CN205744004U - 燃气涡轮机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种燃气涡轮机。所述燃气涡轮机具有涡轮，所述涡轮包括定子叶片和转子叶片以及在两者之间限定的沟槽腔，所述沟槽腔中形成有密封件。所述密封件可以包括：定子悬突，所述定子悬突从所述定子叶片朝着所述转子叶片延伸从而包括悬突顶侧和与所述悬突顶侧相对的悬突底侧；转子外侧面，所述转子外侧面从平台边缘径向向内延伸，所述转子外侧面横越所述沟槽腔的轴向间隙与悬垂面的至少一部分相对；轴向突起，所述轴向突起从所述转子外侧面朝着所述定子叶片延伸从而与所述定子悬突轴向地重叠；以及内部冷却通道，所述内部冷却通道通过所述定子悬突延伸到通过所述悬突底侧形成的端口。所述端口可以配置成朝着所述轴向突起引导从所述端口排出的冷却剂。

Description

燃气涡轮机

技术领域

本实用新型总体上涉及燃式燃气涡轮机(“燃气涡轮发动机”)，并且更具体地涉及燃气涡轮机的轮缘腔密封***。

背景技术

在操作期间，由于热气体路径的极端温度，需要非常小心地防止部件达到将破坏或降低其操作或性能的温度。对极端温度特别敏感的一个区域是在热气体路径的内侧的空间。常常被称为涡轮的内部叶轮空间(inner wheelspace)或轮缘腔(rim cavity)的该区域包含旋转转子叶片附连在其上的若干涡轮叶轮或转子。尽管转子叶片设计成耐受热气体路径的高温，但是转子不耐高温，并且因此必须防止热气体路径的工作流体流动到轮缘腔中。然而，将领会轴向间隙必然存在于旋转叶片和周围静止部件之间，并且正是通过这些间隙工作流体的热气体获得进入内部区域。另外，由于发动机变热的方式和不同的热膨胀系数，这些间隙可以依赖于发动机的操作方式加宽和收缩。尺寸的该变化性使这些间隙的适当密封成为困难的设计挑战。

更具体地，燃气涡轮机包括具有多排定子叶片和转子叶片的涡轮部段，其中转子叶片的多个级一起围绕定子叶片的静止引导轮叶旋转。定子叶片和与其相关的组件延伸到在转子叶片的两个级之间形成的轮缘腔中。密封件在转子叶片和定子叶片的内护罩之间，并且在定子叶片隔板的内侧表面和两个转子盘缘边延伸部之间形成。将领会，热气流压力在定子叶片的前侧比在后侧更高，并且因此压力差存在于轮缘腔内。在现有技术中，定子隔板的内侧表面上的密 封件可以用于控制横越定子叶片排的泄漏流动。另外，刀缘密封件(knife edge seals)可以在定子叶片盖板上使用以产生防热气体摄入轮缘腔中的密封。尽可能防止热气体摄入轮缘腔中，原因是转子盘由比翼型相对耐低温的材料(low temperature material)制造。作用于转子盘的高应力与暴露于高温一起将热弱化转子盘并且缩短其寿命。从定子隔板排出的吹扫冷却空气已用于吹扫轮缘腔的热气流摄入。

然而，在控制轮缘腔泄漏流动从而减小吹扫空气的使用方面发展很慢。关于吹扫分配的困难当然导致的代价是低效的使用。将领会，吹扫***增加发动机的制造和维护成本，并且常常在保持期望的压力水平或从轮缘腔的流出方面是不精确的。此外，吹扫流动不利地影响涡轮发动机的性能和效率。也就是说，吹扫空气的增加水平减小发动机的输出和效率。因此，期望最小化吹扫空气的使用。因此，持续不断地需要改进的方法、***和装置，其更好地密封间隙、沟槽腔和/或轮缘腔以免于流动路径的热气体。

实用新型内容

本申请因此描述一种燃气涡轮机，所述燃气涡轮机具有的涡轮包括定子叶片、转子叶片、限定在定子叶片和转子叶片之间的沟槽腔(trench cavity)以及形成所述沟槽腔中的密封件。所述沟槽腔是在所述定子叶片和所述转子叶片的相对内侧面(opposing inboard faces)之间限定的轴向间隙(axial gap)。所述密封件可以包括：定子悬突(stator overhang)，所述定子悬突从所述定子叶片朝着所述转子叶片延伸从而包括限定流动路径的内边界的一部分的悬突顶侧(topside)，和与所述悬突顶侧相对的悬突底侧(underside)；转子外侧面(rotor outboard face)，所述转子外侧面从平台边缘径向向内延伸，所述转子外侧面横越所述沟槽腔的所述轴向间隙与悬垂面(overhang face)的至少一部分相对；轴向突起(axial projection)，所述轴向突起从所述转子外侧面朝着所述定子叶片延伸从而与所述 定子悬突轴向地重叠；以及内部冷却通道(axial projection)，所述内部冷却通道通过所述定子悬突延伸到穿过所述悬突底侧形成的端口(port)。所述端口配置成朝着所述轴向突起引导从所述端口排出的冷却剂。

