CN205744003U - 燃气涡轮机 - Google Patents

Abstract

一种燃气涡轮发动机中的涡轮包括具有形成在槽腔中的密封的定子叶片和转子叶片。槽腔可包括限定在定子叶片和转子叶片的相对内侧面之间的轴向间隙。密封可包括：定子悬垂部，其从定子叶片向转子叶片延伸，以便包括外侧边缘和内侧边缘，以及限定在两者之间的悬垂面；转子外侧面，其从平台边缘径向地向内延伸，转子外侧面跨越槽腔的轴向间隙与悬垂面的至少一部分相对；以及第一轴向突出部，其从转子外侧面向定子叶片延伸。定子悬垂部和转子叶片的第一轴向突出部可构造成轴向地重叠。

Description

燃气涡轮机

技术领域

本实用新型大体上涉及燃气涡轮发动机(“燃气涡轮机”)，且更具体地涉及用于燃气涡轮发动机的轮缘腔(rim cavity)密封系统和方法。

背景技术

在运行期间，由于热气道的极端温度，要非常小心来防止构件达到会损害或劣化它们的运行或性能的温度。对于极端温度尤其敏感的一个地区是热气道内侧的空间。常被称作涡轮的内轮空间或者轮缘腔的此地区包含旋转转子叶片附接到其上的若干涡轮叶轮或转子。虽然转子叶片设计成承受热气道的高温，但转子不能，并且因此需要防止热气道的工作流体流入轮缘腔。然而，如将会理解的，在旋转叶片和周围的静止部件之间有必要存在轴向间隙，并且工作流体的热气体是穿过这些间隙而获得到达内部区域的进出口。此外，由于发动机变热的方式以及不同的热膨胀系数，取决于发动机运行的方式，这些间隙可能变宽或者收缩。大小上的此变化使这些间隙的正确密封成为困难的设计挑战。

更具体地，燃气涡轮机包括带有若干列定子叶片和转子叶片的涡轮段，其中转子叶片的级围绕定子叶片的静止导叶一起旋转。定子叶片和与其相关的组件延伸进入形成于转子叶片的两个级之间的轮缘腔。在转子叶片和定子叶片的内护罩之间，并在定子叶片隔板的内侧表面和两个转子盘轮缘延伸部之间形成密封件。如将会理解的，热气流压力在定子叶片的前侧上比在后侧上高，且因此在轮缘腔内存在压差。在现有技术中，定子隔板的内侧表面上的密封件可用来控制跨越定子叶片列的泄漏流。此外，可在定子叶片盖板上使用刀口密封件来产生反对进入轮缘腔的热气体吸收的密封。尽可能地防止进入轮缘腔的热气体吸收摄入，因为转子盘是由与翼型件相比相对低温材料制成的。作用在转子盘上的高应力与暴露于高温一起将热学上弱化转子盘并且缩短其寿命。从定子隔板排放的吹扫冷却空气排放已经被用来吹扫热气流吸收的轮缘腔。

然而，在控制轮缘腔泄漏流以便减少吹扫空气的使用方面进展甚少。关于吹扫的分布方面的困难导致不充分利用，这当然产生了成本。如将会理解的，吹扫系统增加了发动机的制造和维护成本，并且在维护来自轮缘腔的期望水平的压力或者流出量方面常常是不精确的。此外，吹扫流不利地影响涡轮发动机的性能和效率。即，增高水平的吹扫空气降低发动机的输出和效率。因此，期望的是最小化吹扫空气的使用。结果，对于使间隙、槽腔和/或轮缘腔更好地密封于流道的热气体的改善的方法、系统和/或装置存在持续的需求。

实用新型内容

本申请因而描述了一种燃气涡轮机，其具有包括定子叶片和转子叶片的涡轮，定子叶片和转子叶片具有在槽腔中形成的密封。槽腔可包括限定在定子叶片和转子叶片的相对面之间的轴向间隙。该密封可包括：定子悬垂部，其从定子叶片向转子叶片延伸，以便包括外侧边缘和内侧边缘，以及限定在两者之间的悬垂面；转子外侧面，其从平台边缘径向地向内延伸，该转子外侧面跨越槽腔的轴向间隙与悬垂面的至少一部分相对；以及第一轴向突出部，其从转子外侧面朝定子叶片延伸。定子悬垂部和转子叶片的第一轴向突出部可构造成轴向地重叠。

