專利名稱：用于渦輪機的近流動路徑密封件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明所公開的主題涉及渦輪機的領域，并且更具體地，涉及用于渦輪機的近流動路徑密封件(near flow path seal)。
背景技術：
渦輪機包括外殼，外殼容納渦輪。渦輪包括沿氣體路徑延伸的多個葉片或斗葉。斗葉由限定了多個渦輪級的多個渦輪轉子支承。燃燒器組件產(chǎn)生熱氣體，所產(chǎn)生的熱氣體朝向多個渦輪級通過過渡件。除了來自燃燒器組件的熱氣體，溫度較低的氣體從壓縮機流向渦輪的輪空間(wheelspace)。溫度較低的氣體提供對轉子以及渦輪的其它內(nèi)部部件的冷卻。為了防止熱氣體進入輪空間，渦輪包括布置在相鄰轉子之間的近流動路徑密封件。近流動路徑密封件構造成緊密鄰近轉子裝配，以降低從氣體路徑向輪空間中的泄漏。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的一個方面，一種用于渦輪機的近流動路徑密封件包括:支承構件，支承構件具有第一端部，第一端部通過中間部分延伸至第二端部；以及臂構件，臂構件從支承構件的第一端部延伸。臂構件包括延伸至第二端的第一端、在第一端與第二端之間延伸的第一表面、以及在第一端與第二端之間延伸的第二相對表面。第二表面包括多個表面特征，多個表面特征從第一端附近朝向第二端延伸。根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的另一個方面，一種渦輪機包括:壓縮機部分；渦輪部分，渦輪部分機械聯(lián)結至壓縮機部分；燃燒器組件，燃燒器組件流體連接壓縮機部分與渦輪部分；以及近流動路徑密封件，近流動路徑密封件布置在渦輪部分中。近流動路徑密封件包括:支承構件，支承構件具有第一端部，第一端部通過中間部分延伸至第二端部；以及臂構件，臂構件從支承構件的第一端部延伸。臂構件包括延伸至第二端的第一端、在第一端與第二端之間延伸的第一表面、以及在第一端與第二端之間延伸的第二相對表面。第二表面包括多個表面特征，多個表面特征從第一端附近朝向第二端延伸。通過結合附圖的以下描述，這些和其它的優(yōu)點以及特征將變得更加顯而易見。


被認為是本發(fā)明的主題在說明書結尾處的權利要求書中特別指出并且明確要求保護。通過下文結合附圖的詳細描述，本發(fā)明的上述和其它的特征以及優(yōu)點是顯而易見的，在附圖中:圖1是包括根據(jù)示例性實施例的近流動路徑密封件的渦輪機的示意圖；圖2是圖1的渦輪機的渦輪部分的橫截面?zhèn)纫晥D，其中示出了根據(jù)示例性實施例的近流動路徑密封件；圖3是根據(jù)示例性實施例的近流動路徑密封件的透視圖；圖4是圖3的近流動路徑密封件的臂構件的橫截面圖，其中示出了根據(jù)示例性實施例的一個方面的多個表面特征；圖5是圖3的近流動路徑密封件的臂構件的橫截面圖，其中示出了根據(jù)示例性實施例的另一個方面的多個表面特征；以及圖6是根據(jù)示例性實施例的另一個方面的近流動路徑密封件的透視圖。參照附圖通過示例的詳細的描述解釋了本發(fā)明的實施例以及優(yōu)點和特征。
具體實施例方式參照圖1和圖2,根據(jù)示例性實施例構建的渦輪機總體示為2。渦輪機2包括壓縮機部分4，壓縮機部分4操作性地連接至渦輪部分6。燃燒器組件8流體連接至壓縮機部分4和渦輪部分6。燃燒器組件8由多個沿周向間隔開的燃燒器形成，其中的一個燃燒器示為
10。當然，應當理解，燃燒器組件8能夠包括燃燒器的其它布置。壓縮機部分4還通過公共的壓縮機/渦輪軸12聯(lián)接至渦輪部分6。通過該布置，壓縮機部分4將壓縮空氣輸送至燃燒器組件8。壓縮空氣與可燃流體混合，以形成可燃混合物?？扇蓟旌衔镌谌紵?0中燃燒，以形成燃燒產(chǎn)物，所形成的燃燒產(chǎn)物通過過渡件(未示出)被輸送至渦輪部分6。燃燒產(chǎn)物膨脹通過渦輪部分6，以例如為發(fā)電機、泵、飛機等(同樣未示出)提供動力。在圖示的示例性實施例中，渦輪部分6包括限定了氣體路徑18的第一級20、第二級21、第三級22、和第四級23。當然，應當理解，渦輪部分6中的級數(shù)能夠發(fā)生變化。第一級20包括多個第一級定子或噴嘴(其中的一個定子或噴嘴示為30)、以及安裝至第一級轉子輪34的多個第一級斗葉或葉片(其中的一個斗葉或葉片示為32)。第二級21包括多個第二級定子或噴嘴(其中的一個定子或噴嘴示為37)、以及安裝至第二級轉子輪41的多個第二級斗葉或葉片(其中的一個斗葉或葉片示為39)。