CN101858230B - 关于用于涡轮发动机的密封部的方法、系统和/或装置 - Google Patents

Abstract

一种形成于涡轮发动机的涡轮中的至少两个叶片-第一涡轮叶片和第二涡轮叶片之间的密封部，其中，涡轮叶片中的一个包括涡轮转子叶片，且另一个涡轮叶片包括涡轮定子叶片，且其中，当第一涡轮叶片与第二涡轮叶片在周向上对齐时，沟腔和该密封部形成于第一涡轮叶片和第二涡轮叶片之间，该密封部包括：切齿和蜂窝结构；其中：切齿包括定位在第一涡轮叶片和第二涡轮叶片其中之一上的沿轴向延伸的刚性齿，且蜂窝结构包括定位在第一涡轮叶片和第二涡轮叶片中的另一个上的耐磨材料；且切齿和蜂窝结构定位成使得当第一涡轮叶片与第二涡轮叶片在周向上对齐时该切齿和蜂窝结构各自与沟腔对面的另一个相对。

Description

关于用于涡轮发动机的密封部的方法、系统和/或装置

技术领域

本申请大体涉及用于改进涡轮发动机的效率和/或运行的方法、系统和/或装置，如本文所用且除非另外具体指明，涡轮发动机意图包括所有类型的涡轮或旋转式发动机，包括燃气涡轮发动机、飞行器发动机、蒸汽涡轮发动机及其它。更具体地，但并非以限制的方式，本申请涉及与用于涡轮发动机的改进的密封相关的方法、系统和/或装置。

背景技术

总的说来，燃气涡轮发动机(如下文所论述，其可用于示意当前发明的示例性应用)包括压缩机、燃烧器和涡轮。压缩机和涡轮大体包括轴向地或周向地堆叠成级的叶片排。各个级包括一排固定的沿周向隔开的定子叶片，以及绕着中心轴线或轴旋转的一排转子叶片。在运行时，大体上，压缩机转子叶片绕着轴旋转，并且与定子叶片一起起作用来压缩空气流。然后在燃烧器中使用压缩空气供应来燃烧燃料供应。然后，由燃烧所得到的热膨胀气体流(即工作流体)膨胀通过发动机的涡轮区段。工作流体通过涡轮的流动引起了转子叶片旋转。转子叶片连接到中心轴上，致使转子叶片的旋转使轴旋转。这样，包含在燃料中的能量就被转化成旋转轴的机械能，该机械能例如可用来使压缩机的转子叶片旋转，使得产生燃烧所需要的压缩空气供应，以及使发电机的线圈旋转，使得产生电能。

在运行期间，因为热气体路径的极端温度，非常小心地防止构件达到将会损害或者劣化它们的运行或性能的温度。如本领域普通技术人员将理解的，对极端温度敏感的一个区域是在热气体路径的径向内侧的间隔。通常称为内侧叶轮间隔或涡轮的叶轮间隔的该区域包括若干涡轮叶轮或转子(旋转的转子叶片附连到该涡轮叶轮或转子上)。虽然转子叶片设计成以便承受热气体路径的极端温度，但转子并未设计成这样，且因此，必须防止热气体路径的工作流体流到叶轮间隔中。然而，在旋转叶片和周围的固定部件之间必然存在轴向间隙，且工作流体就是通过这些间隙而得以接近叶轮间隔的。此外，因为发动机变热的方式以及不同的热膨胀系数，取决于使发动机运行的方式，这些间隙可变宽或收缩。这种大小可变性使得难以充分地密封这些间隙。

大体上，这就意味着必须吹扫涡轮叶轮间隔以避免吸入热气体。吹扫要求叶轮间隔内的压力保持在大于工作流体的压力的水平。通常，这是通过从压缩机排出空气并且将其直接传送到叶轮间隔中来实现的。在这完成时就产生了吹扫空气的流出流(即，从叶轮间隔到热气体路径的吹扫空气流)，且通过间隙的该流出流阻止了工作流体流入。由此，叶轮间隔内的构件受保护而免受工作流体的极端温度。

然而，吹扫系统提高了发动机的制造和维护成本，且在叶轮间隔腔中保持合乎需要的压力水平方面通常并不精确。此外，吹扫叶轮间隔价格高昂。如本领域普通技术人员将理解的，吹扫流不利地影响涡轮发动机的性能和效率。也就是说，提高的吹扫空气水平会降低发动机的输出和效率。因而，应最小程度地使用吹扫空气。因此，存在对于这样的改进的方法、系统和/或装置的需求：其更好地相对于工作流体密封间隙/叶轮间隔腔，由此减小叶轮间隔吸入和/或吹扫空气的使用。

