CN109519224B - 包括涡轮转子组件的燃气涡轮发动机 - Google Patents

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Abstract

本公开主题涉及一种包括涡轮转子组件的燃气涡轮发动机，涡轮转子组件包括第一涡轮转子和第二涡轮转子。第一涡轮转子包括外转子和从外转子沿径向向内延伸的多个外转子翼型件。第二涡轮转子包括内转子和从内转子沿径向向外延伸的多个内转子翼型件。所述多个外转子翼型件和内转子翼型件沿纵向交替布置。在第一涡轮转子和第二涡轮转子之间限定有一个或多个旋转密封界面。

Description

包括涡轮转子组件的燃气涡轮发动机
技术领域
本公开主题大体上涉及燃气涡轮发动机。更具体地，本主题涉及用于减轻相互交叉(interdigitated)涡轮转子组件的偏转和气体泄漏的结构。
背景技术
传统的燃气涡轮发动机通常包括旋转部件和静态部件之间的密封组件。在发动机运行期间，旋转部件根据径向力、周向力和轴向力、热膨胀/收缩以及压力差而偏转(例如，膨胀、收缩等)。密封组件限定在旋转部件和静态部件之间，以限制和控制旋转部件的各级之间或者进入中心流动路径或次级流动路径内的泄漏量或压力损失量，并保持期望的压力差。在发动机运行期间，旋转部件的偏转相对于静态部件的偏转通常较大，比如使得能够将静态部件视为相对于旋转部件的偏转不偏转。
然而，相互交叉涡轮转子组件包括连接至旋转部件界面的旋转部件，其中，每个旋转部件经历与另一个旋转部件不同的偏转。例如，外转子组件经受与内转子组件不同的径向力、周向力和轴向力，内转子组件与外转子组件相互交叉。这样，在发动机运行期间，相对于采用旋转-静止的密封组件的传统发动机，每个旋转部件的偏转通常更大。因此，旋转-旋转界面处的泄漏通常很大，使得相互交叉涡轮机装置的性能和效率效果可以基本上由于旋转-旋转界面的泄漏而被抵消。
因此，需要一种用于减轻相互交叉燃气涡轮发动机中的旋转-旋转部件界面上的偏转和气体泄漏的结构。
发明内容
本发明的各方面和优势将部分地在以下描述中阐述，或可从所述描述显而易见，或可通过本发明的实施而得知。
本公开涉及一种包括涡轮转子组件的燃气涡轮发动机，涡轮转子组件包括第一涡轮转子和第二涡轮转子。第一涡轮转子包括外转子和从外转子沿径向向内延伸的多个外转子。第二涡轮转子包括内转子和多个内转子翼型件，所述多个内转子翼型件从内转子沿径向向外延伸。所述多个外转子翼型件和内转子翼型件沿纵向交替布置。一个或多个旋转密封界面限定在第一涡轮转子和第二涡轮转子之间。
在一个实施例中，旋转密封界面限定在多个内转子翼型件的外径处以及外转子的内径处。
在另一个实施例中，旋转密封界面限定在多个外转子翼型件的内径处以及内转子的外径处。
在各种实施例中，旋转密封界面包括联接到多个外转子翼型件的内径或内转子的外径的第一平台。第一平台相对于轴向中心线至少部分地沿着纵向以及沿着圆周方向延伸。弹簧组件联接到第一平台。弹簧组件设置在第一平台和径向相邻的涡轮转子之间。弹簧组件允许至少沿着径向朝向第一平台移位。第二平台联接至弹簧组件。第二平台联接至与第一平台径向相对的弹簧组件，以便位于第一平台的径向内部或径向外部。第二平台相对于轴向中心线至少部分地沿着纵向以及沿着圆周方向延伸。
在一个实施例中，旋转密封界面还包括第三平台，第三平台联接到多个内转子翼型件的外径或多个外转子翼型件的内径。第三平台在涡轮转子组件的相对转子上与第一平台径向相邻地设置。第三平台相对于轴向中心线至少部分地沿着纵向以及沿着圆周方向延伸。
在各个实施例中，旋转密封界面进一步限定一个或多个齿，一个或多个齿相对于轴向中心线沿着径向朝向径向相邻的涡轮转子延伸并且沿着圆周方向延伸。一个或多个齿沿着纵向相邻布置。在一个实施例中，齿设置在第二平台上并且大致沿径向朝向第三平台延伸。在另一个实施例中，齿设置在第三平台上并且大致沿径向朝向第二平台延伸。在又一个实施例中，第三平台还限定了设置在齿的径向内侧的肋，肋限定促进第三平台沿着径向偏转的重量。
在另外的各个实施例中，第三平台沿着纵向延伸并从涡轮转子组件的径向部分悬垂。在一个实施例中，在第三平台和涡轮转子组件的径向部分之间限定半径，该半径促进第三平台沿径向偏转。
在另一个实施例中，旋转密封界面在第一涡轮转子和第二涡轮转子处一起限定箔片密封组件。
在又一个实施例中，第一平台、弹簧组件和第二平台中的一个或多个沿圆周方向分段，允许每个部段相对于彼此基本上独立地径向位移。
在还一个实施例中，第二平台至少在与设置在第三平台上的齿径向相对的直径上限定可磨耗材料。
在各个实施例中，外转子翼型件限定第一材料，第一材料限定大约4.0g/cm3或更小的密度。