所述端口可以配置成朝着所述轴向突起引导从其排出的冷却剂并且可以配置成在旋转方向上引导冷却剂。

其中，所述轴向突起包括相对于所述定子悬突的内侧位置；其中所述端口配置成朝着所述轴向突起的外侧表面(outboard surface)引导从其排出的冷却剂；并且其中所述轴向突起包括从形成在所述转子外侧面的连接轴向地延伸的径向狭窄刚性结构。

其中，所述定子悬突包括外侧边缘(outboard edge)和内侧边缘(inboard edge)，以及限定在两者之间的悬垂面；并且其中所述悬突底侧从所述定子悬突的内侧边缘轴向地延伸到径向延伸定子内侧面。

其中，所述轴向突起包括相对于所述定子悬突的内侧位置使得所述定子悬突至少悬突在第一轴向突起的尖端处；并且其中所述轴向突起包括天使翼(angel wing)突起，所述天使翼突起包括在所述尖端处的上翻唇边。

其中，所述外侧边缘包括在通过所述涡轮的流动路径的内边界处的位置；其中平台边缘包括在通过所述涡轮的流动路径的内边界处的位置；并且其中所述转子叶片包括平台，所述平台从所述平台边缘轴向地延伸从而限定所述流动路径的所述内边界的一部分。

其中，内侧调整参考线(inboard trained reference line)包括源自所述端口并且然后在内侧方向上直接朝着所述燃气涡轮机的轴线延伸的线；其中排出方向包括所述端口对准的方向；并且其中排出角(discharge angel)包括在所述内侧调整参考线和所述排出方向之间形成的角。

其中，所述排出角为大约0°。

所述燃气涡轮机还包括布置在所述轴向突起的外侧表面上的偏转结构(deflecting structure)；并且其中从所述端口的排出方向包括朝着所述偏转结构的方向以便在预定方向上偏转从其通过的冷却剂。

其中，所述偏转结构配置成接收从所述端口排出的流体以便朝着所述沟槽腔的入口偏转。

其中，所述偏转结构包括从所述轴向突起的外侧表面径向地突出的突起，并且其中所述偏转结构包括偏转表面。

其中，所述偏转表面包括相对于所述轴向突起的外侧表面的倾斜配置。

其中，所述端口包括远离所述定子叶片定向的20°到60°之间的排出角。

其中，所述天使翼突起布置在所述转子叶片的上游侧并且所述端口布置在所述定子叶片的下游侧。

其中，所述天使翼突起布置在所述转子叶片的下游侧并且所述端口布置在所述定子叶片的上游侧。

其中，所述端口包括与从所述沟槽腔的入口行进到叶轮空间腔的摄入工作流体的流动方向相对地倾斜的排出方向。

其中，所述端口配置成与通过所述定子悬突的内部形成的内部冷却通道流体地连通，所述内部冷却通道包括到延伸通过所述定子叶片的翼型的冷却剂源的连接。

其中，所述冷却通道配置成连接到冷却剂增压室并且与所述悬突顶侧平行地和紧邻地延伸。

其中，所述冷却通道配置成与所述悬垂面平行地和紧邻地延伸。

其中，所述冷却通道配置成连接到冷却剂增压室并且与所述悬突顶侧平行地和紧邻地延伸；其中，靠近所述定子悬突的外侧边缘，所述冷却通道包括朝着所述悬突底侧的转弯部；并且其中所述 冷却通道配置成从所述转弯部向所述端口延伸且与所述悬垂面平行地和紧邻地延伸。

其中，所述天使翼突起沿着所述转子叶片的周向宽度延伸；其中所述定子悬突沿着所述转子叶片的周向宽度延伸；并且其中所述端口包括沿着所述定子悬突的周向宽度以周向间距间隔的多个分立端口。

