專利名稱：渦輪機(jī)護(hù)罩的流動(dòng)抑制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體涉及渦輪機(jī)械。更具體地，本發(fā)明涉及用于渦
輪機(jī)械的流動(dòng)抑制器。
背景技術(shù)：
渦輪機(jī)，例如燃?xì)廨啓C(jī)，通常包括由包括外護(hù)罩的至少各構(gòu)件支承在渦輪機(jī)中的至少一個(gè)內(nèi)護(hù)罩。內(nèi)護(hù)罩位于一排渦輪機(jī)噴嘴的直接下游，且暴露于一定氣體溫度，該氣體溫度足夠高以至于需要對(duì)內(nèi)護(hù)罩進(jìn)行主動(dòng)冷卻，否則將由于暴露而引起對(duì)內(nèi)護(hù)罩的損傷。但是，外護(hù)罩通常不是主動(dòng)冷卻的，因?yàn)橥庾o(hù)罩不是直接處在氣路中的。熱氣體常常由渦輪機(jī)吸入通常介于渦輪機(jī)噴嘴和內(nèi)護(hù)罩之間的軸向間隙中。進(jìn)入這個(gè)間隙的熱氣體流，如果沒(méi)有^C阻塞或以別的方式纟皮減緩，則可前進(jìn)到達(dá)外護(hù)罩，且對(duì)外護(hù)罩產(chǎn)生損傷。吸入通常部分地由周邊壓力梯度引起，而周邊壓力梯度主要是由于噴嘴的后緣和內(nèi)護(hù)罩的前緣非?？拷a(chǎn)生的。周邊壓力梯度迫使熱氣體進(jìn)入間隙中。用于防止對(duì)外護(hù)罩造成損傷的一種措施是將來(lái)自內(nèi)護(hù)罩的輔助的冷卻空氣注入渦輪機(jī)噴嘴和內(nèi)護(hù)罩之間的間隙中，以防止熱氣體達(dá)到外護(hù)罩。但是這種方法會(huì)降低渦輪機(jī)的性能，且本領(lǐng)域?qū)艮好地接受一種不會(huì)負(fù)面地影響發(fā)動(dòng)機(jī)性能的、用來(lái)防止由乎吸入熱氣體而對(duì)外護(hù)罩造成損傷的結(jié)構(gòu)或方法。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的 一個(gè)方面，用于渦輪機(jī)的護(hù)罩包括至少 一個(gè)支承結(jié)構(gòu)，以及設(shè)置在渦4侖機(jī)的氣路處的至少一個(gè)內(nèi)護(hù)罩。該至少一個(gè)內(nèi)護(hù)罩和至少 一個(gè)支承結(jié)構(gòu)在它們之間具有至少 一個(gè)間隙。該至少一個(gè)間隙在至少一個(gè)限制性間隙和至少一個(gè)非限制性間隙之間交^^,且能夠產(chǎn)生至少一個(gè)壓力損失機(jī)構(gòu)，以減少該至少一個(gè)間隙中的熱氣體流。根據(jù)本發(fā)明的另 一個(gè)方面，渦輪機(jī)包括設(shè)置在氣路中的多個(gè)噴嘴，以及設(shè)置在該多個(gè)噴嘴的下游的、可繞渦輪機(jī)的中心軸線旋轉(zhuǎn)的多個(gè)輪葉。至少一個(gè)護(hù)罩徑向地位于多個(gè)輪葉的外側(cè)，且包括至少一個(gè)支承結(jié)構(gòu)和設(shè)置在氣路處的至少一個(gè)內(nèi)護(hù)罩。該至少一個(gè)內(nèi)護(hù)罩和至少 一個(gè)支承結(jié)構(gòu)在它們之間具有至少 一個(gè)間隙。該至少 一個(gè)間隙在至少一個(gè)限制性間隙和至少一個(gè)非限制性間隙之間交替，其能夠產(chǎn)生至少 一 個(gè)壓力損失機(jī)構(gòu)，以減少該至少 一 個(gè)間隙中的熱氣體流。根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)方面， 一種用于減少渦輪4幾中的熱氣體的吸入的方法包括使熱氣體流入至少一個(gè)內(nèi)護(hù)罩和至少一個(gè)支承結(jié)構(gòu)之間的間隙中，且使間隙中的熱氣體相對(duì)于渦輪機(jī)的中心軸線沿周邊方向流動(dòng)。通過(guò)使該間隙在至少一個(gè)限制性間隙和至少一個(gè)非限制性間隙之間交替來(lái)引起間隙中的熱氣體中的壓力損失，從而減少進(jìn)入間隙中的熱氣體的流量。結(jié)合附圖，根據(jù)以下描述，這些和其它優(yōu)點(diǎn)和特征將變得更加顯而易見(jiàn)。