第三級22包括多個第三級定子或噴嘴(其中的一個定子或噴嘴示為44)、以及安裝至第三級轉子輪48的多個第三級斗葉或葉片(其中的一個斗葉或葉片示為46)。第四級23包括多個第四級定子或噴嘴(其中的一個定子或噴嘴示為51)、以及安裝至第四級轉子輪55的多個第四級斗葉或葉片(其中的一個斗葉或葉片示為53)。渦輪機2還示為包括布置在第一級20、第二級21、第三級22、和第四級23中相鄰級之間的多個近流動路徑密封構件60、62、和64。近流動路徑密封構件60、62、和64構造成防止渦輪機2的氣體路徑18與輪空間65之間的氣體交換。現(xiàn)在將參照圖3和圖4對近流動路徑密封構件60進行描述，其中應當理解，近流動路徑密封構件62和64可以包括類似結構。近流動路徑密封構件60包括支承構件70，支承構件70具有第一端部72，第一端部72通過中間部分74延伸至第二端部73。近流動路徑密封構件60包括布置在支承構件70的第二端部73處的燕尾榫構件79、以及布置在支承構件70的第一端部72處的密封構件84。密封構件84包括第一臂構件87以及第二、相對的臂構件88。第一臂構件87包括第一或懸臂端92，第一或懸臂端92延伸至第二端93，第二端93與支承構件70的第一端部72連接。類似地，第二臂構件88包括第一或懸臂端96，第一或懸臂端96延伸至第二端97，第二端97也與支承臂70的第一端部72連接。密封構件84包括第一表面104，第一表面104在第一臂構件87的第一端92與第二臂構件88的第一端96之間延伸。第一表面104構成密封表面,并且暴露于沿氣體路徑18流動的氣體。第一表面104包括多個齒元件，其中的一個齒元件示為105。齒元件105相對于第一表面104以非垂直角度延伸，以建立位于沿氣體路徑18流動的氣體與在輪空間65內(nèi)流動的氣體之間的迷宮式密封件(未單獨標出)。密封構件84還示為包括第二表面108和第三表面110。第二表面108和第三表面110是非密封表面，并且暴露于輪空間65。第二表面108從第一臂構件87的第一端92延伸至第二端93。第三表面110從第二臂構件88的第一端96延伸至第二端97。根據(jù)示例性實施例，近流動路徑密封件60包括形成在第二表面108上的多個第一表面特征120、以及形成在第三表面110上的多個第二表面特征123。表面特征120和123分別增強第一臂構件87和第二臂構件88的總體剛度。更具體地，表面特征120和123降低第一臂構件87和第二臂構件88中的彎曲應力。彎曲應力的降低增強近流動路徑密封件60的密封性能。表面特征120構成形成在第二表面108上的多個第一波紋部或肋130。根據(jù)示例性實施例的一個方面，肋130從第一端92朝向第二端93延伸，并且延伸至支承構件70的中間部分74上。類似地，表面特征123構成形成在第三表面110上的多個第二波紋部或肋133。以與上文所述的類似的方式，肋133從第一端96延伸至第二端97，并且延伸至支承構件70的中間部分74上。根據(jù)示例性實施例的一個方面，肋130構成多個平行升高的肋，所述多個平行升高的肋具有例如圖4中所示的大體圓形的橫截面。肋133能夠類似地形成或者可以包括不同的幾何形狀。備選地，近流動路徑密封構件60可以設置有例如圖5中所示的多個表面特征138。表面特征138構成具有非圓形橫截面的波紋部或肋140。表面特征的特定幾何形狀能夠發(fā)生變化，并且可以包括蜂窩狀特征。應當理解，不論形狀如何，特征的尺寸和數(shù)量都同樣能夠發(fā)生變化。近流動路徑密封構件60可以備選地設置有例如在圖6中示為200和202的表面特征，其中相似的附圖標記在相應視圖中代表相應的部件。表面特征200呈在密封構件84的相對的側部210與211之間延伸跨過第二表面108的肋204的形式。類似地，表面特征202呈在相對側部210與211之間延伸跨過第三表面110的肋214的形式。盡管已經(jīng)僅結合數(shù)量有限的實施例對本發(fā)明進行了詳細描述，但是應當易于理解，本發(fā)明并不限于這種所公開的實施例。相反，能夠將本發(fā)明修改成結合到目前為止并未進行描述但是與本發(fā)明的精神和范圍相當?shù)娜魏螖?shù)量的改型、變型、替代或等同布置。此夕卜，盡管已經(jīng)對本發(fā)明的各個實施例進行了描述，但是應當理解，本發(fā)明的各個方面可以僅包括所描述的實施例中的一些。因此，本發(fā)明并不視為受到上文的描述的限制，而是僅僅通過所附權利要求的范圍進行限定。
權利要求
