CN103939151B - 具有涡流抑制密封的涡轮机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种具有涡流抑制密封的涡轮机。在各种具体实施例中，一种涡轮机包括：转子段，其具有多个轴向布置的叶片组；隔板段，其至少部分地围绕所述转子段，所述隔板段包括定位在邻近的轴向布置的叶片组之间的一个喷嘴组，其中所述喷嘴组包括至少一个喷嘴，所述至少一个喷嘴具有：联接至所述隔板段的底座段、联接至所述底座段的叶片和联接至所述叶片的径向末端上的径向尖端段，所述径向尖端段包括具有狭槽的轴向延伸的凸缘，所述狭槽延伸通过所述凸缘以用于控制所述涡轮机内的流体流动。
Description
技术领域
本发明公开的主题涉及电力系统。更具体地，所述主题涉及涡轮涡轮机系统。
背景技术
如蒸汽涡轮等的常规涡轮机（又称为涡轮）大体包括包围旋转轴（又称为转子）的壳体和固定至所述轴上的多个径向延伸的叶片排。导向至叶片上的加压蒸汽引起叶片和轴旋转。串联的蒸汽通路通常包括进汽口、涡轮内的多个蒸汽压力区和出汽口。
常规地，使蒸汽涡轮机（涡轮）在固定叶片排和旋转叶片排的连续多级之间隔离成多个压力区。涡轮叶片几何结构和构造旨在使从蒸汽流获得能量的效率最大化，由此提高利用蒸汽涡轮机（例如，来驱动发电机）的发电厂的总效率。
将蒸汽涡轮轴穿透涡轮壳体的区域密封以防止加压蒸汽从所述壳体逸出。此外，为提高涡轮效率，常规涡轮设计利用级间密封来防止蒸汽通过固定部件与旋转部件之间的缝隙而绕过级固定叶片或绕过旋转叶片。
由旋转部件或叶片所引起的蒸汽涡流（swirl）一旦进入密封齿之间的空腔之中，就可能产生不稳定的气动力。作用于转子表面的这类力可导致转子的不稳定性。随着更多且更紧密的密封用于提高涡轮机效率，涡流诱导的转子动力学不稳定性变得越来越显著，尤其是对大的蒸汽涡轮来说。为提高转子的动力学稳定性，防涡流齿或涡流中断器（swirlbreak）已经用于消除（kill）涡流或使涡流方向逆转。必须将常规防涡流或涡流中断装置定位成与转子表面具有紧密的间隙以使得所述装置有效。然而，那些装置不是耐磨性良好的。为避免硬（hard）摩擦（例如固定部件与旋转部件之间的接触），将常规防涡流装置附接至垫圈上，所述垫圈通过使所述圈偏置以封闭的弹簧元件而挠性地附接至固定部件上。这种方法需要涡轮机中有相当大的空间。涡轮机技术上的进步还减小了涡轮机中的部件之间的间距，从而使得在流体流动通路中实施传统防涡流圈更加困难。因此，用于解决涡轮机中的流体涡流的当前方法在一个或多个方面是有欠缺的。
发明内容
各个实施例包括一种包括涡流抑制衬垫的涡轮机。在各种具体实施例中，一种涡轮机包括：转子段，其具有多个轴向布置的叶片组（sets of axially disposed blades）；隔板段，其至少部分地围绕所述转子段，所述隔板段包括定位在邻近的轴向布置的叶片组之间的一个喷嘴组（a set of nozzles），其中所述喷嘴组包括至少一个喷嘴，所述至少一个喷嘴具有：联接至所述隔板段上的底座段、联接至所述底座段上的叶片，和联接至所述叶片的径向末端的径向尖端（tip）段，所述径向尖端段包括具有狭槽（slot）的轴向延伸的凸缘，所述狭槽延伸通过所述凸缘以用于控制所述涡轮机内的流体流动。
本发明的第一方面包括一种涡轮机，所述涡轮机具有：转子段，其具多个轴向布置的叶片组；隔板段，其至少部分地围绕所述转子段，所述隔板段包括定位在邻近的轴向布置的叶片组之间的一个喷嘴组，其中所述喷嘴组包括至少一个喷嘴，所述至少一个喷嘴具有：联接至所述隔板段上的底座段、联接至所述底座段上的叶片，和联接至所述叶片的径向末端的径向尖端段，所述径向尖端段包括具有狭槽的轴向延伸的凸缘，所述狭槽延伸通过所述凸缘以用于控制所述涡轮机内的流体流动。
