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渦輪機級間密封件系統(tǒng)的制造方法與工藝

文檔序號:11601853閱讀:330來源:國知局
渦輪機級間密封件系統(tǒng)的制造方法與工藝
本發(fā)明的主題涉及燃氣渦輪機,且具體而言,涉及燃氣渦輪機內(nèi)的級間密封件。

背景技術(shù):
通常情況下,燃氣渦輪發(fā)動機燃燒壓縮空氣與燃料的混合物,以產(chǎn)生熱燃燒氣體。所述燃燒氣體可以流經(jīng)一個或多個渦輪機級,從而為負載和/或壓縮機發(fā)電。級間可能發(fā)生壓降,從而可能使流體,例如燃燒氣體,通過不當?shù)穆窂桨l(fā)生漏流??梢栽诟骷壷g設(shè)置密封件,以減少這些級之間的流體泄漏。不幸地是,密封件的形狀可能會增大渦輪機級之間所需的間距。另外,密封件的形狀可能使得渦輪機的內(nèi)部部件更加難以接近。此外,密封件可能需要額外部件(例如,墊片)以確保所述密封件正確地軸向?qū)逝c徑向?qū)省?br/>
技術(shù)實現(xiàn)要素:
下文概述了與最初申請保護的本發(fā)明的范圍相符的某些實施例。這些實施例并非意圖限制申請保護的本發(fā)明的范圍,相反,這些實施例僅意圖簡要概述本發(fā)明的可能形式。實際上,本發(fā)明可以包括可能類似于或不同于下述實施例的多種形式。根據(jù)第一實施例,一種系統(tǒng)包括多級渦輪機。所述多級渦輪機具有在第一渦輪機級與第二渦輪機級之間軸向延伸的級間密封件。所述級間密封件具有從上游座臂延伸到下游座臂的上體。所述上游座臂和所述下游座臂經(jīng)設(shè)計以約束級間密封件沿著多級渦輪機的徑向方向的移動。所述級間密封件還具有從座端延伸到鉤端的下體。所述座端經(jīng)設(shè)計以約束級間密封件沿著徑向方向的移動。所述鉤端具有相對下體的底座橫向延伸的突起。所述鉤端經(jīng)設(shè)計以約束級間密封件沿著多級渦輪機的徑向方向和軸向方向的移動。進一步的,其中所述上游座臂受到從所述第一渦輪機級的第一槳葉處軸向延伸的上支撐件的徑向約束,并且所述座端受到從所述第一渦輪機級的第一轉(zhuǎn)子葉輪處軸向延伸的下支撐件的徑向約束。進一步的,其中所述下游座臂受到從所述第二渦輪機級的第二槳葉處軸向延伸的上支撐件的徑向約束,并且所述鉤端受到從所述第二渦輪機級的第二轉(zhuǎn)子葉輪處軸向延伸的下支撐件的徑向約束。進一步的,其中所述鉤端的所述突起經(jīng)配置以適配在與所述第二轉(zhuǎn)子葉輪的所述下支撐件相鄰的對應(yīng)凹槽內(nèi)。進一步的,其中所述上體包括從所述上游座臂延伸到所述下游座臂的大體直線形密封部分。進一步的,其中所述大體直線形密封部分包括多個密封齒,所述多個密封齒位于與所述下體相對的所述密封部分的一側(cè)上。進一步的,其中所述級間密封件全部由所述第一渦輪機級與所述第二渦輪機級的轉(zhuǎn)子葉輪提供徑向支撐。根據(jù)第二實施例,一種系統(tǒng)包括級間渦輪機密封件。所述級間渦輪機密封件具有截面輪廓。所述截面輪廓包括具有大體直線形密封部分的上體。所述大體直線形密封部分從上游座臂延伸到下游座臂。所述截面輪廓還包括下體,所述下體具有上游座端和下游鉤端。下游鉤端具有朝向上體的下游座端延伸的突起。另外,上體的密封部分包括多個密封齒,這些密封齒設(shè)置在與下體相對的密封部分一側(cè)上。進一步的,其中所述級間渦輪機密封件經(jīng)配置以附接到其他大體相同的級間渦輪機密封件,所述他大體相同的級間渦輪機密封件位于燃氣渦輪機軸的周向方向上,使得相鄰的級間渦輪機密封件的所述截面輪廓大約在類似的位置處鄰接。進一步的,其中所述上游座臂經(jīng)配置受到從所述第一渦輪機級的第一槳葉處軸向延伸的上支撐件的徑向約束,并且所述上游座臂經(jīng)配置受到從所述第一渦輪機級的第一轉(zhuǎn)子葉輪處軸向延伸的下支撐件的徑向約束。進一步的,其中所述下游座臂經(jīng)配置受到從第二渦輪機級的第二槳葉處軸向延伸的上支撐件的徑向約束,并且所述下游鉤端經(jīng)配置受到從所述第二渦輪機級的第二轉(zhuǎn)子支撐件處軸向延伸的下支撐件的徑向約束。進一步的,其中所述下游鉤端的所述突起經(jīng)配置以適配在與所述第二轉(zhuǎn)子葉輪的所述下支撐件相鄰的對應(yīng)凹槽內(nèi)。進一步的,其中所述上體包括從所述密封部分朝向所述下體垂直延伸的頸部部分,并且所述下體包括從所述頸部部分延伸到所述上游座端的第一彎曲側(cè)面以及從所述頸部部分延伸到所述下游鉤端的第二彎曲側(cè)面。