專利名稱：包括風(fēng)擋的渦輪葉片組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及一種渦輪風(fēng)擋(氣流調(diào)節(jié)器，damper)，更具體地涉及一種用于調(diào)節(jié)渦輪葉片組件周圍的氣流的渦輪風(fēng)擋。
背景技術(shù)：
公知燃?xì)廨啓C(jī)(“GTE”)包括安裝在驅(qū)動(dòng)軸上的渦輪轉(zhuǎn)子組件的一個(gè)或多個(gè)級(jí)。 每個(gè)渦輪轉(zhuǎn)子組件包括圍繞渦輪轉(zhuǎn)子沿徑向向外并彼此沿周向隔開地延伸的多個(gè)渦輪葉片。GTE點(diǎn)燃空氣/燃料的混合物以產(chǎn)生流過渦輪葉片的高溫壓縮氣流，這使渦輪葉片旋轉(zhuǎn)渦輪轉(zhuǎn)子組件。來自各渦輪轉(zhuǎn)子組件的旋轉(zhuǎn)能量可被傳遞至驅(qū)動(dòng)軸，以為負(fù)載例如發(fā)電機(jī)、 壓縮機(jī)或泵提供動(dòng)力。渦輪葉片通常包括從渦輪葉片平臺(tái)的相對(duì)側(cè)延伸出的根部結(jié)構(gòu)和翼型件。公知渦輪轉(zhuǎn)子包括用于接納各渦輪葉片的槽。各槽的形狀可類似于各對(duì)應(yīng)的渦輪葉片的根部結(jié)構(gòu)的形狀。當(dāng)多個(gè)渦輪葉片被裝配到渦輪轉(zhuǎn)子上時(shí)，可在相鄰的渦輪葉片的渦輪平臺(tái)之間和 /或下方形成平臺(tái)下方腔室。高溫壓縮氣體通過相鄰的渦輪葉片平臺(tái)之間的間隙進(jìn)入平臺(tái)下方腔室可導(dǎo)致渦輪葉片由于過熱而過早疲勞。已知用于調(diào)節(jié)渦輪轉(zhuǎn)子組件周圍的壓縮氣流的各種系統(tǒng)和構(gòu)件。已知某些系統(tǒng)利用定位在渦輪葉片之間的風(fēng)擋來調(diào)節(jié)渦輪轉(zhuǎn)子組件內(nèi)的氣流。此外，已知使用可動(dòng)元件來橋接相鄰的渦輪葉片平臺(tái)之間的間隙。在某些情況下，還已知利用與可動(dòng)元件相結(jié)合的風(fēng)擋。Athans等人的美國(guó)專利No. 7，097，429( “ ‘ 429專利”)中描述了包括定位在相鄰的渦輪葉片之間以調(diào)節(jié)渦輪轉(zhuǎn)子級(jí)周圍的氣體流量的密封體的系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)例。‘429 專利公開了一種包括多個(gè)渦輪葉片的轉(zhuǎn)子盤。各渦輪葉片包括翼型件、平臺(tái)和柄部。柄部可向下延伸到多葉形榫槽，以將渦輪葉片安裝在轉(zhuǎn)子盤上。密封體定位在柄部之間并在相鄰的渦輪葉片的平臺(tái)下方。密封體包括布置在密封體的前端處的擴(kuò)大的密封板。該擴(kuò)大的板疊蓋相鄰的柄部的前表面以提供密封。該密封體還通過布置在一對(duì)軸向凸部或柄舌上方的矩形頭部在后端處密封。該擴(kuò)大的板包括用于在操作期間定量供應(yīng)柄部之間的少量吹掃空氣的小入口。盡管'429專利的系統(tǒng)公開了在相鄰的渦輪葉片的柄部之間使用密封體，但其存在某些缺點(diǎn)。例如，‘4 專利的密封體公開了在后端上具有小頭部，該小頭部可能易于漏氣。此外，‘4 專利的密封體不容許在渦輪柄部的前表面處的擴(kuò)大的密封板的外緣周圍調(diào)節(jié)冷卻氣流。

發(fā)明內(nèi)容
—方面，本發(fā)明涉及一種用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪轉(zhuǎn)子組件的風(fēng)擋。該風(fēng)擋可包括前板。該風(fēng)擋還可包括后板，該后板與前板相比具有較大的表面積。該后板可包括用于調(diào)節(jié)通過后板的氣流的至少一個(gè)孔口。該風(fēng)擋還可包括連接前板和后板的縱向結(jié)構(gòu)。