所述的涡轮机进一步包括一个径向延伸的密封齿组，所述密封齿组从所述转子段延伸并且与所述径向尖端段配合。
所述的涡轮机进一步包括至少一个径向延伸的密封齿，所述密封齿从所述径向尖端段延伸并且与所述转子段配合。
其中，所述狭槽完全径向地延伸通过所述轴向延伸的凸缘。
其中，所述轴向布置的叶片中的邻近所述至少一个喷嘴的一个叶片进一步包括：底座段，其联接至所述转子主体上；以及叶片段，其从所述底座段朝向所述隔板段径向地延伸，其中所述底座段包括钩状凸缘，所述钩状凸缘朝向所述至少一个喷嘴轴向延伸。
其中，所述钩状凸缘与所述轴向延伸的凸缘轴向重叠以形成局部径向密封。其中，所述钩状凸缘不与所述轴向延伸的凸缘中的所述狭槽轴向重叠。
其中，所述狭槽至少部分地周向地延伸通过所述密封部分。
本发明的第二方面包括一种涡轮机，所述涡轮机具有：转子段，其具有多个轴向布置的叶片组；隔板段，其至少部分地围绕所述转子段，所述隔板段包括定位在邻近的轴向布置的叶片组之间的一个喷嘴组，其中所述喷嘴组包括至少一个喷嘴，所述至少一个喷嘴具有：联接至所述隔板段上的底座段、联接至所述底座段上的叶片，和联接至所述叶片的径向末端的径向尖端段，所述径向尖端段包括：面向径向的表面、邻近所述面向径向的表面的面向轴向的表面，和狭槽，所述狭槽延伸通过所述面向轴向的表面和所述面向径向的表面以用于控制所述涡轮机内的流体流动。
所述的涡轮机进一步包括一个径向延伸的密封齿组，所述密封齿组从所述转子段朝向所述径向尖端段的所述面向径向的表面延伸。
所述的涡轮机进一步包括至少一个径向延伸的密封齿，所述密封齿从所述径向尖端段的所述面向径向的表面朝向所述转子段延伸。
其中，在所述径向延伸的密封齿组中的邻近径向延伸密封齿之间的所述面向径向的表面上，所述狭槽包括开口。
其中，所述面向轴向的表面包括面向下游的表面。
其中，所述狭槽在所述面向径向的表面与所述面向轴向的表面之间大体成对角延伸。
其中，所述狭槽至少部分地周向地延伸通过所述轴向延伸的凸缘。
本发明的第三方面包括一种涡轮机，所述涡轮机具有：转子段，其具有多个轴向布置的叶片组，每个所述轴向布置的叶片包括：联接至所述转子主体上的底座段和从所述底座段径向地延伸的叶片段；隔板段，其至少部分地围绕所述转子段，所述隔板段包括定位在邻近的轴向布置的叶片组之间的一个喷嘴组，其中所述喷嘴组包括至少一个喷嘴，所述至少一个喷嘴具有：联接至所述隔板段上的底座段、联接至所述底座段上的叶片，和联接至所述叶片的径向末端上的径向尖端段；一个径向延伸的密封齿组，其从所述转子主体或从所述至少一个喷嘴的径向尖端段延伸；和径向阶梯（radial step），其从所述隔板段径向地延伸，所述径向阶梯具有狭槽，所述狭槽延伸通过所述径向阶梯以用于控制所述涡轮机内的流体流动。
其中，所述转子段包括径向外壁，并且其中所述径向延伸的密封齿组从所述转子段的所述径向外壁延伸。
其中，所述转子段包括径向外壁，并且其中所述径向延伸的密封齿组从所述径向尖端段延伸并且与所述转子段的所述径向外壁配合。
其中，所述狭槽至少部分地轴向延伸通过所述径向阶梯。
其中，所述狭槽完全轴向延伸通过所述径向阶梯。
附图说明
结合描绘本发明的各实施例的附图，根据以下对本发明的各方面的详细描述，将更容易地了解本发明的这些和其他特征，在附图中：
图1示出根据本发明的各实施例的具有涡流抑制设计的涡轮机的示意性截面图。
图2示出根据本发明的各实施例的图1的涡轮机的一部分的截面剖视图。
图3示出根据本发明的各实施例的涡轮机的替代实施例的截面图。
图4示出根据本发明的各实施例的涡轮机的替代实施例的截面图。