在一个实施例中，旋转密封界面包括联接到外转子翼型件的内径或内转子翼型件的外径的第二平台；以及联接至涡轮转子组件的与第二平台径向相对的相对转子的第三平台。第三平台限定一个或多个齿，一个或多个齿沿径向朝向第二平台延伸并且相对于轴向中心线沿圆周方向延伸。一个或多个齿沿着纵向相邻布置。第二平台至少在与第三平台径向相对的直径上限定可磨耗材料。
在各个实施例中，旋转密封界面限定沿径向延伸的第一平台和沿径向延伸并且沿纵向与第一平台相邻的第二平台。第一平台限定在外转子翼型件的内径或内转子翼型件的外径处。第二平台在内转子翼型件的外径处或在外转子翼型件的内径处限定在相对的涡轮转子处。
在一个实施例中，第二平台还限定第一壁和第二壁，第一壁和第二壁沿径向延伸并沿纵向分开。弹簧组件限定在第一壁和第二壁之间。弹簧组件允许第二平台相对于第一平台在第一涡轮转子和第二涡轮转子之间沿着纵向移位。
在另一个实施例中，轴向壁联接到第一壁和第二壁并且限定在其之间。流体通道限定在第一平台、第二平台和轴向壁之间。
在又一个实施例中，第一平台或第二平台限定与相对平台纵向相邻的碳密封表面。碳密封表面相对于轴向中心线沿着第一平台或第二平台周向地限定。
技术方案1.一种燃气涡轮发动机，包括：
涡轮转子组件，所述涡轮转子组件包括第一涡轮转子和第二涡轮转子，其中，所述第一涡轮转子包括外转子和从所述外转子沿径向向内延伸的多个外转子翼型件，所述第二涡轮转子包括内转子和从所述内转子沿径向向外延伸的多个内转子翼型件，所述多个外转子翼型件和内转子翼型件沿纵向交替布置，且在所述第一涡轮转子和所述第二涡轮转子之间限定有一个或多个旋转密封界面。
技术方案2.根据技术方案1所述的燃气涡轮发动机，其中，所述旋转密封界面限定在所述多个内转子翼型件的外径处和所述外转子的内径处。
技术方案3.根据技术方案1所述的燃气涡轮发动机，其中，所述旋转密封界面限定在所述多个外转子翼型件的内径处和所述内转子的外径处。
技术方案4.根据技术方案1所述的燃气涡轮发动机，其中，所述旋转密封界面包括：
第一平台，所述第一平台联接至所述多个外转子翼型件的内径或所述内转子的外径，其中，所述第一平台相对于轴向中心线至少部分地沿着纵向以及沿着圆周方向延伸；
联接至所述第一平台的弹簧组件，所述弹簧组件设置在所述第一平台和径向相邻的涡轮转子之间，其中，所述弹簧组件允许至少沿着径向朝向所述第一平台位移；以及
联接至所述弹簧组件的第二平台，其中，所述第二平台与所述第一平台径向相对地联接至所述弹簧组件，使得所述第二平台处于所述第一平台的径向内侧或径向外侧，且所述第二平台至少部分地沿着纵向以及相对于所述轴向中心线沿着圆周方向延伸。
技术方案5.根据技术方案4所述的燃气涡轮发动机，其中，所述旋转密封界面还包括：
第三平台，所述第三平台联接至所述多个内转子翼型件的外径或所述多个外转子翼型件的内径，其中，所述第三平台与所述涡轮转子组件的相对转子上的所述第一平台径向相邻地设置，以及进一步地，所述第三平台至少部分地沿着纵向以及相对于所述轴向中心线沿着圆周方向延伸。
技术方案6.根据技术方案5所述的燃气涡轮发动机，其中，所述旋转密封界面还限定有一个或多个齿，所述一个或多个齿沿着径向朝向径向相邻的涡轮转子延伸以及相对于轴向中心线沿着圆周方向延伸，其中，所述一个或多个齿沿着纵向相邻地布置。
技术方案7.根据技术方案6所述的燃气涡轮发动机，其中，所述齿设置在所述第二平台上并且大致沿着所述径向朝向所述第三平台延伸。
技术方案8.根据技术方案7所述的燃气涡轮发动机，其中，所述齿设置在所述第三平台上并且大致沿着所述径向朝向所述第二平台延伸。
技术方案9.根据技术方案8所述的燃气涡轮发动机，其中，所述第三平台还限定有肋，所述肋设置在所述齿的径向内侧，所述肋限定了促进所述第三平台沿着径向偏转的重量。
技术方案10.根据技术方案5所述的燃气涡轮发动机，其中，所述第三平台沿着纵向延伸并且悬垂于所述涡轮转子组件的径向部分。
技术方案11.根据技术方案10所述的燃气涡轮发动机，其中，在所述第三平台和所述涡轮转子组件的所述径向部分之间限定了半径，所述半径促进所述第三平台沿着径向偏转。
技术方案12.根据技术方案4所述的燃气涡轮发动机，其中，所述旋转密封界面在所述第一涡轮转子和所述第二涡轮转子处一起限定了箔片密封组件。
技术方案13.根据技术方案4所述的燃气涡轮发动机，其中，所述第一平台、所述弹簧组件和所述第二平台中的一个或多个沿着所述圆周方向分段，允许每个部段相对于彼此基本上独立地径向位移。
技术方案14.根据技术方案8所述的燃气涡轮发动机，其中，所述第二平台至少在与设置在所述第三平台上的齿径向相对的直径上限定有可磨耗材料。
技术方案15.根据技术方案1所述的燃气涡轮发动机，其中，所述外转子翼型件限定有第一材料，所述第一材料限定有大约4.0g/cm3或更小的密度。
技术方案16.根据技术方案1所述的燃气涡轮发动机，其中，所述旋转密封界面包括：
第二平台，所述第二平台联接到所述外转子翼型件的内径或所述内转子翼型件的外径；以及