另一方面，本發(fā)明涉及一種調(diào)節(jié)渦輪轉(zhuǎn)子組件內(nèi)的第一氣流和第二氣流的方法， 其中該渦輪轉(zhuǎn)子組件包括一對(duì)渦輪葉片和安裝在該渦輪轉(zhuǎn)子上的風(fēng)擋。該方法可包括容許第一量的第一氣流流經(jīng)風(fēng)擋的前板并進(jìn)入在該對(duì)渦輪葉片與渦輪轉(zhuǎn)子的外周緣之間形成的平臺(tái)下方腔室。該方法還可包括調(diào)節(jié)離開平臺(tái)下方腔室的第一氣流的第二量，使得在平臺(tái)下方腔室中產(chǎn)生正壓，從而抑制第二氣流進(jìn)入平臺(tái)下方腔室。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的安裝在固定不動(dòng)的支承結(jié)構(gòu)上的GTE的示意圖；圖2是包括示例性渦輪風(fēng)擋的圖1的GTE的部分渦輪轉(zhuǎn)子組件的示意圖；圖3是圖2的渦輪轉(zhuǎn)子組件的一對(duì)相鄰的渦輪葉片的局部截面圖；圖4是從渦輪轉(zhuǎn)子組件的前表面沿渦輪轉(zhuǎn)子的拉刀角(broach angle)向后方看到的、帶有另一渦輪葉片的圖2的渦輪轉(zhuǎn)子組件的示意圖；圖5是從渦輪轉(zhuǎn)子組件的后表面沿渦輪轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線向前方看到的、帶有另外兩個(gè)渦輪葉片的圖2的渦輪轉(zhuǎn)子組件的示意圖；圖6是與渦輪轉(zhuǎn)子組件分離的圖2的示例性渦輪風(fēng)擋的示意圖；圖7是圖6的示例性渦輪風(fēng)擋從相對(duì)側(cè)的示意圖。
具體實(shí)施例方式圖1示出了安裝在固定不動(dòng)的支承結(jié)構(gòu)12上的GTE 10。GTE 10可具有多個(gè)區(qū)段， 包括例如壓縮機(jī)區(qū)段14、燃燒室區(qū)段16和渦輪區(qū)段18。GTE 10還可包括附接至壓縮機(jī)區(qū)段14的進(jìn)氣管道20和附接至渦輪區(qū)段18的排氣集氣箱22。在GTE 10工作期間，壓縮機(jī)區(qū)段14可經(jīng)進(jìn)氣管道20將空氣吸入GTE 10并在壓縮空氣的至少一部分進(jìn)入燃燒室區(qū)段16以進(jìn)行燃燒之前壓縮空氣。剩余的壓縮空氣的至少一部分(下文稱為“冷氣流”)可用于非燃燒目的(例如，冷卻GTE 100的一個(gè)或多個(gè)區(qū)段)并且可例如通過壁(未示出)與用于燃燒目的的壓縮空氣部分分隔開地行進(jìn)通過GTE 10。用于燃燒的壓縮空氣部分可與燃料混合，并且空氣/燃料混合物可在燃燒室區(qū)段16中被點(diǎn)燃。燃燒室區(qū)段16由此產(chǎn)生的燃燒氣體(下文稱為“熱氣流”)可被發(fā)送經(jīng)過渦輪區(qū)段18，以使附接至驅(qū)動(dòng)軸沈的一個(gè)或多個(gè)渦輪轉(zhuǎn)子組件24(其中一個(gè)在圖2中部分地示出)旋轉(zhuǎn)，從而提供旋轉(zhuǎn)動(dòng)力。在經(jīng)過渦輪區(qū)段18之后，燃燒室區(qū)段16所產(chǎn)生的熱氣流可在被排入大氣之前被引入排氣集氣箱22。進(jìn)氣管道20、壓縮機(jī)區(qū)段14、燃燒室區(qū)段16、渦輪區(qū)段18和排氣集氣箱22可沿GTE 10的縱向軸線觀對(duì)準(zhǔn)。與氣流有關(guān)的術(shù)語“熱”和 “冷”的使用僅旨在表示“熱氣流”的溫度總體上高于“冷氣流”的溫度。