本實用新型總體上涉及燃式燃?xì)鉁u輪機(jī)(“燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)”)，并且更具體地涉及燃?xì)鉁u輪機(jī)的輪緣腔密封系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在操作期間，由于熱氣體路徑的極端溫度，需要非常小心地防止部件達(dá)到將破壞或降低其操作或性能的溫度。對極端溫度特別敏感的一個區(qū)域是在熱氣體路徑的內(nèi)側(cè)的空間。常常被稱為渦輪的內(nèi)部葉輪空間(inner wheelspace)或輪緣腔(rim cavity)的該區(qū)域包含旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子葉片附連在其上的若干渦輪葉輪或轉(zhuǎn)子。盡管轉(zhuǎn)子葉片設(shè)計成耐受熱氣體路徑的高溫，但是轉(zhuǎn)子不耐高溫，并且因此必須防止熱氣體路徑的工作流體流動到輪緣腔中。然而，將領(lǐng)會軸向間隙必然存在于旋轉(zhuǎn)葉片和周圍靜止部件之間，并且正是通過這些間隙工作流體的熱氣體獲得進(jìn)入內(nèi)部區(qū)域。另外，由于發(fā)動機(jī)變熱的方式和不同的熱膨脹系數(shù)，這些間隙可以依賴于發(fā)動機(jī)的操作方式加寬和收縮。尺寸的該變化性使這些間隙的適當(dāng)密封成為困難的設(shè)計挑戰(zhàn)。

更具體地，燃?xì)鉁u輪機(jī)包括具有多排定子葉片和轉(zhuǎn)子葉片的渦輪部段，其中轉(zhuǎn)子葉片的多個級一起圍繞定子葉片的靜止引導(dǎo)輪葉旋轉(zhuǎn)。定子葉片和與其相關(guān)的組件延伸到在轉(zhuǎn)子葉片的兩個級之間形成的輪緣腔中。密封件在轉(zhuǎn)子葉片和定子葉片的內(nèi)護(hù)罩之間，并且在定子葉片隔板的內(nèi)側(cè)表面和兩個轉(zhuǎn)子盤緣邊延伸部之間形成。將領(lǐng)會，熱氣流壓力在定子葉片的前側(cè)比在后側(cè)更高，并且因此壓力差存在于輪緣腔內(nèi)。在現(xiàn)有技術(shù)中，定子隔板的內(nèi)側(cè)表面上的密 封件可以用于控制橫越定子葉片排的泄漏流動。另外，刀緣密封件(knife edge seals)可以在定子葉片蓋板上使用以產(chǎn)生防熱氣體攝入輪緣腔中的密封。盡可能防止熱氣體攝入輪緣腔中，原因是轉(zhuǎn)子盤由比翼型相對耐低溫的材料(low temperature material)制造。作用于轉(zhuǎn)子盤的高應(yīng)力與暴露于高溫一起將熱弱化轉(zhuǎn)子盤并且縮短其壽命。從定子隔板排出的吹掃冷卻空氣已用于吹掃輪緣腔的熱氣流攝入。

然而，在控制輪緣腔泄漏流動從而減小吹掃空氣的使用方面發(fā)展很慢。關(guān)于吹掃分配的困難當(dāng)然導(dǎo)致的代價是低效的使用。將領(lǐng)會，吹掃系統(tǒng)增加發(fā)動機(jī)的制造和維護(hù)成本，并且常常在保持期望的壓力水平或從輪緣腔的流出方面是不精確的。此外，吹掃流動不利地影響渦輪發(fā)動機(jī)的性能和效率。也就是說，吹掃空氣的增加水平減小發(fā)動機(jī)的輸出和效率。因此，期望最小化吹掃空氣的使用。因此，持續(xù)不斷地需要改進(jìn)的方法、系統(tǒng)和裝置，其更好地密封間隙、溝槽腔和/或輪緣腔以免于流動路徑的熱氣體。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本申請因此描述一種燃?xì)鉁u輪機(jī)，所述燃?xì)鉁u輪機(jī)具有的渦輪包括定子葉片、轉(zhuǎn)子葉片、限定在定子葉片和轉(zhuǎn)子葉片之間的溝槽腔(trench cavity)以及形成所述溝槽腔中的密封件。所述溝槽腔是在所述定子葉片和所述轉(zhuǎn)子葉片的相對內(nèi)側(cè)面(opposing inboard faces)之間限定的軸向間隙(axial gap)。所述密封件可以包括：定子懸突(stator overhang)，所述定子懸突從所述定子葉片朝著所述轉(zhuǎn)子葉片延伸從而包括限定流動路徑的內(nèi)邊界的一部分的懸突頂側(cè)(topside)，和與所述懸突頂側(cè)相對的懸突底側(cè)(underside)；轉(zhuǎn)子外側(cè)面(rotor outboard face)，所述轉(zhuǎn)子外側(cè)面從平臺邊緣徑向向內(nèi)延伸，所述轉(zhuǎn)子外側(cè)面橫越所述溝槽腔的所述軸向間隙與懸垂面(overhang face)的至少一部分相對；軸向突起(axial projection)，所述軸向突起從所述轉(zhuǎn)子外側(cè)面朝著所述定子葉片延伸從而與所述 定子懸突軸向地重疊；以及內(nèi)部冷卻通道(axial projection)，所述內(nèi)部冷卻通道通過所述定子懸突延伸到穿過所述懸突底側(cè)形成的端口(port)。所述端口配置成朝著所述軸向突起引導(dǎo)從所述端口排出的冷卻劑。