发明内容

因而，本申请描述了形成于涡轮发动机的涡轮中的至少两个叶片-第一涡轮叶片和第二涡轮叶片-之间的密封部，其中，涡轮叶片中的一个包括涡轮转子叶片，且另一个涡轮叶片包括涡轮定子叶片，且其中，当第一涡轮叶片与第二涡轮叶片在周向上对齐时，沟腔和密封部形成于该第一涡轮叶片和第二涡轮叶片之间，密封部包括：切齿和蜂窝结构(honeycomb)；其中：切齿包括定位在第一涡轮叶片和第二涡轮叶片其中之一上的沿轴向延伸的刚性齿，且蜂窝结构包括定位在第一涡轮叶片和第二涡轮叶片中的另一个上的耐磨材料；且切齿和蜂窝结构定位成使得当第一涡轮叶片与第二涡轮叶片在周向上对齐时，该切齿和蜂窝结构各自与沟腔对面的另一个相对。

沟腔包括在涡轮的旋转部件和固定部件之间沿周向延伸的轴向间隙，沟腔形成于以下中的至少一个之间：a)转子叶片的后缘与定子叶片的前缘；和b)定子叶片的后缘与转子叶片的前缘。切齿可形成于涡轮定子叶片和涡轮转子叶片其中之一上，且蜂窝结构可形成于涡轮定子叶片和涡轮转子叶片其中另一个上。切齿和蜂窝结构可构造成以便减小沟腔的轴向宽度。

在一些实施例中，切齿驻留在转子叶片的后缘上，且蜂窝结构驻留在定子叶片的前缘上。

涡轮转子叶片大体包括：驻留在涡轮的工作流体的热气体路径中且与涡轮的工作流体相互作用的翼型部，用于将涡轮转子叶片附连到转子叶轮上的机构，以及在翼型部和用于附连的机构之间的柄杆。涡轮定子叶片大体包括：驻留在涡轮的工作流体的热气体路径中且与涡轮的工作流体相互作用的翼型部，在翼型部的径向内侧的、形成了工作流体路径的内边界的内侧壁，以及在内侧壁径向内侧的、与一个或多个旋转构件形成第二密封部的隔板。沟腔的一个边缘可由柄杆形成，且沟腔的另一个边缘由内侧壁和隔板其中之一或两者形成。在一些实施例中，切齿可驻留在柄杆的后缘上，且蜂窝结构可驻留在内侧壁的前缘上。

涡轮发动机可至少包括多个运行状态；且沟腔的轴向宽度可取决于涡轮发动机运行所处的运行状态而变化，使得沟腔至少在运行状态其中之一期间包括比较狭窄的开口，且至少在其它运行状态其中之一期间包括比较宽的开口。在一些实施例中，切齿的轴向长度和蜂窝结构构造成使得当沟腔最狭窄时，切齿的外边缘基本邻近蜂窝结构的外表面。在其它实施例中，切齿的轴向长度和蜂窝结构构造成使得当沟腔最狭窄时，切齿的外边缘切入蜂窝结构的外表面。

在一些实施例中，切齿的纵向轴线与柄杆的周向宽度在周向上对齐，且沿着柄杆的周向宽度的一部分延伸；且切齿部分比柄杆的总周向宽度更小。密封部可进一步包括延伸过柄杆的周向宽度的大约剩余部分并且基本沿着切齿的相同纵向轴线延伸的齿脊。该齿脊可为沿轴向延伸了比切齿沿轴向延伸的距离更短的距离的凸脊。涡轮发动机可至少包括多个运行状态。沟腔的轴向宽度可取决于涡轮发动机运行所处的运行状态而变化，使得沟腔至少在运行状态其中之一期间包括比较狭窄的开口，且至少在其它运行状态其中之一期间包括比较宽的开口。切齿、齿脊和蜂窝结构的轴向长度可构造成使得当沟腔大体最狭窄时，切齿的外边缘切入蜂窝结构的外表面，且齿脊的外边缘基本邻近蜂窝结构的外表面。

在一些实施例中，冷却空气通道可形成于蜂窝结构附连在其上的涡轮叶片内，且该冷却空气通道构造成以便将冷却空气供应输送至附连到叶片上的蜂窝结构的表面。蜂窝结构和冷却空气通道构造成使得在运行时，在沟腔内形成了至少阻止工作流体到沟腔中的一些吸入的气幕。切齿形成为以便使冷却空气流从蜂窝结构朝向沟腔的开口偏转并且偏转进入工作流体流。在一些实施例中，切齿的外边缘定位在处于蜂窝结构的径向中心内侧的径向位置处，使得在运行中，离开蜂窝结构的冷却空气的更大百分比冲击切齿的外侧，且由此朝向沟腔的开口偏转并且被偏转进入工作流体流。

