專利名稱：防護罩滲漏蓋的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及渦輪機和軸流式壓縮機，具體而言，本發(fā)明涉及一種防護罩滲漏蓋，所述防護罩滲漏蓋可在燃氣渦輪發(fā)動機的壓縮機中應(yīng)用到定子輪葉的內(nèi)防護罩區(qū)域。
背景技術(shù)：
側(cè)板滲漏蓋可防止漏出空氣直接沖擊定子葉片的前緣，并防止壓縮機的性能因此而下降。—直以來,燃氣潤輪發(fā)動機都用于向各種各樣用于運載工具和電力生產(chǎn)中的機械驅(qū)動裝置供能。燃氣渦輪發(fā)動機的運作可概括為由三個步驟組成的程序，在所述程序中，空氣在旋轉(zhuǎn)式壓縮機中壓縮，在燃燒室中加熱，并通過渦輪機膨脹。渦輪機的功率輸出用于驅(qū)動壓縮機和連接到驅(qū)動裝置的任何機械負載。軸流式壓縮機可包括多個用于承載周圍的機 翼的環(huán)狀圓盤部件。某些圓盤部件與內(nèi)部轉(zhuǎn)子相連，因此是轉(zhuǎn)動(轉(zhuǎn)子)葉片組件，而其他圓盤部件從外殼下垂，因此是固定(轉(zhuǎn)子)葉片或輪葉組件。機翼或葉片作用于進入壓縮機入口的流體(空氣)，并提高其溫度和壓力，以準備將空氣導向連續(xù)流燃燒系統(tǒng)。定子輪葉將從轉(zhuǎn)動葉片組件排出的空氣重新導向或擴散成針對后續(xù)的旋轉(zhuǎn)葉片組件的理想方向。與壓縮機排氣端處的空氣相比，進入壓縮機入口的空氣的總壓力較低，這一壓力差稱為壓縮機增壓比。對于內(nèi)部而言，擴散和減速會導致定子輪葉上的靜壓升高?；谂c特定發(fā)動機中所采用的循環(huán)的設(shè)計參數(shù)相關(guān)的一些原因，如果定子輪葉組件的排氣端處的空氣具有較高的靜壓和靜溫，則不易于其返回到定子輪葉組件的入口側(cè)處的主氣流中。所述空氣會返回到輪葉組件入口處的相對低靜壓區(qū)域，此類空氣稱為漏出空氣，會導致發(fā)動機的效率降低。因此，壓縮機內(nèi)的空氣泄漏不僅會降低壓縮機本身的效率，也會降低燃氣渦輪發(fā)動機運行的整體效率。曲徑密封墊片從壓縮機級的定子輪葉組件向內(nèi)徑向連接，且密封內(nèi)部轉(zhuǎn)子長期用于防止環(huán)繞定子輪葉組件的主工作流體通道周圍出現(xiàn)漏流。盡管使用了曲徑密封墊片，還是會出現(xiàn)某些泄漏，且此類漏出空氣將，例如，從位于定子輪葉組件的下游側(cè)的高靜壓區(qū)經(jīng)由某個通道向位于定子輪葉組件的上游側(cè)的較低靜壓區(qū)流動，所述通道位于定子輪葉組件的徑向內(nèi)端與連接到轉(zhuǎn)子的曲徑密封墊片之間。流動到定子輪葉組件的上游側(cè)之后，漏出空氣將以徑向向外的方式在位于所述定子輪葉組件與相鄰轉(zhuǎn)子組件之間的空腔中流動。漏出空氣所流經(jīng)的此類徑向通道傾向于降低橫越壓縮機的工作流體流路的空氣的速度和軸向，且傾向于增加進一步導致發(fā)動機效率降低的排出空氣量。人們(第5，211，533號美國專利中的沃克(Walker)等人)已做出努力，希望使得漏出空氣轉(zhuǎn)向，從而回到渦輪發(fā)動機的流路中。定子輪葉組件可連接到防護罩組件，所述防護罩組件位于所述定子輪葉組件的徑向內(nèi)端。防護罩組件中設(shè)有戽斗，所述戽斗位于漏出空氣的通道中，所述通道在正向上從定子輪葉的高靜壓側(cè)橫越到定子輪葉的低靜壓側(cè)。泄露通道位于定子輪葉組件與轉(zhuǎn)動部件之間。戽斗可攔截漏出空氣，并通過向后的分速度將所述漏出空氣重新導向到壓縮機的氣流通道中。
