CN114658495A - 密封组件和包括这种密封组件的燃气涡轮发动机 - Google Patents
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Abstract
一种用于接合燃气涡轮发动机的静叶组(7)的密封组件(12)具有:U形区段(13),其被构造用于接合至少一个静叶(7),使得U形区段(13)和静叶(7)包封气室(10),该气室通过至少一个通孔(29)与外部连通,用于将空气流输送到气室(10)外部;和至少一个盖板(14),其被构造用于联接到U形区段(13),以用于在给定方向上引导所述空气流。
Description
相关申请的交叉引用
本专利申请要求享有2020年12月23日提交的欧洲专利申请第20425060.9号的优先权,该申请的全部公开内容以引用方式并入本文中。
技术领域
本发明涉及一种用于燃气涡轮发动机的静叶组的密封组件。
背景技术
众所周知,燃气涡轮发动机包括定子和转子,该转子被构造成在定子内部围绕纵向轴线旋转。转子包括轴;和沿着纵向轴线分布并由轴支撑的多个叶片组,在一些实施例中,该轴由一组夹紧盘制成。定子包括壳体;和多个静叶组,该静叶组中的每一个插置在两个叶片组之间并由壳体支撑。
在高压下的热气体流流动并膨胀通过静叶和叶片,并且决定转子相对于定子的旋转。
一些静叶组的静叶的内端部接合相应的U形密封环,该U形密封环位于轴的对应环形空腔中。U形密封环由彼此连结的多个U形环区段制成,并且与相应组的静叶一起限定称为“气室”的封闭的空间。空气流在静叶内部流动,通过气室并在空腔中通过孔,以便避免热气体流吸入空腔。为此,空气流被称为“密封空气”。
已经设计了许多解决方案,以便以最高效的方式适当地导向密封空气的流动,诸如在属于同一申请人的EP 3,663,522 A1中。上面引用的专利申请中提出的解决方案已经被证明在防止热气体流的吸入方面相当高效。然而,这种解决方案并不总是适用于现有的燃气涡轮发动机。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种用于接合燃气涡轮发动机的静叶的密封组件,该密封组件在缓解热气体流吸入围绕该密封组件的空腔方面是高效的。
根据本发明,提供了一种用于接合燃气涡轮发动机的多个静叶的密封组件,该密封组件包括:
- U形区段,其被构造用于接合至少一个静叶,使得U形区段和静叶包封气室,该气室通过至少一个通孔与外部连通,以用于将空气流输送到气室外部;和
- 至少一个盖板,其被构造用于联接到U形区段,以用于在给定方向上引导空气流。
以这种方式,有可能改变密封组件的几何形状,以便也在现有燃气涡轮发动机中以对设计的最小修改改变空气流的方向。除此之外,盖板减小设计成容纳密封组件的空腔中的轴向间隙。这两种效果都缓解了热气体的吸入。
特别地,U形区段设置有至少一个通孔,以用于将空气流输送到气室外部,所述盖板被构造用于在给定方向上导引所述空气流。
以这种方式,空气流由盖板在最方便的位置导引,以缓解热气体的吸入。
特别地,U形区段具有包括上游壁和下游壁的典型构造,该上游壁和下游壁设置有相应的主面和相应的周向面,并且便利地,至少一个盖板被构造用于联接到上游壁和/或下游壁。
便利地,盖板是L形的,并且沿着主面和周向面与U形环区段接触。
特别地,盖板包括与主面接触的主壁和面向周向面的周向壁。
以这种方式,盖板增加U形区段在轴向方向上的厚度。
盖板还包括进一步减小轴向间隙的周向挡板。特别地,周向挡板在与周向壁相反的方向上从主壁突出,并且与周向壁共面。
特别地,盖板包括用于导向空气流的径向挡板。径向挡板从周向壁突出并与主壁共面。
为了便利地将盖板联接到U形区段,U形区段具有至少一个保持凹槽,并且盖板具有用于接合保持凹槽的至少一个保持轮廓。特别地,保持凹槽和保持轮廓具有匹配的形状,并且优选地是L形。
