專利名稱：用于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻空氣管理的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文公開(kāi)的主題涉及燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，且更具體地，涉及其中的溫度和性能管理。
技術(shù)背景 在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中，空氣在壓縮機(jī)中增壓并且在燃燒器中與燃料混合，以產(chǎn)生 穿過(guò)一個(gè)或多個(gè)渦輪級(jí)流向下游的熱燃燒氣體。渦輪級(jí)包括具有定子導(dǎo)葉的固定的噴嘴， 定子導(dǎo)葉引導(dǎo)燃燒氣體穿過(guò)一排下游的渦輪轉(zhuǎn)子葉片。葉片從支承轉(zhuǎn)子徑向向外地延伸， 支承轉(zhuǎn)子由從氣體提取的能量提供動(dòng)力。第一級(jí)渦輪噴嘴接收來(lái)自燃燒器的熱燃燒氣體，并且將其引向第一級(jí)渦輪轉(zhuǎn)子葉 片以從它們提取能量。第二級(jí)渦輪噴嘴可布置在第一級(jí)渦輪轉(zhuǎn)子葉片的下游，并且跟有一 排第二級(jí)渦輪轉(zhuǎn)子葉片，第二級(jí)渦輪轉(zhuǎn)子葉片從燃燒氣體提取另外的能量。另外級(jí)的渦輪 噴嘴和渦輪轉(zhuǎn)子葉片可布置在該第二級(jí)渦輪轉(zhuǎn)子葉片的下游。當(dāng)從燃燒氣體提取能量時(shí)，氣體的溫度相應(yīng)地降低。然而，由于氣體溫度相對(duì)高， 渦輪級(jí)典型地由冷卻劑冷卻，該冷卻劑例如為從壓縮機(jī)轉(zhuǎn)向通過(guò)中空的導(dǎo)葉和葉片翼型件 而用于冷卻渦輪機(jī)的各種內(nèi)部構(gòu)件的壓縮空氣。由于該冷卻空氣轉(zhuǎn)向而不為燃燒器所使 用，因而提取的冷卻空氣的量對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的整體效率具有直接的影響。因此需要改善利用冷 卻空氣的效率以改善渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的整體效率。所需的冷卻空氣的量不僅取決于燃燒氣體的溫度，還取決于布置在渦輪機(jī)的旋轉(zhuǎn) 構(gòu)件和固定構(gòu)件之間的各種密封件的完整性。轉(zhuǎn)子和葉片的熱膨脹及收縮可不同于固定的 噴嘴和渦輪機(jī)外殼的熱膨脹，從而考驗(yàn)密封件的完整性。在某些情況下，密封件可被損害從 而引起過(guò)量冷卻空氣進(jìn)入渦輪機(jī)主流氣體流，導(dǎo)致壓縮機(jī)空氣的過(guò)量轉(zhuǎn)向，直接轉(zhuǎn)化成低 于期望的渦輪機(jī)效率。因此需要提供一種燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其具有改善的燃?xì)鉁u輪機(jī)固定構(gòu)件到旋轉(zhuǎn)構(gòu) 件的接觸面的密封。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例中，渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)包括第一可旋轉(zhuǎn)的渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子組 件；第二固定的噴嘴組件，其鄰近該第一可旋轉(zhuǎn)的渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子組件布置；以及葉輪空間 (wheel space)，其限定在該第一可旋轉(zhuǎn)的渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子組件和該第二固定的噴嘴組件之間。 該葉輪空間構(gòu)造成在其中容納冷卻空氣，并且包括位于該第一可旋轉(zhuǎn)的渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子組件上 的密封特征，該密封特征軸向地延伸進(jìn)入葉輪空間以在位于第二固定的噴嘴組件上的密封 臺(tái)(sealing land)的鄰近處終止。該密封特征和密封臺(tái)起作用以控制來(lái)自葉輪空間內(nèi)的 冷卻空氣的釋放，且該密封臺(tái)由形狀記憶合金構(gòu)成。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)包括第一可旋轉(zhuǎn)的渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子組件；第 二固定的噴嘴組件，其鄰近該第一可旋轉(zhuǎn)的渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子組件布置；以及葉輪空間，其限定在 該第一可旋轉(zhuǎn)的渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子組件和該第二固定的噴嘴組件之間，并且構(gòu)造成在其中容納冷卻空氣。