可选地，第一轴向突出部包括相对于定子悬垂部的内侧位置，使得定子悬垂部外悬至少第一轴向突出部的末梢。

可选地，第一轴向突出部包括天使翼突出部，天使翼突出部包括在末梢处上翻的唇部。

可选地，外侧边缘包括在穿过涡轮的流道的内边界处的位置，且其中平台边缘包括在穿过涡轮的流道的内边界处的位置。

可选地，定子悬垂部包括限定流道的内边界的一部分的悬垂部顶侧；且其中转子叶片包括从平台边缘轴向地延伸的平台，以便限定流道的内边界的一部分。

可选地，转子外侧面包括限定在平台的悬垂鼻部和第一轴向突出部之间的凹处。

可选地，定子悬垂部的内侧边缘包括轴向凸出边缘；且其中定子悬垂部的凸出内侧边缘与转子外侧面的凹处径向地重叠。

可选地，定子悬垂部的凸出内侧边缘与转子外侧面的凹处的径向中点区域径向地一致。

可选地，定子悬垂部的外侧边缘包括轴向凸出边缘，其中定子悬垂部的内侧边缘包括轴向凸出边缘，且其中凸出内侧边缘和凸出外侧边缘限定定子悬垂部的悬垂面的凹陷部分。

可选地，转子外侧面的凹处的外侧边缘径向地重叠悬垂面的凹陷部分。

可选地，转子外侧面的凹处的外侧边缘与悬垂面的凹陷部分的径向中点区域径向地一致。

可选地，转子内侧面包括由其向定子叶片延伸的第二轴向突出部，且其中定子悬垂部和转子叶片的第二轴向突出部构造成轴向地重叠。

可选地，第二轴向突出部包括天使翼突出部，第二轴向突出部包括比第一轴向突出部更长的轴向长度，其中，与悬垂部顶侧相对，定子悬垂部包括悬垂部底侧，其从定子悬垂部的内侧边缘轴向地延伸至径向延伸的定子内侧面，且其中转子内侧面从转子外侧面径向地向内延伸，其中转子内侧面跨越槽腔的轴向间隙与定子内侧面的至少一部分相对。

可选地，定子内侧面包括由其向转子叶片延伸的轴向突出部，且其中定子叶片的轴向突出部和转子叶片的第二轴向突出部构造成轴向地重叠。

可选地，转子叶片的第二轴向突出部包括相对于定子叶片的轴向突出部的内侧位置，使得定子叶片的轴向突出部外悬至少转子叶片的第二轴向突出部的末梢。

可选地，定子叶片和转子叶片之间跨越槽腔的轴向重叠构造成以便允许定子叶片中的一个相对于转子叶片中的对应的且已安装的一个的内侧插入安装。

可选地，密封包括与对应的内侧结构轴向地重叠的外侧结构，且其中外侧结构定位在定子叶片上且内侧结构定位在转子叶片上。

可选地，槽腔包括在涡轮的旋转零件和静止零件之间周向地延伸的轴向间隙，其中转子叶片包括翼型件，其置放于穿过涡轮的流道中，并且与流经其中的工作流体相互作用，且其中涡轮定子叶片包括翼型件，其置放于穿过涡轮的流道中，并且与流经其中的工作流体相互作用。

可选地，槽腔包括形成在转子叶片的上游侧和定子叶片的下游侧之间的一个，且其中密封包括与转子叶片相同构造的一列转子叶片以及与定子叶片相同构造的一列定子叶片之间的轴向轮廓。

可选地，槽腔包括形成在转子叶片的下游侧和定子叶片的上游侧之间的一个，且其中密封包括与转子叶片相同构造的一列转子叶片以及与定子叶片相同构造的一列定子叶片之间的轴向轮廓。