1.一種用于渦輪機的近流動路徑密封件，所述近流動路徑密封件包括: 支承構件，所述支承構件具有第一端部，所述第一端部通過中間部分延伸至第二端部；以及 臂構件，所述臂構件從所述支承構件的所述第一端部延伸，所述臂構件包括延伸至第二端的第一端、在所述第一端與所述第二端之間延伸的第一表面、以及在所述第一端與所述第二端之間延伸的第二相對表面，所述第二表面包括多個表面特征，所述多個表面特征從所述第一端附近朝向所述第二端延伸。
2.根據(jù)權利要求1所述的近流動路徑密封件，其特征在于，所述多個表面特征包括形成在所述第二表面上的多個肋。
3.根據(jù)權利要求2所述的近流動路徑密封件，其特征在于，所述多個肋包括多個平行升聞的肋。
4.根據(jù)權利要求2所述的近流動路徑密封件，其特征在于，所述多個肋包括大體圓形的橫截面。
5.根據(jù)權利要求2所述的近流動路徑密封件，其特征在于，所述多個肋包括非圓形橫截面。
6.根據(jù)權利要求1所述的近流動路徑密封件，其特征在于，所述多個表面特征從所述第一端附近延伸跨過所述第二表面，并且延伸至所述支承構件的所述中間部分上。
7.根據(jù)權利要求1所述的近流動路徑密封件，其特征在于，所述第二表面是非密封表 面。
8.根據(jù)權利要求1所述的近流動路徑密封件，其特征在于，所述第一表面是密封表面。
9.根據(jù)權利要求8所述的近流動路徑密封件，其特征在于，所述近流動路徑密封件還包括:從所述密封表面延伸的多個齒元件。
10.根據(jù)權利要求9所述的近流動路徑密封件，其特征在于，所述多個齒元件以非垂直角度從所述密封表面延伸。
11.根據(jù)權利要求1所述的近流動路徑密封件，其特征在于，所述近流動路徑密封件還包括:另一個臂構件，所述另一個臂構件從所述支承構件的所述第一端延伸，所述另一個臂構件包括延伸至第二端的第一端，并且包括從所述第一端附近朝向所述第二端延伸的多個表面特征。
12.一種渦輪機，所述渦輪機包括: 壓縮機部分； 渦輪部分，所述渦輪部分機械聯(lián)接至所述壓縮機部分； 燃燒器組件，所述燃燒器組件流體連接所述壓縮機部分與所述渦輪部分；以及近流動路徑密封件，所述近流動路徑密封件布置在所述渦輪部分中，所述近流動路徑密封件包括: 支承構件，所述支承構件具有第一端部，所述第一端部通過中間部分延伸至第二端部；以及 臂構件，所述臂構件從所述支承構件的所述第一端部延伸，所述臂構件包括延伸至第二端的第一端、在所述第一端與所述第二端之間延伸的第一表面、以及在所述第一端與所述第二端之間延伸的第二相對表面，所述第二表面包括多個表面特征，所述多個表面特征從所述第一端附近朝向所述第二端延伸。
13.根據(jù)權利要求12所述的渦機輪，其特征在于，所述多個表面特征包括形成在所述第二表面上的多個肋。
14.根據(jù)權利要求13所述的渦輪機，其特征在于，所述多個肋包括多個平行升高的肋。
15.根據(jù)權利要求13所述的渦輪機，其特征在于，所述多個肋包括大體圓形的橫截面。
16.根據(jù)權利要求13所述的渦輪機，其特征在于，所述多個肋包括非圓形橫截面。
17.根據(jù)權利要求12所述的渦輪機，其特征在于，所述多個表面特征從所述第一端附近延伸跨過所述第二表面，并且延伸至所述支承構件的所述中間部分上。
18.根據(jù)權利要求12所述的渦輪機，其特征在于，所述第二表面是非密封表面。
19.根據(jù)權利要求12所述的渦輪機，其特征在于，所述第一表面是密封表面。
20.根據(jù)權利要求12所述的渦輪機，其特征在于，所述渦輪機還包括:另一個臂構件，所述另一個臂構件從所述支承構件的所述第一端延伸，所述另一個臂構件包括延伸至第二端的第一端，并且 包括從所述第一端附近朝向所述第二端延伸的多個表面特征。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于渦輪機的近流動路徑密封件，該近流動路徑密封件包括支承構件，支承構件具有第一端部，第一端部通過中間部分延伸至第二端部；以及臂構件，臂構件從支承構件的第一端部延伸。臂構件包括延伸至第二端的第一端、在第一端與第二端之間延伸的第一表面、以及在第一端與第二端之間延伸的第二相對表面。第二表面包括多個表面特征，多個表面特征從第一端附近朝向第二端延伸。
文檔編號F01D11/00GK103216275SQ20131002603
公開日2013年7月24日 申請日期2013年1月18日 優(yōu)先權日2012年1月20日
發(fā)明者S.K.賈, H.博莫納卡特, S.N.吉里 申請人:通用電氣公司