在结合附图和所附的权利要求查阅优选实施例的以下详细描述之后，本申请的这些和其它特征将变得显而易见。

附图说明

通过结合附图仔细研究对本发明的示例性实施例的以下更加详细的描述，本发明的这些和其它特征将得到更加充分的理解和了解，在附图中：

图1是本申请的实施例可用于其中的示例性燃气涡轮发动机的图示；

图2是图1的燃气涡轮发动机中的压缩机的截面图；

图3是图1的燃气涡轮发动机中的涡轮的截面图；

图4是根据常规设计构造于示例性涡轮中的若干排转子叶片和定子叶片的内侧径向部分的示意性截面图；

图5是根据本发明的一个示例性实施例的沟腔和切齿/蜂窝结构组件的截面图；且

图6是根据本发明的一个备选实施例的沟腔和切齿/蜂窝结构组件的截面图。

部件列表：

燃气涡轮发动机100

压缩机106

涡轮110

燃烧器112

压缩机118

压缩机转子叶片120

压缩机定子叶片122

涡轮124

涡轮转子叶片126

涡轮定子叶片128

翼型部130

箭头131

鸠尾榫132

转子叶轮134

柄杆136

翼型部140

内侧壁142

隔板144

密封部146

沟腔150

天使翼152

定子突出部154

叶轮间隔腔156

切齿160

蜂窝结构162

齿脊164

冷却空气通道166

具体实施方式

现在参看附图，图1示出了燃气涡轮发动机100的图示，该燃气涡轮发动机100将被用来描述本发明的示例性应用。本领域技术人员将理解的是，本发明不限于这种类型的使用。如所陈述的，本发明可用于燃气涡轮发动机，诸如用于发电和飞机的发动机，蒸汽涡轮终端，以及其它类型的旋转式发动机。总的说来，燃气涡轮发动机通过从由燃料在压缩空气流中的燃烧所产生的加压热气体流中汲取能量来运行。如图1中所示，燃气涡轮发动机100可构造有轴向压缩机106，该轴向压缩机106通过共同的轴或转子以机械的方式联接至下游涡轮区段或涡轮110，以及定位在压缩机106和涡轮110之间的燃烧器112。

图2示出了可用于图1的燃气涡轮发动机中的示例性多级轴向压缩机118的视图。如图所示，压缩机118可包括多个级。各个级可包括一排压缩机转子叶片120，之后是一排压缩机定子叶片122。因而，第一级可包括绕着中心轴旋转的一排压缩机转子叶片120，之后是在运行期间保持固定的一排压缩机定子叶片122。压缩机定子叶片122大体沿周向彼此隔开，且固定在旋转轴线周围。压缩机转子叶片120沿周向隔开且附连到轴上；当轴在运行期间旋转时，压缩机转子叶片120绕着它旋转。如本领域普通技术人员将理解的，压缩机转子叶片120构造成使得当绕着轴旋动时，它们为流动通过压缩机118的空气或者流体赋予动能。除了图2中所示出的级以外，压缩机118可具有其它级。另外的级可包括多个沿周向隔开的压缩机转子叶片120，之后是多个沿周向隔开的压缩机定子叶片122。

图3示出了可在图1的燃气涡轮发动机中使用的示例性涡轮区段或涡轮124的局部视图。涡轮124也可包括多个级。示出了三个示例性级，但是在涡轮124中可存在更多的或者更少的级。第一级包括在运行期间绕着轴旋转的多个涡轮轮叶或涡轮转子叶片126，以及在运行期间保持固定的多个喷嘴或涡轮定子叶片128。涡轮定子叶片128大体彼此沿周向隔开，且固定在旋转轴线周围。涡轮转子叶片126可安装在涡轮叶轮(未显示)上，以便绕着轴(未显示)旋转。还示出了涡轮124的第二级。第二级类似地包括多个沿周向隔开的涡轮定子叶片128，之后是多个沿周向隔开的涡轮转子叶片126，它们也安装在涡轮叶轮上，以便进行旋转。还示出了第三级，且该第三级类似地包括多个涡轮定子叶片128和转子叶片126。将了解的是，涡轮定子叶片128和涡轮转子叶片126处于涡轮124的热气体路径中。通过热气体路径的热气体的流动方向由箭头示出。如本领域普通技术人员将理解的，涡轮124可具有图3中示出的级之外的其它级。各个另外的级可包括一排涡轮定子叶片128，之后是一排涡轮转子叶片126。