但是，在徑向上進入流路的漏流會對噴射點附近的流體的軸向動量產(chǎn)生極大的負面影響。軸向動量的減少會導致機翼前緣上的負載增加，從而出現(xiàn)分離流和壓縮機喘振。理想的情況是消除對定子輪葉的前緣的負面影響，同時維持向返回壓縮流的流出空氣施加的軸向分速度。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明提供一種用于將漏出空氣導向回渦輪發(fā)動機的壓縮機的主工作流體流路，以防止干擾定子輪葉的前緣處的工作流體流的系統(tǒng)，其中所述漏出空氣從位于所述壓縮機中的定子輪葉的高靜壓側(cè)流向較低靜壓側(cè)。所述系統(tǒng)包括定子輪葉、連接到所述定子輪葉的徑向內(nèi)端的防護罩部件、連接到所述防護罩部件的徑向內(nèi)端的固定密封組件，以及從所述固定密封組件徑向向內(nèi)的可轉(zhuǎn)動密封裝置，其中漏流通道形成于所述可轉(zhuǎn)動密封裝置與所述密封組件之間的接口處。本發(fā)明提供用于將漏出氣流從定子輪葉的前緣引導回主工作流體通道，從而防止干擾主工作流體流的裝置，否則所述干擾會 削弱壓縮機的性能。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明提供一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)通過將漏出空氣導向回壓縮機的主工作流體流路這樣的方式來保護定子輪葉的前緣免受重新導向的漏出空氣的直接沖擊，其中所述漏出空氣從定子輪葉組件的高靜壓側(cè)流向較低靜壓側(cè)，且所述定子輪葉位于渦輪發(fā)動機的壓縮機中。所述系統(tǒng)包括提供多個定子輪葉的定子輪葉組件，其中所述定子輪葉在圓周上間隔排列，且固定到發(fā)動機的固定外殼元件；從所述定子輪葉組件徑向向內(nèi)的轉(zhuǎn)子裝置，其中所述轉(zhuǎn)子裝置和定子輪葉組件形成漏出氣流通道，所述通道從位于所述定子輪葉組件之后的較高靜壓腔延伸到位于定子輪葉組件之前的較低靜壓腔；以及用于將漏出氣流從漏出氣流通道導向回主工作流體通道，從而讓漏出氣流繞過在圓周上間隔排列的多個定子輪葉的前緣的裝置。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明提供一種用于通過防止漏出氣流干擾定子輪葉的前緣處的氣動流來改進燃氣渦輪壓縮機的性能的方法，其中所述漏出氣流從位于定子輪葉后部的高靜壓側(cè)流向所述定子輪葉組件的前側(cè)。所述方法包括將位于漏出空氣通道的徑向內(nèi)部的偏流器的徑向內(nèi)緣放置在定子輪葉組件的較低靜壓側(cè)，攔截從定子輪葉組件的較高靜壓側(cè)向較低靜壓側(cè)流動的漏出空氣，使之與主工作流重新匯合以及用鄰近多個機翼的前緣的蓋保護所述前緣免受漏出氣流的損害。


參照附圖來閱讀以下具體實施方式
后，可更好地了解本發(fā)明的這些和其他特性、方面和優(yōu)勢，在附圖中，類似的符號代表所有附圖中類似的零件，其中圖I示意說明燃氣渦輪發(fā)動機的基本運作；圖2所示為屬于傳統(tǒng)的現(xiàn)有技術(shù)渦輪發(fā)動機壓縮機的一部分；圖3所示為渦輪發(fā)動機壓縮機的一部分，其中顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例位于相鄰轉(zhuǎn)子葉片之間的定子輪葉組件；圖4所示為具有前蓋環(huán)的定子輪葉組件的俯視剖面示意圖；圖5所示為具有前蓋環(huán)的定子輪葉組件的下游段剖面示意圖6所示為具有離散前蓋元件的定子輪葉組件的俯視剖面示意圖；圖7所示為具有離散前蓋元件的定子輪葉組件的下游段剖面示意圖；圖8所示為渦輪發(fā)動機壓縮機的現(xiàn)有技術(shù)部分，其中顯示了位于轉(zhuǎn)子葉片之間的定子輪葉組件；圖9所示為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的偏流器蓋的軸向圖，所述蓋安裝在鄰近定子輪葉的前緣的位置圖10所示為通過偏流器來將流蓋元件安裝到內(nèi)防護罩組件的前端面的過程的示意圖；圖11所示為具有偏流器蓋的定子輪葉組件的一部分的等視軸示意圖；以及t0023] 圖12所示為一種方法的流程圖，所述方法在燃氣渦輪機的壓縮機級中使得漏出空氣繞過定子輪葉的前緣。兀件符號列表
權(quán)利要求