位于該第一可旋轉(zhuǎn)的渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子組件上的密封特征軸向地延伸進(jìn)入葉輪空間，以 在位于該第二固定的噴嘴組件上的密封臺(tái)的鄰近處終止。該密封特征和該密封臺(tái)起作用以 控制來(lái)自葉輪空間內(nèi)的冷卻空氣的釋放；該密封臺(tái)由形狀記憶合金構(gòu)成。在另一個(gè)實(shí)施例中，渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)包括具有上游端和下游端的渦輪機(jī)外殼。固定的 噴嘴組件以固定到外殼上的關(guān)系布置在外殼內(nèi)。渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子組件支承在外殼內(nèi)以在其中旋 轉(zhuǎn)，并且在渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行期間可操作以相對(duì)于固定的噴嘴組件沿下游方向熱膨脹。限 定在固定的噴嘴組件和可旋轉(zhuǎn)的渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子組件之間的葉輪空間構(gòu)造成在其中容納冷卻 空氣。位于可旋轉(zhuǎn)的渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子組件上并且軸向地延伸進(jìn)入葉輪空間的密封特征在位于該 第二固定的噴嘴組件上的密封臺(tái)的鄰近處終止。該密封特征和密封臺(tái)起作用以控制來(lái)自葉 輪空間內(nèi)的冷卻空氣的釋放。該密封臺(tái)由形狀記憶合金構(gòu)成，該形狀記憶合金具有的組成 使得從冷的馬氏體狀態(tài)到熱的奧氏體狀態(tài)的相變處在該燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的熱瞬變內(nèi)。該形 狀記憶合金構(gòu)造成雙向合金，其具有冷的馬氏體狀態(tài)下的第一構(gòu)造和熱的奧氏體狀態(tài)下的 第二構(gòu)造，并且在該渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子組件的熱膨脹期間可操作以將密封特征保持在密封臺(tái)的鄰 近處。


根據(jù)優(yōu)選的和示例性的實(shí)施例，聯(lián)系附圖在以下具體實(shí)施方式
中更具體地描述了 本發(fā)明以及它的另外優(yōu)點(diǎn)，在其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，穿過(guò)示例性燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的一部分的軸向截 面圖；圖2是穿過(guò)圖1的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的一部分的放大的截面圖；圖3是穿過(guò)處于冷的非運(yùn)行狀態(tài)的圖1的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的一部分的放大的截面 圖；以及圖4是穿過(guò)處于熱的運(yùn)行狀態(tài)的圖1的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的一部分的放大的截面 圖。部件列表10燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)12多級(jí)軸向壓縮機(jī)14燃燒器16多級(jí)渦輪18壓縮空氣20熱燃燒氣體22第一級(jí)噴嘴空氣翼型件24第一級(jí)渦輪空氣翼型件26第二級(jí)噴嘴空氣翼型件28第二級(jí)渦輪空氣翼型件30第三級(jí)噴嘴空氣翼型件32第三級(jí)渦輪空氣翼型件34內(nèi)部導(dǎo)葉側(cè)壁
36外部導(dǎo)葉側(cè)壁38第一級(jí)噴嘴組件40渦輪機(jī)外殼42第一支承輪盤44第一級(jí)護(hù)罩46第一級(jí)渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子組件

48內(nèi)部導(dǎo)葉側(cè)壁50外部導(dǎo)葉側(cè)壁52第二級(jí)噴嘴組件54第二級(jí)支承輪盤56第二級(jí)護(hù)罩58第二級(jí)渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子組件60內(nèi)部導(dǎo)葉側(cè)壁62外部導(dǎo)葉側(cè)壁64第三級(jí)噴嘴組件66第三級(jí)支承輪盤68第三級(jí)護(hù)罩70第三級(jí)渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子組件72葉輪空間74葉輪空間76翼型件壁(26)78翼型件冷卻通路(26)80冷卻空氣82膜片組件84徑向地延伸的側(cè)部分(82)86徑向地延伸的側(cè)部分(82)87內(nèi)部徑向端(82)88轉(zhuǎn)子表面90內(nèi)部冷卻通路92上游密封特征94下游密封特征96上游密封特征98下游密封特征100第二級(jí)上游密封臺(tái)102第二級(jí)下游密封臺(tái)104渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子組件110密封臺(tái)組件112 開(kāi)口(84)114支承活塞