在使用时，压缩机转子叶片120在轴向压缩机118内的旋转可压缩空气流。在燃烧器112中，当压缩空气与燃料混合且被点燃时，可释放能量。然后，将来自燃烧器112的所得的热气体(其可被称为工作流体)流引导经过涡轮转子叶片126，工作流体流引起涡轮转子叶片126绕着轴旋转。由此，工作流体流的能量转换成旋转叶片的机械能，且因为转子叶片与轴之间的连接，转换成旋转的轴的机械能。然后，轴的机械能可用于驱动压缩机转子叶片120旋转，使得产生必须的压缩空气供应，且例如还驱动发电机以便产生电能。

在进一步继续之前，注意为了清楚地表达本申请的发明，可能必须选择指代和描述涡轮发动机的某些机器构件或部件的用语。只要有可能，都将以与其所被接受的意义相一致的方式来选择和采用工业中所使用的用语。然而，该用语意图以宽泛的意义给出，而并非狭义地理解成使得本文中所意图的意义和所附的权利要求的范围受到限制。本领域普通技术人员将理解，通常某些构件以几种不同的名字来称呼。此外，本文中可描述为单个部件的事物可包括若干个构件部分，且可在另外的环境中作为若干构件部分被引用，或者，本文中可描述为包括多个构件部分的事物可塑造成单独的部件，以及在一些情况下可被称为单独的部件。这样，在理解本文所描述的本发明的范围时，不应仅注意所提供的用语和描述，而且还应注意构件的结构、构造、功能和/或使用。

另外，本文可使用若干描述性的用语。这些用语的意思应包括以下定义。用语“转子叶片”，在不作进一步规定的情况下，是指或者压缩机118或者涡轮124的旋转叶片，其包括压缩机转子叶片120和涡轮转子叶片126二者。用语“定子叶片”，在不作进一步规定的情况下，是指或者压缩机118或者涡轮124的固定叶片，其包括压缩机定子叶片122和涡轮定子叶片128二者。用语“叶片”在本文中将用于指代任一种类型的叶片。因此，在不作进一步规定的情况下，用语“叶片”包括所有类型的涡轮发动机叶片，包括压缩机转子叶片120、压缩机定子叶片122、涡轮转子叶片126以及涡轮定子叶片128。此外，如本文中所用，“下游”和“上游”是表示相对于通过涡轮的工作流体流的方向的用语。这样，用语“下游”表示流的方向，且用语“上游”表示沿着通过涡轮的流的相反方向。与这些用语相关，用语“尾部”和/或“后缘”指所描述的构件的下游方向、下游端和/或朝下游端的方向。并且，用语“向前”或“前缘”指所描述的构件的上游方向、上游端和/或朝上游端的方向。用语“径向”指垂直于轴线的运动或者位置。通常需要相对于轴线来描述处于不同的径向位置处的部件。在这种情况下，如果第一构件比第二构件驻留得离轴线更近，则在本文中可以说第一构件在第二构件的“内侧”或“径向内侧”。在另一方面，如果第一构件比第二构件驻留得离轴线更远，则在本文中可以说第一构件在第二构件“外侧”或“径向外侧”。用语“轴向”指平行于轴线的运动或位置。并且，用语“周向”指绕着轴线的运动或位置。

再次参看附图，图4示意性地示出了若干排叶片的径向内侧部分的截面图，它们可以构造在根据传统的设计的示例性涡轮中。如本领域普通技术人员将理解的，该视图包括两排转子叶片126和两排定子叶片128的径向内侧特征。各个转子叶片126大体包括：驻留在热气体路径中且与涡轮的工作流体(其流动方向由箭头131表示)相互作用的翼型部130，将转子叶片126附连到转子叶轮134上的鸠尾榫132，以及在翼型部130和鸠尾榫132之间的、通常称为柄杆136的区段。如本文中所用，柄杆136意图指代驻留在附连机构(其在该情况下为鸠尾榫132)和翼型部130之间的转子叶片126的区段。各个定子叶片128大体包括：驻留在热气体路径中且与工作流体相互作用的翼型部140，在翼型部140的径向内侧的内侧壁142以及在内侧壁142的径向内侧的隔板144。通常，内侧壁142与翼型部140是一体的，且形成热气体路径的内边界。隔板144通常附连到内侧壁142(但是也可形成为与其成一体)上，且在内侧径向方向上延伸，以便与旋转机械形成密封部146。