進一步的,其中所述下體包括從所述上游座端延伸到所述下游鉤端的底座。進一步的,其中所述下體包括從所述密封部分延伸到與所述上游座端鄰近的第一大體平直部分的第一彎曲側(cè)面,以及從所述密封部分延伸到與所述下游鉤端鄰近的第二大體平直部分的第二彎曲側(cè)面,其中所述第一大體平直部分和所述第二大體平直部分基本平行于所述密封部分。進一步的,其中所述下體包括從所述第一彎曲側(cè)面延伸到所述第二彎曲側(cè)面的弧形底座。進一步的,其中所述下體包括從所述第一大體平直部分延伸到所述第二大體平直部分的大體直線形底座。進一步的,其中所述下體包括從所述密封部分垂直延伸到所述大體直線形底座的中心支撐件。進一步的,其中所述下體包括:從所述第一大體平直部分延伸到所述第二大體平直部分的弧形底座;以及從所述大體直線形底座垂直延伸到所述弧形底座的多個等間距壁。根據(jù)第三實施例,一種方法包括使用級間密封件的上體的上游座臂、所述上體的下游座臂、所述級間密封件的下體的座端以及所述下體的鉤端來徑向約束多級渦輪機的所述級間密封件。所述方法還包括使用下體的鉤端來軸向約束級間密封件。附圖說明在參考附圖閱讀以下詳細說明后,將更好地理解本發(fā)明的這些和其他特征、方面和優(yōu)點,在附圖中,類似的符號代表所有附圖中類似的部分,其中:圖1為可以使用渦輪機密封件的燃氣渦輪發(fā)動機的一項實施例的示意流程圖;圖2為的圖1所示燃氣渦輪發(fā)動機沿縱軸截得的一項實施例的截面?zhèn)纫晥D;圖3為的圖2所示燃氣渦輪發(fā)動機的截面?zhèn)纫晥D,該圖示出了渦輪機級之間的級間密封件的一項實施例;圖4為的圖3所示級間密封件的一項實施例的透視圖;圖5為的周向相鄰級間密封件的一項實施例的側(cè)視圖;圖6為的級間密封件的一項實施例的透視圖;圖7為的級間密封件的一項實施例的透視圖;圖8為的級間密封件的一項實施例的透視圖;圖9為的級間密封件的一項實施例的透視圖;以及圖10為的級間密封件的一項實施例的透視圖。具體實施方式下文將描述本發(fā)明的一個或多個具體實施例。為了簡要描述這些實施例,可能不會在說明書中描述實際實施方案的所有特征。應(yīng)了解,在任意工程或設(shè)計項目中開發(fā)任意此類實際實施方案時,都必須做出與實施方案特定相關(guān)的各種決定,以實現(xiàn)開發(fā)人員的具體目標,例如,遵守系統(tǒng)相關(guān)和業(yè)務(wù)相關(guān)約束,這些約束可能會因?qū)嵤┓桨傅牟煌兴煌4送?,?yīng)了解,此類開發(fā)可能非常復(fù)雜耗時,但無論如何,對受益于本發(fā)明的一般技術(shù)人員而言,這仍是常規(guī)的設(shè)計、建造和制造操作。在介紹本發(fā)明各種實施例的元件時,“一”、“一個”、“該”和“所述”旨在表示有一個或多個元件。術(shù)語“包括”、“包含”以及“具有”旨在表示包括性含義,且表示除了所列元件外,可能還有其他元件。本發(fā)明涉及級間渦輪機密封件系統(tǒng),所述系統(tǒng)可以用于減少渦輪機各級之間的流體泄漏。該級間密封件系統(tǒng)包括某些特征,以在不使用額外部件(例如,間隔葉輪)的情況下密封級間間隙。根據(jù)某些實施例,所述級間密封件系統(tǒng)在無轉(zhuǎn)子中間支撐件的情況下可以由渦輪機的轉(zhuǎn)子提供支撐。另外,所述級間密封件系統(tǒng)可以包括多個座端,其用以減少所述級間密封件系統(tǒng)發(fā)生徑向位移的可能性或者該徑向位移的大小。另外,所述級間密封件系統(tǒng)可以包括一個鉤端,其用以減少所述級間密封件系統(tǒng)發(fā)生徑向位移和軸向位移的可能性或者該徑向位移和軸向位移的大小。此外,所述級間密封件系統(tǒng)還減小了渦輪機轉(zhuǎn)子之間的間距。圖1為包括燃氣渦輪發(fā)動機12的示例性系統(tǒng)10的方框圖,所述燃氣渦輪發(fā)動機可以采用下文詳述的級間密封件。在某些實施例中,系統(tǒng)10可以包括飛機、船舶、機車、發(fā)電系統(tǒng),或以上項的組合。所示燃氣渦輪發(fā)動機12包括空氣進氣部分16、壓縮機18、燃燒器部分20、渦輪機22,以及排氣部分24。渦輪機22經(jīng)由軸26連接到壓縮機18。如箭頭所示,空氣可以經(jīng)由進氣部分16進入燃氣渦輪發(fā)動機12,然后流入壓縮機18中,在壓縮機中進行壓縮后,進入燃燒器部分20。