图5示出根据本发明的各实施例的图4的涡轮机的一部分的截面剖视图。
图6示出根据本发明的各实施例的具有涡流抑制设计的涡轮机的替代实施例的截面图。
应注意，本发明的附图不必是按比例绘制。附图仅旨在描绘本发明的典型方面，并且因此不应视为限制本发明的范围。在附图中，附图之间的相似编号表示相似元件。
具体实施方式
如所述，在本发明中公开的主题涉及电力系统。更具体地，所述主题涉及涡轮涡轮机系统。
如本发明所描述，在常规涡轮机中，将蒸汽涡轮轴穿透涡轮壳体的区域密封以防止加压蒸汽从所述壳体逸出。此外，为提高涡轮效率，常规涡轮设计利用级间密封来防止蒸汽通过固定部件与旋转部件之间的缝隙而绕过级固定叶片或绕过旋转叶片。
然而，这些常规系统（包括它们的密封设计）易受进入密封空腔的流体（蒸汽）流中的涡流的影响，这可导致转子动力学的不稳定性。由旋转部件或叶片所引起的涡流一旦进入密封齿之间的空腔之中，就可能产生不稳定的气动力。作用于转子的表面的这类力可导致转子的不稳定性。随着在技术进步中，更多且更紧密的密封用于提高涡轮机效率，涡流诱导的转子动力学不稳定性变得越来越显著，尤其是对大的蒸汽涡轮来说。为提高转子动力学稳定性，防涡流齿或涡流中断器已经用于消除涡流或使涡流方向逆转。将常规防涡流或涡流中断装置定位成与转子表面具有紧密的间隙以使得所述装置有效。然而，那些装置不是耐磨性良好的。为避免硬摩擦（例如，固定部件与旋转部件之间的接触），将这些防涡流装置附接至垫圈上，所述垫圈通过使所述圈偏置以封闭的弹簧元件而挠性地附接至固定部件上。这种方法需要涡轮机中有相当大的空间。涡轮机技术上的进步还减小了涡轮机中的部件之间的间距，从而使得在流体流动通路中实施传统防涡流圈更加困难。因此，用于解决涡轮机中的流体涡流的当前方法在一个或多个方面是有欠缺的。
与常规方法相比，本发明的多个方面包括一种涡轮机轴向喷嘴密封，其包括减小涡流的狭槽。在一些情况下，减小涡流的狭槽至少部分地径向地延伸通过所述轴向喷嘴密封。在各种实施例中，减小涡流的狭槽部分地径向地且部分地轴向延伸通过密封部分。
本发明的各种方面包括一种涡轮机，所述涡轮机具有：转子段，其具有多个轴向布置的叶片组；隔板段，其至少部分地围绕所述转子段，所述隔板段包括定位在邻近的轴向布置的叶片组之间的一个喷嘴组，其中所述喷嘴组包括至少一个喷嘴，所述至少一个喷嘴具有：联接至所述隔板段上的底座段、联接至所述底座段上的叶片，和联接至所述叶片的径向末端的径向尖端段，所述径向尖端段包括具有狭槽的轴向延伸的凸缘，所述狭槽延伸通过所述凸缘以用于控制所述涡轮机内的流体流动。
本发明的各种其他方面包括一种涡轮机，所述涡轮机具有：转子段，其具有多个轴向布置的叶片组；隔板段，其至少部分地围绕所述转子段，所述隔板段包括定位在邻近的轴向布置的叶片组之间的一个喷嘴组，其中所述喷嘴组包括至少一个喷嘴，所述至少一个喷嘴具有：联接至所述隔板段上的底座段、联接至所述底座段上的叶片，和联接至所述叶片的径向末端的径向尖端段，所述径向尖端段包括：面向径向的表面、邻近所述面向径向的表面的面向轴向的表面，和狭槽，所述狭槽延伸通过所述面向轴向的表面和所述面向径向的表面以用于控制所述涡轮机内的流体流动。
本发明的另外各种方面包括一种涡轮机，所述涡轮机具有：转子段，其具有多个轴向布置的叶片组；隔板段，其至少部分地围绕所述转子段，所述隔板段包括定位在邻近的轴向布置的叶片组之间的一个喷嘴组，其中所述喷嘴组包括至少一个喷嘴，所述至少一个喷嘴具有：联接至所述隔板段上的底座段、联接至所述底座段上的叶片，和联接至所述叶片的径向末端的径向尖端段，所述径向尖端段包括具有狭槽的轴向延伸的凸缘，所述狭槽完全径向地延伸通过所述凸缘以用于控制所述涡轮机内的流体流动；和一个径向延伸的密封齿组，其与所述径向尖端段连接，其中所述狭槽在所述径向延伸的密封齿组中的邻近密封齿之间径向地延伸。