第三平台，所述第三平台联接至所述涡轮转子组件的与所述第二平台径向相对的相对转子，其中，所述第三平台限定有一个或多个齿，所述一个或多个齿沿着径向朝向所述第二平台延伸并且相对于所述轴向中心线沿着圆周方向延伸，所述一个或多个齿沿着纵向相邻地布置，所述第二平台至少在与所述第三平台径向相对的直径上限定有可磨耗材料。
技术方案17.根据技术方案1所述的燃气涡轮发动机，其中，所述旋转密封界面限定了沿着径向延伸的第一平台和沿着径向延伸并且沿着纵向与所述第一平台相邻的第二平台，所述第一平台限定在所述外转子翼型件的内径或所述内转子翼型件的外径处，所述第二平台在所述内转子翼型件的外径处或在所述外转子翼型件的内径处限定在相对的涡轮转子处。
技术方案18.根据技术方案17所述的燃气涡轮发动机，其中，所述第二平台还限定了沿着径向延伸并且沿着纵向分隔开的第一壁和第二壁，在所述第一壁和所述第二壁之间限定有弹簧组件，所述弹簧组件允许所述第二平台相对于所述第一平台沿着纵向在所述第一涡轮转子和所述第二涡轮转子之间位移。
技术方案19.根据技术方案18所述的燃气涡轮发动机，其中，在所述第一壁和所述第二壁之间限定有轴向壁，且该轴向壁联接到所述第一壁和所述第二壁，并且，在所述第一平台、所述第二平台和所述轴向壁之间限定了流体通道。
技术方案20.根据技术方案17所述的燃气涡轮发动机，其中，所述第一平台或所述第二平台限定了与相对的平台纵向地相邻的碳密封表面，所述碳密封表面相对于所述轴向中心线沿着所述第一平台或所述第二平台周向地限定。
参考以下描述和所附权利要求书，本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解。并入于本说明书中且构成本说明书的一部分的附图说明本发明的实施例，且连同所述描述一起用于解释本发明的原理。
附图说明
本说明书中针对所属领域的技术人员来阐述本发明的完整和启发性公开内容，包括其最佳模式，本说明书参考了附图，在附图中：
图1是根据本公开的一个方面的燃气涡轮发动机的示例性实施例的示意性横截面图；
图2是图1中所示的燃气涡轮发动机的涡轮部段的涡轮转子组件的示例性实施例的一部分的截面图；
图3是大致在图2中提供的涡轮转子组件的旋转密封界面的示例性实施例；
图4是大致在图3中提供的旋转密封界面的示例性实施例的透视图；
图5是大致在图2中提供的涡轮转子组件的旋转密封界面的另一示例性实施例；
图6是大致在图2中提供的涡轮转子组件的旋转密封界面的再一示例性实施例；以及
图7是大致在图2中提供的涡轮转子组件的旋转密封界面的还一示例性实施例。
在本说明书和图中重复使用的参考标号意图表示相同或相似特征或元件。
具体实施方式
现将详细参考本发明的实施例，在图中说明本发明的实施例的一个或多个实例。每个实例是为了解释本发明而提供，而非限制本发明。实际上，所属领域的技术人员将清楚，在不脱离本发明的范围或精神的情况下可在本发明中进行各种修改和变化。举例来说，说明或描述为一个实施例的一部分的特征可与另一实施例一起使用以产生再一实施例。因此，希望本发明涵盖此类修改和变化，所述修改和变化处于所附权利要求书及其等效物的范围内。
如本文中所使用，术语“第一”、“第二”和“第三”可互换使用以区分一个部件与另一部件，而并非意欲表示个别部件的位置或重要性。
术语“上游”和“下游”是指相对于流体路径中的流体流的相对方向。举例来说，“上游”是指流体从其流出的方向，而“下游”是指流体流到的方向。
一般地提供了用于减轻交相互交叉燃气涡轮发动机中的旋转-旋转部件界面上的偏转和气体泄漏的结构的实施例。一般地提供了用于减轻与第二涡轮机转子相互交叉或反向旋转的第一涡轮转子上的流动路径泄漏的结构，其可减轻燃气涡轮发动机中的旋转-旋转界面的有害影响。一般地在此示出和描述的旋转密封界面和涡轮转子组件的实施例可以减小径向或轴向偏转，或者使第一涡轮转子之间的相对距离或间隙最小化，第一涡轮转子相对于第二涡轮转子能够至少部分地独立旋转。这样，本文示出和描述的涡轮转子组件和旋转密封界面的实施例使得能够利用和实现反向旋转涡轮转子组件的有益效果，同时减轻由于旋转-旋转密封界面而产生的有害影响。
现在参考附图，图1是根据本公开的方面的结合有涡轮部段90的示例性实施例的示出为高旁路涡轮风扇发动机的示例性燃气涡轮发动机10(本文中被称作“发动机10”)的示意性横截面图。尽管下文进一步参考涡轮风扇发动机进行描述，但本公开还可应用到一般来说包括螺旋桨风扇发动机、涡轮喷气发动机、涡轮螺旋桨发动机和涡轮轴燃气涡轮发动机的涡轮机械，包括船舶和工业涡轮发动机和辅助电力单元。另外，尽管在下文中将其描述为三轴燃气涡轮发动机，但本公开也适用于双轴燃气涡轮发动机。如图1所示出，发动机10具有出于参考目的在其中延伸穿过的纵向或轴向中心线轴线12。发动机10限定纵向L、径向R以及沿着纵向L的上游端99和下游端98。