116 第一外部端(114)118接收槽120 第二端(114)122 內(nèi)部端(114)124 彈簧126 開(kāi)口(120，114)128返回彈簧130固定偏移邊緣132 壁(112)134 環(huán)形(122，114)
具體實(shí)施例方式圖1和2中圖示的是燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的一部分。該發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)于縱向或軸向中心 線軸線軸對(duì)稱，并且包括成連續(xù)流連通的多級(jí)軸向壓縮機(jī)12、燃燒器14以及多級(jí)渦輪16。在運(yùn)行期間，來(lái)自壓縮機(jī)12的壓縮空氣18流向燃燒器14，燃燒器14起作用以燃 燒燃料與壓縮空氣以產(chǎn)生熱燃燒氣體20。該熱燃燒氣體20穿過(guò)多級(jí)渦輪16流向下游，該 多級(jí)渦輪16從熱燃燒氣體提取能量。如圖1和2中所示，多級(jí)軸向渦輪16的一個(gè)示例可構(gòu)造成具有六排翼型件22、24、 26,28,30和32的三個(gè)級(jí)，翼型件軸向地布置，彼此成直序列，用來(lái)引導(dǎo)熱燃燒氣體20穿過(guò) 其中并且用來(lái)從熱燃燒氣體提取能量。翼型件22構(gòu)造成第一級(jí)噴嘴導(dǎo)葉翼型件。這些翼型件周向地彼此隔開(kāi)，并且在內(nèi)部導(dǎo)葉側(cè)壁和外部導(dǎo)葉側(cè)壁34、36之間徑向地延伸，以限定第一級(jí)噴嘴組件38。該噴嘴組 件38在渦輪機(jī)外殼40內(nèi)是固定的，并且起作用以接收和引導(dǎo)來(lái)自燃燒器14的熱燃燒氣體 20。翼型件24從第一支承輪盤42的周界徑向向外地延伸，以在鄰近第一級(jí)護(hù)罩(shrOUd)44 處終止。翼型件24和該支承輪盤42限定第一級(jí)渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子組件46，其接收來(lái)自第一級(jí)噴 嘴組件38的熱燃燒氣體20以使第一級(jí)渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子組件46旋轉(zhuǎn)，從而從熱燃燒氣體提取能 量。翼型件26構(gòu)造成第二級(jí)噴嘴導(dǎo)葉翼型件。這些翼型件周向地彼此隔開(kāi)，并且在內(nèi) 部導(dǎo)葉側(cè)壁和外部導(dǎo)葉側(cè)壁48和50之間徑向地延伸以限定第二級(jí)噴嘴組件52。該第二級(jí) 噴嘴組件52在渦輪機(jī)外殼40內(nèi)是固定的，并且起作用以接收來(lái)自第一級(jí)渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子組件 46的熱燃燒氣體20。翼型件28從第二支承輪盤54徑向向外地延伸，以在鄰近第二級(jí)護(hù)罩 56處終止。翼型件28和支承輪盤54限定第二級(jí)渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子組件58，用來(lái)直接接收來(lái)自第 二級(jí)噴嘴組件52的熱燃燒氣體20，以從其中另外地提取能量。同樣地，翼型件30構(gòu)造成第三級(jí)噴嘴導(dǎo)葉翼型件，這些翼型件周向地彼此隔開(kāi)， 并且在內(nèi)部導(dǎo)葉側(cè)壁和外部導(dǎo)葉側(cè)壁60和62之間徑向地延伸以限定第三級(jí)噴嘴組件64。 該第三級(jí)噴嘴組件64在渦輪機(jī)外殼40內(nèi)是固定的，并且起作用以接收來(lái)自第二級(jí)渦輪機(jī) 轉(zhuǎn)子組件58的熱燃燒氣體20。翼型件32從第三支承輪盤66徑向向外地延伸以在鄰近第 三級(jí)護(hù)罩68處終止。翼型件32和該支承輪盤66限定第三級(jí)渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子組件70，用來(lái)直接 接收來(lái)自第三級(jí)噴嘴組件64的熱燃燒氣體20，以從其中另外地提取能量。在多級(jí)渦輪16中利用的級(jí)的數(shù)量可取決于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的具體應(yīng)用而改變。如指出的，第一、第二和第三級(jí)噴嘴組件38、52和64相對(duì)于渦輪機(jī)外殼40是固定 的，而渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子組件46、58和70被安裝成在外殼內(nèi)旋轉(zhuǎn)。