1.一種用于將從位于渦輪發(fā)動機的壓縮機中的定子輪葉的高靜壓側(cè)流向較低靜壓側(cè)的漏出空氣引導回所述壓縮機的主工作流體流路中，以防止干擾所述定子輪葉的前緣處的所述工作流體流的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 一個定子輪葉； 一個連接到所述定子輪葉的徑向內(nèi)端的防護罩部件； 一個連接到所述防護罩部件的所述徑向內(nèi)端的固定密封組件； 一個用于密封位于所述固定密封組件的徑向內(nèi)部的轉(zhuǎn)動表面的裝置，其中漏流通道形成于所述密封裝置與所述固定密封組件之間的交界處；以及 一個用于將所述漏出氣流引入所述壓縮機的主工作流體通道中，以防止干擾所述定子輪葉的所述前緣處的所述工作流體流的裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于引導漏出空氣的系統(tǒng)，其特征在于所述用于引導漏出氣流的裝置包括一個連接到所述防護罩部件的前緣的偏流器，并具有用于捕獲從所述密封裝置中逸出的漏出空氣的通道，從而將所述漏出空氣引導回到所述主工作流體流路中，所述通道直接與所述主工作流體流路流體連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于引導漏出空氣的系統(tǒng)，其特征在于所述用于引導漏出氣流的裝置進一步包括 一個設(shè)置在所述通道后部的出口部分，用于將具有向后的速度分量的漏出空氣排放到所述主工作流體通道中。
4.據(jù)權(quán)利要求3所述的用于引導漏出空氣的系統(tǒng)，其特征在于所述用于引導漏出氣流的裝置進一步包括 一個設(shè)置在所述漏出氣流通道中的蓋，其中所述漏出氣流通道位于所述偏流器和所述內(nèi)防護罩部件之間，且在周向上鄰近所述定子輪葉的所述前緣的上游。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于引導漏出空氣的系統(tǒng)，其特征在于所述蓋進一步設(shè)置在鄰近所述偏流器與所述內(nèi)防護罩部件之間的所述漏出氣流通道的出口的位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于引導漏出空氣的系統(tǒng)，其特征在于在通過所述定子輪葉的所述漏出氣流通道中，所述蓋的寬度為定子輪葉節(jié)距的約30%至約70%。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于引導漏出空氣的系統(tǒng)，其特征在于所述蓋在周向上圍繞所述定子輪葉的前緣對稱安置。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于引導漏出空氣的系統(tǒng)，其特征在于所述蓋固定地連接在所述較低防護罩組件的前緣與所述偏流器的后壁之間，從而提供用于支撐所述偏流器的 裝直。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于引導漏出空氣的系統(tǒng)，其特征在于所述蓋包括一個弧形片。
10.一種用于將從渦輪發(fā)動機的壓縮機中的定子輪葉組件的高靜壓側(cè)流向較低靜壓側(cè)的漏出空氣引導回所述壓縮機的主工作流體流路中，從而防止所述定子輪葉的前緣受到所述重新導向的漏出空氣的直接沖擊的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 一個包括多個定子輪葉的定子輪葉組件，其中所述定子輪葉在圓周上間隔排列，且固定到所述發(fā)動機的固定外殼元件； 一個位于所述定子輪葉組件的徑向內(nèi)部的轉(zhuǎn)子裝置，其中所述轉(zhuǎn)子裝置和定子輪葉組件形成漏出氣流通道，所述通道從位于所述定子輪葉組件后部的較高靜壓腔延伸到位于所述定子輪葉組件前部的較低靜壓腔；以及 一個用于將所述漏出氣流從所述漏出氣流通道引導回主工作流體通道中，從而讓所述漏出氣流繞過所述多個在圓周上間隔排列的定子輪葉的前緣的裝置。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的用于引導漏出空氣的系統(tǒng)，其特征在于所述用于從所述漏出氣流通道引導所述漏出氣流的裝置包括 多個用于攔截漏出空氣的蓋，其中所述多個蓋設(shè)置在所述漏出空氣通道中的上游、且在周向上鄰近所述多個在圓周上間隔排列的定子輪葉的所述前緣的上游。