所示燃燒器部分20包括燃燒器外殼28,所述燃燒器外殼經(jīng)設(shè)置以同心地或環(huán)形地圍繞壓縮機18與渦輪機22之間的軸26。壓縮空氣從壓縮機18進入燃燒器30,在所述燃燒器30中,壓縮空氣可以與燃料混合并燃燒,從而驅(qū)動渦輪機22。熱燃燒氣體從燃燒器部分20流經(jīng)渦輪機22,從而經(jīng)由軸26驅(qū)動壓縮機18。例如,燃燒氣體可以在渦輪機22內(nèi)對渦輪機轉(zhuǎn)子葉片施加原動力來使軸26轉(zhuǎn)動。在流經(jīng)渦輪機22之后,熱燃燒氣體可以通過排氣部分24從燃氣渦輪發(fā)動機12排出。如下文所述,渦輪機22可以包括多個級間密封件,從而可以減少在渦輪機22級之間發(fā)生的熱燃料氣體泄漏,并減小渦輪機22的旋轉(zhuǎn)部件(例如,轉(zhuǎn)子葉輪)之間的間距。在本說明書的描述中,將會引用到一組軸線。這些軸線是基于軸向方向11、徑向方向13和周向方向15中的圓柱形坐標系統(tǒng)以及點。圖2為圖1所示燃氣渦輪發(fā)動機12沿縱軸32截得的一項實施例的截面?zhèn)纫晥D。如圖所示,燃氣渦輪機22包括三個分離的級34;然而,燃氣渦輪機22可以包括任意數(shù)目的級34。各級34包括連接到轉(zhuǎn)子葉輪38的一組葉片36,所述轉(zhuǎn)子葉輪可以以可旋轉(zhuǎn)方式附接到軸26(圖1)。葉片36從轉(zhuǎn)子葉輪38徑向向外延伸,而且部分設(shè)置在穿過渦輪機22的熱燃燒氣體路徑中。下文中會更加詳細地描述到,級間密封件42在級34之間軸向延伸并由其相鄰的轉(zhuǎn)子葉輪38支撐。如下文所述,級間密封件42可以包括座臂和鉤端,這些部件(即座臂和鉤端)圍繞相鄰的葉輪38裝配以便獲得支撐。級間密封件42可以經(jīng)設(shè)計以減小相鄰的轉(zhuǎn)子葉輪38之間的間距。另外,級間密封件42可以提供對級34的改進冷卻。盡管圖示的燃氣渦輪機22為三級渦輪機,但是本說明書中所述的級間密封件42可以用于具有任何數(shù)目級和軸的任何合適類型的渦輪機。例如,級間密封件42可以設(shè)在單級燃氣渦輪機中、包括低壓渦輪機和高壓渦輪機的雙渦輪機系統(tǒng)中,或蒸汽渦輪機中。此外,本說明書中所述的級間密封件42還可以用于旋轉(zhuǎn)式壓縮機,例如,圖1中所示的壓縮機18。級間密封件42可以由多種高溫合金(例如但不限于,鎳基合金)制成。如上文參考圖1所述,空氣通過進氣部分16進入并由壓縮機18壓縮。隨后壓縮空氣從壓縮機18被引導(dǎo)到燃燒器部分20中,在所述燃燒器部分中,所述壓縮空氣與燃料混合。壓縮空氣與燃料的混合物在燃燒器部分20中燃燒,從而產(chǎn)生高溫高壓的燃燒氣體,以用于在渦輪機22內(nèi)產(chǎn)生扭矩。具體而言,所述燃燒氣體對葉片36施加原動力以轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)子葉輪38。在某些實施例中,渦輪機22的各級34處可能發(fā)生壓降,從而可能使得氣體通過不當路徑發(fā)生漏流。例如,熱燃燒氣體可以滲入渦輪機葉輪38之間的級間體積中,從而使渦輪機各部件上產(chǎn)生熱應(yīng)力。在某些實施例中,級間體積可以用從壓縮機18中排出的或者由另一來源提供的排出空氣來進行冷卻。但是,熱燃燒氣體流入級間體積中可能會減弱冷卻效果。因此,在某些實施例中,可以將級間密封件42設(shè)置在相鄰的轉(zhuǎn)子葉輪38之間,以密封和封閉級間體積,從而隔絕熱燃燒氣體。另外,在某些實施例中,級間密封件42可以經(jīng)配置以將冷卻流體引導(dǎo)到級間體積,或者將其從所述級間體積朝向葉片36引導(dǎo)。圖3為燃氣渦輪發(fā)動機12的局部截面?zhèn)纫晥D,該圖示出了兩個相鄰渦輪機級34之間的級間密封件42的一項實施例。級間密封件42從上游轉(zhuǎn)子葉輪43縱向跨越到下游轉(zhuǎn)子葉輪44。另外,級間密封件42徑向設(shè)置在噴嘴46與轉(zhuǎn)子腔47中的軸26之間。如圖3所示,轉(zhuǎn)子腔47并未受到間隔部件(例如,轉(zhuǎn)子中間支撐件)的阻礙。因此,相比于具有轉(zhuǎn)子中間支撐件的渦輪機22,該轉(zhuǎn)子的內(nèi)部部件可更容易接近。此外,級間密封件42可以全部由上游轉(zhuǎn)子葉輪43與下游轉(zhuǎn)子葉輪44徑向支撐。如上所述,級間密封件42經(jīng)定位以減少通過轉(zhuǎn)子葉輪43、44之間的不當路徑發(fā)生的熱氣泄漏。