通过阅览结合附图进行的优选实施例的以下详细描述和附带的权利要求，本申请的这些和其它特征将变得明显。

附图说明

通过仔细研究结合附图进行的本实用新型的示例性实施例的以下更详细描述将更完整地理解和领会本实用新型的这些和其它特征，其中：

图1是根据本申请的实施例的叶片组件可以在其中使用的示例性涡轮发动机的示意图；

图2是图1的燃式涡轮发动机的压缩机部段的截面图；

图3是图1的燃式涡轮发动机的涡轮部段的截面图；

图4是根据本实用新型的某些方面的转子和定子叶片的若干排的径向内部分的示意性截面图；

图5是根据本实用新型的示例性实施例的沟槽腔密封结构组件的截面图；

图6是根据本实用新型的替代实施例的沟槽腔密封结构组件的截面图；

图7是根据本实用新型的示例性实施例的包括具有气帘组件的密封结构的沟槽腔的截面图；

图8是根据本实用新型的替代实施例的包括具有气帘组件的密封结构的沟槽腔的截面图；

图9是根据本实用新型的替代实施例的包括具有气帘组件的密封结构的沟槽腔的截面图；以及

图10是根据本实用新型的替代实施例的包括具有气帘组件的密封结构的沟槽腔的截面图。

具体实施方式

本实用新型的方面和优点下面在以下描述中进行叙述，或者可以从描述变得明显，或者可以通过本实用新型的实施而获悉。现在将详细地参考本实用新型的当前实施例，在附图中示出其中的一个或多个例子。详细描述使用附图标记来表示附图中的特征。附图和描述中的相似或类似的附图标记可以用于表示本实用新型的实施例的相似或类似的部分。将领会，每个例子作为本实用新型的解释而不是本实用新型的限制被提供。实际上，本领域的技术人员将显而易见可以在本实用新型中进行修改和变化而不脱离其范围或精神。例如，示出或描述为一个实施例的一部分的特征可以在另一实施例上使用以产生又一实施例。因此，本实用新型旨在涵盖属于附带的权利要求及其等效物的范围内的这样的修改和变化。除非另外说明，应当理解本文中所述的范围和极限包括位于规定极限内的所有子范围，包括极限本身。另外，某些术语被选择以描述本实用新型及其组成子***和部件。在可能的情况下，这些术语基于该技术领域常用的术语被选择。而且，将领会这样的术语常常受到不同的解释。例如，在本文中所称的单个部件可以在别处引用为由多个部件组成，或者在本文中引用为包括多个部件可以在别处称为单个部件。在本实用新型的范围的理解中，不仅应当注意所使用的特定术语，而且应当注意伴随的描述和上下文，以及正在引用和描述的部件的结构、配置、功能和使用，包括术语与若干特征相关的方式，以及，当然，在附带的权利要求中的术语的准确使用。此外，尽管关于某种类型的涡轮发动机提出以下例子，但是相关技术领域的普 通技术人员将理解，本实用新型的术语也可以应用于其它类型的涡轮发动机。

已知涡轮发动机操作的性质，若干描述性术语可以在本申请中使用从而解释发动机和/或包括在其中的若干子***或部件的功能，并且在该部分的开始时定义这些术语可能证明是有益的。因此，除非另外说明，这些术语及其定义如下。在没有进一步具体说明的情况下，术语“前”和“后”指的是相对于燃气涡轮机的取向的方向。也就是说，“前”指的是发动机的前端或压缩机端，并且“后”指的是发动机的后端或涡轮端。将领会这些术语的每一个可以用于指示发动机内的运动或相对位置。术语“下游”和“上游”用于指示相对于移动通过其中的流动的总方向的指定通道内的位置。(将领会这些术语参考相对于正常操作期间的预期流动的方向，这对于本领域的任何普通技术人员而言应当是显而易见的)。术语“下游”指的是流体正流动通过指定通道的方向，而“上游”指的是与此相反的方向。因此，例如，作为移动通过压缩机并且然后在燃烧器内或其外变为燃烧气体的空气，通过涡轮发动机的工作流体的主要流动可以被描述为开始于朝着压缩机的上游或前端的上游位置并且终止于朝着涡轮的下游或后端的下游位置。关于描述普通类型的燃烧器内的流动方向，如下面更详细地所述，将领会压缩机排出空气典型地通过朝着燃烧器的后端(相对于燃烧器纵轴线和限定前/后区别的后述压缩机/涡轮定位)集中的冲击端口进入燃烧器。一旦在燃烧器中，压缩空气由围绕内部室形成的流动环道朝着燃烧器的前端引导，在所述前端处空气流动进入内部室，并且使它的流动方向反向，朝着燃烧器的后端行进。在又一情况下，通过冷却通道的冷却剂流动可以以相同方式被处理。