一般来说，发动机10可包括限定了环形入口20的基本上为管状的外部壳体18。外部壳体18包覆了或以串行流动布置的方式至少部分地流过压缩机部段21、燃烧部段26和交叉涡轮部段90(本文中被称作“涡轮部段90”)。一般来说，发动机10以从上游端99到下游端98的串行流动布置方式限定了风扇组件14、压缩机部段21、燃烧部段26和涡轮部段90。在图1所示的实施例中，压缩机部段21限定了高压(HP)压缩机24和中压(IP)压缩机22。在其它实施例中，风扇组件14可进一步包括或限定联接到风扇转子15和/或低速轴36且在径向R上从风扇转子15和/或低速轴36朝外延伸的多个风扇轮叶42的一个或多个级。在各种实施例中，联接到低速轴36的多个风扇轮叶42的多个级可以被称为低压(LP)压缩机。
环形风扇壳体或外罩44圆周地环绕风扇组件14的至少部分和/或外部壳体18的至少部分。在一个实施例中，外罩44可相对于外部壳体18由多个圆周地隔开的出口引导叶片或撑杆46支撑。外罩44的至少部分可在外部壳体18的外部部分上方(在径向R上)延伸，以便在其间限定旁路空气流通道48。
现在参考图2，涡轮部段90包括涡轮转子组件95。涡轮转子组件95包括沿纵向L交替布置的第一涡轮转子110和第二涡轮转子120。第一涡轮转子110包括围绕第二涡轮转子120的外转子114。多个外部转子翼型件118从外转子114沿着径向R朝内延伸。在多种实施例中，外转子114限定有鼓或盘，多个外转子翼型件118固定到鼓或盘中。例如，多个外转子翼型件118可以通过吊架、槽、燕尾槽、销、机械紧固件(例如，螺栓、螺母、铆钉、拉杆等)或其组合固定到外转子114。
第二涡轮转子包括内转子112。多个内转子翼型件119从内转子112沿径向R向外延伸。内转子112可以限定有鼓、盘、叶片盘(例如，整体叶盘(Blisk))或整体叶片转子(IBR)。多个内转子翼型件119可以通过吊架、槽、燕尾销、机械紧固件或其组合固定到内转子112。在各种实施例中，内转子112和内转子翼型件119可基本上限定为单个整体件。
在多种实施例中，涡轮转子组件95大致如图2所提供，图2定义了反向旋转的低速涡轮转子组件。第一涡轮转子110和第二涡轮转子120可分别联接到低速轴36。在一个实施例中，第一涡轮转子110联接到低速轴36，第二涡轮转子120通过减速组件联接到低速轴36。减速组件可包括齿轮箱、齿轮组件或液压或气动变速组件。低速轴36在相对的纵向端部处联接到风扇组件14的风扇转子15。
在另一个实施例中，第二涡轮转子120联接到高速轴34，高速轴34在相对的纵向端处进一步联接到HP压缩机24。在其他多种实施例中，涡轮部段90还可包括第三涡轮转子130，其经由第三轴在发动机10的相对的纵向端部处联接到低压(LP)或中压(IP)压缩机22。在进一步的多个实施例中，本文所述的涡轮转子组件95可包括第一涡轮转子110，第一涡轮转子110围绕第二涡轮转子120、第三涡轮转子130或两者的前述实施例中的一个或多个。在其他多种实施例中，第一涡轮转子110相对于第二涡轮转子120、第三涡轮转子130或两者处于反向旋转布置。
涡轮转子组件95的多个实施例通常相对于第二涡轮转子120限定有至少部分地独立旋转的第一涡轮转子110。例如，第一涡轮转子110可以相对于第二涡轮转子120限定大致固定或成比例的速度。作为另一个示例，第一涡轮转子110可以相对于第二涡轮转子120或第三涡轮转子130或两者独立旋转地限定。
现在参考图1-2，涡轮部段90可包括限定在第一涡轮转子110和第二涡轮转子120之间的一个或多个旋转密封界面200。旋转密封界面200限定有在第一涡轮转子110和第二涡轮转子120之间的旋转-旋转界面。在多种实施例中，旋转密封界面200限定在多个内转子翼型件119的外径115处和外转子114的内径125处，比如在127处所示的大致环绕的位置。在其他多种实施例中，旋转密封界面200限定在多个外转子翼型118的内径215处和内转子112的外径225处。
现参考图3，大体上提供旋转密封界面200的示范性实施例。旋转密封界面200包括第一平台210，第一平台210联接到多个外转子翼型件118的内径215或外转子114的内径125。第一平台210至少部分地沿纵向L并且沿着圆周方向C(图4)相对于轴向中心线12延伸。例如，第一平台210围绕轴向中心线12至少基本上围绕多个外转子翼型件118的内径215延伸。作为另一个例子，第一平台210限定了大致环形结构。
旋转密封界面200还包括联接到第一平台210的弹簧组件240。弹簧组件240沿径向R设置在第一平台210和相邻的涡轮转子之间。例如，如图3中所大致提供的，第一平台210联接到第一涡轮转子110的多个外转子翼型件118的内径215。相对于第一涡轮转子110的径向相邻的涡轮转子是第二涡轮转子120。更具体地，第一平台210和弹簧组件240沿径向R与内转子112的外径225相邻。