所述端口可以配置成朝著所述軸向突起引導(dǎo)從其排出的冷卻劑并且可以配置成在旋轉(zhuǎn)方向上引導(dǎo)冷卻劑。

其中，所述軸向突起包括相對于所述定子懸突的內(nèi)側(cè)位置；其中所述端口配置成朝著所述軸向突起的外側(cè)表面(outboard surface)引導(dǎo)從其排出的冷卻劑；并且其中所述軸向突起包括從形成在所述轉(zhuǎn)子外側(cè)面的連接軸向地延伸的徑向狹窄剛性結(jié)構(gòu)。

其中，所述定子懸突包括外側(cè)邊緣(outboard edge)和內(nèi)側(cè)邊緣(inboard edge)，以及限定在兩者之間的懸垂面；并且其中所述懸突底側(cè)從所述定子懸突的內(nèi)側(cè)邊緣軸向地延伸到徑向延伸定子內(nèi)側(cè)面。

其中，所述軸向突起包括相對于所述定子懸突的內(nèi)側(cè)位置使得所述定子懸突至少懸突在第一軸向突起的尖端處；并且其中所述軸向突起包括天使翼(angel wing)突起，所述天使翼突起包括在所述尖端處的上翻唇邊。

其中，所述外側(cè)邊緣包括在通過所述渦輪的流動路徑的內(nèi)邊界處的位置；其中平臺邊緣包括在通過所述渦輪的流動路徑的內(nèi)邊界處的位置；并且其中所述轉(zhuǎn)子葉片包括平臺，所述平臺從所述平臺邊緣軸向地延伸從而限定所述流動路徑的所述內(nèi)邊界的一部分。

其中，內(nèi)側(cè)調(diào)整參考線(inboard trained reference line)包括源自所述端口并且然后在內(nèi)側(cè)方向上直接朝著所述燃?xì)鉁u輪機(jī)的軸線延伸的線；其中排出方向包括所述端口對準(zhǔn)的方向；并且其中排出角(discharge angel)包括在所述內(nèi)側(cè)調(diào)整參考線和所述排出方向之間形成的角。

其中，所述排出角為大約0°。

所述燃?xì)鉁u輪機(jī)還包括布置在所述軸向突起的外側(cè)表面上的偏轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(deflecting structure)；并且其中從所述端口的排出方向包括朝著所述偏轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的方向以便在預(yù)定方向上偏轉(zhuǎn)從其通過的冷卻劑。

其中，所述偏轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)配置成接收從所述端口排出的流體以便朝著所述溝槽腔的入口偏轉(zhuǎn)。

其中，所述偏轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)包括從所述軸向突起的外側(cè)表面徑向地突出的突起，并且其中所述偏轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)包括偏轉(zhuǎn)表面。

其中，所述偏轉(zhuǎn)表面包括相對于所述軸向突起的外側(cè)表面的傾斜配置。

其中，所述端口包括遠(yuǎn)離所述定子葉片定向的20°到60°之間的排出角。

其中，所述天使翼突起布置在所述轉(zhuǎn)子葉片的上游側(cè)并且所述端口布置在所述定子葉片的下游側(cè)。

其中，所述天使翼突起布置在所述轉(zhuǎn)子葉片的下游側(cè)并且所述端口布置在所述定子葉片的上游側(cè)。

其中，所述端口包括與從所述溝槽腔的入口行進(jìn)到葉輪空間腔的攝入工作流體的流動方向相對地傾斜的排出方向。

其中，所述端口配置成與通過所述定子懸突的內(nèi)部形成的內(nèi)部冷卻通道流體地連通，所述內(nèi)部冷卻通道包括到延伸通過所述定子葉片的翼型的冷卻劑源的連接。

其中，所述冷卻通道配置成連接到冷卻劑增壓室并且與所述懸突頂側(cè)平行地和緊鄰地延伸。

其中，所述冷卻通道配置成與所述懸垂面平行地和緊鄰地延伸。

其中，所述冷卻通道配置成連接到冷卻劑增壓室并且與所述懸突頂側(cè)平行地和緊鄰地延伸；其中，靠近所述定子懸突的外側(cè)邊緣，所述冷卻通道包括朝著所述懸突底側(cè)的轉(zhuǎn)彎部；并且其中所述 冷卻通道配置成從所述轉(zhuǎn)彎部向所述端口延伸且與所述懸垂面平行地和緊鄰地延伸。