另外，已知围绕中心共同轴线的压缩机和涡轮的配置，以及许多燃烧器类型共有的圆柱形配置，描述相对于轴线的位置的术语可以在本文中被使用。在这方面，将领会术语“径向”指的是垂直于轴线 的运动或位置。与此相关，可能需要描述离中心轴线的相对距离。在该情况下，例如，如果第一部件比第二部件更靠近中心轴线定位，则第一部件将被描述为在第二部件的“径向内侧”或“内侧”。如果，在另一方面，第一部件比第二部件离中心轴线更远，则第一部件将在本文中被描述为在第二部件的“径向外侧”或“外侧”。另外，将领会，术语“轴向”指的是平行于轴线的运动或位置。最后，术语“周向”指的是围绕轴线的运动或位置。如上所述，尽管可以相对于延伸通过发动机的压缩机和涡轮部段的共同中心轴线应用这些术语，但是也可以相对于发动机的其它部件或子***使用这些术语。例如，在对于许多燃气涡轮机械而言常见的圆柱形燃烧器的情况下，给予这些术语相对含义的轴线是延伸通过横截面形状的中心的纵向中心轴线，所述横截面形状初始为圆柱形，但是当其靠近涡轮时过渡到更环形的轮廓。

图1是燃气涡轮机10的示意性表示。一般而言，燃气涡轮机通过从由燃料在压缩空气流中燃烧产生的加压热气体流中提取的能量而操作。如图1中所示，燃气涡轮机10可以配置成具有通过共同轴或转子机械地联接到下游涡轮部段或涡轮12的轴流式压缩机11，以及定位在压缩机11和涡轮12之间的燃烧器13。

图2示出可以在图1的燃气涡轮机中使用的示例性多级轴流式压缩机11的视图。如图所示，压缩机11可以包括多个级。每个级可以包括压缩机转子叶片14的排，后面接着压缩机定子叶片15的排。因此，第一级可以包括围绕中心轴旋转的压缩机转子叶片14的排，后面接着在操作期间保持静止的压缩机定子叶片15的排。

图3示出可以在图1的燃气涡轮机中使用的示例性涡轮部段或涡轮12的部分视图。涡轮12可以包括多个级。三个示例性级被示出，但是更多或更少的级可以存在于涡轮12中。第一级包括在操作期间围绕轴旋转的多个涡轮轮叶或转子叶片16(“转子叶片”)，和在操作期间保持静止的多个喷嘴或定子叶片(“定子叶片”)17。定子叶片 17大体上彼此周向地间隔并且围绕旋转轴线固定。转子叶片16可以安装在涡轮圆盘或叶轮(未显示)上以便围绕轴旋转。也示出涡轮12的第二级。第二级类似地包括多个周向间隔定子叶片17，后面接着多个周向间隔的转子叶片16，所述转子叶片16也安装在涡轮叶轮上以便旋转。第三级也被示出，并且类似地包括多个定子叶片17和转子叶片16。将领会定子叶片17和转子叶片16位于涡轮12的热气体路径中。通过热气体路径的热气体的流动方向由箭头指示。本领域的普通技术人员将领会涡轮12可以具有比在图3中示出的更多或在一些情况下更少的级。每个附加级可以包括定子叶片17的排，后面接着转子叶片16的排。

在操作的一个例子中，轴流式压缩机11内的压缩机转子叶片14的旋转可以压缩空气流。在燃烧器13中，当压缩空气与燃料混合并且点燃时能量可以被释放。可以被称为工作流体的由燃烧器13产生的热气体流然后在转子叶片16上被引导，工作流体流引起转子叶片16围绕轴的旋转。由此，工作流体流的能量被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。轴的机械能然后可以用于驱动压缩机转子叶片14的旋转，使得产生压缩空气的必要供给，并且也例如供给发电机以产生电力。

图4示意性地示出可能在涡轮中根据本申请的某些方面配置的叶片的若干排的截面图。本领域的普通技术人员将领会，视图包括转子叶片16和定子叶片17的两个排的内侧结构。每个转子叶片16大体上包括位于热气体路径中并且与涡轮的工作流体(其流动方向由箭头31指示)相互作用的翼型30，将转子叶片16附连到转子叶轮34的鸠尾榫32，以及在翼型30和鸠尾榫32之间、典型地被称为柄部36的部件。当在本文中使用时，柄部36意指位于附连装置和翼型30之间的转子叶片16的部段，在该情况下附连装置是鸠尾榫32。转子叶片16还可以包括在柄部36和翼型30的连接处的平台38。每个定子叶片17大体上包括位于热气体路径中并且与工作流体相互作用 的翼型40，在翼型40的径向内侧的内侧壁42和隔板(diaphragm)44。典型地，内侧壁42与翼型40成一体并且形成热气体路径的内边界。隔板44典型地附连到内侧壁42(尽管可以与其成一体形成)并且在向内径向方向上延伸以与仅仅定位在其内侧的旋转部件形成密封件45。