渦輪轉(zhuǎn)子組件M可旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸沈，該驅(qū)動(dòng)軸沈可將旋轉(zhuǎn)動(dòng)力傳遞給負(fù)載(未示出)，例如，發(fā)電機(jī)、壓縮機(jī)或泵。多個(gè)渦輪轉(zhuǎn)子組件M可沿縱向軸線觀在驅(qū)動(dòng)軸26上軸向?qū)?zhǔn)以形成多個(gè)渦輪級(jí)。例如，渦輪區(qū)段18可包括四個(gè)渦輪級(jí)。各渦輪轉(zhuǎn)子組件M可被安裝在共用驅(qū)動(dòng)軸沈上，或各渦輪轉(zhuǎn)子組件M可被安裝在不同的同軸驅(qū)動(dòng)軸(未示出) 上。如圖2-5所示，渦輪轉(zhuǎn)子組件M可包括各種構(gòu)件，包括例如渦輪轉(zhuǎn)子30、渦輪葉片32、密封元件34和風(fēng)擋36。圖2示出了渦輪葉片32、密封元件34和風(fēng)擋36在渦輪轉(zhuǎn)子30上的相對(duì)位置。圖3示出了形成在相鄰的渦輪葉片32之間的空間的局部截面圖和密封元件34的運(yùn)動(dòng)。圖4示出了包括定位在一對(duì)渦輪葉片32之間的風(fēng)擋36的渦輪轉(zhuǎn)子組件M的前側(cè)。圖4還示出了風(fēng)擋36可露出間隙82以便將前板76的外緣84周圍的冷氣流46接收到平臺(tái)下方腔室60中。圖5示出了包括三個(gè)渦輪葉片32以及風(fēng)擋36的渦輪轉(zhuǎn)子組件M的后側(cè)。圖5還示出了風(fēng)擋36可限制后板78的外緣86周圍的冷氣流46，但可允許一小部分冷氣流46經(jīng)后板78的一個(gè)或多個(gè)孔口 118離開平臺(tái)下方腔室60。盡管圖2中僅部分地示出渦輪轉(zhuǎn)子組件M帶有單個(gè)渦輪葉片32、單個(gè)密封元件 34和單個(gè)風(fēng)擋36，但可以設(shè)想，各渦輪轉(zhuǎn)子組件M可包括圍繞渦輪轉(zhuǎn)子30周向地定位的多個(gè)渦輪葉片32、多個(gè)密封件34和多個(gè)風(fēng)擋36。渦輪轉(zhuǎn)子30可包括前表面38、后表面 40 (在圖5中示出)和周向外緣42。渦輪轉(zhuǎn)子30還可包括貫穿渦輪轉(zhuǎn)子30延伸的多個(gè)槽 58，其中各槽58可構(gòu)造成固定對(duì)應(yīng)的渦輪葉片32?；诒菊f明書的目的，稱為“前”的元件可在對(duì)應(yīng)的稱為“后”的元件的上游。即， 例如，GTE 10內(nèi)的典型熱氣流將在經(jīng)過“后”元件之前經(jīng)過“前”元件。通過箭頭44表示的熱氣流和通過箭頭46表示的冷氣流可沿從前至后的方向經(jīng)渦輪轉(zhuǎn)子組件M流經(jīng)渦輪區(qū)段 18。如上所述，熱氣流44通?？赏ㄟ^壁(未示出)與冷氣流46分隔開。各渦輪葉片32可包括從渦輪平臺(tái)50向上延伸的翼型件48。此外，各渦輪葉片32 還可包括從渦輪平臺(tái)50向下延伸的根部結(jié)構(gòu)52。根部結(jié)構(gòu)52可包括柄部53和下部55。 根部結(jié)構(gòu)52的下部55可具有包括沿徑向彼此隔開的一系列突起的形狀以便被接納在渦輪轉(zhuǎn)子30的以類似的方式成形的槽58中。如圖2所示，根部結(jié)構(gòu)52可具有杉樹式形狀。渦輪葉片32的根部結(jié)構(gòu)52可包括前表面M和后表面56 (在圖5中示出)。當(dāng)一對(duì)渦輪葉片32安裝在渦輪轉(zhuǎn)子30的相鄰的槽58中時(shí)，可在相鄰的根部結(jié)構(gòu)52的柄部53之間、相鄰的渦輪平臺(tái)50下方和渦輪轉(zhuǎn)子30的周向外緣42上方形成平臺(tái)下方腔室60 (在圖3的截面圖中最佳地示出)。