其中，所述天使翼突起沿著所述轉(zhuǎn)子葉片的周向?qū)挾妊由?；其中所述定子懸突沿著所述轉(zhuǎn)子葉片的周向?qū)挾妊由?；并且其中所述端口包括沿著所述定子懸突的周向?qū)挾纫灾芟蜷g距間隔的多個分立端口。

通過閱覽結(jié)合附圖進(jìn)行的優(yōu)選實施例的以下詳細(xì)描述和附帶的權(quán)利要求，本申請的這些和其它特征將變得明顯。

附圖說明

通過仔細(xì)研究結(jié)合附圖進(jìn)行的本實用新型的示例性實施例的以下更詳細(xì)描述將更完整地理解和領(lǐng)會本實用新型的這些和其它特征，其中：

圖1是根據(jù)本申請的實施例的葉片組件可以在其中使用的示例性渦輪發(fā)動機(jī)的示意圖；

圖2是圖1的燃式渦輪發(fā)動機(jī)的壓縮機(jī)部段的截面圖；

圖3是圖1的燃式渦輪發(fā)動機(jī)的渦輪部段的截面圖；

圖4是根據(jù)本實用新型的某些方面的轉(zhuǎn)子和定子葉片的若干排的徑向內(nèi)部分的示意性截面圖；

圖5是根據(jù)本實用新型的示例性實施例的溝槽腔密封結(jié)構(gòu)組件的截面圖；

圖6是根據(jù)本實用新型的替代實施例的溝槽腔密封結(jié)構(gòu)組件的截面圖；

圖7是根據(jù)本實用新型的示例性實施例的包括具有氣簾組件的密封結(jié)構(gòu)的溝槽腔的截面圖；

圖8是根據(jù)本實用新型的替代實施例的包括具有氣簾組件的密封結(jié)構(gòu)的溝槽腔的截面圖；

圖9是根據(jù)本實用新型的替代實施例的包括具有氣簾組件的密封結(jié)構(gòu)的溝槽腔的截面圖；以及

圖10是根據(jù)本實用新型的替代實施例的包括具有氣簾組件的密封結(jié)構(gòu)的溝槽腔的截面圖。

具體實施方式

本實用新型的方面和優(yōu)點下面在以下描述中進(jìn)行敘述，或者可以從描述變得明顯，或者可以通過本實用新型的實施而獲悉?，F(xiàn)在將詳細(xì)地參考本實用新型的當(dāng)前實施例，在附圖中示出其中的一個或多個例子。詳細(xì)描述使用附圖標(biāo)記來表示附圖中的特征。附圖和描述中的相似或類似的附圖標(biāo)記可以用于表示本實用新型的實施例的相似或類似的部分。將領(lǐng)會，每個例子作為本實用新型的解釋而不是本實用新型的限制被提供。實際上，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將顯而易見可以在本實用新型中進(jìn)行修改和變化而不脫離其范圍或精神。例如，示出或描述為一個實施例的一部分的特征可以在另一實施例上使用以產(chǎn)生又一實施例。因此，本實用新型旨在涵蓋屬于附帶的權(quán)利要求及其等效物的范圍內(nèi)的這樣的修改和變化。除非另外說明，應(yīng)當(dāng)理解本文中所述的范圍和極限包括位于規(guī)定極限內(nèi)的所有子范圍，包括極限本身。另外，某些術(shù)語被選擇以描述本實用新型及其組成子系統(tǒng)和部件。在可能的情況下，這些術(shù)語基于該技術(shù)領(lǐng)域常用的術(shù)語被選擇。而且，將領(lǐng)會這樣的術(shù)語常常受到不同的解釋。例如，在本文中所稱的單個部件可以在別處引用為由多個部件組成，或者在本文中引用為包括多個部件可以在別處稱為單個部件。在本實用新型的范圍的理解中，不僅應(yīng)當(dāng)注意所使用的特定術(shù)語，而且應(yīng)當(dāng)注意伴隨的描述和上下文，以及正在引用和描述的部件的結(jié)構(gòu)、配置、功能和使用，包括術(shù)語與若干特征相關(guān)的方式，以及，當(dāng)然，在附帶的權(quán)利要求中的術(shù)語的準(zhǔn)確使用。此外，盡管關(guān)于某種類型的渦輪發(fā)動機(jī)提出以下例子，但是相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普 通技術(shù)人員將理解，本實用新型的術(shù)語也可以應(yīng)用于其它類型的渦輪發(fā)動機(jī)。