将领会轴向间隙沿着热气体路径的径向向内边缘或内侧边界存在于旋转部件和静止部件之间。由于必须在旋转部件(即，旋转叶片16)和静止部件(即，定子叶片17)之间保持空间，在本文中将被称为“沟槽腔50”的这些间隙存在。由于发动机变热和在不同负荷水平下操作的方式，以及部件中的一些的不同热膨胀系数，沟槽腔50的宽度(即，横越间隙的轴向距离)通常会变化。也就是说，沟槽腔50可以依赖于发动机正在操作的方式而加宽和收缩。由于旋转部件摩擦静止部件是非常不期望的，因此发动机必须设计成使得在所有操作条件期间至少一些空间保持在沟槽腔50的位置处。这通常导致沟槽腔50在一些操作条件期间具有窄开口并且在其它操作条件期间具有较宽开口。当然，具有较宽开口的沟槽腔50是非期望的，原因是它导致更多的工作流体摄入涡轮叶轮空间中。

将领会沟槽腔50通常存在于沿着旋转部件与静止部件交界处的热气体路径的径向向内边界的每个点处。因此，如图所示，沟槽腔50在转子叶片16的后缘和定子叶片17的前缘之间形成，并且在定子叶片17的后缘和转子叶片16的前缘之间形成。典型地，关于转子叶片16，柄部36限定沟槽腔50的一个边缘，并且关于定子叶片17，内侧壁42或其它类似部件限定沟槽腔50的另一边缘。将在下面更详细地论述的轴向突起51可以在沟槽腔50内配置成提供限制工作流体的摄入的曲折路径或密封件。轴向突起51可以被限定为径向薄(thin)延伸部，其从横越沟槽腔50相对的转子叶片16和定子叶片17的内侧结构或面突出。将领会，轴向突起51相对的转子叶片16和定子叶片17的每一个上使得它们大致周向地围绕涡轮延伸。如图 所示，轴向突起51可以包括从转子叶片16的内侧结构延伸的所谓的“天使翼”突起52。在天使翼突起52的外侧，如图所示，定子叶片17的内侧壁42可以朝着转子叶片16突出，由此形成在沟槽腔50的一部分上悬突或悬吊的定子悬突53。一般而言，在天使翼52的内侧，沟槽腔50被说成是进入叶轮空间腔54中的过渡。

如上所述，期望防止热气体路径的工作流体进入沟槽腔50和叶轮空间腔54，原因是极端温度可能破坏该区域内的部件。轴向重叠天使翼52和定子悬突53可以配置成限制一些摄入。然而，由于沟槽腔50开口的变化宽度和这样的密封件的限制，如果不用从压缩机流出的较高水平的压缩空气吹扫沟槽腔，工作流体可能定期地摄入叶轮空间腔54中。如上所述，由于吹扫空气不利地影响发动机的性能和效率，因此应当最小化它的使用。

图5至6提供根据本实用新型的实施例的沟槽腔密封件55的截面图。将领会，所述的实施例包括获得成本效率高的和有效的密封解决方案的若干密封部件类型的特定几何结构。申请人已发现，以在附带的权利要求组中描述和要求权利的方式布置，这些部件一起用于产生有益的流动型式，其提供显著的密封益处而不过度依赖于吹扫空气，如上所述，这增强总发动机效率。此外，本文中所述的结构实现密封目的而没有增加维护成本和停机时间的限制性互锁和复杂的配置。更具体地，横越沟槽腔的定子叶片组件和转子叶片组件之间的轴向重叠配置成允许定子叶片组件相对于已经安装的相邻转子叶片的一个或多个排的内侧***式安装(drop-in installation)。根据优选实施例，密封件55可以包括定位在定子叶片组件上的外侧密封结构，外侧密封结构与定位在转子叶片组件上的内侧密封结构轴向地重叠，但是通过查看图5和6将领会，不与其互锁从而阻碍或防止定子叶片的***式安装。另外，作为关于图7至10的论述的一部分，本申请将论述通过气流的使用增强沟槽腔密封的实施例，根 据优选实施例，其与定子叶片内的内部冷却通道以及本文中所述的密封配置的其它方面协同作用。