附圖簡(jiǎn)述在說(shuō)明書總結(jié)部分處的權(quán)利要求書中特別地指明和清楚地要求保護(hù)了被視為本發(fā)明的主題。結(jié)合附圖，根據(jù)以下詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述和其它目標(biāo)、特征和優(yōu)點(diǎn)顯而易見(jiàn)，在附圖中

圖1是渦輪機(jī)的局部截面圖；圖3是渦輪機(jī)的局部周邊截面圖。參照附圖，具體實(shí)施方式
以實(shí)例的方式闡明了本發(fā)明的實(shí)
5施例，以及優(yōu)點(diǎn)和特征。
附件列表燃?xì)廨啓C(jī)10噴嘴12熱氣體路徑14輪葉16中心軸線18內(nèi)護(hù)罩20前間隙22前內(nèi)護(hù)罩邊緣24后噴嘴邊緣26后內(nèi)護(hù)罩邊緣28后間隙30前噴嘴邊緣32輔助冷卻流34冷卻通道36外護(hù)罩38前鉤40后鉤42前凹槽44后凹槽46熱氣體48迷宮式槽穴50外表面52前平臺(tái)54后平臺(tái)56深度58脊60尖緣62限制性間隙64非限制性間隙6具體實(shí)施例方式圖1所示的是渦輪機(jī)的局部截面，該渦輪機(jī)在這個(gè)實(shí)施例中為燃?xì)廨啓C(jī)10。燃?xì)廨啓C(jī)10包括設(shè)置在繞燃?xì)廨啓C(jī)10的中心軸線18旋轉(zhuǎn)的多個(gè)輪葉16上游的熱氣體路徑14中的多個(gè)噴嘴12。至少一個(gè)內(nèi)護(hù)罩20徑向地設(shè)置在多個(gè)輪葉16的外側(cè)，且至少部分地限定熱氣體路徑14。該至少一個(gè)內(nèi)護(hù)罩20設(shè)置在多個(gè)噴嘴12的直接下游，在前內(nèi)護(hù)罩邊緣24和后噴嘴邊緣26之間具有前間隙22。類似地，后內(nèi)護(hù)罩邊緣28可與前噴嘴邊緣32具有后間隙30。在一些實(shí)施例中，通過(guò)將輔助的冷卻流34注入至少一個(gè)內(nèi)護(hù)罩20中的多個(gè)冷卻通道36中來(lái)主動(dòng)冷卻該至少一個(gè)內(nèi)護(hù)罩20。該至少一個(gè)內(nèi)護(hù)罩20由至少一個(gè)外護(hù)罩38支承在燃?xì)廨啓C(jī)10中。在一些實(shí)施例中，該至少一個(gè)內(nèi)護(hù)罩20包括至少一個(gè)前鉤40和至少一個(gè)后鉤42，它們插入至少一個(gè)外護(hù)罩38中的對(duì)應(yīng)的至少一個(gè)前凹槽44和至少一個(gè)后凹槽46中，以使該至少一個(gè)內(nèi)護(hù)罩20固定到該至少一個(gè)外護(hù)罩38上。在燃?xì)廨啓C(jī)10運(yùn)行期間，來(lái)自熱氣體路徑14的熱氣體(由箭頭48示出)可^L吸入前間隙22和/或后間隙30中。熱氣體48在徑向方向和周邊方向上沿著前間隙22和/或后間隙30流動(dòng)。如果凈皮允許流動(dòng)貫穿前間隙22和/或后間隙30，則熱氣體48將損壞至少一個(gè)外護(hù)罩38。如圖2所示，為了防止熱氣體48流動(dòng)貫穿前間隙22和/或后間隙30,在至少一個(gè)內(nèi)護(hù)罩20中設(shè)置了多個(gè)迷宮式槽穴50。在圖2的實(shí)施例中，多個(gè)迷宮式槽穴50設(shè)置在至少一個(gè)內(nèi)護(hù)罩20的前平臺(tái)54的外表面52處。為了簡(jiǎn)潔起見(jiàn)，將在本文詳細(xì)描述設(shè)置在前平臺(tái)54處的該多個(gè)迷宮式槽穴50,但是將理解，迷宮式槽穴50可設(shè)置在后平臺(tái)56的外表面52處，以防止熱氣體48流動(dòng)貫穿后間隙30,如以下將關(guān)于前間隙22所描述的。該多個(gè)迷宮式槽穴50以沿周邊延伸的排列設(shè)置在至少一個(gè)內(nèi)護(hù)罩20周圍。如圖3最佳地顯示，多個(gè)槽穴50自外表面52延伸至深度58,其中，脊60設(shè)置在該多個(gè)迷宮式槽穴50的相鄰的迷宮式槽穴50之間，而尖緣62限定了脊60與該多個(gè)迷宮式槽穴50相遇的位置。如圖3所示，在組裝到燃?xì)廨啓C(jī)10中時(shí)，內(nèi)護(hù)罩20和外護(hù)罩