已知渦輪發(fā)動機(jī)操作的性質(zhì)，若干描述性術(shù)語可以在本申請中使用從而解釋發(fā)動機(jī)和/或包括在其中的若干子系統(tǒng)或部件的功能，并且在該部分的開始時定義這些術(shù)語可能證明是有益的。因此，除非另外說明，這些術(shù)語及其定義如下。在沒有進(jìn)一步具體說明的情況下，術(shù)語“前”和“后”指的是相對于燃?xì)鉁u輪機(jī)的取向的方向。也就是說，“前”指的是發(fā)動機(jī)的前端或壓縮機(jī)端，并且“后”指的是發(fā)動機(jī)的后端或渦輪端。將領(lǐng)會這些術(shù)語的每一個可以用于指示發(fā)動機(jī)內(nèi)的運動或相對位置。術(shù)語“下游”和“上游”用于指示相對于移動通過其中的流動的總方向的指定通道內(nèi)的位置。(將領(lǐng)會這些術(shù)語參考相對于正常操作期間的預(yù)期流動的方向，這對于本領(lǐng)域的任何普通技術(shù)人員而言應(yīng)當(dāng)是顯而易見的)。術(shù)語“下游”指的是流體正流動通過指定通道的方向，而“上游”指的是與此相反的方向。因此，例如，作為移動通過壓縮機(jī)并且然后在燃燒器內(nèi)或其外變?yōu)槿紵龤怏w的空氣，通過渦輪發(fā)動機(jī)的工作流體的主要流動可以被描述為開始于朝著壓縮機(jī)的上游或前端的上游位置并且終止于朝著渦輪的下游或后端的下游位置。關(guān)于描述普通類型的燃燒器內(nèi)的流動方向，如下面更詳細(xì)地所述，將領(lǐng)會壓縮機(jī)排出空氣典型地通過朝著燃燒器的后端(相對于燃燒器縱軸線和限定前/后區(qū)別的后述壓縮機(jī)/渦輪定位)集中的沖擊端口進(jìn)入燃燒器。一旦在燃燒器中，壓縮空氣由圍繞內(nèi)部室形成的流動環(huán)道朝著燃燒器的前端引導(dǎo)，在所述前端處空氣流動進(jìn)入內(nèi)部室，并且使它的流動方向反向，朝著燃燒器的后端行進(jìn)。在又一情況下，通過冷卻通道的冷卻劑流動可以以相同方式被處理。

另外，已知圍繞中心共同軸線的壓縮機(jī)和渦輪的配置，以及許多燃燒器類型共有的圓柱形配置，描述相對于軸線的位置的術(shù)語可以在本文中被使用。在這方面，將領(lǐng)會術(shù)語“徑向”指的是垂直于軸線 的運動或位置。與此相關(guān)，可能需要描述離中心軸線的相對距離。在該情況下，例如，如果第一部件比第二部件更靠近中心軸線定位，則第一部件將被描述為在第二部件的“徑向內(nèi)側(cè)”或“內(nèi)側(cè)”。如果，在另一方面，第一部件比第二部件離中心軸線更遠(yuǎn)，則第一部件將在本文中被描述為在第二部件的“徑向外側(cè)”或“外側(cè)”。另外，將領(lǐng)會，術(shù)語“軸向”指的是平行于軸線的運動或位置。最后，術(shù)語“周向”指的是圍繞軸線的運動或位置。如上所述，盡管可以相對于延伸通過發(fā)動機(jī)的壓縮機(jī)和渦輪部段的共同中心軸線應(yīng)用這些術(shù)語，但是也可以相對于發(fā)動機(jī)的其它部件或子系統(tǒng)使用這些術(shù)語。例如，在對于許多燃?xì)鉁u輪機(jī)械而言常見的圓柱形燃燒器的情況下，給予這些術(shù)語相對含義的軸線是延伸通過橫截面形狀的中心的縱向中心軸線，所述橫截面形狀初始為圓柱形，但是當(dāng)其靠近渦輪時過渡到更環(huán)形的輪廓。

圖1是燃?xì)鉁u輪機(jī)10的示意性表示。一般而言，燃?xì)鉁u輪機(jī)通過從由燃料在壓縮空氣流中燃燒產(chǎn)生的加壓熱氣體流中提取的能量而操作。如圖1中所示，燃?xì)鉁u輪機(jī)10可以配置成具有通過共同軸或轉(zhuǎn)子機(jī)械地聯(lián)接到下游渦輪部段或渦輪12的軸流式壓縮機(jī)11，以及定位在壓縮機(jī)11和渦輪12之間的燃燒器13。

圖2示出可以在圖1的燃?xì)鉁u輪機(jī)中使用的示例性多級軸流式壓縮機(jī)11的視圖。如圖所示，壓縮機(jī)11可以包括多個級。每個級可以包括壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子葉片14的排，后面接著壓縮機(jī)定子葉片15的排。因此，第一級可以包括圍繞中心軸旋轉(zhuǎn)的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子葉片14的排，后面接著在操作期間保持靜止的壓縮機(jī)定子葉片15的排。