圖3所示的級間密封件42包括上體48和下體50。一般而言,上體48主要提供密封功能以將轉(zhuǎn)子腔47與熱氣隔離,而下體50主要減少或抑制級間密封件42沿著軸向方向11和徑向方向13的移動。如圖3所示,在某些實施例中,上體48包括密封齒62、上游座臂64以及下游座臂66。上體48從上游座臂64延伸到下游座臂66。上游座臂64安置在上徑向支撐件68上,所述上徑向支撐件從渦輪機槳葉82處軸向延伸。上游座臂64與上徑向支撐件68共同減小了級間密封件42朝向燃氣渦輪發(fā)動機12的軸26發(fā)生徑向移動的可能性或者該徑向移動的大小。下游座臂66類似地安置在上徑向支撐件70上,所述上徑向支撐件從渦輪機槳葉86處軸向延伸。類似地,下游座臂66與上徑向支撐件70共同減小了級間密封件42朝向燃氣渦輪發(fā)動機12的軸26發(fā)生徑向移動的可能性或者該徑向移動的大小。在某些實施例中,座臂64、66相對于下體50可以為柔性的。因此,當燃氣渦輪發(fā)動機12運行時,座臂64、66可以約束級間密封件42沿著徑向方向13的移動。如圖3所示,下體50包括上游座端72和下游鉤端74。下體50從上游座端縱向延伸到下游鉤端74。上游座端72設(shè)置在下徑向支撐件76處,所述下徑向支撐件從下游轉(zhuǎn)子葉輪43處軸向延伸。上游座端72與下徑向支撐件76共同減小了級間密封件42遠離燃氣渦輪發(fā)動機12的軸26發(fā)生徑向移動的可能性或者該徑向移動的大小。因此,上游座端72可以約束級間密封件42沿著徑向方向13的移動。下游鉤端74設(shè)置在鉤狀支撐件78的鄰近處,所述鉤狀支撐件從下游轉(zhuǎn)子葉輪44處軸向延伸。鉤端74與鉤狀支撐件78(例如,下支撐件)共同減小了級間密封件42發(fā)生軸向移動和徑向移動的可能性或該移動的大小。因此,鉤端74可以約束級間密封件42沿著徑向方向13和軸向方向11的移動。一般而言,級間密封件42的上游側(cè)徑向附接到上游轉(zhuǎn)子葉輪43,而所述級間密封件42的下游側(cè)則受到鉤狀支撐件78的軸向約束和徑向約束。在其他實施例中,下體50可以包括設(shè)置在鉤狀支撐件鄰近處的一個鉤端,所述鉤狀支撐件從上游轉(zhuǎn)子葉輪43延伸。此外,在其他實施例中,下體50可以包括設(shè)置在多個鉤狀支撐件處的多個鉤端(例如,一個上游的和一個下游的),從而可以進一步減小級間密封件42軸向移動和徑向移動的可能性或該移動的大小。當燃氣渦輪發(fā)動機12處于運行中時,熱氣可以流經(jīng)渦輪機22并且一般采取如箭頭80所指示的路徑。更具體地說,熱氣可以流過附接到上游轉(zhuǎn)子葉輪43的第一上游渦輪機槳葉82、噴嘴46,以及附接到下游轉(zhuǎn)子葉輪44的第二下游渦輪機槳葉86。然而,熱氣中的一部分可以沿著箭頭88所指示的路徑朝向轉(zhuǎn)子腔47被吸入。所吸入的熱氣可以聚集在上游渦輪機槳葉82與噴嘴46之間的區(qū)域90中。一些熱氣可能會沿著箭頭92所指示的路徑穿過噴嘴46而發(fā)生泄漏。這種熱氣泄漏可能會降低燃氣渦輪機12的效率。由此,本說明書中所述的級間密封件42減少了沿著箭頭92的熱氣泄漏并使沿著箭頭80的主要熱氣流最大化。靜態(tài)密封件94徑向設(shè)置在噴嘴46與級間密封件42之間。上體48的密封齒62可以形成靜態(tài)密封件94的一部分。靜態(tài)密封件94可以抑制沿著箭頭92的熱氣泄漏。例如,在某些實施例中,密封齒62可以與靜態(tài)密封件94共同形成迷宮密封件。該迷宮密封件可以提供一條彎曲的路徑以供熱氣流過。因此,熱氣可以優(yōu)先地沿著箭頭80流經(jīng)渦輪機22而不是沿著箭頭92流動。當燃氣渦輪發(fā)動機12處于運行中時,熱氣中的一部分也可以沿著箭頭96所指示的路徑朝向轉(zhuǎn)子腔47被吸入。所吸入的熱氣可以聚集在下游渦輪機槳葉86與噴嘴46之間的區(qū)域98中。靜態(tài)密封件94還可以減少從下游區(qū)域98到上游區(qū)域90的熱氣泄漏。另外,靜態(tài)密封件94可以將轉(zhuǎn)子腔47與熱氣流隔離。具體而言,區(qū)域90、98可以通過級間密封件42從而與轉(zhuǎn)子腔47隔離。例如,槳葉82的上徑向支撐件68與級間密封件42的上體48的上游座臂64共同形成密封件100。密封件100可以減少熱氣徑向進入轉(zhuǎn)子腔47的泄漏。另外,槳葉86的上徑向支撐件70與級間密封件42的上體48的下游座臂66共同形成密封件102。