個(gè)迷宮式槽穴50處的非限制性間隙66之間交替的間隙。交替的限制性間隙64和非限制性間隙66以及尖緣62在內(nèi)護(hù)罩20和外護(hù)罩38之間產(chǎn)生一系列的壓力損失機(jī)構(gòu)。該壓力損失由于熱氣體48流過(guò)尖緣62且經(jīng)歷限制性間隙64和非限制性間隙66之間的流動(dòng)面積的突然變化(這會(huì)導(dǎo)致熱氣體48的紊流和再循環(huán))而產(chǎn)生。壓力損失減小了前間隙22中的熱氣體48的周邊流動(dòng)。熱氣體48的周邊流動(dòng)由周邊壓力梯度驅(qū)動(dòng)，所以一系列的壓力損失機(jī)構(gòu)抑制了間隙22中的熱氣體48流動(dòng)。該多個(gè)迷宮式槽穴50為確實(shí)進(jìn)入間隙22的熱氣體48進(jìn)一步提供冷卻機(jī)構(gòu)。熱氣體48在各個(gè)迷宮式槽穴50內(nèi)發(fā)生紊流，從而增強(qiáng)熱氣體48和主動(dòng)冷卻的內(nèi)護(hù)罩20之間的對(duì)流熱傳遞。另外，該多個(gè)迷宮式槽穴50增大了熱氣體48所暴露于的內(nèi)護(hù)罩20的表面積，從而降低熱氣體48的溫度。雖然已經(jīng)結(jié)合僅僅有限數(shù)量的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是應(yīng)當(dāng)容易地理解，本發(fā)明不限于這樣的公開的實(shí)施例。相反，可對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改，以結(jié)合在此以前沒(méi)有描述的但卻與本發(fā)明的精神和范圍相稱的任何數(shù)量的變型、變更、替代或等效布置。另外，雖然已經(jīng)對(duì)本發(fā)明的各實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是將理解，本發(fā)明的方面可僅包括所描述的實(shí)施例中的一些。因此，本發(fā)明不應(yīng)祐:視為由前述描述限制，而是僅受所附權(quán)利要求書范圍的限制。
權(quán)利要求
1.一種用于渦輪機(jī)(10)的護(hù)罩，其包括至少一個(gè)支承結(jié)構(gòu)；設(shè)置在渦輪機(jī)(10)的氣路(14)處的至少一個(gè)內(nèi)護(hù)罩(20)；以及在所述至少一個(gè)內(nèi)護(hù)罩(20)和所述至少一個(gè)支承結(jié)構(gòu)之間的至少一個(gè)間隙，所述至少一個(gè)間隙在至少一個(gè)限制性間隙(64)和至少一個(gè)非限制性間隙(66)之間交替，其能夠產(chǎn)生至少一個(gè)壓力損失機(jī)構(gòu)，以減少所述至少一個(gè)間隙中的熱氣體(48)流。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的護(hù)罩，其特征在于，所述至少一個(gè)限 制性間隙(64)和所述至少一個(gè)非限制性間隙(66)在所述至少一個(gè)內(nèi)護(hù) 罩(20)周圍沿周邊方向交替。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的護(hù)罩，其特征在于，所述至少一個(gè)內(nèi) 護(hù)罩(20)包括設(shè)置在所述至少一個(gè)間隙處的多個(gè)槽穴(50)，以限定所述 至少一個(gè)限制性間隙(64)和所述至少一個(gè)非限制性間隙(66)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所迷的護(hù)罩，其特征在于，所述多個(gè)槽穴(50) 沿周邊設(shè)置在所述至少 一個(gè)內(nèi)護(hù)罩(20)周圍。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的護(hù)罩，其特征在于，所述多個(gè)槽穴(50) 能夠減少所述至少一個(gè)間隙中的所述熱氣體(48)流的周邊流。