這樣，在固定的構(gòu)件和旋轉(zhuǎn)的 構(gòu)件之間限定有可稱為葉輪空間的空腔。在圖2中圖示的示例性葉 輪空間72和74位于第 二級(jí)噴嘴組件52的每一側(cè)上，在噴嘴組件和第一級(jí)渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子組件46以及噴嘴組件和第 二級(jí)轉(zhuǎn)子組件58之間。在渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的運(yùn)行期間，渦輪翼型件及葉輪空間72、74暴露于熱燃燒氣體 20。為保證此類內(nèi)部構(gòu)件的希望的耐久性，它們典型地被冷卻。例如，第二級(jí)噴嘴翼型件26 是中空的，且壁76限定冷卻劑通路78。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，來(lái)自多級(jí)軸向壓縮機(jī)12的 壓縮空氣的一部分從燃燒器轉(zhuǎn)向并且用作冷卻空氣80，其被引導(dǎo)穿過(guò)翼型件26用于內(nèi)部 冷卻。膜片組件82徑向地向第二級(jí)內(nèi)部導(dǎo)葉側(cè)壁48內(nèi)延伸。該膜片組件包括徑向地延伸 的側(cè)部分84和86，并帶有緊鄰轉(zhuǎn)子表面88的內(nèi)部徑向端87。內(nèi)部冷卻通路90接收穿過(guò) 翼型件冷卻通路78的冷卻空氣80的一部分，并且將冷卻空氣散入葉輪空間72和74，以在 其中維持可接受的溫度水平。密封特征92和94 (稱為“天使翼”)布置在第一級(jí)渦輪翼型 件24的上游側(cè)和下游側(cè)上。同樣地，密封特征96和98布置在第二級(jí)渦輪翼型件28的上 游側(cè)和下游側(cè)上。該密封特征(即天使翼)沿軸向方向延伸并且在它們相關(guān)的葉輪空間內(nèi) 緊鄰例如100和102的互補(bǔ)的密封臺(tái)而終止，密封臺(tái)安裝在第二級(jí)膜片組件82的徑向延伸 的側(cè)部分84、86中并從該側(cè)部分84、86延伸。在渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行期間，從膜片組件82的 內(nèi)部冷卻通路90流進(jìn)葉輪空間72和74的冷卻空氣80的泄漏被上游密封特征以及下游密 封特征96、94和密封臺(tái)100、102的緊密接近所控制。相似的密封特征和密封臺(tái)也可用在渦 輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的其它渦輪級(jí)的固定部分和旋轉(zhuǎn)部分之間。在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的運(yùn)行期間，尤其當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度在啟動(dòng)后從冷狀態(tài)過(guò)渡 到熱狀態(tài)時(shí)，以上已述，發(fā)動(dòng)機(jī)的各種構(gòu)件可經(jīng)歷某些程度的熱膨脹，導(dǎo)致必須解決的發(fā)動(dòng) 機(jī)10中的尺寸改變。例如，當(dāng)溫度上升時(shí)，整個(gè)渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子組件104可相對(duì)于固定的噴嘴 組件和渦輪機(jī)外殼40軸向地膨脹。由于渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子組件104在渦輪機(jī)外殼40內(nèi)被支承的 方式，此類軸向膨脹主要是沿相對(duì)于外殼的下游方向，如圖1所示。作為向下游相對(duì)移動(dòng)的 結(jié)果，在第一級(jí)渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子組件46的下游密封特征94和第二級(jí)上游密封臺(tái)100之間的軸 向交迭間距可增加，導(dǎo)致從葉輪空間72進(jìn)入主氣體流20的冷卻空氣80的泄漏的減少。相 反，在第二級(jí)下游密封臺(tái)102和第二級(jí)渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子組件58的上游密封特征96之間的軸向 交迭間距可減少。除了接觸，密封特征之間的增加/減少具有較輕的后果。然而，由于冷卻 空氣80是從軸向壓縮機(jī)轉(zhuǎn)向的空氣，其為了燃燒以外的目的的用途將直接影響燃?xì)鉁u輪 發(fā)動(dòng)機(jī)10的效率和葉輪空間的設(shè)計(jì)操作。各葉輪空間被設(shè)計(jì)成維持冷卻空氣的特定流量， 以防止將主氣體流20吸入葉輪空間。因?yàn)椴徽_的流的量被轉(zhuǎn)向此葉輪空間74，因此，在 第二級(jí)渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子組件58的上游密封特征96和第二級(jí)下游密封臺(tái)102之間的軸向交迭間 距的減少是不希望的。因此，其軸向交迭距離減少的葉輪空間74將使比設(shè)計(jì)的流更多的流 漏入主氣體流20。