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的用于引導漏出空氣的系統(tǒng)，其特征在于在通過所述定子輪葉的所述漏出氣流通道中，所述多個蓋中的每個蓋均覆蓋寬度為定子輪葉節(jié)距的約30%至約70%的一段圓周弧，其中所述圓周弧位于所述定子輪葉的所述前緣周圍。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的用于引導漏出空氣的系統(tǒng)，其特征在于每個蓋在周向上圍繞所述定子輪葉的前緣對稱安置。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的用于引導漏出空氣的系統(tǒng)，其特征在于用于從所述漏出氣流通道引導所述漏出氣流的所述裝置包括 一個連接到所述定子輪葉組件的前端面的偏流器，以及在兩者之間形成通道以引導在定子輪葉組件下方軸向向前流動的所述漏流沿著所述定子輪葉組件的所述前端面向所述多個定子輪葉徑向向外流動； 其中所述多個蓋設(shè)置在所述偏流器和所述定子輪葉組件之間的所述通道的出口處，且在周向上鄰近所述定子輪葉的所述前緣。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的用于引導漏出空氣的系統(tǒng)，其特征在于所述多個蓋以機械方式連接在所述偏流器與所述定子輪葉組件之間，從而在頂端支撐所述偏流器。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的用于引導漏出空氣的系統(tǒng)，其特征在于所述多個蓋設(shè)置在所述定子輪葉組件上，且在軸向上位于所述定子輪葉的所述前緣的前部。
17.—種通過防止漏出氣流擾亂定子輪葉的前緣處的氣動流來提高燃氣渦輪壓縮機性能的方法，其中所述漏出氣流從位于定子輪葉后部的高靜壓側(cè)流向所述定子輪葉組件的前側(cè)，所述方法包括 在所述定子輪葉組件的較低靜壓側(cè)上將偏流器的徑向內(nèi)緣設(shè)置于所述漏出空氣通道的徑向內(nèi)部； 攔截從所述定子輪葉組件的所述較高靜壓側(cè)流向所述較低靜壓側(cè)的所述漏出空氣，使其與主工作流重新匯合；以及 通過鄰近多個機翼的前緣的蓋來覆蓋所述前緣，以防止其與所述漏出氣流接觸。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的用于提高燃氣渦輪壓縮機性能的方法，其特征在于所述覆蓋步驟包括將所述多個蓋設(shè)置在相對于所述多個機翼的所述前緣進行周向定向的上游位置。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的用于提高燃氣渦輪壓縮機性能的方法，其特征在于所述覆蓋步驟進一步包括在占據(jù)約30度至約70度的定子節(jié)距的圓周弧上覆蓋所述多個定子輪葉的所述前緣。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的用于提高燃氣渦輪壓縮機性能的方法，其特征在于所述覆蓋步驟進一步包括將所述蓋設(shè)于所述偏流器和所述定予輪葉組件之間的所述通道的出口處。·
全文摘要
本申請涉及防護罩滲漏蓋。其中，提供一種通過防止漏出空氣破壞定子輪葉的前緣處的設(shè)計流態(tài)來改進燃氣渦輪機的壓縮機部分的性能的系統(tǒng)和方法，其中所述漏出空氣從定子輪葉組件下游的高壓側(cè)流向所述定子輪葉組件上游的低壓側(cè)。本發(fā)明在內(nèi)防護罩組件的前端面設(shè)置一種蓋，以防止所述漏出空氣沖擊所述前緣。所述蓋可位于偏流器的出口通道處，其中所述偏流器安裝在所述內(nèi)防護罩組件的所述前端面上。
文檔編號F04D29/00GK102705254SQ201110372750
公開日2012年10月3日 申請日期2011年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月5日
發(fā)明者M·J·杜特卡, V·S·P·查盧瓦迪 申請人:通用電氣公司