旋转密封界面200还包括联接到弹簧组件240的第二平台220。第二平台沿着第一平台210的径向R相对地联接到弹簧组件240。在图3所示的实施例中，第二平台沿第一平台210的径向R向内设置。第二平台220至少部分地沿着纵向L延伸并且相对于轴向中心线12沿着圆周方向延伸。例如，第二平台220至少大致环形地延伸到多个外转子翼型件118的内径215的内侧。可替代地，第二平台220至少大致环形地延伸到内转子112的外径225的外侧。
弹簧组件240允许至少沿径向R移位。弹簧组件240使得能够至少沿着连接到弹簧组件240的第二平台220的径向R偏转。弹簧组件240通常包括限定弹性性质的结构，比如能够沿径向R进行压缩/拉伸或大致弹性运动。因此，弹簧组件240可以限定能够沿径向R弹性偏转的材料。更具体地，弹簧组件240响应于离心力和空气动力而沿径向R实现弹性偏转。例如，弹簧组件240使得能够由于来自外转子114和外转子翼型件118的旋转的径向力而沿径向R偏转。作为另一示例，弹簧组件240使得能够沿着径向R偏转，这是由于第二平台220与径向相对的涡轮转子(例如，图3中的内转子112)之间的从第一端261到第二端262的受控流体流。
在各个实施例中，旋转密封界面200还包括第三平台230，第三平台230联接到外转子114的内径125或内转子112的外径225。第三平台230沿径向R与涡轮转子组件95的相对转子上的第二平台220相邻地布置。例如，如图3中一般提供的，第三平台230设置在内转子112的与外转子翼型件118的内径215径向地相对的外径225处。在其他实施例中，第三平台230设置在内转子翼型119的与外转子114的内径125径向地相对的外径115处。第三平台230至少部分地沿纵向L并且沿着相对于轴向中心线12的圆周方向延伸。
在发动机10的运行期间，涡轮转子组件95在旋转密封界面200的第二平台220和第三平台230之间产生从第一端部261到第二端部262的流体流265。弹簧组件240构造成允许流体流265比如在相邻的第一涡轮转子110和第二涡轮转子120之间限定缓冲垫或缓冲器。参考图3中所示的实施例，缓冲垫或缓冲器限定在联接到外转子翼型件118的第二平台220与联接到内转子112的第三平台230之间。在其他实施例中，由流体流265限定的缓冲垫或缓冲器限定在联接到外转子114的第二平台220和联接到内转子翼型件119的第三平台230之间。弹簧组件240还构造成限制沿径向R的偏转，比如以使流体流265从第一端部261到第二端部262的量最小化。
应该理解的是，尽管图3大致描绘了联接到外转子翼型件118的内径215和内转子112的外径225的旋转密封界面200，比如在图2中的区域227处示出，密封组件200可以进一步设置在内转子翼型件119的外径115和外转子114的内径125处，比如图2中的区域127所示。更进一步地，在多个实施例中，旋转密封组件200可将第一平台210设置在外转子翼型件118的内径215上，比如大致在图3中提供的。在其他实施例中，第一平台210可设置在内转子112的外径225上。在其他一些实施例中，第一平台210可以设置在内转子翼型119的与外转子114上的第三平台230相邻的外径125上。
现在参考图4，大致提供了旋转密封界面200的实施例的透视图。图4中所示的旋转密封界面200可以基本类似于图3所示和所提供的配置。在图4中提供的实施例中，旋转密封界面200还在与弹簧组件240纵向相邻的一个或多个端部处限定了密封壁245。密封壁245从第一平台210延伸到第二平台220。密封壁245可以防止流体流直接与弹簧组件240相互作用。在各个实施例中，密封壁245进一步限定有弹性特性，比如类似于弹簧组件240，以实现第二平台220的径向偏转。
现在参考图5，大致提供了旋转密封界面200的另一个实施例。图5中描绘的旋转密封界面200可以基本上类似于图3-4所示和所提供的。在图5中，旋转密封界面200还限定有一个或多个齿243，一个或多个齿243沿径向R朝向径向相邻的涡轮转子延伸并且相对于轴向中心线12沿圆周方向延伸。一个或多个齿243沿纵向L相邻地布置。在一个实施例中，齿243设置在第二平台220上并且大致沿径向R朝向第三平台230延伸。在另一实施例中，齿243设置在第三平台230上并且大致沿径向R朝向第二平台220延伸。
齿243可以在第一端部261处限定较高压力区域并且在第二端部262处限定较低压力区域。在各种实施例中，齿243通常不与相对的涡轮转子接触。例如，在第一涡轮转子110处限定在第二平台220上的齿243可以以非接触布置径向朝向第三平台230设置。作为另一示例，在第二涡轮转子120处限定在第三平台230上的齿243可以以非接触布置径向朝向第二平台220设置。