本发明的各种具体实施例包括一种涡轮机，所述涡轮机具有：转子段，其具有多个轴向布置（可旋转）的叶片（动叶）组；和隔板段，其至少部分地围绕所述转子段，所述隔板段包括定位在邻近的动叶组之间的一个（固定）叶片（喷嘴）组。一个动叶和喷嘴组界定所述涡轮机中的一级。级间密封设在喷嘴的径向内径与转子的径向外表面之间，并且设在动叶尖端与隔板内径之间。由狭槽以预定角度在固定部件上界定的涡流抑制衬垫设在级间密封中的至少一个的上游，所述固定部件至少与旋转部件的径向末端联接。
本发明的各种其他具体实施例包括一种涡轮机，所述涡轮机具有：转子段，其具有多个轴向布置（可旋转）的叶片（动叶）组；隔板段，其至少部分地围绕所述转子段，所述隔板段包括定位在邻近的动叶组之间的一个（固定）叶片（喷嘴）组，其中所述喷嘴包括内罩，和界定在所述喷嘴内罩与转子表面之间的第一密封，所述内罩包括具有狭槽的轴向延伸的凸缘，所述狭槽延伸通过所述凸缘以用于控制进入所述第一密封中的流体流动的角度，并且所述凸缘与所述动叶的径向末端形成第二密封以用于驱动流体流动通过所述狭槽。
本发明的另外具体实施例包括一种涡轮机，所述涡轮机具有：转子段，其具有多个轴向布置的（旋转）叶片（动叶）组；隔板段，其至少部分地围绕所述转子段，所述隔板段包括定位在邻近的动叶组之间的一个（固定）叶片（喷嘴）组，其中所述喷嘴中的至少一个包括：内罩；第一密封，其界定在所述喷嘴内罩与转子表面之间，所述内罩进一步包括：面向径向的表面和邻近所述面向径向的表面的面向轴向的表面，和狭槽，所述狭槽延伸通过所述内罩的面向轴向的表面和面向径向的表面，以用于控制进入所述第一密封的流体流动；和第二密封，其在所述旋转部件的径向末端处形成以用于驱动流体流动通过所述狭槽。
本发明的其他具体实施例包括一种涡轮机，所述涡轮机具有：转子段，其具有多个轴向布置的叶片组，每个所述轴向布置的叶片包括：联接至所述转子主体上的底座段和从所述底座段径向地延伸的叶片段；隔板段，其至少部分地围绕所述转子段，所述隔板段包括定位在邻近的轴向布置的叶片组之间的一个喷嘴组，其中所述喷嘴组包括至少一个喷嘴，所述至少一个喷嘴具有：联接至所述隔板段上的底座段、联接至所述底座段上的叶片，和联接至所述叶片的径向末端上的径向尖端段；一个径向延伸的密封齿组，其从所述转子主体或所述至少一个喷嘴的径向尖端段之一延伸；和径向阶梯，其从所述隔板段径向地延伸，所述径向阶梯具有狭槽，所述狭槽延伸通过所述径向阶梯以用于控制所述涡轮机内的流体流动。
本发明的更进一步具体实施例包括一种涡轮机，所述涡轮机具有：转子段，其具有多个轴向布置的（可旋转）叶片（称为动叶）组；隔板段，其至少部分地围绕所述转子段，所述隔板段包括定位在邻近的动叶组之间的一个（固定）叶片（称为喷嘴）组，其中至少一个动叶包括：外罩和位于所述动叶外罩与隔板内径之间的密封，其中所述外罩进一步包括接合所述隔板上的径向延伸的阶梯的至少一个齿。在各种实施例中，所述隔板上的径向延伸的阶梯具有狭槽，所述狭槽轴向延伸通过所述阶梯以用于控制进入第一密封的流体流动。
本发明中所用的术语“轴向的”和/或“轴向”是指物体大体上沿与涡轮机（具体来说是转子段）的转动轴平行的轴线A的相对位置/方向。另外，本发明中所用的术语“径向的”和/或“径向地”是指物体大体上沿与轴线A垂直并与轴线A仅在一个位置处相交的轴线（r）的相对位置/方向。此外，术语“周向的”和/或“周向地”是指物体沿环绕轴线A但不与轴线A在任何位置处相交的圆周的相对位置/方向。
