CN110273712A - 级间腔吹扫管道 - Google Patents

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T.E.伯多夫斯基
A.M.马列克
M.P.里卡拉
A.基西亚克
M.马诺哈兰
Z.M.沙波夫斯基
M.卡瓦尔科夫斯基
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Abstract

本发明涉及级间腔吹扫管道。一种级间密封组件包括在密封支承环内部装设至其的环形密封台肩和在延伸穿过台肩的吹扫管道中的预旋流器。吹扫管道可由间隔开的管道壁界定以及预旋流器包括外排出区段中的转动翼片。吹扫管道可包括周向围绕发动机中心线设置的多个封闭吹扫通道以及预旋流器包括通道中的弯曲区段。密封台肩可分成两部分而具有前和后密封台肩区段以及吹扫管道可包括在二者间的吹扫管道入口。密封支承环可包括附接至内平台或与其一体和整体形成的凸缘，该平台附接至延伸横越涡轮流路的喷嘴翼片以及排出区段可与平台齐平。装设至涡轮转子的迷宫式密封齿可接合台肩，吹扫管道可在环形入口和出口之间延伸，入口可位于密封齿的相邻联接器之间。

Description

级间腔吹扫管道
技术领域
本发明主要涉及涡轮定子翼片和叶片之间的燃气涡轮发动机密封组件，并且更具体地涉及密封或限制因热气体路径和级间腔之间的泄漏引起的损耗。
背景技术
在典型的燃气涡轮发动机中，空气在压缩机中压缩并且在燃烧器中与燃料混合并点燃用于生成热燃烧气体。气体向下游流动经过高压涡轮（HPT），该高压涡轮具有包括一个或多个HPT涡轮喷嘴、围带以及成列的HPT转子叶片的一个或多个级。气体然后流动至低压涡轮（LPT），该低压涡轮具有相应的LPT涡轮喷嘴和LPT转子叶片的一个或多个级。来自热气体路径的热工作气体被吸入到相邻LPT级的盘之间的级间腔中会降低发动机性能和效率。这种吸入还可缩减使用寿命和/或致使在级间腔中及其周围的构件失效。
期望的是最大限度地减少或消除涡轮级间密封泄漏路径损耗和防止或最大限度地减少来自热气体路径的热工作气体被吸入到相邻LPT级的盘之间的级间腔中。期望的是最大限度地减少因泄漏流和叶片翼型件上的主气体路径之间的相互作用所引起的损耗。
发明内容
一种燃气涡轮发动机环形涡轮级间密封组件（128），包括：径向地装设在密封支承环（204）的内部并装设至该密封支承环的环形密封台肩（或凸台，land）206；径向地延伸穿过环形密封台肩（206）的环形级间腔吹扫管道（70）；以及用于提高离开吹扫管道（70）的吹扫流的周向速度的预旋流器（88,252）。吹扫管道（70）可由间隔开的环形管道壁（76,78）界定，包括分别由间隔开的环形管道壁（76,78）的径向地间隔开的管道壁端区段（82,84）界定的径向外排出区段（80），以及预旋流器（88）可包括在径向外排出区段（80）中的转动翼片（86）。
环形密封台肩（206）可被分成两部分（208）并且包括环形前和后密封台肩区段（220,222），环形前密封台肩区段（220）的前密封表面（226）具有前密封半径（230），环形后密封台肩区段（222）的后密封表面（228）具有后密封半径（232），并且前密封半径（230）可大于或小于后密封半径（232）。
吹扫管道（70）可包括轴向地位于前和后密封台肩区段（220，222）之间的吹扫管道入口（96）。组件密封支承环（204）可连接或附接至燃气涡轮发动机涡轮喷嘴并且自其径向地向内延伸。密封支承环（204）可包括环形密封环凸缘（94），其附接至内平台（30）或与平台一体地和整体地形成，该平台附接至径向地延伸横越经过涡轮喷嘴的涡轮流路（42）的一部分的喷嘴翼片（26）。排出区段（80）可与平台（30）齐平。
组件（128）还可包括密封并接合密封台肩（206）并且装设至涡轮转子（56）的轴向地间隔开的迷宫式密封齿（210），吹扫管道（70）在吹扫管道（70）的环形吹扫管道入口和出口（96,98）之间径向地延伸，以及吹扫管道入口（96）径向地位于环形密封台肩（206）的外部并且轴向地位于迷宫式密封齿（210）的相邻联接器（couple）（137）之间。环形密封台肩（206）可被分成两部分（208）并且包括环形前和后密封台肩区段（220,222），环形前密封台肩区段（220）的前密封表面（226）可具有前密封半径（230），环形后密封台肩区段（222）的后密封表面（228）可具有后密封半径（232），前密封半径（230）可大于或小于后密封半径（232），轴向地间隔开的迷宫式密封齿（210）包括第一、第二和第三密封齿（142,143,145），第一和第二密封齿（142,143）与前密封台肩区段（220）成密封接合，以及第三密封齿（145）与环形后密封台肩区段（222）成密封接合。吹扫管道入口（96）可轴向地位于第二和第三齿（143,145）之间以及前和后密封台肩区段（220,222）之间。
密封支承环（204）可包括环形密封环凸缘（94），其附接至内平台（30）或与平台一体地和整体地形成，该平台附接至径向地延伸横越经过涡轮喷嘴的涡轮流路（42）的一部分的喷嘴翼片（26），排出区段（80）可与平台（30）齐平，前或上游天使翼阻拦件（discourager）192可位于涡轮流路（42）和环形密封台肩（206）之间并且包括从喷嘴（68）上游的边沿（168）向后或向下游延伸的环形天使翼台肩（150），并且天使翼台肩（150）可径向地设置在向前或向上游延伸的径向外阻拦件台肩（152）和附接至密封支承环（204）的径向内阻拦件密封板（154）之间并且与径向外阻拦件台肩和径向内阻拦件密封板成密封关系。