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，該第二級(jí)下游密封臺(tái)102包括帶條，該帶條由例如鎳鈦 ("NiTi")合金的雙向形狀記憶金屬構(gòu)成。形狀記憶合金可以以兩種不同的依賴于溫度的 晶體結(jié)構(gòu)或相(即馬氏體(較低的溫溫度)和奧氏體(較高的溫度))而存在，且發(fā)生相變的溫度取決于合金的成分。雙向形狀記憶合金具有在轉(zhuǎn)變溫度以上加熱后恢復(fù)預(yù)設(shè)形狀， 以及在轉(zhuǎn)變溫度以下冷卻后返回到某個(gè)備選形狀的能力。密封臺(tái)102構(gòu)造成使用NiTi合 金，具有在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的熱瞬變內(nèi)的相變。通過(guò)機(jī)械加工和熱處理的工藝，對(duì)該臺(tái) 102進(jìn)行設(shè)計(jì)加工，其中馬氏體構(gòu)造具有比奧氏體構(gòu)造軸向較短的長(zhǎng)度，奧氏體構(gòu)造軸向較 長(zhǎng)。在某些情況下，馬氏體構(gòu)造還可設(shè)計(jì)成與奧氏體構(gòu)造相比相對(duì)于徑向密封特征96具有 徑向上不同的位置。由于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10在啟動(dòng)后從冷轉(zhuǎn)變到熱，該密封臺(tái)102將從其 圖3的馬氏體相變化至其圖4的奧氏體相，導(dǎo)致臺(tái)的軸向增長(zhǎng)并維持第二級(jí)渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子組 件58的上游密封特征96和第二級(jí)下游密封臺(tái)102之間的緊密物理間距，而不管渦輪機(jī)轉(zhuǎn) 子組件104的下游軸向增長(zhǎng)如何。結(jié)果是來(lái)自下游葉輪空間74內(nèi)的冷卻空氣80的通過(guò)減 少，該下游葉輪空間74位于第二級(jí)渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子組件58和第二級(jí)噴嘴組件52的膜片組件82 之間，從而改善燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的效率并且維持葉輪空間冷卻空氣流的控制。如果需要，可 設(shè)想當(dāng)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10從冷到熱轉(zhuǎn)變時(shí)，該密封臺(tái)102還可設(shè)計(jì)成包括余隙的徑向和軸 向變化。 在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，該第二級(jí)下游密封臺(tái)102包括帶條，該帶條由例如 鎳鈦(“NiTi”)合金的單向形狀記憶金屬構(gòu)成。和雙向形狀記憶合金一樣，單向形狀記憶 合金可以依賴于溫度的兩種不同晶體結(jié)構(gòu)或相(即馬氏體(較低的溫度)和奧氏體(較高 的溫度))而存在，且相變發(fā)生的溫度取決于合金的成分。不同于雙向形狀記憶合金，單向 合金具有在其冷的馬氏體狀態(tài)下的機(jī)械變形后，在轉(zhuǎn)化溫度以上加熱后恢復(fù)預(yù)設(shè)形狀的能 力。在冷卻后，機(jī)械變形的結(jié)果被消除。密封臺(tái)102構(gòu)造成使用MTi合金，其具有在燃?xì)?渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的熱瞬變內(nèi)的相變。由于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10在停機(jī)后從熱轉(zhuǎn)變成冷，該密 封臺(tái)102將從它的奧氏體狀態(tài)轉(zhuǎn)變至其馬氏體狀態(tài)。渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子組件104的冷卻導(dǎo)致該密 封臺(tái)102和第二級(jí)渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子組件58的上游密封特征96之間的軸向交迭間距增加。在到 冷的馬氏體相的轉(zhuǎn)變之后，該密封臺(tái)102可接觸密封特征96從而導(dǎo)致密封臺(tái)的變形。在燃 氣渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的再啟動(dòng)以及密封臺(tái)120經(jīng)過(guò)從它的馬氏體到奧氏體的相變之后，第二級(jí) 下游密封臺(tái)102將返回到它的非變形的最初狀態(tài)，與第二級(jí)渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子組件58的上游密封 特征96緊密地物理接近。