转到图1，根据本发明的各种实施例示出涡轮机（例如蒸汽涡轮）2的一部分的示意性截面图。如所示的，涡轮机2可以包括具有一个轴向布置的转子叶片6的组16组的转子段4。如此项技术中已知，响应于涡轮机2内的流体流动，转子叶片6（在本发明中又称为动叶）可与转子段4一起旋转。转子叶片（动叶）6可包括联接至转子段4的主体10上的底座段8（又称为鸠尾榫（dovetail）段）。叶片6还可包括从底座段8朝向涡轮机的隔板段12径向地延伸的叶片段7。护罩9在叶片6的径向末端处。如所述，涡轮机2还可包括至少部分地围绕转子段4的隔板段12。隔板段12可包括定位在邻近的轴向布置的转子叶片（动叶）6的组16之间的一个喷嘴组14。一个喷嘴组14与一个叶片（动叶）组16中的每对称为涡轮机的一“级”。如此项技术中已知，在涡轮机2的运行期间，工作流体（例如蒸汽）进入隔板（显示为隔板段12）与转子（显示为转子段4）之间的空间（通过进口，未示出），并且由所述喷嘴14（具体来说，叶片段22）引导经过转子叶片（动叶）6（叶片段7），这使得转子段4在隔板段12内旋转。
隔板段12中的这些喷嘴组14包括具有底座段20的至少一个喷嘴18，所述底座段20联接至隔板段12上。喷嘴18进一步包括联接至底座段20上的叶片（喷嘴叶片）22。喷嘴18进一步包括径向尖端段（又称为内罩）24和联接至叶片22的径向末端26上的径向尖端段24。沿着可以从转子主体10的表面25或从径向尖端段24的径向内表面延伸的径向延伸的密封齿33，径向尖端段24和密封齿33在涡轮机2的邻近级之间形成第一密封（轴向密封，又称为“密封区域”）32。
径向尖端段24可以包括轴向延伸的凸缘28，所述凸缘28包括延伸（例如至少部分地径向地延伸）通过所述凸缘28的狭槽（或孔）30。轴向延伸的凸缘28（包括狭槽30）用于控制涡轮机2内的流体流动，例如流体流动（例如，蒸汽流动）的方向。也就是说，在涡轮机2的运行过程中，轴向延伸的凸缘28（包括狭槽30）可帮助抑制进入涡轮机2的密封区域32中的流体中的涡流。如本发明中所描述，“涡流（swirl）”和/或“流体涡流”可指代流体在同一旋转方向上的切向速度分量。
图1还示出：邻近至少一个喷嘴18的轴向布置的叶片6中的一个叶片6包括底座段8，所述底座段8具有钩状凸缘34（例如，钩形凸缘或部分轴向且部分径向地延伸的其他两部分的凸缘，又可称为“天使翼型”凸缘）。如所示的，钩状凸缘34朝向至少一个喷嘴18轴向延伸。钩状凸缘34可与轴向延伸的凸缘28轴向重叠以形成（部分径向的）第二密封（又称为第二密封区域）35，所述第二密封35帮助抑制泄漏流（leakage flow）绕过位于涡轮机2内的第一流动通路36与第二流动通路38之间的狭槽（或孔）30。在图1中所示的实施例中示出的是，钩状凸缘34不与轴向延伸的凸缘28中的狭槽30轴向重叠，这样使得狭槽30仍允许流体流动通过所述狭槽30，从而减小进入涡轮机2内的密封32区域的流体涡流。图1还示出：密封32包括一个径向延伸的密封齿33组，所述密封齿33可从转子主体10的径向外表面25朝向径向尖端段（喷嘴内罩）24的径向末端延伸，在一些情况下或在其他情况下，可从径向尖端段24的径向内表面延伸。在任一情况下，径向延伸的密封齿33联接至转子主体10的外表面25或径向尖端段24的径向内表面上。
径向延伸的密封齿33组可形成用于泄漏流体（例如，蒸汽）横穿的迂回通路，由此提高涡轮机2的效率。在一些情况下，为进一步减少泄漏并且提高涡轮机效率，可将一层或多层耐磨损材料37涂布至径向尖端段（内罩）24的径向内径（表面）上，以减小密封齿33的尖端与径向尖端段（内罩）24的径向外表面之间的间隙并且减缓转子摩擦的风险。此外，由狭槽30和第二密封区域35所引起的涡流的减小可减小第一密封区域32（位于邻近的密封齿33之间）内的密封空腔中的失稳的不稳定蒸汽力，并因此提高转子动力学稳定性。