一种燃气涡轮发动机涡轮组件（10），包括：第一和第二级盘（60,62），其包括分别从第一和第二级孔洞（164,166）径向地向外延伸至第一和第二级边沿（168,170）的第一和第二级腹板（web）（160,162）；第一和第二成列的第一和第二级涡轮叶片（172,174），其分别装设在第一和第二级边沿（168,170）中并且径向地延伸横越涡轮流路（42）；一列喷嘴翼片（26），其轴向地设置在第一和第二成列的第一和第二级涡轮叶片（172,174）之间；密封支承环（204），其径向地位于该列喷嘴翼片（26）的内部并且连接至该列喷嘴翼片；级间密封件（130），其设置在第一和第二级盘（60,62）之间的级间腔（127）中，该级间密封件（130）包括环形密封台肩（206），其径向地装设在密封支承环（204）的内部并且装设至该密封支承环；环形级间腔吹扫管道（70），其径向地延伸穿过环形密封台肩（206），该吹扫管道（70）由间隔开的环形管道壁（76,78）界定，该吹扫管道（70）包括分别由间隔开的环形管道壁（76,78）的径向地间隔开的管道壁端区段（82,84）界定的径向外排出区段（80），以及在径向外排出区段（80）中的转动翼片（86）。
吹扫管道（70）可能够操作以使帷幕流（95）流动穿过级间腔（127）的后或下游级间引出口（74），该帷幕流（95）在级间引出口（74）处具有注入相对流动速度矢量（W2S），在涡轮流路（42）中于后或下游级间引出口（74）处的主流路气体速度（VA）具有主流路气体相对速度矢量（W2），以及注入流动相对速度矢量（W2S）和主流路气体相对速度矢量（W2）之间的角度差值（BD）基本上或差不多为零或至多为大约5度。
吹扫管道（70）可包括围绕发动机中心线（12）周向地设置的多个单独的封闭式吹扫通道（250）以及预旋流器（88）可包括在封闭式吹扫通道（250）的每个中的径向外弯曲区段（252）。
具体地，本发明还提供了如下技术方案。
技术方案1. 一种燃气涡轮发动机环形涡轮级间密封组件（128），包括：
环形密封台肩(206)，其径向地装设在密封支承环（204）的内部并且装设至所述密封支承环；
环形级间腔吹扫管道（70），其径向地延伸穿过所述环形密封台肩（206）；以及
预旋流器（88,252），其用于提高离开所述吹扫管道（70）的吹扫流的周向速度。
技术方案2. 根据技术方案1所述的组件（128），其特征在于，还包括：
所述吹扫管道（70）由间隔开的环形管道壁（76,78）所界定；
所述吹扫管道（70）包括分别由所述间隔开的环形管道壁（76,78）的径向地间隔开的管道壁端区段（82,84）所界定的径向外排出区段（80）；以及
所述预旋流器（88）包括在所述径向外排出区段（80）中的转动翼片（86）。
技术方案3. 根据技术方案2所述的组件（128），其特征在于，还包括：
所述环形密封台肩（206）被分成两部分（208）并且包括环形前密封台肩区段和环形后密封台肩区段（220,222）；
所述环形前密封台肩区段（220）的前密封表面（226）具有前密封半径（230）；
所述环形后密封台肩区段（222）的后密封表面（228）具有后密封半径（232）；以及
所述前密封半径（230）大于或小于所述后密封半径（232）。
技术方案4. 根据技术方案3所述的组件（128），其特征在于，还包括：所述吹扫管道（70）包括轴向地位于所述前密封台肩区段和后密封台肩区段（220,222）之间的吹扫管道入口（96）。
技术方案5. 根据技术方案2所述的组件（128），其特征在于，还包括：所述密封支承环（204）连接或附接至燃气涡轮发动机涡轮喷嘴并且从所述燃气涡轮发动机涡轮喷嘴径向地向内延伸。
技术方案6. 根据技术方案5所述的组件（128），其特征在于，还包括：所述密封支承环（204）包括附接至内平台（30）或与所述平台一体地和整体地形成的环形密封环凸缘（94），所述平台附接至径向地延伸横越经过所述涡轮喷嘴的涡轮流路（42）的一部分的喷嘴翼片（26）。
技术方案7. 根据技术方案6所述的组件（128），其特征在于，还包括：所述排出区段（80）与所述平台（30）齐平。
技术方案8. 根据技术方案2所述的组件（128），其特征在于，还包括：
轴向地间隔开的迷宫式密封齿（210）密封并接合所述密封台肩（206）并且装设至涡轮转子（56）；
所述吹扫管道（70）径向地在所述吹扫管道（70）的环形吹扫管道入口和出口（96,98）之间延伸；以及
所述吹扫管道入口（96）径向地位于所述环形密封台肩（206）的内部并且轴向地位于所述迷宫式密封齿（210）的相邻联接器（137）之间。
技术方案9. 根据技术方案8所述的组件（128），其特征在于，还包括：
所述环形密封台肩（206）被分成两部分（208）并且包括环形前密封台肩区段和环形后密封台肩区段（220,222）；
所述环形前密封台肩区段（220）的前密封表面（226）具有前密封半径（230）；
所述环形后密封台肩区段（222）的后密封表面（228）具有后密封半径（232）；
所述前密封半径（230）大于或小于所述后密封半径（232）；