圖3示出可以在圖1的燃?xì)鉁u輪機(jī)中使用的示例性渦輪部段或渦輪12的部分視圖。渦輪12可以包括多個級。三個示例性級被示出，但是更多或更少的級可以存在于渦輪12中。第一級包括在操作期間圍繞軸旋轉(zhuǎn)的多個渦輪輪葉或轉(zhuǎn)子葉片16(“轉(zhuǎn)子葉片”)，和在操作期間保持靜止的多個噴嘴或定子葉片(“定子葉片”)17。定子葉片 17大體上彼此周向地間隔并且圍繞旋轉(zhuǎn)軸線固定。轉(zhuǎn)子葉片16可以安裝在渦輪圓盤或葉輪(未顯示)上以便圍繞軸旋轉(zhuǎn)。也示出渦輪12的第二級。第二級類似地包括多個周向間隔定子葉片17，后面接著多個周向間隔的轉(zhuǎn)子葉片16，所述轉(zhuǎn)子葉片16也安裝在渦輪葉輪上以便旋轉(zhuǎn)。第三級也被示出，并且類似地包括多個定子葉片17和轉(zhuǎn)子葉片16。將領(lǐng)會定子葉片17和轉(zhuǎn)子葉片16位于渦輪12的熱氣體路徑中。通過熱氣體路徑的熱氣體的流動方向由箭頭指示。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將領(lǐng)會渦輪12可以具有比在圖3中示出的更多或在一些情況下更少的級。每個附加級可以包括定子葉片17的排，后面接著轉(zhuǎn)子葉片16的排。

在操作的一個例子中，軸流式壓縮機(jī)11內(nèi)的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子葉片14的旋轉(zhuǎn)可以壓縮空氣流。在燃燒器13中，當(dāng)壓縮空氣與燃料混合并且點燃時能量可以被釋放?？梢员环Q為工作流體的由燃燒器13產(chǎn)生的熱氣體流然后在轉(zhuǎn)子葉片16上被引導(dǎo)，工作流體流引起轉(zhuǎn)子葉片16圍繞軸的旋轉(zhuǎn)。由此，工作流體流的能量被轉(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)械能然后可以用于驅(qū)動壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子葉片14的旋轉(zhuǎn)，使得產(chǎn)生壓縮空氣的必要供給，并且也例如供給發(fā)電機(jī)以產(chǎn)生電力。

圖4示意性地示出可能在渦輪中根據(jù)本申請的某些方面配置的葉片的若干排的截面圖。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將領(lǐng)會，視圖包括轉(zhuǎn)子葉片16和定子葉片17的兩個排的內(nèi)側(cè)結(jié)構(gòu)。每個轉(zhuǎn)子葉片16大體上包括位于熱氣體路徑中并且與渦輪的工作流體(其流動方向由箭頭31指示)相互作用的翼型30，將轉(zhuǎn)子葉片16附連到轉(zhuǎn)子葉輪34的鳩尾榫32，以及在翼型30和鳩尾榫32之間、典型地被稱為柄部36的部件。當(dāng)在本文中使用時，柄部36意指位于附連裝置和翼型30之間的轉(zhuǎn)子葉片16的部段，在該情況下附連裝置是鳩尾榫32。轉(zhuǎn)子葉片16還可以包括在柄部36和翼型30的連接處的平臺38。每個定子葉片17大體上包括位于熱氣體路徑中并且與工作流體相互作用 的翼型40，在翼型40的徑向內(nèi)側(cè)的內(nèi)側(cè)壁42和隔板(diaphragm)44。典型地，內(nèi)側(cè)壁42與翼型40成一體并且形成熱氣體路徑的內(nèi)邊界。隔板44典型地附連到內(nèi)側(cè)壁42(盡管可以與其成一體形成)并且在向內(nèi)徑向方向上延伸以與僅僅定位在其內(nèi)側(cè)的旋轉(zhuǎn)部件形成密封件45。

將領(lǐng)會軸向間隙沿著熱氣體路徑的徑向向內(nèi)邊緣或內(nèi)側(cè)邊界存在于旋轉(zhuǎn)部件和靜止部件之間。由于必須在旋轉(zhuǎn)部件(即，旋轉(zhuǎn)葉片16)和靜止部件(即，定子葉片17)之間保持空間，在本文中將被稱為“溝槽腔50”的這些間隙存在。由于發(fā)動機(jī)變熱和在不同負(fù)荷水平下操作的方式，以及部件中的一些的不同熱膨脹系數(shù)，溝槽腔50的寬度(即，橫越間隙的軸向距離)通常會變化。也就是說，溝槽腔50可以依賴于發(fā)動機(jī)正在操作的方式而加寬和收縮。由于旋轉(zhuǎn)部件摩擦靜止部件是非常不期望的，因此發(fā)動機(jī)必須設(shè)計成使得在所有操作條件期間至少一些空間保持在溝槽腔50的位置處。這通常導(dǎo)致溝槽腔50在一些操作條件期間具有窄開口并且在其它操作條件期間具有較寬開口。當(dāng)然，具有較寬開口的溝槽腔50是非期望的，原因是它導(dǎo)致更多的工作流體攝入渦輪葉輪空間中。