在结合附图和所附权利要求时查看优选实施例的以下详细描述之后，本申请的这些以及其他特征将变得显而易见。

附图说明

通过对结合附图的本实用新型的示例性实施例的以下更详细的描述的仔细研究，本实用新型的这些以及其他特征将被更完整地理解和了解，在附图中：

图1是其中可使用根据本申请的实施例的叶片组件的示例性涡轮发动机的示意性图示；

图2是图1的燃气涡轮发动机的压缩机段的截面视图；

图3是图1的燃气涡轮发动机的涡轮段的截面视图；

图4是根据本实用新型的某些方面的若干列转子和定子叶片的内径向部分的示意性截面视图；

图5是根据本实用新型的示例性实施例的槽腔密封布置组件的截面视图；

图6是根据本实用新型的备选实施例的槽腔密封布置组件的截面视图；

图7是根据本实用新型的示例性实施例的包括带有空气幕组件的密封布置的槽腔的截面视图；

图8是根据本实用新型的备选实施例的包括带有空气幕组件的密封布置的槽腔的截面视图；

图9是根据本实用新型的备选实施例的包括带有空气幕组件的密封布置的槽腔的截面视图；以及

图10是根据本实用新型的备选实施例的包括带有空气幕组件的密封布置的槽腔的截面视图。

具体实施方式

本实用新型的方面和优点在以下后面的描述中陈述，或者从描述中可以是显而易见的，或者可通过本实用新型的实践而获悉。现在将详细参考来本实用新型的当前实施例，其一个或更多个示例在附图中图示。详细描述使用数字标号来指代图中的特征。图中和描述中相似或相同的标号可用来指本实用新型的实施例的相似或相同的零件。如将会了解的，各个示例通过本实用新型的说明来提供，并且不是本实用新型的限制。实际上，对于本领域技术人员将显而易见的是可在本实用新型中做出修改和变型而不背离其范围或精神。例如，作为一个实施例的一部分图示或者描述的特征可用在另一个实施例上而产生又再一个实施例。因此，意图本实用新型覆盖落入所附权利要求及其等价物的范围内的此类修改和变型。应理解的是本文提及的范围和极限包括位于所述极限内的所有子范围，包括极限本身，除非另外指明。此外，已经选择了某些用语来描述本实用新型及其构件子系统和零件。在可能的程度上，基于对于技术领域常见的用辞来选择这些用语。但是，将会理解的是此类术语常面临不同的解释。例如，在本文可能指代为单个构件的可能在别处指代为由若干构件构成，或者在本文可能指代为包括若干构件的可能在别处指代为单个构件。在理解本实用新型的范围方面，应该不仅注意所使用的特定用辞，还应该注意所附的说明以及上下文，以及所指代和描述的构件的结构、构造、功能和/或用途，包括用语与若干附图相关的方式，以及当然还有该用辞在所附权利要求中的确切用途。另外，尽管以下示例是关于某些类型的涡轮发动机呈现的，但是本实用新型的技术也可应用于相关技术领域中的本领域技术人员将会理解的其他类型的涡轮发动机。

考虑到涡轮发动机运行的本质，贯穿此申请可使用若干描述性用语以便解释发动机和/或包括在其中的若干子系统或构件的功能，并且可以证明在此部分的开始限定这些用语是有益的。因此，除非另外指出，否则这些术语及它们的定义如下。用语“前”和“后”，在没有更进一步的特异性的情况下，指相对于燃气涡轮发动机的定向的方向。就是说，“前”指的是发动机的前部或压缩机端，而“后”指的是发动机的后部或涡轮端。将会了解的是这些用语中的每一个都可用来指发动机内的运动或相对位置。用语“下游”和“上游”用来指具体导管内相对于穿过其移动的流的总方向的位置。(将会了解的是这些用语指正常运行期间相对于预计流动的方向，其对于本领域任何技术人员中的任一个都应该是显而易见的)。用语“下游”指的是正在流经具体导管的流体的方向，而“上游”指的是与之相反的方向。因此，例如，穿过涡轮发动机的工作流体的主流(其为移动穿过压缩机的空气且然后变成燃烧器内和之外的燃烧气体)可描述为在朝向上游或压缩机的前端的上游位置开始并在朝向下游或涡轮的后端的下游位置终止。关于描述普通类型的燃烧器内的流的方向，如以下更详细地描述，将会了解的是压缩机排放空气典型地穿过冲击端口进入燃烧器，冲击端口朝向燃烧器的后端(相对于燃烧器纵向轴线及限定前/后区别的前述压缩机/涡轮位置)集中。一旦在燃烧器中，压缩空气就由形成在内部腔室周围的环形流引向燃烧器的前端，在该处空气流进入内部腔室并且反转其流动方向，朝向燃烧器的后端行进。在又另一个背景下，穿过冷却通道的冷却剂流可以以相同的方式处理。

另外，考虑压缩机和涡轮在中心共同轴线周围的配置，以及许多燃烧器类型所常用的圆柱形配置，描述相对于轴线的位置的用语可在本文中使用。就这一点而言，将了解到的是，用语“径向”指的是垂直于轴线的移动或位置。与此相关，可要求描述距中心轴线的相对距离。在这种情形中，例如，如果第一构件比第二构件更靠近中心轴线置放，则第一构件将描述为关于第二构件“径向朝内”或在第二构件的“内侧”。另一方面，如果第一构件比第二构件更远离中心轴线置放，则第一构件将在本文中描述为关于第二构件“径向朝外”或在第二构件的“外侧”。另外，将了解到的是，用语“轴向”指的是平行于轴线的移动或位置。最后，用语“周向”指的是在轴线周围的移动或位置。如所提到的那样，虽然这些用语可关于延伸通过发动机的压缩机区段和涡轮区段的共同中心轴线应用，但是这些用语还可关于发动机的其他构件或子系统使用。例如，在圆柱形燃烧器的情形中(这对许多燃气涡轮机械是常用的)，给予这些用语相对意义的轴线是延伸通过截面形状的中心的纵向中心轴线，该截面形状最初是圆柱形，但是随着其接近涡轮过渡到更环形的轮廓。