密封件102也可以減少熱氣徑向進入轉(zhuǎn)子腔47的泄漏。在某些實施例中,渦輪機22可以包括冷卻泄漏空氣,其用以冷卻所述渦輪機22的內(nèi)部部件。冷卻泄漏空氣可以流經(jīng)轉(zhuǎn)子腔47從而冷卻上游轉(zhuǎn)子葉輪43、下游轉(zhuǎn)子葉輪44和級間密封件42。冷卻泄漏空氣還可以被提供到鉤端74。在這樣的實施例中,密封件94、100、102還可以將熱氣流路與冷卻泄漏空氣隔離。圖4為級間密封件42的一項實施例的透視圖,所述級間密封件可以減小渦輪機22轉(zhuǎn)子之間的間距并且不要求有轉(zhuǎn)子中間支撐件。如上所述,級間密封件42包括上體48和下體50。如圖所示,上體48大體上呈T形,并且下體50大體上呈三角形。在其他實施例中,上體48和下體50的一般形狀可以是不同的。例如,上體48可以大體上呈矩形,而主體50可以大體上呈圓形。圖4中所示的上體48包括大體直線形密封部分110和頸部部分112,所述頸部部分大體垂直于所述密封部分110,由此形成了T形。密封部分110大體為矩形形狀。在其他實施例中,密封部分110形狀可以略偏弧形。如上所述,密封部分110從上游座臂64軸向延伸到下游座臂66。密封齒62從密封部分110處徑向向外設(shè)置。換而言之,密封齒在與下體50相對的密封部分110一側(cè)上徑向向外延伸。頸部部分112在密封部分110與下體50之間延伸。頸部部分112的長度在不同實施例之間可以是不同的。級間密封件42的其他實施例甚至可以不包括頸部部分112。例如,密封部分110可以直接設(shè)置在下體50的相鄰處,并且可以不包括頸部部分112。如上所述,下體50包括座端72和鉤端74。鉤端74與下體50的底座116共同形成邊114。如圖所示,在某些實施例中,邊114可以為倒角的(chamfered)。在其他實施例中,邊114可以為圓角的、平直的,或者可以具有另一合適的形狀。鉤端74具有相對底座116橫向延伸的突起118。更具體地說,突起118可以朝向上體48的下游座臂66延伸。突起118經(jīng)設(shè)計以適配在與下游轉(zhuǎn)子葉輪44(圖3)的鉤狀支撐件78相鄰的對應(yīng)凹槽119中。另外,在某些實施例中,突起118可以包括倒角邊120。在其他實施例中,突起118可以包括圓角邊或另一合適形狀使其可以適配在下游轉(zhuǎn)子葉輪44(圖3)的鉤狀支撐件78內(nèi)。另外,在某些實施例中,如圖所示,突起118可以在鉤端74的整個長度上延伸。在其他實施例中,突起118可以沿著鉤端74的一部分長度延伸。在另一些實施例中,鉤端74可以包括多個突起,例如1、2、3、4、5、6或更多個突起,其中每個突起均沿著鉤端74的一部分延伸。在某些實施例中,這些突起可以與鉤端74一體形成為整體結(jié)構(gòu)。如圖所示,下體50還包括第一側(cè)122和第二側(cè)124,其中所述第一側(cè)122從頸部部分112延伸到上游座端72,并且所述第二側(cè)124從所述頸部部分112延伸到下游鉤端74。如上所述,底座116從上游座端72延伸到下游鉤端74(例如,從第一側(cè)122延伸到第二側(cè)124)。因此,側(cè)122、124和底座116可以設(shè)置成圍繞下體50的基本三角狀布置。在其他實施例中,這些側(cè)可以設(shè)置成基本圓形、梯形或其他多邊形的布置。另外,其他實施例可以具有不同數(shù)目的側(cè)或底座。例如,級間密封件42的下體50可以具有三個側(cè)以及一個底座,且呈矩形布置。此外,側(cè)122、124和底座116的形狀在各種實施例中可以是不同的。例如,如圖4所示,側(cè)122、124具有基本懸鏈形(catenary)形狀。另外,底座116包括兩個大體平直區(qū)域126、128以及設(shè)置在這兩個大體平直區(qū)域126、128之間的弧形區(qū)域130,所述這兩個大體平直區(qū)域分別鄰近于上游座端72與下游鉤端74。這兩個大體平直區(qū)域126、128基本上平行于密封部分110。如圖所示,弧形區(qū)域130也可以具有基本懸鏈形形狀。在其他實施例中,底座116可以包括大體平直區(qū)域和弧形區(qū)域的不同組合從而形成不同的形狀。另外,側(cè)122、124和底座116的形狀可以是不同的,并且可以為,例如,拋物線形、橢圓形、平直的、彎曲的或另一合適形狀。此外,側(cè)122、124以及底座116之間的形狀可以是不同的。