6. —種渦輪機(jī)(IO),其包括 設(shè)置在氣路(14)中的多個(gè)噴嘴(U);可繞所述渦輪機(jī)(10)的中心軸線(18)旋轉(zhuǎn)的多個(gè)輪葉(16)，所述多 個(gè)輪葉(16)設(shè)置在所述多個(gè)噴嘴(12)下游；以及徑向地設(shè)置在所述多個(gè)輪葉(16)的外側(cè)的至少一個(gè)護(hù)罩，所述至少一個(gè)護(hù)罩包^r:至少一個(gè)支承結(jié)構(gòu)；設(shè)置在所述氣路(14)處的至少一個(gè)內(nèi)護(hù)罩(20);以及 在所述至少一個(gè)內(nèi)護(hù)罩(20)和所述至少一個(gè)支承結(jié)構(gòu)之間的至少一個(gè)間隙，所述至少一個(gè)間隙在至少一個(gè)限制性間隙(64)和至少一個(gè)非限制性間隙(66)之間交替，其能夠產(chǎn)生至少一個(gè)壓 力損失機(jī)構(gòu)，以減少所述至少一個(gè)間隙中的熱氣體(48)流。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的渦輪機(jī)(10)，其特征在于，所述至少一 個(gè)限制性間隙(64)和所述至少一個(gè)非限制性間隙(66)在所述至少一個(gè) 護(hù)罩周圍沿周邊方向交替。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的渦輪機(jī)(10)，其特征在于，所述至少一 個(gè)內(nèi)護(hù)罩(20)包括:設(shè)置在所述至少 一個(gè)間隙處的多個(gè)槽穴(50),以限定 所述至少一個(gè)限制性間隙(64)和所述至少一個(gè)非限制性間隙(66)。
9. —種用于減少渦輪機(jī)(10)中的熱氣體吸入的方法，其包括 使熱氣體(48)流入至少一個(gè)內(nèi)護(hù)罩(20)和至少一個(gè)支承結(jié)構(gòu)之間的間隙中；線(18)沿周邊方向流動(dòng)；以及通過(guò)使所述間隙在至少一個(gè)限制性間隙(64)和至少一個(gè)非限制性 間隙(66)之間交替來(lái)引起所述間隙中的所述熱氣體(48)中的壓力損失。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，引起所述熱氣體 (48)中的壓力損失包括使所述熱氣體(48)流過(guò)所述內(nèi)護(hù)罩中的多個(gè)槽 穴(50)。
全文摘要
本發(fā)明涉及渦輪機(jī)護(hù)罩的流動(dòng)抑制器。公開了一種用于渦輪機(jī)(10)的護(hù)罩，該護(hù)罩包括至少一個(gè)支承結(jié)構(gòu)和設(shè)置在渦輪機(jī)(10)的氣路(14)處的至少一個(gè)內(nèi)護(hù)罩(20)。該至少一個(gè)內(nèi)護(hù)罩(20)和至少一個(gè)支承結(jié)構(gòu)在它們之間具體至少一個(gè)間隙。該至少一個(gè)間隙在至少一個(gè)限制性間隙(64)和至少一個(gè)非限制性間隙(66)之間交替，且能夠產(chǎn)生至少一個(gè)壓力損失機(jī)構(gòu)，以減少在至少一個(gè)間隙中的熱氣體(48)流。還公開了一種用于減少渦輪機(jī)(10)中的熱氣體(48)的吸入的渦輪機(jī)(10)和方法。
文檔編號(hào)F01D25/26GK101672202SQ20091017624
公開日2010年3月17日 申請(qǐng)日期2009年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月8日
發(fā)明者C·A·巴爾格林, I·R·克羅克, R·C·布魯納, T·R·尼馬圖林 申請(qǐng)人:通用電氣公司