在其他各个实施例中，第二平台220、第三平台230或两者至少在与齿243径向相对的直径上限定有可磨耗材料。可磨耗材料可以限定蜂窝结构或涂层，齿243可以在发动机10的操作期间接触蜂窝结构或涂层。
现参考图6，大体上提供了旋转密封界面200的另一示范性实施例。在总体描绘的实施例中，第二平台220联接到外转子翼型件118的内径215。在其他实施例中，第二平台220可以联接到内转子翼型件119的外径115(图2)。第三平台230联接到涡轮转子组件95的沿着第二平台220的径向R相对的相对转子。第三平台230限定有一个或多个齿243，一个或多个齿243沿径向R朝向第二平台220延伸并且相对于轴向中心线12沿圆周方向延伸。一个或多个齿243沿着纵向L相邻地布置。在各种实施例中，第二平台220至少在与第三平台230径向相对的直径上限定有可磨耗材料。
在一个实施例中，第三平台230还限定了肋247，肋247设置在齿243的径向内部。肋247限定了促进第三平台230沿径向R偏转的重量。在各个实施例中，第三平台230沿着纵向L延伸并且从涡轮转子组件95的径向部分237悬垂。在一个实施例中，半径239限定在第三平台230和涡轮转子组件95的径向部分237之间。半径239可促进第三平台230沿径向R偏转。
现在参考图3-6，第一平台210、弹簧组件240和第二平台220中的一个或多个沿圆周方向分段，允许每个区段相对于彼此基本独立的径向位移。例如，多个周向相邻的部段可以限定旋转密封界面200的大致环形布局或结构。多个周向相邻部段可以实现沿径向R、圆周方向或两者的相对独立的生长、移动或位移。多个周向相邻部段可以进一步实现沿着纵向L至少部分地独立移动。
现参考图7，大体上提供旋了转密封界面200的另一示范性实施例。在一般描绘的实施例中，旋转密封界面200限定了沿径向R延伸的第一平台210。第二平台220沿径向R延伸并沿纵向L邻近第一平台210。第一平台210和第二平台220的纵向相邻布置使得第一涡轮转子110、第二涡轮转子120或两者沿径向R偏转，同时沿着径向R提供沿第一平台210和第二平台220的重叠，从而减轻第一涡轮转子110和第二涡轮转子220之间从第一端部261到第二端部262的泄漏。
在多个实施例中，第一平台210限定在外转子翼型件118的内径215处，比如图7中所大致提供的。在其他实施例中，第一平台210限定在内转子翼型119的外径115处。在其他实施例中，第一平台210限定在外转子114的内径125处。第二平台220限定在相对的涡轮转子处。例如，关于图7，第二平台220限定在内转子112的外径225处。在其他实施例中，第二平台220限定在外转子114的内径125处。
在多个实施例中，第二平台220还限定了沿径向R延伸的第一壁221和第二壁222。第一壁221和第二壁222沿纵向L分开。弹簧组件240限定在第一壁221和第二壁222之间。弹簧组件240允许第二平台220相对于第一平台210沿第一涡轮转子210和第二涡轮转子220之间的纵向L位移。
仍参见图7，轴向壁223限定在第一壁221和第二壁222之间并且彼此连接。流体通道224限定在第一平台210、第二平台220和轴向壁223之间。
在一个实施例中，第一平台210或第二平台220限定了沿着纵向L邻近相对平台的碳密封表面226。碳密封表面226沿着第一平台210或第二平台220相对于轴向中心线12圆周地限定。
现在参考图1-7，在多个实施例中，外转子翼型件118限定有第一材料，第一材料限定大约4.0g/cm3或更小的密度。例如，第一材料限定有陶瓷基质复合(CMC)材料或钛基合金。第一材料的相对低密度可以减小沿径向R的偏转。例如，第一材料的相对低密度可以减轻由第一涡轮转子110的旋转引起的偏转，比如沿径向R。这样，相对低密度的第一材料可以相对于内转子112或第三平台230减小第一平台210、第二平台220或两者之间的径向距离。
在其他的多个实施例中，外转子114限定有足以减轻沿径向R偏转的材料厚度。更具体地，外转子114的至少一部分，比如其被外转子翼型件118所附接的部分，比如吊架、销或机械紧固位置，可以限定足以减轻由外转子114的旋转引起的偏转的材料厚度。在一个实施例中，外转子114可以限定有第一材料，比如关于外转子翼型件118所描述的。
在发动机10的操作过程中，如图1-7共同所示，高速涡轮转子120通常以比中速涡轮转子130更高的转速旋转。中速涡轮转子130通常以比低速涡轮转子110更高的速度旋转。在发动机10的操作期间，如箭头74示意性地指示的一定体积的空气通过外罩和/或风扇组件14的相关联入口76进入发动机10。当空气74穿过风扇轮叶42时，如由箭头78示意性指示的空气的一部分被引导或导引进旁路空气流通道48中，而如由箭头80示意性指示的空气的另一部分被引导或通过风扇组件14。空气80在朝向燃烧部段26流动通过压缩机部段21时被逐渐压缩。