例如,第一側(cè)122可以是平直的,第二側(cè)124可以為拋物線形的,而底座116可以為橢圓形的。然而,在某些實施例中,為確保級間密封件42支撐住上游轉(zhuǎn)子葉輪43與下游轉(zhuǎn)子葉輪44之間產(chǎn)生的徑向力及軸向力,通常情況下,所述級間密封件42的上體48與下體50在徑向方向13上基本對稱。圖4所示的下體50還可以包括空心區(qū)域136,所述空心區(qū)域包括底座140、第一側(cè)142和第二側(cè)144。底座140的形狀基本對應(yīng)于底座116的形狀,第一側(cè)142的形狀基本對應(yīng)于第一側(cè)122的形狀,并且第二側(cè)144的形狀基本對應(yīng)于第二側(cè)124的形狀。因此,側(cè)142、144和底座140可以具有基本懸鏈形形狀。在其他實施例中,側(cè)142、144和底座140的形狀可以是不同的。例如,第一側(cè)142可以是平直的,第二側(cè)144可以為拋物線形的,而底座140可以為圓形的。然而,同樣如此,為確保級間密封件42能夠支撐上游轉(zhuǎn)子葉輪43與下游轉(zhuǎn)子葉輪44之間產(chǎn)生的徑向力及軸向力,通常情況下,所述級間密封件42的上體48和下體50在徑向方向13上基本對稱。此外,在某些實施例中,側(cè)142、144和底座140的形狀可能并不對應(yīng)于側(cè)122、124和底座116的形狀。如圖所示,側(cè)142、144和底座140可以設(shè)置成圍繞空心區(qū)域136的三角狀布置。在其他實施例中,側(cè)142、144和底座140的布置可以是不同的。例如,空心區(qū)域136的各側(cè)和底座可以布置為圓形形狀或梯形形狀。另外,某些實施例可以包括不同數(shù)目的空心區(qū)域136。例如,級間密封件42可以包括1、2、3、4、5、6或更多個空心區(qū)域136。實際上,在某些實施例中,級間密封件42可以不包括空心區(qū)域136??梢粤私獾?,上體48和下體50的形狀以及結(jié)構(gòu)在各實施例之間可以有很大的不同。下文將參考圖6到圖10進一步對其他實施例進行描述。圖6到圖10中所示的上體48和下體50的替代性形狀以實例方式被提供,并且并不意圖將它們作為限制。另外,可以了解到,上文參考圖3和圖4所描述的設(shè)計考慮可以被擴展到圖6到圖10所示的實施例中。圖5為圖4所示三個大體完全相同的相鄰級間密封件42朝向側(cè)122所得的側(cè)視圖。圖5圖示了級間密封件42的相鄰部分可以如何附接到一起從而形成燃氣渦輪發(fā)動機12的相鄰級之間的密封件。三個級間密封件42可以形成密封組件152的一部分。密封組件152可以包括多個級間密封件42,這些密封件彼此相鄰地設(shè)置從而形成360度環(huán)圍繞著燃氣渦輪機12的軸26。此外,如圖所示,相鄰的級間密封件42的截面輪廓可以大約在類似的位置處鄰接。形成密封組件152的級間密封件42數(shù)目范圍可以為從大約2到100,或者10到80,或者42到50。如圖所示,每個級間密封件42沿著周向方向15均呈弧形。在某些實施例中,在相鄰的級間密封件42之間可以存在間隙154。因此,密封組件152可以包括設(shè)置在級間密封件42之間間隙154中的外密封件156和內(nèi)密封件158。如圖所示,外密封件156可以設(shè)置在級間密封件42的上體48之間。外密封件156從上游座臂64延伸到下游座臂66。內(nèi)密封件158可以設(shè)置在級間密封件42的下體50之間。內(nèi)密封件158從上游座端72延伸到下游鉤端74。外密封件156和內(nèi)密封件158可以減少通過間隙154發(fā)生徑向氣體泄漏的可能性或者影響。另外,在某些實施例中,軸向槽160可以在級間密封件42中形成以容納外密封件156和內(nèi)密封件158。在某些實施例中,外密封件156和/或內(nèi)密封件158可以沿著級間密封件42的不同區(qū)域而進行設(shè)置。另外,密封組件152可以包括不同數(shù)目或不同布置的外密封件156和/或內(nèi)密封件158。例如,密封組件152可以包括設(shè)置在每對相鄰級間密封件42之間的1、2、3、4或更多個外密封件156。另外,在某些實施例中,密封組件152可能不包括內(nèi)密封件158。圖6為級間密封件42的另一項實施例的透視圖,所述級間密封件可以減小渦輪機22轉(zhuǎn)子之間的間距并且不要求有轉(zhuǎn)子中間支撐件。