結(jié)果是減少來(lái)自下游葉輪空間74內(nèi)的冷卻空氣80的泄漏，該下 游葉輪空間74位于第二級(jí)渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子組件58和第二級(jí)噴嘴組件52的膜片組件82之間， 從而改善燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的效率并且維持對(duì)葉輪空間冷卻空氣流的控制。雖然以主要對(duì)多級(jí)渦輪的第二級(jí)的應(yīng)用來(lái)描述了本發(fā)明的示例性實(shí)施例，但該集 中的描述僅為了簡(jiǎn)化并且本發(fā)明的范圍并非意圖限于該單個(gè)應(yīng)用。所描述發(fā)明的應(yīng)用可被 應(yīng)用于貫穿各級(jí)的相似渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)組件和構(gòu)件。雖然參考鎳鈦成分的形狀記憶合金對(duì)本發(fā)明的示例性實(shí)施例進(jìn)行了描述，但在渦 輪發(fā)動(dòng)機(jī)的預(yù)期溫度下展現(xiàn)適當(dāng)特性其它成分，例如鎳金屬鈷、銅鋅或其它成分均可使用。 另外，以上描述參考在密封臺(tái)中的軸向增長(zhǎng)構(gòu)件而進(jìn)行。認(rèn)識(shí)到由于形狀記憶合金的多功 能性，該密封臺(tái)102可在從冷到熱的變化中包括間隙的徑向和軸向改變。該書(shū)面說(shuō)明書(shū)使用示例公開(kāi)了本發(fā)明，包括最佳模式，還使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能 夠?qū)嵺`本發(fā)明，包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)以及執(zhí)行任何結(jié)合的方法。本發(fā)明可被授 予權(quán)利的范圍由權(quán)利要求書(shū)限定，并可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它示例。如果此類其 它示例具有與權(quán)利要求書(shū)的書(shū)面語(yǔ)言并非不同的結(jié)構(gòu)元件，或者如果它們包括與權(quán)利要求書(shū)的書(shū)面語(yǔ)言無(wú)本質(zhì)不同的等同結(jié)構(gòu)元件，則此類其它示例意圖處在權(quán)利要求書(shū)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)(10)，包括第一渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)組件(58)；第二渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)組件(52)，其鄰近所述第一渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)組件(58)布置；葉輪空間(74)，其限定在所述第一渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)組件(58)和所述第二渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)組件(52)之間，并且構(gòu)造成在其中容納冷卻空氣(80)；以及密封特征(96)，其位于所述第一渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)組件(58)上并且軸向地延伸進(jìn)入所述葉輪空間(74)，以在位于所述第二渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)組件(52)上的密封臺(tái)(102)的鄰近處終止，所述密封特征(96)和所述密封臺(tái)(102)能夠起作用以控制來(lái)自所述葉輪空間(74)內(nèi)的所述冷卻空氣(80)的釋放，所述密封臺(tái)由形狀記憶合金構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)(10)，其特征在于，由形狀記憶合金構(gòu)成的所述 密封臺(tái)(102)由雙向合金構(gòu)造而成，具有在冷的馬氏體狀態(tài)下的第一構(gòu)造和在熱的奧氏體 狀態(tài)下的第二構(gòu)造。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)(10)，其特征在于，由形狀記憶合金構(gòu)成的所述 密封臺(tái)(102)具有的組成使得從冷的馬氏體狀態(tài)到熱的奧氏體狀態(tài)的相變處在所述燃?xì)?渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的熱瞬變內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)(10)，其特征在于，由形狀記憶合金構(gòu)成的所述 密封臺(tái)(102)具有在所述冷的馬氏體狀態(tài)下的第一軸向長(zhǎng)度和在所述熱的奧氏體狀態(tài)下 的較長(zhǎng)的第二軸向長(zhǎng)度。