图2示出轴向延伸的凸缘28的剖视图，所述轴向延伸的凸缘28包括延伸通过其的多个狭槽（或孔）30。在一些情况下，狭槽30至少部分地周向地延伸通过轴向延伸的凸缘28。如所示的，在所有情况下，狭槽30完全径向地（r）延伸通过轴向延伸的凸缘28。在一些情况下，狭槽30具有周向偏移的开口，以使得径向内开口44相对于径向外开口46周向地偏移（未径向地对齐）。如所示的，狭槽30设计用于允许流体从第一流动通路36流动到第二流动通路38，这可以帮助抑制二次流动通路38（或泄漏通路）内的流体涡流。
在图3中以涡轮机102的截面示意性描绘示出图1的涡轮机2的替代描绘。在此情况下，编号相同的元件表示总体相同的部件。在此描绘中，涡轮机102包括联接至叶片22的径向末端26的径向尖端段104，其中径向尖端段104包括具有狭槽110的轴向凸缘108，所述狭槽110延伸（例如，完全径向地延伸）通过所述轴向凸缘108以用于控制流体流动（例如蒸汽流动）的方向。如参照图1所描述，涡轮机102的径向尖端段104可与密封齿33一起起作用以形成第一密封段132。密封齿33可从转子主体10的表面25径向地延伸并且与径向尖端段104的径向内表面接合。第一密封段132可以辅助抑制流体在涡轮机102的各级间的轴向二次流动。在各种实施例中，轴向凸缘108并且具体地狭槽110可以控制进给至涡轮机102内的第一密封区域132的流体流动的方向。在各种实施例中，轴向凸缘108所具有的密封内表面与密封齿33组中的轴向最外侧密封齿33A配合，从而形成第二密封（或第二密封区域）135。在一些实施例中，可用可涂布在径向尖端段104上的可磨涂层37来提高密封132和密封135的密封有效性。狭槽110可位于第一密封132与第二密封135之间。在各种实施例中，狭槽110在密封齿组中的邻近的密封齿33之间（例如，在轴向最外侧密封齿33A与其邻近密封齿33之间）径向地延伸。在一些实施例中，第二密封135可迫使泄漏流体进入狭槽110中，并因此控制流体流动通向第一密封132的方向。同时，第一密封132可减少绕过喷嘴叶片22的泄漏流（例如，蒸汽的泄漏流）。在一些情况下，不同于参照图1所示和所描述的实施例，涡轮机102的径向尖端段104包括狭槽110，所述狭槽110在从转子主体10的表面25延伸的邻近的密封齿33之间延伸。在一些情况下，狭槽110可具有如相对于图2中的狭槽30所描绘的类似截面。
在图4中以涡轮机202的截面示意性描绘示出图1的涡轮机2和图3的涡轮机102的替代描绘。在此情况下，编号相同的元件表示总体相同的部件。在此描绘中，涡轮机202包括联接至叶片22的径向末端26上的径向尖端段（又称为喷嘴内罩）204，其中径向尖端段204包括：面向径向的表面206、邻近面向径向的表面206的面向轴向的表面208，和狭槽（或孔）210（至少一个狭槽210），所述狭槽210延伸通过面向轴向的表面208和面向径向的表面206。狭槽210可用于控制涡轮机202内的流体流动。在一些情况下，狭槽210可用于在第二密封235的辅助下控制通向第一密封232的流体流动方向。
在各种实施例中，狭槽210在邻近的径向延伸的密封齿33（从转子主体10的径向外壁25朝向面向径向的表面206延伸、与径向尖端段204配合）之间在面向径向的表面206上包括开口214。如图4中所示，面向径向的表面206可由多个阶梯式区段的面组成。这些阶梯中的一些可以面向轴向。在各种实施例中，狭槽210还在径向尖端段204的面向轴向的表面208上包括开口217并且在面向轴向的阶梯上包括另一个开口。在一些情况下，面向轴向的表面208是下游表面，如在压缩机的情况下。狭槽210可用于减轻涡流或引导泄漏流回到主流动通路。在各种实施例中，狭槽210在面向径向的表面206与面向轴向的表面208之间大体上对角地（直线式）延伸。