将了解的是，沿着热气体路径的径向内侧边缘存在轴向间隙。大体上，这些间隙(其在本文中将称为“沟腔150”)因为必须在旋转部件(即转子叶片126)和固定部件(即定子叶片128)之间保持间隔而存在。由于发动机在不同的负载状态下发热、运行的方式以及一些构件的不同的热膨胀系数，沟腔150的宽度(即跨越间隙的轴向距离)大体会变化。也就是说，取决于使发动机运行的方式，沟腔150可变宽及收缩。因为旋转部件抵靠固定部件摩擦是非常不合乎需要的，所以发动机必须设计成使得在所有运行状态期间在沟腔150位置处保持至少一些间隔。这大体导致了在一些运行状态期间具有比较狭窄的开口且在其它运行状态期间具有比较宽的开口的沟腔150。当然，具有比较宽的开口的沟腔150是不合乎需要的，因为其招致更多的工作流体吸入到涡轮叶轮间隔中。

将理解的是，沟腔150大体在旋转部件毗邻固定部件处沿着热气体路径的径向内边界存在于各个点处。因此，如图所示，沟腔150形成于转子叶片126的后缘和定子叶片128的前缘之间，以及定子叶片128的后缘与转子叶片126的前缘之间。通常，关于转子叶片126，柄杆136限定了沟腔150的一个边缘，且关于定子叶片128，内侧壁142限定了沟腔150的另一个边缘。通常，沿轴向突出的突出部可构造在沟腔150内。如图所示，天使翼(angle wing)突出部或者天使翼152可形成于转子叶片126的柄杆136上。各个天使翼152可与形成于定子叶片128上的定子突出部154相符。定子突出部154可形成于内侧壁142上，或者如图所示，形成于隔板144上。通常，天使翼152形成于定子突出部154内侧，如图所示。可存在不只一个天使翼152/定子突出部154对。大体上，在第一天使翼152的内侧，可以说沟腔150过渡到了叶轮间隔腔156。

如上所述，期望的是防止热气体路径的工作流体进入沟腔150和叶轮间隔腔156，因为极端温度可损坏该区域内的构件。形成天使翼152和定子突出部154以便限制吸入。然而，由于沟腔150开口的变化的宽度，以及天使翼152/定子突出部154的比较无效性，如果该腔没有用从压缩机排出的比较高水平的压缩空气吹扫，工作流体将会经常被吸入到叶轮间隔腔156中。如上所述，因为吹扫空气不利地影响发动机的性能和效率，所以应最小程度地使用它。

图5示出了根据本申请的一个实施例的切齿160/蜂窝结构162组件的截面图。总的说来，根据本申请，切齿160/蜂窝结构162组件包括跨越沟腔150与耐磨材料相对的沿轴向延伸的刚性齿。

如图所示，在一些实施例中，切齿160可形成于转子叶片126的后缘上。更具体地，切齿160可形成于柄杆136的后缘上。切齿160大体包括刚性的沿轴向延伸的凸起，且可由任何合适的材料形成。如图所示，切齿160形状可为三角形的，使得其形成尖锐的边缘，但是其它形状也是可行的。切齿160可沿着柄杆136的周向宽度延伸。在一些优选的实施例中，切齿160可延伸比柄杆136的周向宽度更短的周向距离。在这种情况下，切齿160可定位在柄杆136的周向宽度的大约中间。在这种类型的实施例中，齿脊164(由点划线表示)可延伸过柄杆136的周向宽度的剩余部分，且沿着切齿160的相同的纵向轴线继续。切齿160和/或齿脊164可沿着各个柄杆136的大约整个宽度延伸，使得它们在这排转子叶片126周围形成了大致圆形，其中该圆形的中心基本与涡轮的轴对齐。该环可基本为连续的，其中小的间隙出现在靠接的转子叶片126的边界处。如图所示，切齿160可在沟腔150上延伸比齿脊164更远的距离。此外，切齿160可与涡轮转子叶片126一体地形成，或者在一些情况下，可通过传统的方法附连到其上。

如图所示，在一些实施例中，蜂窝结构162可形成于定子叶片128的前缘上。更具体地，蜂窝结构162可形成于内侧壁142的前缘上。蜂窝结构162可包括任何传统的适用的耐磨材料，诸如，Hast-X材料或者其它类似的材料，且可通过传统的方法附连到定子叶片128上。蜂窝结构162形状可为矩形的，如图5所描绘的，且定位成使得矩形形状的大约中心与切齿160的边缘的径向位置在径向上对齐。其它形状也是可行的。蜂窝结构162可沿着各个内侧壁142的大约整个宽度沿周向延伸，使得蜂窝结构162在这排定子叶片128的周围形成大致圆形，其中该圆形的中心与涡轮的轴基本对齐。该环可基本连续，其中小的间隙出现在靠接的定子叶片128之间的边界处。