所述轴向地间隔开的迷宫式密封齿（210）包括第一密封齿、第二密封齿和第三密封齿（142,143,145）；
所述第一密封齿和第二密封齿（142,143）与所述前密封台肩区段（220）成密封接合；以及
所述第三密封齿（145）与所述环形后密封台肩区段（222）成密封接合。
技术方案10.根据技术方案8所述的组件（128），其特征在于，还包括：所述吹扫管道入口（96）轴向地位于所述第二齿和第三齿（143,145）之间以及所述前密封台肩区段和后密封台肩区段（220,222）之间。
技术方案11.根据技术方案8所述的组件（128），其特征在于，还包括：
所述密封支承环（204）包括环形密封环凸缘（94），其附接至内平台（30）或与所述平台一体地和整体地形成，所述平台附接至径向地延伸横越经过所述涡轮喷嘴的涡轮流路（42）的一部分的喷嘴翼片（26）；
所述排出区段（80）与所述平台（30）齐平；
位于所述涡轮流路（42）和所述环形密封台肩（206）之间的前或上游天使翼阻拦件（192）；
所述前或上游天使翼阻拦件（192）包括从所述喷嘴（68）上游的边沿（168）向后或向下游延伸的环形天使翼台肩（150）；以及
所述天使翼台肩（150）径向地设置在向前或向上游延伸的径向外阻拦件台肩（152）和附接至所述密封支承环（204）的径向内阻拦件密封板（154）之间并且与所述径向外阻拦件台肩和径向内阻拦件密封板成密封关系。
技术方案12.根据技术方案11所述的组件（128），其特征在于，还包括：
所述环形密封台肩（206）被分成两部分（208）并且包括环形前密封台肩区段和环形后密封台肩区段（220,222）；
所述环形前密封台肩区段（220）的前密封表面（226）具有前密封半径（230）；
所述环形后密封台肩区段（222）的后密封表面（228）具有后密封半径（232）；
所述前密封半径（230）大于或小于所述后密封半径（232）；
所述轴向地间隔开的迷宫式密封齿（210）包括第一密封齿、第二密封齿和第三密封齿（142,143,145）；
所述第一密封齿和第二密封齿（142,143）与所述前密封台肩区段（220）成密封接合；
所述第三密封齿（145）与所述环形后密封台肩区段（222）成密封接合；以及
所述吹扫管道入口（96）轴向地位于所述第二齿和第三齿（143,145）之间以及所述前密封台肩区段和后密封台肩区段（220,222）之间。
技术方案13.根据技术方案1所述的组件（128），其特征在于，还包括：所述吹扫管道（70）包括周向地围绕发动机中心线（12）设置的多个单独的封闭式吹扫通道（250），以及所述预旋流器（88）包括在所述封闭式吹扫通道（250）的每个中的径向外弯曲区段（252）。
技术方案14.根据技术方案13所述的组件（128），其特征在于，还包括：
所述环形密封台肩（206）被分成两部分（208）并且包括环形前密封台肩区段和环形后密封台肩区段（220,222）；
所述环形前密封台肩区段（220）的前密封表面（226）具有前密封半径（230）；
所述环形后密封台肩区段（222）的后密封表面（228）具有后密封半径（232）；以及
所述前密封半径（230）大于或小于所述后密封半径（232）。
技术方案15.根据技术方案14所述的组件（128），其特征在于，还包括：所述吹扫管道（70）包括轴向地位于所述前密封台肩区段和后密封台肩区段（220,222）之间的吹扫管道入口（96）。
技术方案16.根据技术方案13所述的组件（128），其特征在于，还包括：所述密封支承环（204）连接或附接至燃气涡轮发动机涡轮喷嘴并且从所述燃气涡轮发动机涡轮喷嘴径向地向内延伸。
技术方案17.根据技术方案16所述的组件（128），其特征在于，还包括：所述密封支承环（204）包括附接至内平台（30）或与所述平台一体地和整体地形成的环形密封环凸缘（94），所述平台附接至径向地延伸横越经过所述涡轮喷嘴的涡轮流路（42）的一部分的喷嘴翼片（26）。
技术方案18.根据技术方案17所述的组件（128），其特征在于，还包括：所述径向外排出区段（80）与所述平台（30）齐平。
技术方案19.根据技术方案13所述的组件（128），其特征在于，还包括：
轴向地间隔开的迷宫式密封齿（210）密封并接合所述密封台肩（206）并且装设至涡轮转子（56）；
所述吹扫管道（70）径向地在所述吹扫管道（70）的环形吹扫管道入口和出口（96,98）之间延伸；以及
所述吹扫管道入口（96）径向地位于所述环形密封台肩（206）的内部并且轴向地位于所述迷宫式密封齿（210）的相邻联接器（137）之间。
技术方案20.根据技术方案19所述的组件（128），其特征在于，还包括：
所述环形密封台肩（206）被分成两部分（208）并且包括环形前密封台肩区段和环形后密封台肩区段（220,222）；
所述环形前密封台肩区段（220）的前密封表面（226）具有前密封半径（230）；
所述环形后密封台肩区段（222）的后密封表面（228）具有后密封半径（232）；
所述前密封半径（230）大于或小于所述后密封半径（232）；
所述轴向地间隔开的迷宫式密封齿（210）包括第一密封齿、第二密封齿和第三密封齿（142,143,145）；
所述第一密封齿和第二密封齿（142,143）与所述前密封台肩区段（220）成密封接合；以及
所述第三密封齿（145）与所述环形后密封台肩区段（222）成密封接合。