图1是燃气涡轮机10的示意性图示。一般而言，燃气涡轮机通过从由在压缩空气流中燃料的燃烧所产生的加压热气体流抽取能量而运行。如图1中所示，燃气涡轮机10可构造成带有轴向压缩机11，其通过公共轴或转子机械地联接到下游涡轮段或涡轮12，以及定位在压缩机11和涡轮12之间的燃烧器13。

图2图示了可用在图1的燃气涡轮机中的示例性多级轴向压缩机11的视图。如图所示，压缩机11可包括多个级。各个级都可包括一列压缩机转子叶片14，继之以一列压缩机定子叶片15。因此，第一级可包括一列压缩机转子叶片14，其围绕中心轴旋转，继之以一列压缩机定子叶片15，其在运行期间保持静止。

图3图示了可用在图1的燃气涡轮机中的示例性涡轮段或涡轮12的局部视图。涡轮12可包括多个级。图示了三个示例性的级，但是在涡轮12中可存在更多或更少的级。第一级包括多个涡轮轮叶或转子叶片16(“转子叶片”)，其在运行期间围绕轴旋转，以及多个喷嘴或定子叶片(“定子叶片”)17，其在运行期间保持静止。定子叶片17通常彼此周向地隔开并且围绕旋转轴线固定。转子叶片16可安装在用于围绕轴旋转的涡轮盘或叶轮(未示出)上。还示出了涡轮12的第二级。第二级类似地包括多个周向地隔开的定子叶片17，继之以多个周向地隔开的转子叶片16，其也安装在用于旋转的涡轮叶轮上。还示出了第三级，且其类似地包括多个定子叶片17和转子叶片16。将会了解的是定子叶片17和转子叶片16位于涡轮12的热气道中。热气流穿过热气道的方向由箭头指示。如本领域技术人员将会了解的，涡轮12可具有比图3中所示更多或者某些情况下更少的级。每个附加的级都可包括一列定子叶片17，继之以一列转子叶片16。

在一个运行的示例中，压缩机转子叶片14在轴向压缩机11内的旋转可压缩空气流。在燃烧器13中，当压缩空气与燃料混合并点燃时可释放能量。可称之为工作流体的从燃烧器13所得到的热气流然后被引到转子叶片16上，该工作流体流引起转子叶片16围绕轴的旋转。由此，工作流体流的能量转换成旋转叶片的机械能，并且，由于转子叶片和轴之间的连接，转换成旋转轴的机械能。轴的机械能然后可用来驱动压缩机转子叶片14的旋转，使得产生所需的压缩空气的供应，并且还例如用来驱动发电机以产生电力。

图4示意性地图示了根据本申请的某些方面的若干列叶片如它们可能在涡轮中构造的那样的截面视图。如本领域技术人员将会了解的，视图包括两列转子叶片16和定子叶片17的内侧结构。每个转子叶片16通常都包括翼型件30、燕尾榫32以及在翼型件30和燕尾榫32之间典型地称作柄部36的构件，翼型件置放于热气道中并且与涡轮的工作流体(其流动方向由箭头31指示)相互作用，燕尾榫32将转子叶片16附接到转子叶轮34上。如本文中所使用的，柄部36意在指转子叶片16的置放于附接工具(在此情况下是燕尾榫32)和翼型件30之间的区段。转子叶片16还可包括位于柄部36和燕尾榫30的连接部处的平台38。每个定子叶片17通常都包括翼型件40以及在翼型件40的径向内侧的内侧壁42和隔板44，翼型件40置放于热气道中并且与工作流体相互作用。典型地，内侧壁42是与翼型件40一体的并且形成热气道的内边界。隔板44典型地附接到内侧壁42上(尽管可能与其一体形成)并且沿向内径向方向延伸以与正好定位于其内侧的旋转构件一起形成密封45。

将会了解的是沿着热气道的径向向内边缘或内部边界在旋转和静止构件之间存在轴向间隙。存在将在本文中被称为“槽腔50”的这些间隙是因为在旋转零件(即，转子叶片16)和静止零件(即，定子叶片17)之间必须维持空间。由于发动机变热的方式以及以不同的负载水平操作，以及，一些构件的不同的热膨胀系数，槽腔50的宽度(即，跨越间隙的轴向距离)通常是变化的。就是说，取决于发动机被运行的方式，槽腔50可以加宽或者缩窄。因为对于旋转零件而言刮擦静止零件是极度不期望的，发动机必须设计成使得在所有运行条件期间在槽腔50位置都维持至少一些空间。这通常导致这样的槽腔50，其在一些运行条件期间具有窄的开口而在其他运行条件期间具有相对宽的开口。当然，带有相对宽的开口的槽腔50是不期望的，因为其招致更多的工作流体进入涡轮轮空间的摄入。