此外，如圖2所示，平臺(tái)下方腔室60可包括鄰近渦輪轉(zhuǎn)子30的前表面38的前端61和鄰近渦輪轉(zhuǎn)子30的后表面40的后端63。如圖3所示，每個(gè)渦輪葉片32可包括壓力側(cè)62和吸力側(cè)64。S卩，壓力側(cè)62可位于渦輪葉片32的包括總體上凹陷的翼形表面65的一側(cè)上，而吸力側(cè)64可位于渦輪葉片32 的包括總體上凸起的翼形表面67(在圖5中最佳地示出)的一側(cè)上。各渦輪葉片32可包括沿渦輪平臺(tái)50的壓力側(cè)斜面66。壓力側(cè)凹座68可伸入壓力側(cè)斜面66，以收容密封元件 ；34并引導(dǎo)其運(yùn)動(dòng)。同樣，各渦輪葉片32可包括沿渦輪平臺(tái)50的吸力側(cè)斜面70。吸力側(cè)凹座72可伸入吸力側(cè)斜面70，以在工作期間接納密封元件34的一部分。例如，在GTE 10的工作期間，密封元件34可在離心力作用下從壓力側(cè)凹座68內(nèi)的第一位置(用虛線示出) 移至至少部分地在壓力側(cè)凹座68和吸力側(cè)凹座72各者內(nèi)的第二位置(用實(shí)線示出)，以橋接分隔相鄰的渦輪葉片32的斜面66、70的間隙74。S卩，密封元件34可用于調(diào)節(jié)通過平臺(tái)下方腔室60與在渦輪平臺(tái)50外側(cè)的熱氣流44的流路75之間的間隙74的氣流44、46。 在圖2所示的示例性實(shí)施例中，密封元件34可為大致細(xì)長(zhǎng)柱形的銷密封件。然而，密封元件；34可具有足以調(diào)節(jié)通過間隙74的氣流44、46的任何形狀或尺寸。如圖2中最好地示出的，風(fēng)擋36可定位在渦輪轉(zhuǎn)子30上，以進(jìn)一步調(diào)節(jié)氣流44、 46。可以設(shè)想，風(fēng)擋36可定位在渦輪轉(zhuǎn)子30的周向外緣42附近和相鄰的根部結(jié)構(gòu)52之間。風(fēng)擋36可包括通過縱向結(jié)構(gòu)80連接至后板78的前板76。當(dāng)風(fēng)擋36安裝在渦輪轉(zhuǎn)子30上時(shí)，前板76可定位在渦輪轉(zhuǎn)子30的前表面38附近，而后板78可定位在渦輪轉(zhuǎn)子30 的后表面40附近。如圖4中最佳地示出的，前板76的尺寸可設(shè)計(jì)為容許冷氣流46流經(jīng)在相鄰的渦輪葉片32的前表面M與前板76的外緣84之間形成的間隙82，由此容許一部分冷氣流46進(jìn)入平臺(tái)下方腔室60的前端61。相反，如圖5中最佳地示出的，后板78可大于 (即，具有較大的表面積)前板76并包括比前板76的外緣84更多地向外延伸的外緣86。 風(fēng)擋36可限制在后板78的外緣86周圍流動(dòng)的冷氣流46，因?yàn)楹蟀?8可包括抵靠在相鄰的渦輪葉片32的后表面56上的表面88 (在圖7中示出)。因此，后板78可大致完全覆蓋平臺(tái)下方腔室的后端63。因此，風(fēng)擋36可容許冷氣體46經(jīng)平臺(tái)下方腔室60的前端61進(jìn)入同時(shí)基本上抑制冷氣體46經(jīng)平臺(tái)下方腔室60的后端63流出，由此致使平臺(tái)下方腔室60 內(nèi)的壓力增加。風(fēng)擋36可通過前板76和后板78中的一者上的偏壓元件例如利用壓配合保持在轉(zhuǎn)子30上就位。如圖6中最佳地示出的，前板76可包括沿前板76的下部92的遠(yuǎn)端延伸的偏壓唇緣90。偏壓唇緣90可趨于沿朝向后板78的方向迫壓前板76的下部92。當(dāng)風(fēng)擋 36被安裝在渦輪轉(zhuǎn)子30上時(shí)，偏壓唇緣90可用于通過將前板76壓靠在渦輪轉(zhuǎn)子30的前表面38上同時(shí)抵靠渦輪轉(zhuǎn)子30的后表面40和抵靠相鄰的根部結(jié)構(gòu)52的后表面56拉拽后板78來保持風(fēng)擋36。