在一个优选实施例中，如图所示，切齿160/蜂窝结构162组件构造成使得切齿160定位在转子叶片126的柄杆136的径向外侧的后缘部分上，且蜂窝结构162定位在定子叶片128的内侧壁142的前缘上。或者，未显示，切齿160/蜂窝结构162组件还可构造成使得切齿160定位在转子叶片126的柄杆136的前缘部分上，且蜂窝结构162可定位在定子叶片128的内侧壁142(或者在一些情况下为隔板144)的后缘上。

此外，在图5的该优选实施例中，切齿160可定位在柄杆上，使得其在天使翼152的外侧。在这种情况下，蜂窝结构162可定位成使得其在定子突出部154的外侧。或者，未显示，切齿160可定位在柄杆上，使得其在天使翼152的内侧。在这种情况下，蜂窝结构162可定位成使得其在定子突出部154的内侧。此外，在一些应用中，多对切齿160/蜂窝结构162组件可用在单个沟腔150内。这可增强密封属性。

取决于期望的结果，切齿160和/或蜂窝结构162延伸跨过沟腔150的轴向长度可以各种方式构造。例如，在一些实施例中，各个的轴向长度可构造成使得当沟腔150开口大体最狭窄时，切齿160的外边缘驻留在基本邻近蜂窝结构162的外表面的轴向位置上。在其它实施例中，切齿160和/或蜂窝结构162的轴向长度可构造成使得当沟腔150开口大体最狭窄时，切齿160的外边缘驻留在交迭或切入蜂窝结构162的外表面的位置上。

在其中切齿160与齿脊164(如上所述)联接的实施例中，切齿160、齿脊164和/或蜂窝结构162的轴向长度可构造成使得当沟腔150开口大体最狭窄时，切齿160的外边缘驻留在交迭或切入蜂窝结构162的外表面中的径向位置上，且齿脊164的外边缘驻留在基本邻近蜂窝结构162的外表面的径向位置上。

在一个优选实施例中，如图5中所显示，切齿160形成于转子叶片126上，且蜂窝结构162形成于定子叶片128上。在其它实施例中，切齿160可形成于定子叶片128上，且蜂窝结构162形成于转子叶片126上。

在运行中，切齿160/蜂窝结构162组件可构造成使得在运行期间，该组件使沟腔150的开口的宽度(即，轴向间隙)变狭窄。也就是说，切齿160/蜂窝结构162组件可在沟腔150开口的周边周围形成沿轴向延伸的密封部。注意，如上所述，切齿160/蜂窝结构162可位于沟腔150开口的内侧。在一些实施例中，切齿160/蜂窝结构162组件可构造成使得它们在某些运行状态期间彼此发生接触。特别地，在其中沟腔150开口比较狭窄的运行状态其中之一期间，切齿160/蜂窝结构162组件可构造成使得切齿160与蜂窝结构162发生接触/抵靠着蜂窝结构162摩擦。该接触，虽然在其包括抵靠着另一个硬表面的一个硬表面的情况下非常不合乎需要，但允许刚性的/尖锐的切齿160通过蜂窝结构162的耐磨材料刻切通道。一旦形成通道之后，在某些运行状态期间，切齿160就可驻留在通道中，且由此提供有效的密封以防止工作流体吸入叶轮间隔腔156中。即便是在运行状态的变化使沟腔150变宽时，切齿160仍可驻留在通道内(但是不会像那样深)，且提供防止吸入的有效密封。而且，当运行状态的另一变化进一步使沟腔变宽而使得切齿160不再驻留在切割通道中时，切齿160/蜂窝结构162组件仍然使沟腔150的宽度变狭窄，且阻止了一些工作流体吸入。利用在沟腔150处的这些提高的密封特性，如本领域普通技术人员将理解的，阻止吸入所需要的吹扫空气的量可能将会显著地降低。如所论述的，这种降低允许改进发动机性能和效率。

在一个备选实施例中，如图6中所示，冷却空气可经由冷却空气通道166通过定子叶片128而提供到蜂窝结构162的位置。如本领域普通技术人员将理解的，耐磨蜂窝结构162可为多孔的。由此，将冷却空气供给提供(根据传统的方法)到蜂窝结构162的附连面会引起穿过蜂窝结构162且大体通过面向切齿160的外表面离开蜂窝结构162的空气流。以这样的方式来提供，冷却空气可具有至少两个运行优点。