将会了解的是槽腔50通常存在于沿热气道的径向向内边界的旋转零件与静止零件交界的每个点处。因此，如图所示，槽腔50形成在转子叶片16的后缘和定子叶片17的前缘之间，以及定子叶片17的后缘和转子叶片16的前缘之间。典型地，关于转子叶片16，柄部36限定了槽腔50的一个边缘，而关于定子叶片17，内侧壁42或其他类似的构件限定了槽腔50的另一个边缘。将在下文更详细讨论的轴向突出部51可构造在槽腔50内，以提供限制工作流体的摄入的弯曲通道或密封。轴向突出部51可限定为径向的薄延伸部，其从跨越槽腔50相对的转子叶片16和定子叶片17的内侧结构或面突出。如将会了解的，轴向突出部51可包括在叶片16,17的每一个上，使得它们围绕涡轮基本周向地延伸。如图所示，轴向突出部51可包括所谓的“天使翼(angel wing)”突出部52，其从转子叶片16的内侧结构延伸。如图所示，天使翼突出部52的外侧、定子叶片17的内侧壁42可向转子叶片16突出，由此形成在槽腔50的一部分上悬垂或者悬臂的定子悬垂部53。通常，在天使翼52的内侧，槽腔50被称之为过渡成轮空间腔54。

如所指出的那样，期望的是防止热气道的工作流体进入槽腔50和轮空间腔54，因为极高的温度可能损坏此区域内的构件。可构造轴向重叠的天使翼52和定子悬垂部53以便限制一些摄入。但是，因为槽腔50开口变化的宽度以及此类密封的限制，如果腔不用从压缩机流出的相对高水平的压缩空气吹扫，则工作流体会定期地被摄入轮空间腔54。如所指出的那样，因为吹扫空气负面地影响发动机的性能和效率，其使用应该被极小化。

图5到6提供了根据本实用新型的实施例的槽腔密封55的截面视图。如将会了解的，所描述的实施例包括实现了成本经济且有效的密封解决方案的若干密封构件类型的具体几何布置。如申请人已经发现的，以本实用新型所描述并要求的方式布置，这些构件一起作用以创建有益的流模式，其提供了显著的密封益处，而不会过度依赖吹扫空气，如所指出的那样，这增强了整体发动机效率。另外，本文描述的布置完成了密封目标而没有增加维护成本以及机械停机时间的限制性互锁以及复杂的构造。更具体地，构造定子叶片组件和转子叶片组件之间跨越槽腔的轴向重叠以便允许定子叶片组件相对于已经安装的一列或多列相邻转子叶片的内侧插入安装。根据优选的实施例，密封55可包括定位于定子叶片组件上的外侧密封结构，其轴向地与定位于转子叶片组件上的内侧密封结构重叠，但是，如查看图5和6之后将会了解的，它们并不由此互锁，从而妨碍或者阻止定子叶片的插入安装。此外，作为关于图7到10的讨论的一部分，本申请将讨论通过使用空气流增强槽腔密封的实施例，根据优选实施例，空气流与定子叶片内的内部冷却通道以及本文讨论的密封构造的其他方面协同工作。如图5中所示，定子叶片17可包括从定子叶片17向转子叶片16延伸的定子悬垂部53。定子悬垂部53可包括外侧边缘56和内侧边缘57，以及限定在外侧边缘56和内侧边缘57之间的悬垂面58。外侧边缘56可定位在穿过涡轮的流道的内边界处。如所提及的，定子悬垂部53可包括侧壁42的一部分并且限定流道的内边界的一部分。定子悬垂部53的该外表面将被称为悬垂部顶侧59。与悬垂部顶侧59相对，定子悬垂部53包括从定子悬垂部53的内侧边缘57轴向地延伸至定子内侧面62的悬垂部底侧60，定子内侧面62是限定槽腔50的一部分的径向延伸的内壁。如已经描述的，转子叶片16可包括从平台38的平台边缘66径向向内延伸的转子外侧面65。平台边缘66可定位在穿过涡轮的流道的内边界处。如图所示，转子外侧面65可跨越槽腔50的轴向间隙与悬垂部面58相对。外径向或第一轴向突出部51可从转子外侧面65向定子叶片17延伸。如图所示，第一轴向突出部51可相对于定子悬垂部53在内侧定位。定子悬垂部53和第一轴向突出部51可构造成使得定子悬垂部53轴向地重叠第一轴向突出部51。以这种方式，定子悬垂部53可以外悬至少第一轴向突出部51的末梢67。如所描绘的，第一轴向突出部51可构造成天使翼突出部52。天使翼突出部52可构造成在末梢67处包括上翻的、凹的唇部。转子外侧面65可如图所示包括限定在平台的悬垂鼻部和第一轴向突出部51之间的凹处68。根据优选的实施例，定子悬垂部53的内侧边缘57可构造成包括轴向凸出边缘。如图所示，内侧边缘57的轴向凸出边缘可构造成以便与转子外侧面65的凹处68的径向高度径向地重叠。更优选地，如图所示，内侧边缘57的凸出边缘可构造成以便与转子外侧面65的凹处68的径向中点区域径向地一致。以这种方式，结构可以配合以便引发若干转回流模式，其限制热气体摄入并且创建有效的槽腔密封。此外，定子悬垂部53的外侧边缘56可构造成以便也包括轴向凸出边缘，使得与内侧凸出边缘57一起形成悬垂面58的凹陷部分72。优选地，转子外侧面65的凹处68的外侧边缘定位成以便径向地重叠悬垂面58的凹陷部分72。如图所示，转子外侧面65的凹处68的外侧边缘56可定位成以便与悬垂面58的凹陷部分的径向中点区域径向地一致。