特别地,盖板包括与通孔流体连通的至少一个通道,优选地,通道切入盖板中。
以这种方式,盖板可在给定的方向上导向空气流。
特别地,通道在沿着盖板的边缘的一个自由端部处是敞开的。这允许在仅一个方向上输送空气流。
备选地,通道在沿着盖板的边缘的通道的相对端部处是敞开的,使得空气流可在两个方向上被导向。
特别地,盖板包括与所述通道流体连通的至少一个贯穿开口。这种构造允许空气流在沿着通道的任何点处流动。
特别地,密封组件包括多个相邻的盖板,且成形成为了密封组件的紧密性的益处在它们相应的端部处部分地重叠。
本发明还涉及提供一种燃气涡轮发动机,其没有现有技术的缺点。
根据本发明,提供了一种燃气涡轮发动机,其包括定子和转子,该转子被构造成围绕纵向轴线旋转;定子包括沿着纵向轴线分布的多个静叶组,并且转子包括沿着纵向轴线分布并与静叶组交替的多个叶片组,其中每个静叶组接合相应的密封环,该密封环包括如先前所公开并彼此连结的多个密封组件。
由先前公开的密封组件制成的密封环的实施缓解了热气体的吸入并改善了燃气涡轮发动机的性能。
附图说明
现在将参考附图描述本发明,所述附图示出本发明的多个非限制性实施例,在附图中:
- 图1是根据本发明的燃气涡轮发动机的示意性截面图,其中部分为了清楚起见而被移除;
- 图2是根据本发明的静叶和密封组件的透视图,其中部分为了清楚起见而被移除,并且部分以截面形式;
- 图3和图4是图2的密封组件的盖板的透视图,其中部分为了清楚起见而被移除,并且部分以截面形式;
- 图5是图3和图4的盖板的变型;
- 图6是根据本发明的密封组件的第二实施例的透视图,其中部分为了清楚起见而被移除,并且部分以截面形式;
- 图7是用于图2中公开的密封组件的盖板的变型的透视图,其中部分为了清楚起见而被移除,并且部分以截面形式;
- 图8是用于图2的密封组件的盖板的另一变型的透视图,其中部分为了清楚起见而被移除,并且部分以截面形式;
- 图9是根据本发明的第三实施例的密封组件的透视图,其中部分为了清楚起见而被移除,并且部分以截面形式;
- 图10是根据本发明的另一实施例的密封组件的截面图,其中部分为了清楚起见而被移除;以及
图11是图1的密封组件的截面图,其中部分为了清楚起见而被移除。
具体实施方式
在图1中,用数字1指示燃气涡轮发动机,其包括定子2和相对于定子2围绕纵向轴线A1旋转的转子3。转子3包括:轴4,其由图中未示出的多个轴向夹紧盘制成;和多个叶片组5(图1中仅示出其中两个),其沿着纵向轴线A1分布并由轴4支撑。定子2包括壳体6和多个静叶组7(图1中仅示出一个)。每个静叶组7插置在两个叶片组5之间,并且由壳体6支撑。静叶7的内端部接合相应的U形密封环8,该U形密封环8位于轴4的对应环形空腔9中。U形密封环8与静叶7或对应的组一起限定气室10。
诸如例如迷宫密封件的动态密封件11布置在U形密封环8和空腔8的底部中的轴之间。
在使用中,在高压下的热气体流在方向D1上流过静叶7和叶片5,并且决定转子3相对于定子2的旋转。同时,空气流在静叶7内部流到气室10,并且从气室10流过空腔9。
参照图2,U形密封环8包括多个密封组件12,密封组件12又包括U形区段13和两个相邻的盖板14,并且连接到多个静叶7(图2中仅示出其中一个)。
每个U形区段13包括底壁15、上游壁16和相对于在燃气涡轮发动机1(图1)中的热气体的方向D1的下游壁17。上游壁16和下游壁17包括相应的外部主面18和19以及相应的周向面20和21。
每个U形区段13被成形为接合静叶7的底部,使得U形区段13和静叶7包封气室10。
每个静叶7包括翼型件22、外护罩23和联接到U形区段13的内护罩24。翼型件22设置有冷却空气导管25,该冷却空气导管25由外护罩23上的专用开口馈送。内护罩24包括平台26、前缘凸缘27和从平台26径向地向内延伸的后缘凸缘28。前缘凸缘27沿着热气体流动方向D1位于后缘凸缘28的上游,并且在相应的环形座中联接到上游壁16,而后缘凸缘28在相应的环形座中联接到下游壁17。