可以設(shè)想，前板76的下部92可具有逐漸變小的厚度，以提高前板 76的偏壓作用和減小風(fēng)擋36上的結(jié)構(gòu)應(yīng)力。前落座表面94可從前板76的上部96向內(nèi)縱向延伸。類似地，后落座表面98可從后板78的上部100向內(nèi)縱向延伸。前落座表面94和后落座表面98可成形為與渦輪平臺(tái)50的下側(cè)幾何形狀102匹配，使得在GTE 10工作期間，風(fēng)擋36的由于離心力的徑向向外移動(dòng)可被與渦輪平臺(tái)50的下側(cè)幾何形狀102(在圖5中最佳地示出)接觸的前落座表面 94和后落座表面98限制。例如，前落座表面94和后落座表面98可呈楔形，以與相鄰的渦輪平臺(tái)50的下側(cè)幾何形狀102所形成的總體楔形幾何形狀相對(duì)應(yīng)。如圖6和圖7中最佳地示出的，風(fēng)擋36的縱向結(jié)構(gòu)80可包括中間壁104和至少一個(gè)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)元件。例如，縱向結(jié)構(gòu)80可包括外部結(jié)構(gòu)元件106和內(nèi)部結(jié)構(gòu)元件108，以增加風(fēng)擋36的結(jié)構(gòu)剛性。因此，在一個(gè)示例性實(shí)施例中，縱向結(jié)構(gòu)80的截面可大致呈I型。 縱向結(jié)構(gòu)80可包括凹部110，該凹部例如貫穿內(nèi)部結(jié)構(gòu)元件108和中間壁104延伸以有助于前板76的偏壓特性。此外，凹部110可定位在前板76附近，這可增加前板76所容許的偏壓運(yùn)動(dòng)范圍。此外，縱向結(jié)構(gòu)80可包括容許氣體經(jīng)過的一個(gè)或多個(gè)通道。盡管在中間壁 104內(nèi)鄰近后板78示出單個(gè)通道112，但在縱向結(jié)構(gòu)80內(nèi)的通道112可具有任何數(shù)量或取向。還可以設(shè)想，縱向結(jié)構(gòu)80可包括一個(gè)或多個(gè)支腿以止靠在渦輪轉(zhuǎn)子30的周向外緣42 上。例如，縱向結(jié)構(gòu)80可包括前支腿114(在圖6中最佳地示出)和后支腿116(在圖7中最佳地示出)，其中平臺(tái)下方腔室60內(nèi)的氣流可在前、后支腿114、116之間的縱向結(jié)構(gòu)80 下方自由流動(dòng)。如上所述，后板78的尺寸可設(shè)計(jì)為基本上限制冷氣流46經(jīng)由后端63離開平臺(tái)下方腔室60，這可致使平臺(tái)下方腔室60內(nèi)的壓力增加。如圖6所示，還可以設(shè)想，后板78可包括一個(gè)或多個(gè)孔口 118，以允許平臺(tái)下方腔室60內(nèi)的冷氣流46的一部分以被調(diào)節(jié)的方式流經(jīng)后板78，以例如冷卻GTE 10的下游構(gòu)件。可采用足以調(diào)節(jié)流到GTE 10的下游構(gòu)件的冷氣流46的任何數(shù)量或取向的孔口 118?？梢栽O(shè)想，后壁78可包括居中地定位在通道112附近的單個(gè)孔口 118?；蛘?，如圖5所示，可采用貫穿后板78的多個(gè)孔口 118以調(diào)節(jié)冷氣流 46?？梢栽O(shè)想，渦輪轉(zhuǎn)子30的每個(gè)槽58可包括拉刀角。即，當(dāng)每個(gè)槽58跨周向外緣 42從渦輪轉(zhuǎn)子30的前表面38延伸至渦輪轉(zhuǎn)子30的后表面40時(shí)，每個(gè)槽58可沿周向相對(duì)于前、后表面38、40成一角度。