技术方案21.根据技术方案19所述的组件（128），其特征在于，还包括：所述吹扫管道入口（96）轴向地位于所述第二齿和第三齿（143,145）之间以及所述前密封台肩区段和后密封台肩区段（220,222）之间。
技术方案22.根据技术方案19所述的组件（128），其特征在于，还包括：
所述密封支承环（204）包括环形密封环凸缘（94），所述环形密封环凸缘附接至内平台（30）或与所述平台一体地和整体地形成，所述平台附接至径向地延伸横越经过所述涡轮喷嘴的涡轮流路（42）的一部分的喷嘴翼片（26）；
所述径向外排出区段（80）与所述平台（30）齐平；
位于所述涡轮流路（42）和所述环形密封台肩（206）之间的前或上游天使翼阻拦件（192）；
所述前或上游天使翼阻拦件（192）包括从所述喷嘴（68）上游的边沿（168）向后或向下游延伸的环形天使翼台肩（150）；以及
所述天使翼台肩（150）径向地设置在向前或向上游延伸的径向外阻拦件台肩（152）和附接至所述密封支承环（204）的径向内阻拦件密封板（154）之间并且与所述径向外阻拦件台肩和径向内阻拦件密封板成密封关系。
技术方案23.根据技术方案22所述的组件（128），其特征在于，还包括：
所述环形密封台肩（206）被分成两部分（208）并且包括环形前密封台肩区段和环形后密封台肩区段（220,222）；
所述环形前密封台肩区段（220）的前密封表面（226）具有前密封半径（230）；
所述环形后密封台肩区段（222）的后密封表面（228）具有后密封半径（232）；
所述前密封半径（230）大于或小于所述后密封半径（232）；
所述轴向地间隔开的迷宫式密封齿（210）包括第一密封齿、第二密封齿和第三密封齿（142,143,145）；
所述第一密封齿和第二密封齿（142,143）与所述前密封台肩区段（220）成密封接合；
所述第三密封齿（145）与所述环形后密封台肩区段（222）成密封接合；以及
所述吹扫管道入口（96）轴向地位于所述第二齿和第三齿（143,145）之间以及所述前密封台肩区段和后密封台肩区段（220,222）之间。
技术方案24.一种燃气涡轮发动机涡轮组件（10），包括：
第一级盘和第二级盘（60,62），其包括分别从第一级孔洞和第二级孔洞（164,166）径向地向外延伸至第一级边沿和第二级边沿（168,170）的第一级腹板和第二级腹板（160,162）；
第一和第二成列的第一和第二级涡轮叶片（172,174），其分别装设在所述第一级边沿和第二级边沿（168,170）中并且径向地延伸横越涡轮流路（42）；
一列喷嘴翼片（26），其轴向地设置在所述第一和第二成列的第一和第二级涡轮叶片（172,174）之间；
密封支承环（204），其径向地位于所述一列喷嘴翼片（26）的内部并且连接至所述一列喷嘴翼片；
级间密封件（130），其设置在所述第一级盘和第二级盘（60,62）之间的级间腔（127）中；
所述级间密封件（130）包括径向地装设在所述密封支承环（204）的内部并且装设至所述密封支承环的环形密封台肩（206）；
环形级间腔吹扫管道（70），其径向地延伸穿过所述环形密封台肩（206）；以及
旋流器（88,252），其用于提高离开所述吹扫管道（70）的吹扫流的周向速度。
技术方案25.根据技术方案24所述的组件（10），其特征在于，还包括：
所述吹扫管道（70）由间隔开的环形管道壁（76,78）所界定；
所述吹扫管道（70）包括分别由所述间隔开的环形管道壁（76,78）的径向地间隔开的管道壁端区段（82,84）所界定的径向外排出区段（80）；以及
所述预旋流器（88）包括在所述径向外排出区段（80）中的转动翼片（86）。
技术方案26.根据技术方案25所述的组件（10），其特征在于，还包括：
所述环形密封台肩（206）被分成两部分（208）并且包括环形前密封台肩区段和环形后密封台肩区段（220,222）；
所述环形前密封台肩区段（220）的前密封表面（226）具有前密封半径（230）；
所述环形后密封台肩区段（222）的后密封表面（228）具有后密封半径（232）；
所述前密封半径（230）大于或小于所述后密封半径（232）；以及
所述密封支承环（204）包括环形密封环凸缘（94），所述环形密封环凸缘附接至内平台（30）或与所述平台一体地和整体地形成，所述平台附接至所述喷嘴翼片（26）。
技术方案27.根据技术方案25所述的组件（10），其特征在于，还包括：
轴向地间隔开的迷宫式密封齿（210），其密封并接合所述密封台肩（206）并且连接至所述第一级盘和第二级盘（60,62）；
所述吹扫管道（70）径向地在所述吹扫管道（70）的环形吹扫管道入口和出口（96,98）之间延伸；以及
所述吹扫管道入口（96）径向地位于所述环形密封台肩（206）的内部并且轴向地位于所述迷宫式密封齿（210）的相邻联接器（137）之间。
技术方案28.根据技术方案27所述的组件（10），其特征在于，还包括：
所述环形密封台肩（206）被分成两部分（208）并且包括环形前密封台肩区段和环形后密封台肩区段（220,222）；
所述环形前密封台肩区段（220）的前密封表面（226）具有前密封半径（230）；
所述环形后密封台肩区段（222）的后密封表面（228）具有后密封半径（232）；
所述前密封半径（230）大于或小于所述后密封半径（232）；