首先，冷却空气冷却蜂窝结构162和任何材料，诸如粘合剂，钎焊或可能已被用来将蜂窝结构162附连到内侧壁142上的任何事物。该冷却可有助于保持蜂窝结构162和内侧壁141之间的接头的一体性，且还延长了蜂窝结构材料的寿命。

其次，冷却空气可产生有助于阻止工作流体吸入到沟腔150中的“气幕”。也就是说，来自蜂窝结构162的冷却空气流大体冲击相对的壁且朝向热气体路径偏转。该流出流可偏转工作流体，且阻止其被吸入。在一些实施例中，切齿160的定位及其三角形形状可操纵为使得更多的来自蜂窝结构162的冷却空气朝向工作流体偏转而不是朝向叶轮间隔腔156偏转。这可通过将切齿160/齿脊164定位在蜂窝结构的径向中心内侧的径向位置处来实现。在该位置上，更大百分比的离开蜂窝结构162的冷却空气将冲击切齿160/齿脊164的外侧且朝向工作流体偏转。这可加强气幕的效果。

如本领域普通技术人员将理解的，以上关于若干示例性实施例所描述的许多变化的特征和构造可进一步选择性地应用于形成本发明的另外的可行实施例。为了简明的目的且将本领域普通技术人员的能力考虑在内，在本文中没有详细地论述各种可能的反复，但是由所附的若干权利要求所包含的所有组合和可行的实施例都意图是本申请的部分。此外，根据对本发明的若干示例性实施例的以上描述，本领域技术人员将构想到改进、变化及修改。本技术领域中的这种改进，变化及修改也意图由所附的权利要求涵盖。此外，将显而易见的是，以上内容仅涉及本申请的所描述的实施例，且其中可进行许多变化和修改而不偏离由所附的权利要求及其等效物所限定的本申请的精神和范围。

Claims (19)

1.一种形成于涡轮发动机的涡轮中的至少两个叶片之间的密封部，所述叶片包括第一涡轮叶片和第二涡轮叶片，其中，所述第一涡轮叶片包括转子叶片，且第二涡轮叶片包括定子叶片，并且其中，当第一涡轮叶片与所述第二涡轮叶片在周向上对齐时，沟腔和所述密封部形成于所述第一涡轮叶片和所述第二涡轮叶片之间，所述密封部包括：

切齿和蜂窝结构；

其中：

所述切齿包括定位在所述第一涡轮叶片和所述第二涡轮叶片中的一个上的沿轴向延伸的刚性齿，且所述蜂窝结构包括定位在所述第一涡轮叶片和所述第二涡轮叶片中的另一个上的耐磨材料；并且

所述切齿和所述蜂窝结构定位成使得当所述第一涡轮叶片与所述第二涡轮叶片在周向上对齐时，彼此相对；

进一步包括冷却空气通道，所述冷却空气通道形成于附连有所述蜂窝结构的涡轮叶片内，且该冷却空气通道构造成以便将冷却空气供应输送至附连到所述叶片上的所述蜂窝结构的表面；

其中，所述蜂窝结构和所述冷却空气通道构造成使得在运行中，在所述沟腔内形成阻止工作流体的至少一些吸入到所述沟腔中的气幕；且

其中，所述切齿形成为以便使所述冷却空气流从所述蜂窝结构朝向所述沟腔的开口偏转且进入工作流体流。

2.根据权利要求1所述的密封部，其特征在于：

所述涡轮发动机至少包括多个运行状态；

所述切齿和所述蜂窝结构构造成使得在至少一个运行状态期间，所述切齿和所述蜂窝结构发生接触；且

所述切齿为尖锐的切齿。

3.根据权利要求1所述的密封部，其特征在于：

所述沟腔包括在所述转子叶片和定子叶片之间沿周向延伸的轴向间隙；且

所述切齿和所述蜂窝结构构造成以便减小所述沟腔的轴向宽度。

4.根据权利要求1所述的密封部，其特征在于：

所述切齿形成于所述涡轮定子叶片和所述涡轮转子叶片中的一个上，且所述蜂窝结构形成于所述涡轮定子叶片和所述涡轮转子叶片中的另一个上；且

所述沟腔形成于以下至少其中之一之间：所述转子叶片的后缘与所述定子叶片的前缘；以及所述定子叶片的后缘与所述转子叶片的前缘。

5.根据权利要求1所述的密封部，其特征在于：

所述涡轮转子叶片包括：驻留在所述涡轮的工作流体的热气体路径中且与所述涡轮的工作流体相互作用的翼型部，用于将所述涡轮转子叶片附连到转子叶轮上的机构，以及在所述翼型部与所述用于附连的机构之间的柄杆；且