將領(lǐng)會溝槽腔50通常存在于沿著旋轉(zhuǎn)部件與靜止部件交界處的熱氣體路徑的徑向向內(nèi)邊界的每個點處。因此，如圖所示，溝槽腔50在轉(zhuǎn)子葉片16的后緣和定子葉片17的前緣之間形成，并且在定子葉片17的后緣和轉(zhuǎn)子葉片16的前緣之間形成。典型地，關(guān)于轉(zhuǎn)子葉片16，柄部36限定溝槽腔50的一個邊緣，并且關(guān)于定子葉片17，內(nèi)側(cè)壁42或其它類似部件限定溝槽腔50的另一邊緣。將在下面更詳細(xì)地論述的軸向突起51可以在溝槽腔50內(nèi)配置成提供限制工作流體的攝入的曲折路徑或密封件。軸向突起51可以被限定為徑向薄(thin)延伸部，其從橫越溝槽腔50相對的轉(zhuǎn)子葉片16和定子葉片17的內(nèi)側(cè)結(jié)構(gòu)或面突出。將領(lǐng)會，軸向突起51相對的轉(zhuǎn)子葉片16和定子葉片17的每一個上使得它們大致周向地圍繞渦輪延伸。如圖 所示，軸向突起51可以包括從轉(zhuǎn)子葉片16的內(nèi)側(cè)結(jié)構(gòu)延伸的所謂的“天使翼”突起52。在天使翼突起52的外側(cè)，如圖所示，定子葉片17的內(nèi)側(cè)壁42可以朝著轉(zhuǎn)子葉片16突出，由此形成在溝槽腔50的一部分上懸突或懸吊的定子懸突53。一般而言，在天使翼52的內(nèi)側(cè)，溝槽腔50被說成是進(jìn)入葉輪空間腔54中的過渡。

如上所述，期望防止熱氣體路徑的工作流體進(jìn)入溝槽腔50和葉輪空間腔54，原因是極端溫度可能破壞該區(qū)域內(nèi)的部件。軸向重疊天使翼52和定子懸突53可以配置成限制一些攝入。然而，由于溝槽腔50開口的變化寬度和這樣的密封件的限制，如果不用從壓縮機(jī)流出的較高水平的壓縮空氣吹掃溝槽腔，工作流體可能定期地攝入葉輪空間腔54中。如上所述，由于吹掃空氣不利地影響發(fā)動機(jī)的性能和效率，因此應(yīng)當(dāng)最小化它的使用。

圖5至6提供根據(jù)本實用新型的實施例的溝槽腔密封件55的截面圖。將領(lǐng)會，所述的實施例包括獲得成本效率高的和有效的密封解決方案的若干密封部件類型的特定幾何結(jié)構(gòu)。申請人已發(fā)現(xiàn)，以在附帶的權(quán)利要求組中描述和要求權(quán)利的方式布置，這些部件一起用于產(chǎn)生有益的流動型式，其提供顯著的密封益處而不過度依賴于吹掃空氣，如上所述，這增強(qiáng)總發(fā)動機(jī)效率。此外，本文中所述的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)密封目的而沒有增加維護(hù)成本和停機(jī)時間的限制性互鎖和復(fù)雜的配置。更具體地，橫越溝槽腔的定子葉片組件和轉(zhuǎn)子葉片組件之間的軸向重疊配置成允許定子葉片組件相對于已經(jīng)安裝的相鄰轉(zhuǎn)子葉片的一個或多個排的內(nèi)側(cè)插入式安裝(drop-in installation)。根據(jù)優(yōu)選實施例，密封件55可以包括定位在定子葉片組件上的外側(cè)密封結(jié)構(gòu)，外側(cè)密封結(jié)構(gòu)與定位在轉(zhuǎn)子葉片組件上的內(nèi)側(cè)密封結(jié)構(gòu)軸向地重疊，但是通過查看圖5和6將領(lǐng)會，不與其互鎖從而阻礙或防止定子葉片的插入式安裝。另外，作為關(guān)于圖7至10的論述的一部分，本申請將論述通過氣流的使用增強(qiáng)溝槽腔密封的實施例，根 據(jù)優(yōu)選實施例，其與定子葉片內(nèi)的內(nèi)部冷卻通道以及本文中所述的密封配置的其它方面協(xié)同作用。