如图5中所示，定子叶片17可以包括从定子叶片17朝着转子叶片16延伸的定子悬突53。定子悬突53可以包括外侧边缘56和内侧边缘57，以及在外侧边缘56和内侧边缘57之间限定的悬垂面(overhang face)58。外侧边缘56可以定位在通过涡轮的流动路径的内边界处。如上所述，定子悬突53可以包括侧壁42的一部分并且限定流动路径的内边界的一部分。定子悬突53的该外表面将被称为悬突顶侧59。与悬突顶侧59相对，定子悬突53包括从定子悬突53的内侧边缘57轴向地延伸到定子内侧面62的悬突底侧60，所述定子内侧面62是限定沟槽腔50的一部分的径向延伸内壁。如已经所述，转子叶片16可以包括从平台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可以定位在通过涡轮的流动路径的内边界处。如图所示，转子外侧面65可以横越沟槽腔50的轴向间隙与悬垂面58相对。外径向或第一轴向突起51可以从转子外侧面65朝着定子叶片17延伸。如图所示，第一轴向突起51可以相对于定子悬突53定位在内侧。定子悬突53和第一轴向突起51可以配置成使得定子悬突53与第一轴向突起51轴向地重叠。以该方式，定子悬突53可以至少在第一轴向突起51的尖端67悬突。如图所示，第一轴向突起51可以配置为天使翼突起52。天使翼突起52可以配置成包括在尖端67处的上翻、凹形唇边。转子外侧面65可以包括在平台的悬突鼻部(如图所示)和第一轴向突起51之间限定的凹口(pocke)68。根据优选实施例，定子悬突53的内侧边缘57可以配置成包括轴向突出边缘。如图所示，内侧边缘57的轴向突出边缘可以配置成与转子外侧面65的凹口68的径向高度径向地重叠。更优选地，内侧边缘57的突出边缘可以配置成与转子外侧面65的凹口68的径向中点区域径向地重合，如图所示。以该方式，结构可以协作从而引起限制热气体摄入并且产生有效沟槽腔密封的多个回转(switch-back)流动 型式。另外，定子悬突53的外侧边缘56可以配置成也包括轴向突出边缘，使得与内侧突出边缘57一起，形成悬垂面58的凹陷部分72。优选地，转子外侧面65的凹口68的外侧边缘定位成与悬垂面58的凹陷部分72径向地重叠。如图所示，转子外侧面65的凹口68的外侧边缘可以定位成与悬垂面58的凹陷部分的径向中点区域径向地重合。

如图6中所示，转子叶片16可以包括从转子外侧面65向内延伸的转子内侧面69。将领会，转子内侧面69可以配置成横越沟槽腔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可以包括从其朝着定子叶片17延伸的内径向或第二轴向突起51。定子悬突53和转子叶片的第二轴向突起51可以配置成轴向地重叠。类似于第一轴向突起51，第二轴向突起51可以配置为包括在尖端67处的上翻唇边的天使翼突起52。如图所示，第二轴向突起51可以具有比第一轴向突起51更长的轴向长度。

根据优选实施例，定子内侧面62可以包括从其朝着转子叶片16延伸的轴向突起51。定子叶片17的轴向突起51和转子叶片16的第二轴向突起51可以配置成轴向地重叠。更具体地，转子叶片16的第二轴向突起51可以配置成正好在定子叶片17的轴向突起51的内侧使得定子叶片17的轴向突起51至少从转子叶片16的第二轴向突起51的尖端67悬突。将领会，图5和6的沟槽腔50提供例子，假定通过流动路径的流动31的指示方向，其中沟槽腔50在转子叶片16的上游侧和定子叶片17的下游侧之间形成。应当认识到本实用新型的替代实施例包括这样的情况，其中沟槽腔50在转子叶片16的下游侧和定子叶片17的上游侧之间形成。