所述轴向地间隔开的迷宫式密封齿（210）包括第一密封齿、第二密封齿和第三密封齿（142,143,145）；
所述第一密封齿和第二密封齿（142,143）与所述前密封台肩区段（220）成密封接合；
所述第三密封齿（145）与所述环形后密封台肩区段（222）成密封接合；以及
所述吹扫管道入口（96）轴向地位于所述第二齿和第三齿（143，145）之间以及所述前密封台肩区段和后密封台肩区段（220，222）之间。
技术方案29.根据技术方案27所述的组件（10），其特征在于，还包括：
位于所述涡轮流路（42）和所述环形密封台肩（206）之间的前或上游天使翼阻拦件（192）；
所述前或上游天使翼阻拦件（192）包括从所述喷嘴（68）上游的边沿（168）向后或向下游延伸的环形天使翼台肩（150）；以及
所述天使翼台肩（150）径向地设置在向前或向上游延伸的径向外阻拦件台肩（152）和附接至所述密封支承环（204）的径向内阻拦件密封板（154）之间并且与所述径向外阻拦件台肩和径向内阻拦件密封板成密封关系。
技术方案30.根据技术方案24所述的组件（10），其特征在于，还包括：
所述吹扫管道（70）能够操作用以使帷幕流（95）流动穿过所述级间腔（127）的后或下游级间引出口（74）；
所述帷幕流（95）在所述级间引出口（74）处具有注入相对流动速度矢量（W2S）；
在所述涡轮流路（42）中于所述后或下游级间引出口（74）处的主流路气体速度（VA）具有主流路气体相对流动速度矢量（W2）；以及
在所述注入相对流动速度矢量（W2S）和所述主流路气体相对流动速度矢量（W2）之间的角度差值（BD）基本上或差不多为零或至多为大约5度。
技术方案31.根据技术方案24所述的组件（10），其特征在于，还包括：所述吹扫管道（70）包括周向地围绕发动机中心线（12）设置的多个单独的封闭式吹扫通道（250），以及所述预旋流器（88）包括在所述封闭式吹扫通道（250）的每个中的径向外弯曲区段（252）。
技术方案32.根据技术方案31所述的组件（10），其特征在于，还包括：
所述环形密封台肩（206）被分成两部分（208）并且包括环形前密封台肩区段和环形后密封台肩区段（220,222）；
所述环形前密封台肩区段（220）的前密封表面（226）具有前密封半径（230）；
所述环形后密封台肩区段（222）的后密封表面（228）具有后密封半径（232）；
所述前密封半径（230）大于或小于所述后密封半径（232）；以及
所述密封支承环（204）包括环形密封环凸缘（94），所述环形密封环凸缘附接至内平台（30）或与所述平台一体地和整体地形成，所述平台附接至所述喷嘴翼片（26）。
技术方案33.根据技术方案31所述的组件（10），其特征在于，还包括：
轴向地间隔开的迷宫式密封齿（210），其密封并接合所述密封台肩（206）并且连接至所述第一级盘和第二级盘（60,62）；
所述吹扫管道（70）径向地在所述吹扫管道（70）的环形吹扫管道入口和出口（96,98）之间延伸；以及
所述吹扫管道入口（96）径向地位于所述环形密封台肩（206）的内部并且轴向地位于所述迷宫式密封齿（210）的相邻联接器（137）之间。
技术方案34.根据技术方案33所述的组件（10），其特征在于，还包括：
所述环形密封台肩（206）被分成两部分（208）并且包括环形前密封台肩区段和环形后密封台肩区段（220,222）；
所述环形前密封台肩区段（220）的前密封表面（226）具有前密封半径（230）；
所述环形后密封台肩区段（222）的后密封表面（228）具有后密封半径（232）；
所述前密封半径（230）大于或小于所述后密封半径（232）；
所述轴向地间隔开的迷宫式密封齿（210）包括第一密封齿、第二密封齿和第三密封齿（142,143,145）；
所述第一密封齿和第二密封齿（142,143）与所述前密封台肩区段（220）成密封接合；
所述第三密封齿（145）与所述环形后密封台肩区段（222）成密封接合；以及
所述吹扫管道入口（96）轴向地位于所述第二齿和第三齿（143,145）之间以及所述前密封台肩区段和后密封台肩区段（220,222）之间。
技术方案35.根据技术方案33所述的组件（10），其特征在于，还包括：
位于所述涡轮流路（42）和所述环形密封台肩（206）之间的前或上游天使翼阻拦件（192）；
所述前或上游天使翼阻拦件（192）包括从所述喷嘴（68）上游的边沿（168）向后或向下游延伸的环形天使翼台肩（150）；以及
所述天使翼台肩（150）径向地设置在向前或向上游延伸的径向外阻拦件台肩（152）和附接至所述密封支承环（204）的径向内阻拦件密封板（154）之间并且与所述径向外阻拦件台肩和径向内阻拦件密封板成密封关系。
技术方案36.根据技术方案31所述的组件（10），其特征在于，还包括：
所述吹扫管道（70）能够操作用以使帷幕流（95）流动穿过所述级间腔（127）的后或下游级间引出口（74）；
所述帷幕流（95）在所述级间引出口（74）处具有注入相对流动速度矢量（W2S）；
在所述涡轮流路（42）中于所述后或下游级间引出口（74）处的主流路气体速度（VA）具有主流路气体相对流动速度矢量（W2）；以及
在所述注入相对流动速度矢量（W2S）和所述主流路气体相对流动速度矢量（W2）之间的角度差值（BD）基本上或差不多为零或至多为大约5度。
附图说明