所述涡轮定子叶片包括：驻留在所述涡轮的工作流体的热气体路径中且与所述涡轮的工作流体相互作用的翼型部，在所述翼型部径向内侧的、形成所述工作流体的路径的内边界的内侧壁以及在所述内侧壁径向内侧的、与一个或者多个转子叶片形成第二密封部的隔板。

6.根据权利要求5所述的密封部，其特征在于，所述切齿驻留在所述转子叶片的后缘上，且所述蜂窝结构驻留在所述定子叶片的前缘上。

7.根据权利要求5所述的密封部，其特征在于，所述沟腔的一个边缘由所述柄杆形成，且所述沟腔的另一个边缘由所述内侧壁和所述隔板中的一个或两者形成。

8.根据权利要求7所述的密封部，其特征在于，所述沟腔包括形成于所述柄杆上的至少一个天使翼和形成于所述内侧壁和所述隔板中的一个上的至少一个定子突出部，且各个天使翼形成于所述至少一个定子突出部的内侧。

9.根据权利要求7所述的密封部，其特征在于，

所述切齿驻留在所述柄杆的后缘上，且所述蜂窝结构驻留在所述内侧壁的前缘上。

10.根据权利要求1所述的密封部，其特征在于：

所述涡轮发动机至少包括多个运行状态；且

所述沟腔的轴向宽度取决于所述涡轮发动机运行所处的运行状态而变化，使得所述沟腔至少在运行状态其中之一期间包括比较狭窄的开口，且至少在其它运行状态其中之一期间包括比较宽的开口。

11.根据权利要求5所述的密封部，其特征在于，

所述切齿沿着所述柄杆的周向宽度的一部分延伸；且

所述切齿延伸的部分小于所述柄杆的总周向宽度；

进一步包括延伸过所述柄杆的周向宽度的大约剩余部分且基本沿着所述切齿的相同纵向轴线延伸的齿脊，其中，所述齿脊包括沿轴向延伸了比所述切齿沿轴向延伸的距离更短的距离的凸脊。

12.根据权利要求11所述的密封部，其特征在于：所述切齿和所述齿脊共同沿着所述柄杆的整个周向宽度延伸。

13.根据权利要求1所述的密封部，其特征在于：所述蜂窝结构包括矩形形状，且定位成使得所述矩形形状的大约中心与所述切齿在径向上对齐。

14.根据权利要求5所述的密封部，其特征在于：

所述切齿定位在所述转子叶片的柄杆的径向外侧的后缘部分上，且所述蜂窝结构定位在所述定子叶片的内侧壁的前缘上。

15.根据权利要求8所述的密封部，其特征在于：所述切齿定位在所述柄杆上，使得其在所述天使翼的外侧，且所述蜂窝结构定位成使得其在所述定子突出部的外侧。

16.根据权利要求10所述的密封部，其特征在于：所述切齿和所述蜂窝结构的轴向长度构造成使得当所述沟腔最狭窄时，所述切齿的外边缘基本邻近所述蜂窝结构的外表面。

17.根据权利要求10所述的密封部，其特征在于：所述切齿和所述蜂窝结构的轴向长度构造成使得当所述沟腔最狭窄时，所述切齿的外边缘切入所述蜂窝结构的外表面。

18.根据权利要求11所述的密封部，其特征在于：

所述涡轮发动机至少包括多个运行状态；

所述沟腔的轴向宽度取决于所述涡轮发动机运行所处的运行状态而变化，使得所述沟腔至少在运行状态其中之一期间包括比较狭窄的开口，且至少在其它运行状态其中之一期间包括比较宽的开口；

所述切齿、所述齿脊和所述蜂窝结构的轴向长度构造使得当所述沟腔大体最狭窄时，所述切齿的外边缘切入所述蜂窝结构的外表面，且所述齿脊的外边缘基本邻近所述蜂窝结构的外表面。

19.根据权利要求1所述的密封部，其特征在于，

所述切齿的外边缘定位在所述蜂窝结构的径向中心内侧的径向位置处，使得在运行时，更大百分比的离开所述蜂窝结构的冷却空气冲击所述切齿的外侧，且由此朝向所述沟腔的开口偏转并进入所述工作流体流。