图7至10是具有密封结构55的沟槽腔配置的截面图，所述密封结构包括根据本实用新型的示例性实施例的气帘(curtain)组件。如图所示，这些配置的示例性沟槽腔密封件55可以包括已经描述的许多相同的密封部件。也就是说，在优选实施例中，如上所述，定子 悬突53朝着转子叶片16延伸从而在从转子叶片16突出的轴向突起51悬突。如先前所述，轴向突起51可以配置为从转子外侧面65朝着定子叶片17延伸的天使翼突起52。作为图7至10的密封件55的一部分，一个或多个端口73可以布置在定子悬突53的悬突底侧60上。端口73可以配置成朝着轴向突起51引导冷却剂。更具体地，如图所示，端口73可以配置成修整(train)从端口73排出到天使翼52的外侧表面74上的流体。如关于图9和10的实施例更完整地所述，天使翼52的外侧表面74可以配置成接收从端口73排出的流体并且以期望方式(例如朝着沟槽腔50的入口76)偏转它，从而抵抗热气体的摄入。

由端口73排出的流体可以是冷却剂，所述冷却剂典型地是从压缩机流出的压缩空气。如图所示，端口73可以配置成经由在定子叶片17内形成的一个或多个内部冷却通道77与冷却剂源(如冷却剂增压室75)流体地连通。内部冷却通道77可以通过定子悬突53形成。将领会，冷却剂增压室75可以采用许多配置。冷却剂增压室75可以配置成将冷却剂从冷却剂源循环通过定子叶片17，所述冷却剂源可以是通过翼型40形成的内部通道。根据如图7至9中所示的优选实施例，冷却通道77可以配置成在到达端口73之前仅仅在悬突顶侧59的表面和/或悬垂面58之下延伸。将领会，标示为悬突顶侧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。通过将最终通过端口73排出的冷却剂带到很靠近这些区域内的表面，冷却剂有效地用于经由移动通过冷却通道77对流地冷却这些表面区域，并且经由通过端口73排出冷却抵抗热气体摄入。根据示例性实施例，冷却通道77可以配置为围绕涡轮以规则的周向间距紧密间隔的多个平行内部通道。

如图8中所示，端口73可以在轴向方向(而不是图7的径向方向)上倾斜从而增强性能的某些方面。角的方向可以朝着沟槽腔50的入口76从而形成抵抗摄入的更直接气帘。更具体地，参考内侧修 整参考线79(即，其表示源自端口73并且然后在内侧方向上朝着涡轮的轴线延伸的线)，端口73轴向地倾斜使得从端口73的排出的方向(“排出方向”)80产生相对于内侧修整参考线79的排出角81。正角是远离定子内侧面定向的角。根据某些实施例，排出角81可以在20°到60°之间。如上所述，端口73可以不具有轴向倾斜，由此具有与内侧定向参考线79基本相同的排出方向80。根据优选实施例，排出也可以通过在周向方向上定向通道77的出口端口73具有在旋转方向上的涡旋分量。

根据其它实施例，如图9和10中所示，天使翼突起52可以配置成包括偏转结构82，所述偏转结构82配置成以期望方式偏转来自端口73的冷却剂。如图9和10中所示，偏转结构82可以沿着轴向突起51的外侧表面74定位，并且可以从其突出。根据优选实施例，偏转结构82包括用于朝着沟槽腔50的入口76引导冷却剂的倾斜表面。例如，如图9中所示，偏转结构82可以包括偏转表面，所述偏转表面相对于轴向突起51的外侧表面74倾斜地定向从而在沿着外侧表面74的一个或多个轴向流动路径上偏转来自端口73的冷却剂的径向对准排出。偏转的方向可以在沟槽腔的入口76的方向上。如图10中所示，在替代实施例中，偏转结构可以包括更直接地朝着入口76(即，在更竖直或径向方向上)偏转排出的结构。

本领域的普通技术人员将领会，上面关于若干示例性实施例描述的许多不同特征和配置可以进一步选择性地被应用以形成本实用新型的其它可能实施例。为了简洁并且考虑到本领域的普通技术人员的能力，在本文中不详细地论述每个可能的重复，但是下面的若干权利要求所包含的所有组合和可能的实施例旨在是本申请的一部分。另外，从本实用新型的若干示例性实施例的以上描述，本领域的技术人员将理解改进、变化和修改。在本领域技术人员能力范围内的这样的改进、变化和修改也旨在由附带的权利要求涵盖。此外，将显而易见前述内容仅仅涉及本申请的所述实施例并且可以在 本文中进行许多变化和修改而不脱离由以下权利要求及其等效物限定的本申请的精神和范围。

Claims (10)

1.一种燃气涡轮机，所述燃气涡轮机具有涡轮，所述涡轮包括定子叶片和转子叶片以及限定在两者之间的沟槽腔，所述沟槽腔中形成有密封件，所述沟槽腔包括在所述定子叶片和所述转子叶片的相对内侧面之间限定的轴向间隙，其特征在于，所述密封件包括：