如箭头82示意性地指示，经压缩空气现流动到燃烧部段26中，在所述燃烧部段26中引入燃料91，与经压缩空气82的至少部分混合，且经点燃以形成燃烧气体86。燃烧气体86流动到涡轮部段90中，使得涡轮部段90的旋转部件旋转且支撑压缩机部段21和/或风扇组件14中分别联接的旋转部件的操作。第一涡轮转子110和第二涡轮转子120的旋转通常相对于转速、负载和一个或多个操作条件的变化引起沿径向R的膨胀和收缩，其中，所述操作条件可为比如燃烧气体86的温度、外转子翼型件118、内转子翼型件119、外转子114和内转子112的表面和内部温度、以及提供给涡轮转子组件95的冷却流体的任何量。
图3-5所示出和相应描述的旋转密封界面200的多个实施例可以在第一涡轮转子110和第二涡轮转子120处限定箔片密封组件。图6示出和相应描述的旋转密封界面200的另外的多个实施例可以在第一涡轮转子110和第二涡轮转子120处限定迷宫式密封组件。图7所示出和相应描述的旋转密封界面200的多个实施例可以在第一涡轮转子110和第二涡轮转子120处限定碳密封组件。图3-7所示出和相应描述的旋转密封界面200的多个实施例限定可以控制从第一端部261到第二端部262的流体流265的平台。图3-7中大致描绘的每个实施例的部分可被利用、改变或布置在关于图3-7所示和所描述的实施例的每一个中。
更进一步地，关于图1-2所示出和描述的涡轮转子组件95的减轻第一涡轮转子110或第二涡轮转子120中的一个或多个的偏转的实施例可被视为结合关于图3-7所示和所述的旋转密封界面200的各种实施例。例如，弹簧组件240的弹性特性可以关于限定第一材料的第一涡轮转子110的偏转考虑和配置。作为另一个非限制性示例，弹簧组件240的弹性特性可以关于在第三平台230处限定比如为重担的重量的肋247考虑和构造，比如以促进第三平台230相对于第二平台220的偏转。这种偏转可以减小第二平台220和第三平台230之间的径向距离或间隙，从而减少第一涡轮转子110和第二涡轮转子120之间的泄漏。
作为又一个非限制性示例，第三平台230的界面处的半径239和第二涡轮转子120的径向部分237可以进一步实现或促进第三平台230沿径向R的偏转，比如以便关于肋247所述的、单独地或与肋247结合产生有益效果。作为又一个非限制性示例，在第二平台220、第三平台230或两者限定有可磨耗材料的实施例中，齿243可在第二平台220与第三平台230之间提供更近或最小的径向距离或间隙，从而减少第一涡轮转子110和第二涡轮转子120之间的流体流265的泄漏。
包括图1-7示出和相应描述的旋转密封界面200的涡轮转子组件95的实施例可实现操作更有效的反向旋转相互交叉涡轮转子组件，同时减轻相对于第一涡轮转子110和第二涡轮转子120之间的流路泄漏的损失。这样，大致在此示出和描述的第一涡轮转子110、第二涡轮120和旋转密封界面200的实施例通过提供改进的密封结构减轻旋转-旋转界面的有害影响。尽管旋转密封界面200的各个实施例通常以第一涡轮转子110上的相对于第二涡轮转子120的某些定向或配置进行描绘，但应当理解的是，旋转密封界面200可被重新定向，比如沿着径向R、纵向L、或相对于轴向中心线12成锐角，同时保持在本发明的范围内。
本书面描述使用实例来公开本发明，包括最佳方式，并且还使所属领域的技术人员能够实施本发明，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何并入的方法。本发明的可获专利的范围由权利要求书限定，且可包括所属领域的技术人员所想到的其它实例。如果此类其它实例包括并非不同于权利要求书的字面语言的结构要素，或如果它们包括与权利要求书的字面语言无实质差异的等效结构要素，那么它们既定在权利要求范围内。

Claims (20)

1.一种燃气涡轮发动机，包括：
涡轮转子组件，所述涡轮转子组件包括第一涡轮转子和第二涡轮转子，其中，所述第一涡轮转子包括外转子和从所述外转子沿径向向内延伸的多个外转子翼型件，所述第二涡轮转子包括内转子和从所述内转子沿径向向外延伸的多个内转子翼型件，所述多个外转子翼型件和内转子翼型件沿纵向交替布置，且在所述第一涡轮转子和所述第二涡轮转子之间限定有一个或多个旋转密封界面，其中，所述一个或多个旋转密封界面包括：
第一平台，所述第一平台相对于轴向中心线至少部分地沿着纵向以及沿着圆周方向延伸；
第二平台，所述第二平台与所述第一平台径向间隔开，所述第二平台相对于所述轴向中心线至少部分地沿着所述纵向以及沿着所述圆周方向延伸；以及
弹簧组件，所述弹簧组件联接至所述第一平台，所述弹簧组件设置在所述第一平台和径向相邻的涡轮转子之间，其中，所述弹簧组件允许至少沿着径向朝向所述第一平台位移。