如圖5中所示，定子葉片17可以包括從定子葉片17朝著轉(zhuǎn)子葉片16延伸的定子懸突53。定子懸突53可以包括外側(cè)邊緣56和內(nèi)側(cè)邊緣57，以及在外側(cè)邊緣56和內(nèi)側(cè)邊緣57之間限定的懸垂面(overhang face)58。外側(cè)邊緣56可以定位在通過渦輪的流動路徑的內(nèi)邊界處。如上所述，定子懸突53可以包括側(cè)壁42的一部分并且限定流動路徑的內(nèi)邊界的一部分。定子懸突53的該外表面將被稱為懸突頂側(cè)59。與懸突頂側(cè)59相對，定子懸突53包括從定子懸突53的內(nèi)側(cè)邊緣57軸向地延伸到定子內(nèi)側(cè)面62的懸突底側(cè)60，所述定子內(nèi)側(cè)面62是限定溝槽腔50的一部分的徑向延伸內(nèi)壁。如已經(jīng)所述，轉(zhuǎn)子葉片16可以包括從平臺38的平臺邊緣66徑向向內(nèi)延伸的轉(zhuǎn)子外側(cè)面65。平臺邊緣66可以定位在通過渦輪的流動路徑的內(nèi)邊界處。如圖所示，轉(zhuǎn)子外側(cè)面65可以橫越溝槽腔50的軸向間隙與懸垂面58相對。外徑向或第一軸向突起51可以從轉(zhuǎn)子外側(cè)面65朝著定子葉片17延伸。如圖所示，第一軸向突起51可以相對于定子懸突53定位在內(nèi)側(cè)。定子懸突53和第一軸向突起51可以配置成使得定子懸突53與第一軸向突起51軸向地重疊。以該方式，定子懸突53可以至少在第一軸向突起51的尖端67懸突。如圖所示，第一軸向突起51可以配置為天使翼突起52。天使翼突起52可以配置成包括在尖端67處的上翻、凹形唇邊。轉(zhuǎn)子外側(cè)面65可以包括在平臺的懸突鼻部(如圖所示)和第一軸向突起51之間限定的凹口(pocke)68。根據(jù)優(yōu)選實施例，定子懸突53的內(nèi)側(cè)邊緣57可以配置成包括軸向突出邊緣。如圖所示，內(nèi)側(cè)邊緣57的軸向突出邊緣可以配置成與轉(zhuǎn)子外側(cè)面65的凹口68的徑向高度徑向地重疊。更優(yōu)選地，內(nèi)側(cè)邊緣57的突出邊緣可以配置成與轉(zhuǎn)子外側(cè)面65的凹口68的徑向中點區(qū)域徑向地重合，如圖所示。以該方式，結(jié)構(gòu)可以協(xié)作從而引起限制熱氣體攝入并且產(chǎn)生有效溝槽腔密封的多個回轉(zhuǎn)(switch-back)流動 型式。另外，定子懸突53的外側(cè)邊緣56可以配置成也包括軸向突出邊緣，使得與內(nèi)側(cè)突出邊緣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的凹口68的外側(cè)邊緣定位成與懸垂面58的凹陷部分72徑向地重疊。如圖所示，轉(zhuǎn)子外側(cè)面65的凹口68的外側(cè)邊緣可以定位成與懸垂面58的凹陷部分的徑向中點區(qū)域徑向地重合。

如圖6中所示，轉(zhuǎn)子葉片16可以包括從轉(zhuǎn)子外側(cè)面65向內(nèi)延伸的轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)面69。將領(lǐng)會，轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)面69可以配置成橫越溝槽腔50的軸向間隙與定子內(nèi)側(cè)面62相對。如圖所示，轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)面69可以包括從其朝著定子葉片17延伸的內(nèi)徑向或第二軸向突起51。定子懸突53和轉(zhuǎn)子葉片的第二軸向突起51可以配置成軸向地重疊。類似于第一軸向突起51，第二軸向突起51可以配置為包括在尖端67處的上翻唇邊的天使翼突起52。如圖所示，第二軸向突起51可以具有比第一軸向突起51更長的軸向長度。

根據(jù)優(yōu)選實施例，定子內(nèi)側(cè)面62可以包括從其朝著轉(zhuǎn)子葉片16延伸的軸向突起51。定子葉片17的軸向突起51和轉(zhuǎn)子葉片16的第二軸向突起51可以配置成軸向地重疊。更具體地，轉(zhuǎn)子葉片16的第二軸向突起51可以配置成正好在定子葉片17的軸向突起51的內(nèi)側(cè)使得定子葉片17的軸向突起51至少從轉(zhuǎn)子葉片16的第二軸向突起51的尖端67懸突。將領(lǐng)會，圖5和6的溝槽腔50提供例子，假定通過流動路徑的流動31的指示方向，其中溝槽腔50在轉(zhuǎn)子葉片16的上游側(cè)和定子葉片17的下游側(cè)之間形成。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到本實用新型的替代實施例包括這樣的情況，其中溝槽腔50在轉(zhuǎn)子葉片16的下游側(cè)和定子葉片17的上游側(cè)之間形成。

圖7至10是具有密封結(jié)構(gòu)55的溝槽腔配置的截面圖，所述密封結(jié)構(gòu)包括根據(jù)本實用新型的示例性實施例的氣簾(curtain)組件。如圖所示，這些配置的示例性溝槽腔密封件55可以包括已經(jīng)描述的許多相同的密封部件。也就是說，在優(yōu)選實施例中，如上所述，定子 懸突53朝著轉(zhuǎn)子葉片16延伸從而在從轉(zhuǎn)子葉片16突出的軸向突起51懸突。如先前所述，軸向突起51可以配置為從轉(zhuǎn)子外側(cè)面65朝著定子葉片17延伸的天使翼突起52。作為圖7至10的密封件55的一部分，一個或多個端口73可以布置在定子懸突53的懸突底側(cè)60上。端口73可以配置成朝著軸向突起51引導(dǎo)冷卻劑。更具體地，如圖所示，端口73可以配置成修整(train)從端口73排出到天使翼52的外側(cè)表面74上的流體。如關(guān)于圖9和10的實施例更完整地所述，天使翼52的外側(cè)表面74可以配置成接收從端口73排出的流體并且以期望方式(例如朝著溝槽腔50的入口76)偏轉(zhuǎn)它，從而抵抗熱氣體的攝入。