5 根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)(10)，其特征在于，所述形狀記憶合金包括鎳鈦I=I 巫 O
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)(10)，其特征在于，由形狀記憶合金構(gòu)成的所述 密封臺(tái)(102)由單向合金構(gòu)造而成，具有在熱的奧氏體狀態(tài)下的第一軸向長(zhǎng)度，并且通過(guò) 在冷的馬氏體狀態(tài)下與位于所述第一渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)組件(58)上的所述密封特征(96)接觸而 變形，且在過(guò)渡到熱的奧氏體狀態(tài)后返回到所述第一軸向長(zhǎng)度。
7.一種渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)(10)，包括第一可旋轉(zhuǎn)的渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子組件(58)；第二固定的噴嘴組件(52)，其鄰近所述第一可旋轉(zhuǎn)的渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子組件(58)布置；葉輪空間(74)，其限定在所述第一可旋轉(zhuǎn)的渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子組件(58)和所述第二固定的 噴嘴組件(52)之間，并且構(gòu)造成在其中容納冷卻空氣(80)；以及密封特征(96)，其位于所述第一可旋轉(zhuǎn)的渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子組件(58)上，并且軸向地延伸進(jìn) 入所述葉輪空間(74)，以在位于所述第二固定的噴嘴組件(52)上的密封臺(tái)的鄰近處終止， 所述密封特征(96)和所述密封臺(tái)(102)起作用以控制來(lái)自所述葉輪空間(74)內(nèi)的所述冷 卻空氣(80)的釋放，所述密封臺(tái)(102)由形狀記憶合金構(gòu)成。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，由形狀記憶合金構(gòu)成的所述密封 臺(tái)(102)由雙向合金構(gòu)造而成，具有在冷的馬氏體狀態(tài)下的第一構(gòu)造和在熱的奧氏體狀態(tài) 下的第二構(gòu)造。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)(10)，其特征在于，由形狀記憶合金構(gòu)成的所述 密封臺(tái)具有的組成使得從冷的馬氏體狀態(tài)到熱的奧氏體狀態(tài)的相變處在所述燃?xì)鉁u輪發(fā) 動(dòng)機(jī)(10)的熱瞬變內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)(10)，其特征在于，由形狀記憶合金構(gòu)成的所述 密封臺(tái)(102)具有在所述冷的馬氏體狀態(tài)下的第一軸向長(zhǎng)度和在所述熱的奧氏體狀態(tài)下 的較長(zhǎng)的第二軸向長(zhǎng)度。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻空氣管理的裝置，具體地，本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例指向一種渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其具有第一可旋轉(zhuǎn)的渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子組件；第二固定的噴嘴組件，其鄰近該第一可旋轉(zhuǎn)的渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子組件布置；以及葉輪空間，其限定在該第一可旋轉(zhuǎn)的渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子組件和該第二固定的噴嘴組件之間。該葉輪空間可操作以在其中容納冷卻空氣，并且包括密封特征，該密封特征位于第一可旋轉(zhuǎn)的渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子組件上并且軸向地延伸進(jìn)入葉輪空間以在位于該第二固定的噴嘴組件上的密封臺(tái)的鄰近處終止。該密封特征和密封臺(tái)起作用以控制來(lái)自葉輪空間內(nèi)的冷卻空氣的釋放，并且該密封臺(tái)由形狀記憶合金構(gòu)成。
文檔編號(hào)F01D11/18GK101845997SQ20101014269
公開(kāi)日2010年9月29日 申請(qǐng)日期2010年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月23日
發(fā)明者J·E·托里尼, S·W·特什 申請(qǐng)人:通用電氣公司