视作为本发明的主题在说明书的最后部分具体地指出并且清楚地主张权利。在结合附图的以下详细描述中根据优选和示例性的实施例描述了本发明及其另外的目的和优点，附图中：
图1为例示具有级间腔吹扫管道的示例性航空燃气涡轮发动机低压涡轮区段的一部分的示意性纵向截面视图。
图2为例示图1中所例示的级间腔中的级间密封件以及级间腔吹扫管道的放大截面视图。
图2A为例示对于图2中所例示实施例的备选级间密封件和级间腔吹扫管道的放大截面视图。
图3为例示图2中所例示的级间腔吹扫管道的示意性透视图。
图4为例示图2中所例示的级间腔吹扫空气管道的放大周向观察的示意性透视图。
图5为对于离开级间腔的帷幕流和在图1中所例示的低压涡轮区段的涡轮流路中的主流路气体速度V的速度三角形的图解示图。
图6为例示具有多个吹扫孔的备选级间腔吹扫管道的示意性透视向后观察的前视图。
图7为例示通向图6中所例示孔中的一个孔的入口的示意性透视径向向外观察的视图。
图8为例示图6中所例示孔中的一个孔的示意性局部剖切向后观察的前视图。
具体实施方式
图1中示意性地例示的是围绕发动机中心线12基本上同心地布置并且在高压涡轮区段16之后的示例性燃气涡轮发动机低压涡轮区段10的高度简化的示意性示图的局部剖视图。低压涡轮区段10经由转子轴（未示出）旋转发动机的风扇区段（未示出）以及其它构件。涡轮区段10包括交替的环形成列的喷嘴翼片26和转子叶片28，翼片26和叶片28为用于对热气体流起作用的翼型件。喷嘴翼片26附接至径向外带32和径向内环或平台30以形成不旋转的环形喷嘴级36。喷嘴级适合地附接至环形外发动机壳体38并由其支承。转子叶片28中的每个均在其径向内端处附接至盘40的周边，该盘连接至转子轴18。
盘40包括第一和第二级盘60、62，其具有分别从第一和第二级孔洞164、166径向地向外延伸至第一和第二级边沿168、170的第一和第二级腹板160、162。转子叶片28包括第一和第二级涡轮叶片172、174，其径向地延伸横越含有热涡轮气体流48的涡轮流路42。第一和第二级涡轮叶片172、174包括第一和第二级根部176、178，其设置在分别轴向地延伸穿过第一和第二级边沿168、170的第一和第二级槽口180、182中。第一和第二环形盘延伸部131、133分别从第一和第二级盘60、62的第一和第二级孔洞164、166轴向地朝向彼此延伸。一列喷嘴翼片26轴向地设置在成列的第一和第二级涡轮叶片172、174之间。
参看图2和图4，级间密封组件128包括级间密封件130，其设置在轴向地位于第一和第二级盘60、62和第一和第二级涡轮叶片172、174之间的级间腔127中。级间密封件130为迷宫式密封件并且包括密封支承环204，其连接或附接至第二级喷嘴68并且从该第二级喷嘴径向地向内延伸。环形密封台肩206径向地装设在密封支承环204的内部并且装设至该密封支承环。
密封台肩206包括耐磨径向内围带组件90，其具有例如通过硬钎焊、焊接或本领域中熟知的其它适合方式固定地附接至环形密封支承环204的耐磨环形蜂窝密封部件92。增材制造或3D打印可用于制造密封台肩。密封支承环204包括从内平台30径向地向内延伸至环形环壁88的环形密封环凸缘94。耐磨围带组件90附接至环形环壁88。密封支承环204可与附接至喷嘴翼片26的内平台30一体地和整体地形成。
级间密封件130包括迷宫式密封齿210，其密封并接合密封台肩206并且装设至涡轮转子56。迷宫式密封齿210中的两个可通过环形齿支承凸缘188装设至涡轮转子56。齿支承凸缘188分别在第一和第二环形盘延伸部131、133的远端处的环形第一和第二延伸部凸缘200、202之间螺栓连接至涡轮转子56。
来自第一级边沿168的下游第一级槽口180的冷却流46流动到级间腔127中。来自涡轮流路42的热涡轮气体流48的热泄漏流135穿过前或上游天使翼阻拦件192泄漏到位于涡轮流路42和环形密封台肩206之间的前或上游缓冲腔190中并且随后进入级间腔127中。前或上游天使翼阻拦件192可包括从第一级边沿168向后或向下游延伸的环形天使翼台肩150并且可径向地设置在向前或向上游延伸的径向外阻拦件台肩152和附接至密封支承环204的径向内阻拦件密封板154之间并且与该径向外阻拦件台肩和径向内阻拦件密封板成密封关系。
冷却流46与泄漏流135结合而形成级间腔排出流158。腔排出流158分离成穿过吹扫管道70的吹扫管道空气流136和绕过吹扫管道70并围绕其流动的管道旁通空气流139。吹扫管道空气流136获取自迷宫式密封齿210级间密封件130的相邻联接器137之间。管道旁通空气流139径向地流出级间腔，穿过后或下游缓冲腔214并且围绕后或下游阻拦件密封件218进入涡轮流路42中。吹扫管道空气流136和管道旁通空气流139在第二级喷嘴68的喷嘴翼片26之后或下游穿过级间腔127的后或下游级间引出口74排出到涡轮流路42中的热涡轮气体流48中。
环形级间腔吹扫管道70径向地穿过环形密封台肩206并且在级间腔127和喷嘴翼片26的平台30之间延伸。在图2至图4中所例示的环形吹扫管道70的实施例由间隔开的第一和第二环形管道壁76、78界定。这种环形吹扫管道70包括由径向地间隔开的第一和第二管道壁端区段82、84所界定的径向外排出区段80。在径向外排出区段80中的转动翼片86作为预旋流器或导流轮（inducer）操作以提高吹扫流的周向速度并最大限度地减小在涡轮流路42中的混合损耗（降低在通向下游转子的入口处的主流路和吹扫流的角度失配）。转动翼片86设计成用以提高吹扫流的周向速度，因而最大限度地减小在涡轮流路42中的混合损耗（降低在通向下游转子的入口处的主流路和吹扫流的角度失配）。径向外排出区段80可与平台30齐平并且如图2中所例示可直接地连接或附接至径向内环或平台30。