級間密封件42包括上體48和下體50。如圖所示,上體48大體上呈矩形形狀,并且下體50大體上呈三角形形狀。上體48包括大體直線形密封部分110,該密封部分大體呈矩形形狀并從上游座臂64延伸到下游座臂66。另外,密封部分110包括密封齒62。如圖所示,級間密封件42不包括圖3和圖4中所示實施例的頸部部分112。相反,密封部分110經(jīng)設(shè)置直接與下體50相鄰。下體50包括底座116、第一側(cè)122和第二側(cè)124。底座116形狀復(fù)雜,它包括大體平直部分126、128和在這兩個大體平直部分126、128之間延伸的弧形區(qū)域130。第一側(cè)122從密封部分110延伸到上游座端72鄰近處的大體平直部分126,而第二側(cè)124從所述密封部分110延伸到下游鉤端74鄰近處的大體平直部分128。大體平直部分128與下游鉤端74共同形成邊114。如圖所示,在某些實施例中,邊114可以為圓角的。圖中還示出了,側(cè)122、124具有基本弧形形狀。級間密封件42還包括空心區(qū)域136,所述空心區(qū)域包括底座140、第一側(cè)142和第二側(cè)144。在某些實施例中,底座140的形狀基本對應(yīng)于底座116的弧形區(qū)域130的形狀。另外,第一側(cè)142的形狀基本對應(yīng)于第一側(cè)122的形狀,并且第二側(cè)144的形狀基本對應(yīng)于第二側(cè)124的形狀。因此,側(cè)142、144和底座140可以具有基本弧形形狀。圖7為級間密封件42的另一項實施例的透視圖,所述級間密封件可以減小渦輪機22轉(zhuǎn)子之間的間距并且不要求有轉(zhuǎn)子中間支撐件。級間密封件42包括上體48和下體50。如圖所示,上體48大體上呈矩形形狀,并且下體50大體上呈弧形形狀。上體48包括密封部分110。如圖所示,級間密封件42不包括圖3和圖4中所示實施例的頸部部分112。相反,密封部分110經(jīng)設(shè)置直接與下體50相鄰。主體50包括底座116、第一側(cè)122和第二側(cè)124。在所示實施例中,底座116形狀復(fù)雜,它包括大體平直部分126、128和在這兩個大體平直部分126、128之間延伸的大體弧形部分130。如圖所示,弧形部分130在大體平直部分126、128的上方延伸。第一側(cè)122形狀大體是平直的,其從密封部分110延伸到上游座端72鄰近處的大體平直部分126。第二側(cè)124形狀復(fù)雜,其從密封部分110延伸到下游鉤端74鄰近處的大體平直部分128。更具體地說,第二側(cè)124包括第一大體平直部分161、從所述第一大體平直部分161延伸的弧形部分162,以及從所述弧形部分162延伸的第二大體平直部分164。在其他實施例中,第二側(cè)124可以包括平直部分與弧形部分的不同組合。第二大體平直部分164近似平行于突起118。在其他實施例中,第二大體平直部分164可以相對于突起118為橫向的。凹處166在第二大體平直部分164與突起118之間延伸。凹處166可以經(jīng)設(shè)計以容納下游鉤狀支撐件78(圖3)。應(yīng)注意,下體50不包括空心區(qū)域136。相反,下體50主要由第一側(cè)122、第二側(cè)124和大體平直部分126、128組成,這兩個大體平直部分分別包括上游座端72和下游鉤端74。圖8為級間密封件42的另一項實施例的透視圖,所述級間密封件可以減小渦輪機22轉(zhuǎn)子之間的間距并且不要求有轉(zhuǎn)子中間支撐件。圖8所示級間密封件42大體上類似于圖7所示級間密封件42,它們的區(qū)別在于以下事實,這里的級間密封件42包括位于密封部分110與第一側(cè)122、第二側(cè)124之間的頸部部分。更具體地說,級間密封件42包括上體48和下體50。如圖所示,上體48大體上呈矩形形狀,并且下體50大體上呈弧形形狀。上體48包括密封部分110,并且頸部部分112在密封部分110與下體50之間延伸。下體50包括底座116、第一側(cè)122和第二側(cè)124。另外,類似于圖7中所示的實施例,下體50不包括空心區(qū)域136。相反,第一側(cè)122和第二側(cè)124具有弧形形狀。側(cè)122、124的曲率可以為實施方案特定的并且在各實施例中可以是不同的。圖9為級間密封件42的另一項實施例的透視圖,所述級間密封件可以減小渦輪機22轉(zhuǎn)子之間的間距并且不要求有轉(zhuǎn)子中間支撐件。