例如，渦輪轉(zhuǎn)子30的各個(gè)槽58的拉刀角可沿周向成介于0 度到25度之間的角度。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，槽58可包括12度拉刀角。可以設(shè)想，各渦輪葉片32和風(fēng)擋36可包括與其在渦輪轉(zhuǎn)子30內(nèi)對(duì)應(yīng)的槽58相匹配的拉刀角。S卩，渦輪葉片32的每個(gè)根部結(jié)構(gòu)52可相對(duì)于根部結(jié)構(gòu)52的前表面M成一角度，以與其對(duì)應(yīng)的槽58的拉刀角相協(xié)作。此外，風(fēng)擋36可通過使縱向結(jié)構(gòu)80相對(duì)于前板76和后板78各者成拉刀角的角度而具有拉刀角。盡管在圖6和圖7的示例性實(shí)施例中描述和示出了風(fēng)擋36，但可以設(shè)想，也可采用風(fēng)擋36的其它構(gòu)型。例如，風(fēng)擋36的前板76可包括一個(gè)或多個(gè)通道(未示出)，以便進(jìn)一步調(diào)節(jié)進(jìn)入平臺(tái)下方腔室60的冷氣流46。此外，風(fēng)擋36可在沒有密封元件34的情況下使用，或者可與不同類型的密封元件34 —起使用。工業(yè)實(shí)用性所公開的渦輪轉(zhuǎn)子組件可應(yīng)用于任何旋轉(zhuǎn)動(dòng)力系統(tǒng)，例如，GTE0現(xiàn)將描述裝配渦輪轉(zhuǎn)子組件對(duì)(即，包括渦輪轉(zhuǎn)子30、渦輪葉片32、密封元件34和風(fēng)擋36)的過程和調(diào)節(jié)流經(jīng)渦輪轉(zhuǎn)子組件M的氣流44、46的過程。在渦輪轉(zhuǎn)子組件M的裝配過程中，例如可通過壓配合將每個(gè)風(fēng)擋36附接在渦輪轉(zhuǎn)子30上。為了將風(fēng)擋36定位在渦輪轉(zhuǎn)子30上，可沿遠(yuǎn)離后板78的方向暫時(shí)地迫壓前板76的偏壓唇緣90，以提供用于將風(fēng)擋36的前、后板76、78配合在周向外緣42上的足夠的間隙。一旦風(fēng)擋36在槽58之一之間適當(dāng)?shù)囟ㄎ辉跍u輪轉(zhuǎn)子30上，渦輪轉(zhuǎn)子30就可被夾置在前板76與后板78之間。渦輪葉片32可例如沿從前至后的方向可滑動(dòng)地安裝在渦輪轉(zhuǎn)子30的槽58內(nèi)。如圖4所示，第一渦輪葉片32A可以可滑動(dòng)地安裝在渦輪轉(zhuǎn)子30的通向風(fēng)擋36之一的一側(cè) (例如，吸力側(cè))的第一槽58A內(nèi)。密封元件34 (在圖3中示出)可例如在安裝第二渦輪葉片32B之前定位在第一渦輪葉片32A的壓力側(cè)凹座68內(nèi)。第二渦輪葉片32B可以可滑動(dòng)地安裝在第二槽58B內(nèi)。如圖4所示，風(fēng)擋36的前板76可提供足夠的間隙，以容許第一渦輪葉片32A和第二渦輪葉片32B經(jīng)過風(fēng)擋36滑入第一槽58A和第二槽58B內(nèi)。代替在安裝渦輪葉片32之前安裝所有風(fēng)擋36，還可以設(shè)想，可在安裝相鄰的第一渦輪葉片32A和第二渦輪葉片32B的過程之間將風(fēng)擋36安裝在渦輪轉(zhuǎn)子30上?？芍貜?fù)將渦輪葉片32、密封元件34和風(fēng)擋36安裝在渦輪轉(zhuǎn)子30上以形成渦輪轉(zhuǎn)子組件M的過程，直到渦輪轉(zhuǎn)子30 上的所有槽58均被渦輪葉片32占據(jù)。一旦渦輪轉(zhuǎn)子組件M被完全安裝并且GTE 10準(zhǔn)備好開始工作，渦輪轉(zhuǎn)子組件M 就可幫助調(diào)節(jié)通過渦輪區(qū)段18的氣流44、46。在工作期間，撞擊渦輪葉片32的熱氣流44 可使渦輪轉(zhuǎn)子組件M旋轉(zhuǎn)。