2.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其中，所述旋转密封界面限定在所述多个内转子翼型件的外径处和所述外转子的内径处。
3.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其中，所述旋转密封界面限定在所述多个外转子翼型件的内径处和所述内转子的外径处。
4.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其中，所述第一平台联接至所述多个外转子翼型件的内径或所述内转子的外径，以及其中所述第二平台联接至所述弹簧组件，其中，所述第二平台与所述第一平台径向相对地联接至所述弹簧组件，使得所述第二平台处于所述第一平台的径向内侧或径向外侧。
5.根据权利要求4所述的燃气涡轮发动机，其中，所述旋转密封界面还包括：
第三平台，所述第三平台联接至所述多个内转子翼型件的外径或所述多个外转子翼型件的内径，其中，所述第三平台与所述涡轮转子组件的相对转子上的所述第一平台径向相邻地设置，以及进一步地，所述第三平台至少部分地沿着纵向以及相对于所述轴向中心线沿着圆周方向延伸。
6.根据权利要求5所述的燃气涡轮发动机，其中，所述旋转密封界面还限定有一个或多个齿，所述一个或多个齿沿着径向朝向径向相邻的涡轮转子延伸以及相对于轴向中心线沿着圆周方向延伸，其中，所述一个或多个齿沿着纵向相邻地布置。
7.根据权利要求6所述的燃气涡轮发动机，其中，所述齿设置在所述第二平台上并且大致沿着所述径向朝向所述第三平台延伸。
8.根据权利要求7所述的燃气涡轮发动机，其中，所述齿设置在所述第三平台上并且大致沿着所述径向朝向所述第二平台延伸。
9.根据权利要求8所述的燃气涡轮发动机，其中，所述第三平台还限定有肋，所述肋设置在所述齿的径向内侧，所述肋限定了促进所述第三平台沿着径向偏转的重量。
10.根据权利要求5所述的燃气涡轮发动机，其中，所述第三平台沿着纵向延伸并且悬垂于所述涡轮转子组件的径向部分。
11.根据权利要求10所述的燃气涡轮发动机，其中，在所述第三平台和所述涡轮转子组件的所述径向部分之间限定了半径，所述半径促进所述第三平台沿着径向偏转。
12.根据权利要求4所述的燃气涡轮发动机，其中，所述旋转密封界面在所述第一涡轮转子和所述第二涡轮转子处一起限定了箔片密封组件。
13.根据权利要求4所述的燃气涡轮发动机，其中，所述第一平台、所述弹簧组件和所述第二平台中的一个或多个沿着所述圆周方向分段，允许每个部段相对于彼此基本上独立地径向位移。
14.根据权利要求8所述的燃气涡轮发动机，其中，所述第二平台至少在与设置在所述第三平台上的齿径向相对的直径上限定有可磨耗材料。
15.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其中，所述外转子翼型件限定有第一材料，所述第一材料限定有大约4.0g/cm3或更小的密度。
16.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其中，所述旋转密封界面包括：
第二平台，所述第二平台联接到所述外转子翼型件的内径或所述内转子翼型件的外径；以及
第三平台，所述第三平台联接至所述涡轮转子组件的与所述第二平台径向相对的相对转子，其中，所述第三平台限定有一个或多个齿，所述一个或多个齿沿着径向朝向所述第二平台延伸并且相对于所述轴向中心线沿着圆周方向延伸，所述一个或多个齿沿着纵向相邻地布置，所述第二平台至少在与所述第三平台径向相对的直径上限定有可磨耗材料。
17.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其中，所述旋转密封界面限定了沿着径向延伸的第一平台和沿着径向延伸并且沿着纵向与所述第一平台相邻的第二平台，所述第一平台限定在所述外转子翼型件的内径或所述内转子翼型件的外径处，所述第二平台在所述内转子翼型件的外径处或在所述外转子翼型件的内径处限定在相对的涡轮转子处。
18.根据权利要求17所述的燃气涡轮发动机，其中，所述第二平台还限定了沿着径向延伸并且沿着纵向分隔开的第一壁和第二壁，在所述第一壁和所述第二壁之间限定有弹簧组件，所述弹簧组件允许所述第二平台相对于所述第一平台沿着纵向在所述第一涡轮转子和所述第二涡轮转子之间位移。
19.根据权利要求18所述的燃气涡轮发动机，其中，在所述第一壁和所述第二壁之间限定有轴向壁，且该轴向壁联接到所述第一壁和所述第二壁，并且，在所述第一平台、所述第二平台和所述轴向壁之间限定了流体通道。
20.根据权利要求17所述的燃气涡轮发动机，其中，所述第一平台或所述第二平台限定了与相对的平台纵向地相邻的碳密封表面，所述碳密封表面相对于所述轴向中心线沿着所述第一平台或所述第二平台周向地限定。
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