圖9所示的級間密封件42大體類似于圖7所示的級間密封件42,它們區(qū)別在于以下事實,這里的底座116為一個大體平直部分,它在分別鄰近于上游座端72與下游鉤端74的大體平直部分126、128之間延伸。更具體地說,級間密封件42包括上體48和下體50。上體48不包括頸部部分112。然而,下體50包括底座116和空心區(qū)域136。如圖所示,底座116在上游座端72與下游鉤端74之間大體是平直的。因此,底座116不包括大體平直部分126、128之間的大體弧形部分130(例如,如圖7和圖8所示的)??招膮^(qū)域136的底座140也為大體平直的,并且可以基本符合底座116的形狀。圖10為級間密封件42的另一項實施例的透視圖,所述級間密封件可以減小渦輪機22轉(zhuǎn)子之間的間距并且不要求有轉(zhuǎn)子中間支撐件。圖10所示的級間密封件42大體上類似于圖9所示的級間密封件42,它們的區(qū)別在于以下事實,這里的級間密封件42包括從密封部分110到底座116的中心支撐件174。更具體地說,級間密封件42包括上體48和下體50。上體48不包括頸部部分112。然而,下體50包括第一側(cè)122、第二側(cè)124和底座116。如圖所示,底座116在上游座端72與下游鉤端74之間大體是平直的。在圖10所示的實施例中,下體50包括兩個空心區(qū)域170、172。如圖所示,空心區(qū)域170、172關(guān)于中心支撐件174近乎對稱。中心支撐件174大體為平直的,并且從密封部分110垂直延伸到級間密封件42的底座116。中心支撐件174設(shè)置在空心區(qū)域170、172之間且鄰近級間密封件42的中心。第一空心區(qū)域170包括第一側(cè)176、第二側(cè)178和底座180。如圖所示,第一側(cè)176具有與第一側(cè)122形狀稍微不同的弧形形狀。第二側(cè)178大體為平直的并且可以符合中心支撐件174的形狀。底座180也為大體平直的,并且可以基本對應(yīng)于底座116的形狀??梢粤私獾?,側(cè)176、178和底座180的形狀在不同實施方案中可以是不同的。第二空心區(qū)域172包括第一側(cè)182、第二側(cè)184和底座186。第一側(cè)182具有與第二側(cè)124形狀稍微不同的弧形形狀。第二側(cè)184大體為平直的并且可以符合中心支撐件174的形狀。底座186也為大體平直的,并且可以基本對應(yīng)于底座116的形狀。如圖所示,底座180和186、第一側(cè)176和182,以及第二側(cè)178、184關(guān)于中心支撐件174對稱。在其他實施例中,空心區(qū)域170、172可以具有不同的形狀從而使得空心區(qū)域170、172關(guān)于中心支撐件174并不對稱。所揭示的實施例的技術(shù)效果包括用于減少渦輪機各級之間徑向泄漏的密封件系統(tǒng)。級間密封件系統(tǒng)可以包括多個座臂用以減少所述密封件系統(tǒng)發(fā)生徑向位移的可能性或者該徑向位移的大小。另外,所述級間密封件系統(tǒng)可以包括一個鉤端,從而可以減少所述密封件系統(tǒng)發(fā)生徑向位移和軸向位移的可能性或者該徑向位移和軸向位移的大小。級間密封件系統(tǒng)可以減小渦輪機轉(zhuǎn)子輪葉之間的間距。另外,級間密封件可能并不要求有轉(zhuǎn)子中間支撐件。級間密封件的形狀可以使得渦輪機的內(nèi)部部件更加容易接近。本說明書使用了多個實例來揭示本發(fā)明,包括最佳模式,同時也讓所屬領(lǐng)域的任何技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明,包括制造并使用任何裝置或系統(tǒng),以及實施所涵蓋的任何方法。本發(fā)明的保護范圍由權(quán)利要求書限定,并可以包括所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員想出的其他實例。如果其他此類實例的結(jié)構(gòu)要素與權(quán)利要求書的字面意義相同,或如果此類實例包括的等效結(jié)構(gòu)要素與權(quán)利要求書的字面意義無實質(zhì)差別,則此類實例也應(yīng)在權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
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