如图6中所示，转子叶片16可包括从转子外侧面65向内延伸的转子内侧面69。如将会了解的，转子内侧面69可构造成跨越槽腔50的轴向间隙与定子内侧面62相对。如图所示，转子内侧面69可包括由其向定子叶片17延伸的内径向或第二轴向突出部51。定子悬垂部53和转子叶片的第二轴向突出部51可构造成轴向地重叠。与第一轴向突出部51类似，第二轴向突出部51可构造成在末梢67处包括上翻的唇部的天使翼突出部52。如图所示，第二轴向突出部51可具有比第一轴向突出部51更长的轴向长度。

根据优选的实施例，定子内侧面62可包括由其向转子叶片16延伸的轴向突出部51。定子叶片17的轴向突出部51和转子叶片16的第二轴向突出部51可构造成以便轴向地重叠。更具体地，转子叶片16的第二轴向突出部51可构造成正好在定子叶片17的轴向突出部51的内侧，使得定子叶片17的轴向突出部51外悬至少转子叶片16的第二轴向突出部51的末梢67。如将会了解的，图5和6的槽腔50提供了一个示例，给定穿过流道的流31的指示方向，在该处槽腔50形成在转子叶片16的上游侧和定子叶片17的下游侧之间。应该意识到本实用新型的备选实施例包括其中槽腔50形成在转子叶片16的下游侧和定子叶片17的上游侧之间的情况。

图7到10是槽腔构造的截面视图，该槽腔构造具有包括按照本实用新型的示例性实施例的空气幕组件的密封布置55。如图所示，这些构造的示例性槽腔密封55可包括许多已经描述过的相同的密封构件。即，在优选的实施例中，如以上所描述的，定子悬垂部53朝向转子叶片16延伸，以便外悬从转子叶片16突出的轴向突出部51。如之前所讨论的，轴向突出部51可构造成从转子外侧面65向定子叶片17延伸的天使翼突出部52。作为图7到10的密封55的一部分，可将一个或更多个端口73设置在定子悬垂部53的悬垂部底侧60上。端口73可构造成将冷却剂指向轴向突出部51。更具体地，如图所示，端口73可构造成使从端口73排出的流体瞄准到天使翼52的外侧表面74上。如关于图9和10的实施例更完整地讨论的，天使翼52的外侧表面74可构造成接纳从端口73排出的流体并以期望的方式使其偏转，诸如朝向槽腔50的入口76，以便抵抗热气体的摄入。

由端口73排出的流体可为冷却剂，其典型地是从压缩机流出的压缩空气。如图所示，端口73可构造成经由形成在定子叶片17内的一个或更多个内部冷却通道77与诸如冷却剂气室75的冷却剂源流体地连通。可穿过定子悬垂部53形成内部冷却通道77。如将会了解的，冷却剂气室75可采用许多构造。冷却剂气室75可构造成使冷却剂从冷却剂源循环穿过定子叶片，其可为穿过翼型件40形成的内部通道。根据图7到9中所示的优选实施例，冷却剂通道77可构造成在到达端口73之前正好在悬垂部顶侧59的表面和/或悬垂面58下延伸。如将会了解的，标定为悬垂部顶侧59和悬垂面58的表面区域是需要高水平的主动内部冷却的区域。通过将穿过端口73最终地排出的冷却剂带至非常靠近这些区域内的表面，冷却剂被有效地用于经由移动穿过冷却通道77来对流地冷却这些表面区域，并且经由端口73排出冷却来抵抗热气体摄入。根据示例性实施例，冷却通道77可构造成若干平行的内部通道，它们以围绕涡轮规律的周向间隔紧密地隔开。