吹扫管道70可径向地在环形吹扫管道入口和出口96、98之间延伸。如在图2和图4中所例示，吹扫管道入口96可径向地位于环形密封台肩206的外部并且设置成穿过密封支承环204的密封环凸缘94。级间腔排出流158分离成穿过吹扫管道70的吹扫管道空气流136和绕过吹扫管道70并围绕其流动的管道旁通空气流139。吹扫管道空气流136经由轴向地位于迷宫式密封齿210齿级间密封件130的相邻联接器137之间的吹扫管道入口96获取。
文中所例示的级间密封件130包括三个轴向地间隔开的迷宫式密封齿210，分别表示为第一、第二和第三密封齿142、143和145。吹扫管道空气流136经由轴向地位于第二和第三密封齿143、145之间的吹扫管道入口96获取。如文中所例示，级间密封件130可包括具有环形前和后密封台肩区段220、222的环形被分成两部分的密封台肩208。环形前密封台肩区段220的前密封表面226相比于环形后密封台肩区段222的后密封表面228的后密封半径232具有较大（图2中例示）或较小（图2A中例示）的前密封半径230。该半径从发动机中心线12并与其垂直地测得。第一和第二密封齿142和143与环形前密封台肩区段220的前密封表面226成密封接合，以及第三密封齿145与环形后密封台肩区段222的后密封表面228成密封接合。
环形固持板85在第二级盘62上游并与其接近地将第二级根部178轴向地固持在轴向地延伸穿过第二级边沿170的第二级槽口182中。固持板85承载和支承第三密封齿145并且同时齿支承凸缘188分别在第一和第二环形盘延伸部131、133的远端处的第一和第二延伸部凸缘200、202之间螺栓连接至涡轮转子56。
帷幕流95由吹扫管道空气流136和管道旁通空气流139形成。帷幕流95主要由通过吹扫管道出口98且更具体地通过吹扫管道出口98的间隔开的环形管道壁76、78起作用的吹扫管道空气流136形成并且由其提供动力。帷幕流95流动经过级间腔127的后或下游级间引出口74，用以与在涡轮流路42中具有主流路气体速度VA的热涡轮气体流48混合并且与其基本上平行地或以其它优化角度流动。
对于帷幕流95和在涡轮流路42中的主流路气体速度VA的速度三角形在图5中例示。速度矢量三角形可定义如下：U，叶片切向速度矢量（叶片速度）；V，在绝对参照系中流体在与转子接触之后的相对速度矢量；W，V（绝对速度）的切向分量，称为切向分速度或者相对转子参照系中的速度矢量。参看图2和图5，吹扫管道70设计成和能够操作用以使帷幕流95流动穿过后或下游级间引出口74，带有注入相对流动速度矢量W2S和注入绝对速度矢量V2S。在涡轮流路42中于后或下游级间引出口74处的主流路气体速度VA具有主流路气体相对速度矢量W2和主流路气体绝对速度矢量V2。帷幕流95基本上平行于主流路气体速度VA地流出或离开下游级间引出口74，这使两个流分层并且旨在防护彼此。这意味着注入流动相对速度矢量W2S和主流路气体相对速度矢量W2之间的角度差值BD基本上或差不多为零或至多为大约5度。在其它实施例中，角度差值BD可在+/-10度的范围內。
文中所公开在级间腔中设置有吹扫管道的级间密封组件和级间密封件可在各种类型的燃气涡轮发动机涡轮组件或包括高压、低压和中压涡轮的燃气涡轮发动机涡轮中使用。
图6至图8中所例示环形吹扫管道70的实施例包括周向地围绕发动机中心线12设置的多个单独的封闭式吹扫通道250。封闭式吹扫通道250中的每个均包括弯曲区段252，其作为预旋流器操作以提高吹扫流的周向速度并最大限度地减小在涡轮流路42中的混合损耗。弯曲区段252设计成用以提高吹扫流的周向速度，且因此最大限度地减小在涡轮流路42中的混合损耗。
吹扫通道250可径向地在吹扫管道入口和出口96、98之间延伸。吹扫管道入口96可径向地位于环形密封台肩206的外部并且设置成穿过密封支承环204的密封环凸缘94。吹扫通道250可为在吹扫管道入口和出口96、98之间延伸穿过密封支承环204的孔254。在吹扫通道250的更具体的实施例中，孔254可延伸穿过密封支承环204的密封环凸缘94。
尽管在文中已描述有被认为是本发明的优选和示例性的实施例，但对于本领域技术人员而言根据文中的教导内容将清楚本发明的其它变型，且因此期望的是如落入在本发明真实实质和范围内的所有此类变型将在所附权利要求中得到保护。因此，如在以下权利要求书中限定和区分的本发明期望受美国专利证书保护。
零件标号列表
10.燃气涡轮发动机涡轮组件/低压涡轮区段
12.发动机中心线
16.高压涡轮区段
18.转子轴
26.喷嘴翼片
28.转子叶片
30.内环或平台
32.外带
36.喷嘴级
38.外发动机壳体
40.盘
42.涡轮流路
46.冷却流
48.热涡轮气体流
56.涡轮转子
60.第一级盘
62.第二级盘
68.第二级喷嘴
70.级间腔吹扫管道
74.后或下游级间引出口
76.第一管道壁
78.第二管道壁
80.外排出区段
82.第一管道壁端区段
84.第二管道壁端区段
85.固持板
86.转动翼片
88.环壁
90.耐磨内围带组件