定子悬突，所述定子悬突从所述定子叶片朝着所述转子叶片延伸从而包括限定流动路径的内边界的一部分的悬突顶侧，和与所述悬突顶侧相对的悬突底侧；

转子外侧面，所述转子外侧面从平台边缘径向向内延伸，所述转子外侧面与悬垂面的至少一部分横越所述沟槽腔的所述轴向间隙相对；

轴向突起，所述轴向突起从所述转子外侧面朝着所述定子叶片延伸从而与所述定子悬突轴向地重叠；以及

内部冷却通道，所述内部冷却通道通过所述定子悬突延伸到通过所述悬突底侧形成的端口；

其中所述端口配置成朝着所述轴向突起引导从所述端口排出的冷却剂。

2.根据权利要求1所述的燃气涡轮机，其特征在于，所述轴向突起包括相对于所述定子悬突的内侧位置；

其中所述端口配置成朝着所述轴向突起的外侧表面引导从所述端口排出的冷却剂；并且

其中所述轴向突起包括从形成在所述转子外侧面的连接轴向地延伸的径向狭窄刚性结构。

3.根据权利要求2所述的燃气涡轮机，其特征在于，所述定子悬突包括外侧边缘和内侧边缘，以及限定在外侧边缘和内侧边缘之间的悬垂面；并且

其中所述悬突底侧从所述定子悬突的内侧边缘轴向地延伸到径 向延伸定子内侧面；其中所述轴向突起包括相对于所述定子悬突的内侧位置使得所述定子悬突至少从第一轴向突起的尖端处悬突；并且

其中所述轴向突起包括天使翼突起，所述天使翼突起包括在所述尖端处的上翻唇边。

4.根据权利要求3所述的燃气涡轮机，其特征在于，所述外侧边缘包括在通过所述涡轮的流动路径的内边界处的位置；

其中平台边缘包括在通过所述涡轮的流动路径的内边界处的位置；并且

其中所述转子叶片包括平台，所述平台从所述平台边缘轴向地延伸从而限定所述流动路径的所述内边界的一部分。

5.根据权利要求3所述的燃气涡轮机，其特征在于，内侧调整参考线包括源自所述端口并且然后在内侧方向上直接朝着所述燃气涡轮机的轴线延伸的线；

其中排出方向包括所述端口定向的方向；并且

其中排出角包括在所述内侧调整参考线和所述排出方向之间形成的角，所述排出角为0°或者为远离所述定子叶片定向的20°到60°之间的角。

6.根据权利要求5所述的燃气涡轮机，其特征在于，还包括布置在所述轴向突起的外侧表面上的偏转结构；并且

其中从所述端口的排出方向包括朝着所述偏转结构的方向以便在预定方向上偏转从其而来的冷却剂，所述偏转结构配置成接收从所述端口排出的流体以便朝着所述沟槽腔的入口偏转，所述偏转结构包括从所述轴向突起的外侧表面径向地突出的突起，并且其中所述偏转结构包括偏转表面，所述偏转表面包括相对于所述轴向突起的外侧表面的倾斜配置。

7.根据权利要求3所述的燃气涡轮机，其特征在于，所述天使翼突起布置在所述转子叶片的上游侧并且所述端口布置在所述定子叶 片的下游侧，和/或所述天使翼突起布置在所述转子叶片的下游侧并且所述端口布置在所述定子叶片的上游侧。

8.根据权利要求5所述的燃气涡轮机，其特征在于，所述端口包括与从所述沟槽腔的入口行进到叶轮空间腔的摄入工作流体的流动方向相对地倾斜的排出方向。

9.根据权利要求8所述的燃气涡轮机，其特征在于，所述端口配置成与所述内部冷却通道流体地连通，所述内部冷却通道包括到延伸通过所述定子叶片的翼型的冷却剂源的连接，所述内部冷却通道配置成连接到冷却剂增压室并且与所述悬突顶侧平行地和紧邻地延伸；靠近所述定子悬突的外侧边缘，所述内部冷却通道包括朝着所述悬突底侧的转弯部；并且

其中所述内部冷却通道配置成与所述悬垂面平行并紧邻所述悬垂面且从所述转弯部向所述端口延伸。

10.根据权利要求9所述的燃气涡轮机，其特征在于，所述天使翼突起沿着所述转子叶片的周向宽度延伸；

其中所述定子悬突沿着所述转子叶片的周向宽度延伸；并且

其中所述端口包括沿着所述定子悬突的周向宽度以周向间距间隔的多个分立端口。