如图8中所示，端口73可沿轴向方向(而不是图7的径向方向)倾斜，以便增强性能的某些方面。角度的方向可朝向槽腔50的入口76，以便形成抵抗摄入的更直接的空气幕。更具体地，参考内侧瞄准的(trained)基准线79(即，其呈现了起始于端口73且然后沿内侧方向朝涡轮的轴线延伸的线)，端口73是轴向地倾斜的，使得来自端口73的排放的方向(“排放方向”)80创建相对于内侧瞄准的基准线79的排放角81。正角是从定子内侧面向外瞄准的角。根据某些实施例，排放角81可在20和60°之间。如所指出的，端口73可具有轴向倾斜，由此具有基本与内侧瞄准的基准线79相同的排放方向80。根据优选的实施例，通过将通道77的出口端口73沿周向方向定向，排放也可具有沿旋转方向的螺旋分量。

根据其他实施例，如图9和10中所示，天使翼突出部52可构造成包括偏转结构82，偏转结构82构造成以便以期望的方式将来自端口73的冷却剂偏转。如图9和10中所示，偏转结构82可沿轴向突出部51的外侧表面74定位，并且可从外侧表面74突出。根据优选的实施例，偏转结构82包括用于朝向槽腔50的入口76指引冷却剂的偏斜表面。例如，如图9中所示，偏转结构82可包括相对于轴向突出部51的外侧表面74偏斜地定向的偏转表面，以便使来自端口73的径向对齐的冷却剂排放继续偏转并且沿着外侧表面74更加轴向的流径偏转。偏转方向可为沿着槽腔的入口76的方向。如图10中所示，在备选的实施例中，偏转结构可包括使排放更加直接地朝向入口76(即，沿着竖直或径向方向)偏转的结构。

如本领域技术人员将会了解的，以上关于若干示例性实施例描述的许多不同的特征和构造还可选择性地应用以形成本实用新型的其他可能实施例。出于简要的目的并且考虑到本领域普通技术人员的能力，在本文中没有仔细讨论每种可能的迭代，但是由所附若干权利要求所囊括的所有组合以及可能的实施例都旨在成为本实用新型的一部分。此外，通过本实用新型的若干示例性实施例的以上描述，本领域技术人员将会发觉改善、改变和修改。在本领域内的此类改善、改变和修改也旨在由所附权利要求所覆盖。另外，应显而易见的是之前所述仅涉及本申请的所描述的实施例，且在本文中可做出多种改变和修改而不背离如由所附权利要求及其等价物所限定的本申请的精神和范围。

Claims (20)

1.一种燃气涡轮机，其包括涡轮，所述涡轮包括定子叶片和转子叶片，所述定子叶片和转子叶片具有形成于槽腔中的密封，所述槽腔形成于所述定子叶片和转子叶片之间并包括限定在所述定子叶片和转子叶片的相对面之间的轴向间隙，所述密封包括：