由端口73排出的流體可以是冷卻劑，所述冷卻劑典型地是從壓縮機(jī)流出的壓縮空氣。如圖所示，端口73可以配置成經(jīng)由在定子葉片17內(nèi)形成的一個或多個內(nèi)部冷卻通道77與冷卻劑源(如冷卻劑增壓室75)流體地連通。內(nèi)部冷卻通道77可以通過定子懸突53形成。將領(lǐng)會，冷卻劑增壓室75可以采用許多配置。冷卻劑增壓室75可以配置成將冷卻劑從冷卻劑源循環(huán)通過定子葉片17，所述冷卻劑源可以是通過翼型40形成的內(nèi)部通道。根據(jù)如圖7至9中所示的優(yōu)選實施例，冷卻通道77可以配置成在到達(dá)端口73之前僅僅在懸突頂側(cè)59的表面和/或懸垂面58之下延伸。將領(lǐng)會，標(biāo)示為懸突頂側(cè)59和懸垂面58的表面區(qū)域是需要高水平的主動內(nèi)部冷卻的區(qū)域。通過將最終通過端口73排出的冷卻劑帶到很靠近這些區(qū)域內(nèi)的表面，冷卻劑有效地用于經(jīng)由移動通過冷卻通道77對流地冷卻這些表面區(qū)域，并且經(jīng)由通過端口73排出冷卻抵抗熱氣體攝入。根據(jù)示例性實施例，冷卻通道77可以配置為圍繞渦輪以規(guī)則的周向間距緊密間隔的多個平行內(nèi)部通道。

如圖8中所示，端口73可以在軸向方向(而不是圖7的徑向方向)上傾斜從而增強(qiáng)性能的某些方面。角的方向可以朝著溝槽腔50的入口76從而形成抵抗攝入的更直接氣簾。更具體地，參考內(nèi)側(cè)修 整參考線79(即，其表示源自端口73并且然后在內(nèi)側(cè)方向上朝著渦輪的軸線延伸的線)，端口73軸向地傾斜使得從端口73的排出的方向(“排出方向”)80產(chǎn)生相對于內(nèi)側(cè)修整參考線79的排出角81。正角是遠(yuǎn)離定子內(nèi)側(cè)面定向的角。根據(jù)某些實施例，排出角81可以在20°到60°之間。如上所述，端口73可以不具有軸向傾斜，由此具有與內(nèi)側(cè)定向參考線79基本相同的排出方向80。根據(jù)優(yōu)選實施例，排出也可以通過在周向方向上定向通道77的出口端口73具有在旋轉(zhuǎn)方向上的渦旋分量。

根據(jù)其它實施例，如圖9和10中所示，天使翼突起52可以配置成包括偏轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)82，所述偏轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)82配置成以期望方式偏轉(zhuǎn)來自端口73的冷卻劑。如圖9和10中所示，偏轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)82可以沿著軸向突起51的外側(cè)表面74定位，并且可以從其突出。根據(jù)優(yōu)選實施例，偏轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)82包括用于朝著溝槽腔50的入口76引導(dǎo)冷卻劑的傾斜表面。例如，如圖9中所示，偏轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)82可以包括偏轉(zhuǎn)表面，所述偏轉(zhuǎn)表面相對于軸向突起51的外側(cè)表面74傾斜地定向從而在沿著外側(cè)表面74的一個或多個軸向流動路徑上偏轉(zhuǎn)來自端口73的冷卻劑的徑向?qū)?zhǔn)排出。偏轉(zhuǎn)的方向可以在溝槽腔的入口76的方向上。如圖10中所示，在替代實施例中，偏轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)可以包括更直接地朝著入口76(即，在更豎直或徑向方向上)偏轉(zhuǎn)排出的結(jié)構(gòu)。

本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將領(lǐng)會，上面關(guān)于若干示例性實施例描述的許多不同特征和配置可以進(jìn)一步選擇性地被應(yīng)用以形成本實用新型的其它可能實施例。為了簡潔并且考慮到本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員的能力，在本文中不詳細(xì)地論述每個可能的重復(fù)，但是下面的若干權(quán)利要求所包含的所有組合和可能的實施例旨在是本申請的一部分。另外，從本實用新型的若干示例性實施例的以上描述，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解改進(jìn)、變化和修改。在本領(lǐng)域技術(shù)人員能力范圍內(nèi)的這樣的改進(jìn)、變化和修改也旨在由附帶的權(quán)利要求涵蓋。此外，將顯而易見前述內(nèi)容僅僅涉及本申請的所述實施例并且可以在 本文中進(jìn)行許多變化和修改而不脫離由以下權(quán)利要求及其等效物限定的本申請的精神和范圍。