92.蜂窝密封部件
94.密封环凸缘
95.帷幕流
96.吹扫管道入口
98.吹扫管道出口
127.级间腔
128.级间密封组件
130.级间密封件
131.第一环形盘延伸部
133.第二环形盘延伸部
135.热泄漏流
136.吹扫管道空气流
137.相邻联接器
139.管道旁通空气流
142.第一密封齿
143.第二密封齿
145.第三密封齿
150.天使翼台肩
152.外阻拦件台肩
154.内阻拦件密封板
158.级间腔排出流
160.第一级腹板
162.第二级腹板
164.第一级孔洞
166.第二级孔洞
168.第一级边沿
170.第二级边沿
172.第一级涡轮叶片
174.第二级涡轮叶片
176.第一级根部
178.第二级根部
180.第一级槽口
182.第二级槽口
188.齿支承凸缘
190.前或上游缓冲腔
192.前或上游天使翼阻拦件
200.第一延伸部凸缘
202.第二延伸部凸缘
204.密封支承环
206.密封台肩
208.被分成两部分的密封台肩
210.迷宫式密封齿
214.后或下游缓冲腔
218.后或下游阻拦件密封件
220.前密封台肩区段
222.后密封台肩区段
226.前密封表面
228.后密封表面
230.前密封半径
232.后密封半径
250.吹扫通道
252.弯曲区段
254.孔
BD 在相对（转子）参照系中的角度差值
U 叶片速度
W 在转子参照系中的相对速度矢量
VA 主流路气体速度
W2S 在转子参照系中的注入流动相对速度矢量
V2S 注入流动绝对速度矢量
W2 在转子参照系中的主流路气体相对速度矢量
V2 主流路气体绝对速度矢量。

Claims (10)

1.一种燃气涡轮发动机环形涡轮级间密封组件（128），包括：
环形密封台肩(206)，其径向地装设在密封支承环（204）的内部并且装设至所述密封支承环；
环形级间腔吹扫管道（70），其径向地延伸穿过所述环形密封台肩（206）；以及
预旋流器（88,252），其用于提高离开所述吹扫管道（70）的吹扫流的周向速度。
2.根据权利要求1所述的组件（128），其特征在于，还包括：
所述吹扫管道（70）由间隔开的环形管道壁（76,78）所界定；
所述吹扫管道（70）包括分别由所述间隔开的环形管道壁（76,78）的径向地间隔开的管道壁端区段（82,84）所界定的径向外排出区段（80）；以及
所述预旋流器（88）包括在所述径向外排出区段（80）中的转动翼片（86）。
3.根据权利要求2所述的组件（128），其特征在于，还包括：
所述环形密封台肩（206）被分成两部分（208）并且包括环形前密封台肩区段和环形后密封台肩区段（220,222）；
所述环形前密封台肩区段（220）的前密封表面（226）具有前密封半径（230）；
所述环形后密封台肩区段（222）的后密封表面（228）具有后密封半径（232）；以及
所述前密封半径（230）大于或小于所述后密封半径（232）。
4.根据权利要求3所述的组件（128），其特征在于，还包括：所述吹扫管道（70）包括轴向地位于所述前密封台肩区段和后密封台肩区段（220,222）之间的吹扫管道入口（96）。
5.根据权利要求2所述的组件（128），其特征在于，还包括：所述密封支承环（204）连接或附接至燃气涡轮发动机涡轮喷嘴并且从所述燃气涡轮发动机涡轮喷嘴径向地向内延伸。
6.根据权利要求5所述的组件（128），其特征在于，还包括：所述密封支承环（204）包括附接至内平台（30）或与所述平台一体地和整体地形成的环形密封环凸缘（94），所述平台附接至径向地延伸横越经过所述涡轮喷嘴的涡轮流路（42）的一部分的喷嘴翼片（26）。
7.根据权利要求6所述的组件（128），其特征在于，还包括：所述排出区段（80）与所述平台（30）齐平。
8.根据权利要求2所述的组件（128），其特征在于，还包括：
轴向地间隔开的迷宫式密封齿（210）密封并接合所述密封台肩（206）并且装设至涡轮转子（56）；
所述吹扫管道（70）径向地在所述吹扫管道（70）的环形吹扫管道入口和出口（96,98）之间延伸；以及
所述吹扫管道入口（96）径向地位于所述环形密封台肩（206）的内部并且轴向地位于所述迷宫式密封齿（210）的相邻联接器（137）之间。
9.根据权利要求8所述的组件（128），其特征在于，还包括：
所述环形密封台肩（206）被分成两部分（208）并且包括环形前密封台肩区段和环形后密封台肩区段（220,222）；
所述环形前密封台肩区段（220）的前密封表面（226）具有前密封半径（230）；
所述环形后密封台肩区段（222）的后密封表面（228）具有后密封半径（232）；
所述前密封半径（230）大于或小于所述后密封半径（232）；
所述轴向地间隔开的迷宫式密封齿（210）包括第一密封齿、第二密封齿和第三密封齿（142,143,145）；
所述第一密封齿和第二密封齿（142,143）与所述前密封台肩区段（220）成密封接合；以及
所述第三密封齿（145）与所述环形后密封台肩区段（222）成密封接合。
10.根据权利要求8所述的组件（128），其特征在于，还包括：所述吹扫管道入口（96）轴向地位于所述第二齿和第三齿（143,145）之间以及所述前密封台肩区段和后密封台肩区段（220,222）之间。
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