如上所述，渦輪轉(zhuǎn)子組件M的旋轉(zhuǎn)所引起的離心力趨于使密封元件34從第一位置(用虛線示出)向外移至第二位置(用實(shí)線示出)，在第二位置處，密封元件34可橫跨間隙74并限制熱氣體44流經(jīng)該間隙。此外，冷氣流46可流經(jīng)根部結(jié)構(gòu)52的前表面54，流經(jīng)在風(fēng)擋36的前板76的外緣84與相鄰的根部結(jié)構(gòu)52的前表面M之間形成的間隙82，并流入平臺(tái)下方腔室60的前端61。被容許進(jìn)入平臺(tái)下方腔室60的冷氣流46可趨于使平臺(tái)下方腔室60內(nèi)的壓力增加至高于平臺(tái)下方腔室60外部(例如，流路75)的壓力，因?yàn)楹蟀?8的表面88可趨于抵靠在根部結(jié)構(gòu)52的后表面56上，以限制冷氣流46離開平臺(tái)下方腔室60的后端63。S卩，冷氣流46在平臺(tái)下方腔室60的后端63處比在平臺(tái)下方腔室60的前端61處受到更多限制。 因此，與平臺(tái)下方腔室60外部的較低壓力相比，平臺(tái)下方腔室60中產(chǎn)生的正壓差可趨于抑制熱氣流44經(jīng)間隙74進(jìn)入平臺(tái)下方腔室60。由于氣流趨于從壓力較高的區(qū)域移至壓力較低的區(qū)域，因此平臺(tái)下方腔室60內(nèi)處于較高壓力的冷氣流46可趨于抑制熱氣流44經(jīng)間隙 74進(jìn)入。此外，風(fēng)擋36可例如通過一個(gè)或多個(gè)后板孔口 118調(diào)節(jié)流向GTE 10的下游構(gòu)件的冷氣流46。為了維持平臺(tái)下方腔室60內(nèi)的正壓，可以設(shè)想，在平臺(tái)下方腔室60的前端 61處的間隙82可比在平臺(tái)下方腔室60的后端63處的孔口 118受到更少限制。通過采用在平臺(tái)下方腔室60內(nèi)形成正壓以抑制熱氣體44進(jìn)入的風(fēng)擋36，所公開的構(gòu)型可降低熱氣流44導(dǎo)致例如渦輪平臺(tái)50附近的渦輪葉片32的過早疲勞的可能性。此外，結(jié)合地使用密封元件34和風(fēng)擋36可進(jìn)一步限制熱氣體44經(jīng)間隙74流入平臺(tái)下方腔室60，由此進(jìn)一步降低熱氣流44損壞渦輪葉片32的可能性。對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說將顯而易見的是，可以在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下對(duì)所公開的渦輪葉片組件作出各種改型和變型。根據(jù)本說明書和本文所公開的系統(tǒng)的實(shí)施，該渦輪葉片組件的其它實(shí)施例對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說將是顯而易見的。本說明書和示例僅為示例性的，本發(fā)明的真實(shí)范圍通過以下權(quán)利要求和它們的等同方案指出。
權(quán)利要求
1.一種用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)(10)的渦輪轉(zhuǎn)子組件04)的風(fēng)擋(36)，包括前板(76)；后板(78)，該后板與所述前板相比具有較大的表面積，所述后板包括用于調(diào)節(jié)穿過所述后板的氣流的至少一個(gè)孔口(118)；以及連接所述前板和所述后板的縱向結(jié)構(gòu)(80)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)擋，其特征在于，所述前板包括構(gòu)造成將所述風(fēng)擋固定在所述渦輪轉(zhuǎn)子組件的渦輪轉(zhuǎn)子(30)上的偏壓元件(90)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)擋，其特征在于，所述縱向結(jié)構(gòu)包括鄰近所述前板的凹部 (110)，以容許增加所述前板的下部(9 的旋轉(zhuǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)擋，其特征在于，所述風(fēng)擋包括從所述前板朝所述縱向結(jié)構(gòu)的中心向內(nèi)延伸的第一落座表面(94)和從所述后板朝所述縱向結(jié)構(gòu)的所述中心向內(nèi)延伸的第二落座表面(98)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)擋，其特征在于，所述后板與所述前板相比更加遠(yuǎn)離所述縱向結(jié)構(gòu)向外延伸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)擋，其特征在于，所述縱向結(jié)構(gòu)包括構(gòu)造成容許氣流通過的通道(112)。
7.一種調(diào)節(jié)渦輪轉(zhuǎn)子組件04)內(nèi)的第一氣流06)和第二氣流04)的方法，所述渦輪轉(zhuǎn)子組件包括安裝在渦輪轉(zhuǎn)子(30)上的一對(duì)渦輪葉片(3 和風(fēng)擋(36)，所述方法包括容許第一量的所述第一氣流進(jìn)入在所述一對(duì)渦輪葉片與所述渦輪轉(zhuǎn)子的外周緣G2) 之間形成的平臺(tái)下方腔室(60)；以及調(diào)節(jié)所述第一氣流離開所述平臺(tái)下方腔室的第二量，使得在所述平臺(tái)下方腔室中產(chǎn)生正壓，從而抑制所述第二氣流進(jìn)入所述平臺(tái)下方腔室。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，容許所述第一量的所述第一氣流進(jìn)入所述平臺(tái)下方腔室包括容許所述第一量的所述第一氣流經(jīng)過所述一對(duì)渦輪葉片中的至少一個(gè)的前表面(54)與所述風(fēng)擋的前板的外緣(84)之間的間隙(82)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，調(diào)節(jié)所述第一氣流離開所述平臺(tái)下方腔室的所述第二量包括基本上限制所述第一氣流經(jīng)過所述風(fēng)擋的后板(78)的外緣(86)周圍。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，調(diào)節(jié)所述第一氣流離開所述平臺(tái)下方腔室的所述第二量還包括容許所述第二量的所述第一氣流穿過所述風(fēng)擋的所述后板中的孔口(118)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)(10)的渦輪轉(zhuǎn)子組件(24)的風(fēng)擋(36)。該風(fēng)擋可具有前板(76)。該風(fēng)擋還可具有后板(78)，該后板的表面積大于所述前板的表面積。該后板可包括用于調(diào)節(jié)穿過后板的氣流的至少一個(gè)孔口(118)。該風(fēng)擋還可具有連接前板和后板的縱向結(jié)構(gòu)(80)。
文檔編號(hào)F01D5/30GK102317579SQ200980156849
公開日2012年1月11日 申請(qǐng)日期2009年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月19日
發(fā)明者H·D·基姆, Y·W·基姆, Y·康 申請(qǐng)人:索拉透平公司