上游壁16设置有至少一个通孔29,以用于将空气流输送到气室外部,并且优选地设置有周向地分布的多个通孔29。
每个盖板14被构造用于联接到上游壁16,用于将空气流朝向平台26导引。
根据附图中未示出的实施例,下游壁还设置有周向地分布的多个通孔,并且附加盖板被构造用于联接到上游壁,以用于将空气流朝向平台导引。
每个盖板14被成形为区段,并且布置成与U形区段13的主面18和周向面20接触。
每个盖板14包括面向主面18的主壁30和面向周向面20的周向壁31。
如图3中更好地所示,每个盖板14包括从周向壁31的相对侧的主壁30突出的周向挡板32。特别地,周向挡板32与周向壁31共面。
上游壁16具有从主面18延伸的保持凹槽33,以用于容纳从盖板14的主壁30延伸的保持轮廓34。保持凹槽33和保持轮廓34具有匹配的形状,并且优选地为L形的。
参照图4,每个盖板14包括通道35,该通道35被构造成在使用中与通孔29流体连通。每个通道35沿着主面18和周向面20延伸,并且切入盖板14的主壁30和周向壁31中。特别地,每个通道35包括切入主壁30中的盲凹槽和开口凹槽,该开口凹槽切入周向壁31中并与盲凹槽连通。换句话说,通道仅在沿着周向壁31的端部处是敞开的。
根据图5中所示的变型方案,每个通道35在两个端部处都是敞开的。
参照图6中公开的实施例,附图标记36指示密封组件,其包括U形区段37和盖板38。U形区段37与U形区段13的区别在于孔29(图2)由通孔39代替。由于这个原因,U形区段37的其它部分将以用于指示U形区段13(图2)的对应部分的相同的附图标记指示。
通孔39终止于底壁15附近,并且由于这个原因,盖板38覆盖主面18的更大部分。盖板38与盖板14的区别在于设置有大于图2中所示主壁30的主壁40。盖壁38的其它部分以指示盖板14(图2)的对应部分的相同的附图标记指示。
根据图7的变型方案,盖板14包括与相应的通道35(图4)流体连通的贯穿开口41。贯穿开口41沿着主壁30和/或周向壁31定位。
根据图8的另一变型方案,盖板14包括从周向壁31突出的径向挡板42。径向挡板42与主壁30基本上共面。
参照图9中公开的实施例,附图标记43指示密封组件,其包括U形区段44和盖板45。U形区段44与U形区段13(图2)的区别在于,它包括平行于保持凹槽33的一个附加保持凹槽46。
类似地,盖板45与盖板14的区别在于,它包括平行于保持轮廓34的附加保持轮廓47。
根据图10的实施例,密封组件与前面的实施例的不同之处在于形成在前凸缘27中的通孔48。在前凸缘27中形成的通孔48可为除了U形区段中的通孔之外的通孔,或者仅仅是用于从气室10中排出空气的唯一通孔。根据第二种选择,盖板49具有引导、特别是偏转从气室10流出的空气流的功能。
根据附图中未示出的另一变型方案,通孔形成在后凸缘中。
参照图11,盖板14被成形为在它们相应的端部处部分地重叠。
最后,明显的是,在不脱离如所附权利要求书中限定的本发明的范围的情况下,可对本文描述的定子组件和燃气涡轮进行修改和变型。
Claims (16)
1.一种用于接合燃气涡轮发动机的多个静叶的密封组件,所述密封组件包括:
- U形区段(13;37;44),其被构造用于接合至少一个静叶(7),使得所述U形区段(13;37;44)和所述静叶(7)包封气室(10),所述气室(10)通过至少一个通孔(29;39;48)与外部连通,以用于将空气流输送到所述气室(10)外部;和
- 至少一个盖板(14;38;45;49),其被构造用于联接到所述U形区段(13;37;44),以用于在给定方向上引导所述空气流。
