58)處的內(nèi)支撐面(98，186，224)與該多個后級葉片(42，152，204)中的各個的天使翼區(qū)域、該多個后級葉片(42，152，204)的燕尾件區(qū)域(90，158)或該后級渦輪轉(zhuǎn)子葉輪(46，160，208)中的一者接合，使得該外密封表面(96，181，222)與該多個后級葉片(42，152，204)中的各個的天使翼區(qū)域完全地接合，且該內(nèi)支撐面(98，186，224)與該多個后級葉片(42，152，204)中的各個的天使翼區(qū)域、該多個后級葉片(42，152，204)的燕尾件區(qū)域(90，158)或該后級渦輪轉(zhuǎn)子葉輪(46，160，208)中的一者完全地接合； 將該多個前級葉片(42，170，210)中的各個安裝(308)到該前級渦輪轉(zhuǎn)子葉輪(44，174，.214)的多個燕尾槽道(102，178)中的各個上，使得在該多個級間密封節(jié)段(54，130，168，.202)中的各個的前端部部分(57)處的外密封表面(96，181，222)與該多個前級葉片(42，.170，210)中的各個的天使翼區(qū)域完全地接合，且在該多個級間密封節(jié)段(54，130，168，202)中的各個的前端部部分(57)處的內(nèi)支撐面(98，224)與該多個前級葉片(42，170，210)中的各個的天使翼區(qū)域、該多個前級葉片(42，170，210)的燕尾件區(qū)域或該前級渦輪轉(zhuǎn)子葉輪(44，174，214)中的一者完全地接合，以在徑向方向上固持該多個級間密封節(jié)段(54,130,.168，202)中的各個，使得來自級間密封件(50，150，200)的基本上所有的離心負載被傳遞到該多個前級葉片(42，170，210)和該多個后級葉片(42，152，204)。
【文檔編號】F01D11/00GK106050323SQ201610326027
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年2月19日
【發(fā)明人】O·薩穆拉拉, F·J·卡薩諾瓦, E·塞文瑟, J·M·維布斯特
【申請人】通用電氣公司