图5通过狭槽210示出径向尖端段204的剖视图，其示出延伸通过径向尖端段204的多个狭槽210。在一些情况下，狭槽210至少部分地周向地延伸通过径向尖端段204。如所示的，在所有情况下，狭槽210完全径向地（r）延伸通过径向尖端段204。在一些情况下，狭槽210具有周向偏移的开口，以使得径向内开口220相对于径向外开口222周向地偏移（未径向地对齐）。
应了解，本发明中（例如，相对于图5）描述的涡流抑制喷嘴密封的各种实施例可同样地实施成动叶尖端密封。在各种替代实施例中，如图6中所示，流中断的类似原理可应用于涡轮机302的动叶尖端位置。在这些情况下，狭槽（或孔）310轴向延展通过从固定部件324延伸的径向阶梯特征308，所述固定部件324可以是隔板12的整体部分或安装的部分。第一密封区域332形成为包括密封齿333A、333C（从动叶护罩9延伸）和密封齿333B（从隔板12的面向径向的内表面延伸）。这些密封齿333A、333C、333B在动叶护罩9与隔板12之间形成迂回流动通路以限制泄漏。第二密封区域335也形成为包括来自动叶护罩9的至少一个齿333A和阶梯特征308上的内配合表面。第二密封区域335可迫使泄漏流通过狭槽310，从而减小进入第一密封332中的正涡流。
或者，如图1、图3和图4中所示，可用刷式密封40来替换密封齿333B。另外，可在径向阶梯特征308（其接触齿333A）的内径（径向内表面）上涂覆另一个可磨涂层。
在各种其他实施例中，为进一步提高转子动力学稳定性，狭槽310可相对于涡轮机302的旋转方向周向地成角度，以产生进一步使转子动力学稳定的负涡流。
本发明中所用的术语仅是出于描述特定实施例的目的，而且并不旨在限制本发明。除非上下文另作明确规定，否则本发明中所用的单数形式“一种”、“一个”和“所述”也旨在包括复数形式。应进一步了解，术语“包括（comprises）”和/或“包括（comprising）”在用于本发明中时说明存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组合。应进一步了解，术语“前”和“后”并不旨在是限制性的，而且在适当的时候可互换。
本发明使用各个实例来公开本发明，包括最佳模式，同时也让所属领域的任何技术人员能够实践本发明，包括制造并使用任何装置或系统，以及实施所涵盖的任何方法。本发明的可获得专利的范围由权利要求书界定，并可以包括所属领域的一般技术人员所想出的其他实例。如果其他此类实例的结构要素与权利要求书的字面语言相同，或如果此类实例包括的等效结构要素与权利要求书的字面语言无实质差别，则此类实例旨在是在权利要求书的范围内。
Claims (13)
1.一种涡轮机，所述涡轮机包括：
转子段，其具有多个轴向布置的叶片组；
隔板段，其至少部分地围绕所述转子段，所述隔板段包括定位在邻近的轴向布置的叶片组之间的一个喷嘴组，其中所述喷嘴组包括至少一个喷嘴，所述至少一个喷嘴具有：
第一底座段，其联接至所述隔板段上；
叶片，其联接至所述第一底座段上；以及
径向尖端段，其联接至所述叶片的径向末端上，其中所述径向尖端段与所述转子段的第一径向外表面段产生包括其中具有一个密封齿组的流径的密封区域，所述径向尖端段包括具有狭槽的轴向延伸的凸缘，其中所述轴向延伸的凸缘与所述转子段的第二径向外表面段没有障碍地彼此直接面对形成第二流动通路，所述狭槽延伸穿过所述轴向延伸的凸缘并且开口进入所述第二流动通路，所述第二流动通路与所述密封区域轴向相邻；