2.根据权利要求1所述的密封组件,其中,所述U形区段(13;37;44)设置有至少一个通孔(29;39),以用于将空气流输送到所述气室(10)外部,所述盖板(14;38;45)被构造用于在给定方向上导引所述空气流。
3.根据权利要求1或2所述的密封组件,其中,所述U形区段(13;37;44)包括上游壁(16)和下游壁(17),所述上游壁(16)和所述下游壁(17)设置有相应的主面(18,19)和相应的周向面(20,21)。
4.根据权利要求3所述的密封组件,其中,所述至少一个盖板(14;38;45)被构造用于联接到所述上游壁(16)和/或所述下游壁(17)。
5.根据权利要求3或4所述的密封组件,其中,所述盖板(14;38;45)沿着所述主面(18;19)和所述周向面(20;21)与所述U形环区段接触。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的密封组件,其中,所述盖板(14;38;45)包括与所述主面(18;19)接触的主壁(30;40)和面向所述周向面(20;21)的周向壁(31)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的密封组件,其中,所述盖板(14;38;45)包括周向挡板(32),特别地,所述周向挡板(32)在与所述周向壁(31)相反的方向上从所述主壁(30;40)突出,特别地,所述周向挡板(32)与所述周向壁(31)共面。
8.根据权利要求4或5所述的密封组件,其中,所述盖板(14)包括径向挡板(42),特别地,所述径向挡板(42)从所述周向壁(31)突出并且与所述主壁共面。
9.根据前述权利要求中任一项所述的密封组件,其中,所述U形区段(13;37;44)具有至少一个保持凹槽(33),并且所述盖板(14;38;45)具有用于接合所述保持凹槽(33)的至少一个保持轮廓(34),特别地,所述保持凹槽(33)和所述保持轮廓(34)具有匹配的形状,并且优选地为L形的。
10.根据权利要求9所述的密封组件,其中,所述U形区段(44)具有平行于所述保持凹槽(33)的另一保持凹槽(46),并且所述盖板(45)具有平行于所述保持轮廓(34)的另一保持轮廓(47),特别地,所述另一保持凹槽(46)和所述另一保持轮廓(47)具有匹配的形状,并且优选地为L形的。
11.根据权利要求2至10中任一项所述的密封组件,其中,所述盖板(14;38;45)包括与所述通孔(29;39)流体连通的至少一个通道(35),优选地,所述通道(35)切入所述盖板(14;38;45)中。
12.根据权利要求11所述的密封组件,其中,所述通道(35)在沿着所述盖板(14;38;45)的边缘的一个自由端部处是敞开的。
13.根据权利要求11或12所述的密封组件,其中,所述通道(35)在沿着所述盖板(14)的所述边缘的两个自由端部处是敞开的。
14.根据权利要求11或12或13所述的密封组件,其中,所述盖板(14)包括与所述通道(35)流体连通的至少一个贯穿开口(41)。
15.根据前述权利要求中任一项所述的密封组件,并且包括多个相邻的盖板,且成形成在它们相应的端部处部分地重叠。
16.一种燃气涡轮发动机,包括定子(2)和构造成围绕纵向轴线(A)旋转的转子(3);所述定子(2)包括沿着所述纵向轴线(A)分布的多个静叶组(7),并且所述转子(3)包括沿着所述纵向轴线(A)分布并与所述静叶组(7)交替的多个叶片组(5),其中,至少一个静叶组接合相应的密封环,所述密封环包括根据前述权利要求中任一项所述并彼此连结的多个密封组件(12;36;43)。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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