定子悬垂部，其从所述定子叶片向所述转子叶片延伸，以便包括外侧边缘和内侧边缘，以及限定在两者之间的悬垂面；

转子外侧面，其从平台边缘径向地向内延伸，所述转子外侧面跨越所述槽腔的所述轴向间隙与所述悬垂面的至少一部分相对；以及

第一轴向突出部，其从所述转子外侧面向所述定子叶片延伸；

其中所述定子悬垂部和所述转子叶片的所述第一轴向突出部构造成轴向地重叠。

2.根据权利要求1所述的燃气涡轮机，其特征在于，所述第一轴向突出部包括相对于所述定子悬垂部的内侧位置，使得所述定子悬垂部外悬至少所述第一轴向突出部的末梢。

3.根据权利要求2所述的燃气涡轮机，其特征在于，所述第一轴向突出部包括天使翼突出部，所述天使翼突出部包括在所述末梢处上翻的唇部。

4.根据权利要求2所述的燃气涡轮机，其特征在于，所述外侧边缘包括在穿过所述涡轮的流道的内边界处的位置；且

其中平台边缘包括在穿过所述涡轮的所述流道的所述内边界处的位置。

5.根据权利要求4所述的燃气涡轮机，其特征在于，所述定子悬垂部包括限定所述流道的所述内边界的一部分的悬垂部顶侧；且

其中所述转子叶片包括从所述平台边缘轴向地延伸的平台，以便限定所述流道的所述内边界的一部分。

6.根据权利要求2所述的燃气涡轮机，其特征在于，所述转子外侧面包括限定在所述平台的悬垂鼻部和所述第一轴向突出部之间的凹处。

7.根据权利要求6所述的燃气涡轮机，其特征在于，所述定子悬垂部的所述内侧边缘包括轴向凸出边缘；且

其中所述定子悬垂部的凸出内侧边缘与所述转子外侧面的所述凹处径向地重叠。

8.根据权利要求7所述的燃气涡轮机，其特征在于，所述定子悬垂部的所述凸出内侧边缘与所述转子外侧面的所述凹处的径向中点区域径向地一致。

9.根据权利要求6所述的燃气涡轮机，其特征在于，所述定子悬垂部的所述外侧边缘包括轴向凸出边缘；

其中所述定子悬垂部的所述内侧边缘包括轴向凸出边缘；且

其中所述凸出内侧边缘和所述凸出外侧边缘限定所述定子悬垂部的所述悬垂面的凹陷部分。

10.根据权利要求9所述的燃气涡轮机，其特征在于，所述转子外侧面的所述凹处的外侧边缘径向地重叠所述悬垂面的所述凹陷部分。

11.根据权利要求9所述的燃气涡轮机，其特征在于，所述转子外侧面的所述凹处的所述外侧边缘与所述悬垂面的所述凹陷部分的径向中点区域径向地一致。

12.根据权利要求9所述的燃气涡轮机，其特征在于，所述转子内侧面包括由其向所述定子叶片延伸的第二轴向突出部；且

其中所述定子悬垂部和所述转子叶片的所述第二轴向突出部构造成轴向地重叠。

13.根据权利要求12所述的燃气涡轮机，其特征在于，所述第二轴向突出部包括天使翼突出部，所述第二轴向突出部包括比所述第一轴向突出部更长的轴向长度；

其中，与所述悬垂部顶侧相对，所述定子悬垂部包括悬垂部底侧，其从所述定子悬垂部的所述内侧边缘轴向地延伸至径向延伸的定子内侧面；且

其中转子内侧面从所述转子外侧面径向地向内延伸，其中所述转子内侧面跨越所述槽腔的所述轴向间隙与所述定子内侧面的至少一部分相对。

14.根据权利要求13所述的燃气涡轮机，其特征在于，所述定子内侧面包括由其向所述转子叶片延伸的轴向突出部；且

其中所述定子叶片的所述轴向突出部和所述转子叶片的所述第二轴向突出部构造成轴向地重叠。

15.根据权利要求14所述的燃气涡轮机，其特征在于，所述转子叶片的所述第二轴向突出部包括相对于所述定子叶片的所述轴向突出部的内侧位置，使得所述定子叶片的所述轴向突出部外悬至少所述转子叶片的所述第二轴向突出部的末梢。

16.根据权利要求15所述的燃气涡轮机，其特征在于，所述定子叶片和所述转子叶片之间跨越所述槽腔的所述轴向重叠构造成以便允许所述定子叶片中的一个相对于所述转子叶片中的对应的且已安装的一个的内侧插入安装。

17.根据权利要求15所述的燃气涡轮机，其特征在于，所述密封包括与对应的内侧结构轴向地重叠的外侧结构；且

其中所述外侧结构定位在所述定子叶片上且所述内侧结构定位在所述转子叶片上。

18.根据权利要求15所述的燃气涡轮机，其特征在于，所述槽腔包括在所述涡轮的旋转零件和静止零件之间周向地延伸的轴向间隙；

其中所述转子叶片包括翼型件，其置放于穿过所述涡轮的流道中，并且与流经其中的工作流体相互作用；且

其中所述涡轮定子叶片包括翼型件，其置放于穿过所述涡轮的所述流道中，并且与流经其中的所述工作流体相互作用。

19.根据权利要求15所述的燃气涡轮机，其特征在于，所述槽腔包括形成在所述转子叶片的上游侧和所述定子叶片的下游侧之间的一个；且

其中所述密封包括与所述转子叶片相同构造的一列转子叶片以及与所述定子叶片相同构造的一列定子叶片之间的轴向轮廓。

20.根据权利要求15所述的燃气涡轮机，其特征在于，所述槽腔包括形成在所述转子叶片的下游侧和所述定子叶片的上游侧之间的一个；且

其中所述密封包括与所述转子叶片相同构造的一列转子叶片以及与所述定子叶片相同构造的一列定子叶片之间的轴向轮廓。