其中所述轴向布置的叶片组中的邻近所述至少一个喷嘴的一个叶片进一步包括：
第二底座段，其联接至转子主体上；以及
叶片段，其从所述第二底座段朝向所述隔板段径向地延伸，
其中所述第二底座段包括钩状凸缘，所述钩状凸缘朝向所述至少一个喷嘴轴向延伸，其中所述钩状凸缘与所述轴向延伸的凸缘轴向重叠以形成局部径向密封。
2.如权利要求1所述的涡轮机，其中所述密封齿组从所述转子段径向延伸并且与所述径向尖端段配合。
3.如权利要求1所述的涡轮机，其中所述密封齿组从所述径向尖端段径向延伸并且与所述转子段配合。
4.如权利要求1所述的涡轮机，其中所述狭槽完全径向地延伸通过所述轴向延伸的凸缘。
5.如权利要求1所述的涡轮机，其中所述钩状凸缘不与所述轴向延伸的凸缘中的所述狭槽轴向重叠。
6.如权利要求1所述的涡轮机，其中所述狭槽至少部分地周向地延伸通过所述轴向延伸的凸缘。
7.一种涡轮机，所述涡轮机包括：
转子段，其具有多个轴向布置的叶片组；
隔板段，其至少部分地围绕所述转子段，所述隔板段包括定位在邻近的轴向布置的叶片组之间的一个喷嘴组，其中所述喷嘴组包括至少一个喷嘴，所述至少一个喷嘴具有：
底座段，其联接至所述隔板段上；
叶片，其联接至所述底座段上；以及
径向尖端段，其联接至所述叶片的径向末端上，其中所述径向尖端段与所述转子段的第一径向外表面段产生包括其中具有一个密封齿组的流径的密封区域；以及
具有径向狭槽的轴向延伸的凸缘，其中所述径向狭槽部分地周向地延伸通过所述轴向延伸的凸缘，其中所述轴向延伸的凸缘与所述转子段的第二径向外表面段没有障碍地彼此直接面对形成第二流动通路，所述径向狭槽延伸穿过所述轴向延伸的凸缘并且开口进入所述第二流动通路，所述第二流动通路与所述密封区域轴向相邻。
8.如权利要求7所述的涡轮机，其中所述密封齿组从所述转子段朝向所述径向尖端段的面向径向的表面径向延伸。
9.如权利要求7所述的涡轮机，其中所述密封齿组从所述径向尖端段的面向径向的表面朝向所述转子段延伸。
10.如权利要求7所述的涡轮机，其中所述狭槽在所述径向尖端段的面向径向的表面与面向轴向的表面之间大体成对角延伸。
11.一种涡轮机，所述涡轮机包括：
转子段，其具有多个轴向布置的叶片组，每个所述轴向布置的叶片包括：
第一底座段，其联接至转子主体上；以及
叶片段，其从所述第一底座段径向地延伸；
隔板段，其至少部分地围绕所述转子段，所述隔板段包括定位在邻近的所述轴向布置的叶片组之间的一个喷嘴组，其中所述喷嘴组包括至少一个喷嘴，所述至少一个喷嘴具有：
第二底座段，其联接至所述隔板段上；
叶片，其联接至所述第二底座段上；以及
径向尖端段，其联接至所述叶片的径向末端上，其中所述径向尖端段与所述转子段的第一径向外表面段产生包括其中具有一个密封齿组的流径的密封区域；
具有径向狭槽的轴向延伸的凸缘，其中所述径向狭槽部分地周向地延伸通过所述轴向延伸的凸缘，其中所述轴向延伸的凸缘与所述转子段的第二径向外表面段没有障碍地彼此直接面对形成第二流动通路，所述径向狭槽延伸穿过所述轴向延伸的凸缘并且开口进入所述第二流动通路，所述第二流动通路与所述密封区域轴向相邻；以及
一个径向延伸的密封齿组，所述密封齿组从所述转子主体或从所述至少一个喷嘴的所述径向尖端段延伸进入所述密封区域。
12.如权利要求11所述的涡轮机，其中所述径向延伸的密封齿组从所述转子段的所述第一径向外表面段径向延伸。
13.如权利要求11所述的涡轮机，其中所述径向延伸的密封齿组从所述径向尖端段径向延伸并且与所述转子段的所述第一径向外表面段配合。
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