[发明专利]用于燃气涡轮发动机的不对称径向花键密封件

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年11月6日提交的临时专利申请No. 61/556,270的权益。

关于联邦赞助研究和开发的声明

按照陆军部授予的合同No. W911W6-07-2-0002，美国政府可对本发明具有某些权利。

技术领域

本发明大体涉及燃气涡轮发动机，并且更特别地，涉及用于密封此类发动机中的涡轮护罩的设备和方法。

背景技术

典型的燃气涡轮发动机包括涡轮机核心，该涡轮机核心具有成串联流关系的压缩机、燃烧器和涡轮。核心能够按已知方式运行，以产生一次气体流。涡轮包括一个或多个转子，其从一次气体流中提取能量。各个转子包括由旋转盘承载的成环形阵列的叶片或轮叶。通过转子的流径部分地由护罩限定，该护罩是界定叶片或轮叶的末端的固定结构。这些构件在温度非常高的环境中运行，并且必须由空气流冷却，以确保足够的使用寿命。典型地，用于冷却的空气从压缩机中抽出(吹出)。使用吹出的空气会不利地影响比燃料消耗量(“SFC”)，并且一般应当最小化使用吹出的空气。

涡轮护罩典型地包括成环形或阵列的并排弓形节段。必须最小化相邻节段之间的泄漏，以便满足发动机性能要求，同时对硬件提供充分的冷却。通常使用花键密封件来实现这一点，该花键密封件是桥接相邻护罩节段之间的间隙的小金属条。多个花键密封件通常沿轴向和径向方向定位在相交的槽口中。为了减少两个垂直密封件的接口处的泄漏，有时使用具有L形的密封件(“L形密封件”)来截断密封槽口中的斜道流。L形密封件较小且不易组装，并且增加护罩组件所需的部件的数量。

因此，存在对防止护罩密封槽口的相交部处的泄漏且易于组装的花键密封件的需要。

发明内容

本发明解决了该需要，本发明提供不对称的L形密封件。

根据本发明的一方面，一种用于燃气涡轮发动机的护罩设备包括：环形护罩节段，其具有限定弓形内部流径表面的弓形底壁、从底壁沿径向向外延伸的间隔开的前壁和后壁，以及从底壁沿径向向外延伸且在前壁和后壁之间延伸的间隔开的侧壁，各个侧壁限定端面，端面包括：沿着端面沿大体轴向方向延伸的轴向槽口；第一径向槽口，其沿着端面沿大体径向方向延伸，并且与轴向槽口相交：接收在轴向槽口中的轴向花键密封件；以及第一径向花键密封件，其具有L形，具有径向和轴向支腿，径向支腿基本上比轴向支腿更长，其中，径向支腿接收在第一径向槽口中，并且轴向支腿接收在轴向槽口中。

根据本发明的另一方面，一种用于燃气涡轮发动机的护罩设备包括：成环形阵列的弓形护罩节段，护罩节段中的各个具有限定弓形内部流径表面的弓形底壁、从底壁沿径向向外延伸的间隔开的前壁和后壁，以及从底壁沿径向向外延伸且在前壁和后壁之间延伸的间隔开的侧壁，各个侧壁限定端面，护罩节段布置成使得在相邻护罩节段的端面之间存在间隙；其中，各个端面包括：沿着端面沿大体轴向方向延伸的轴向槽口；第一径向槽口，其沿着端面沿大体径向方向延伸，并且与轴向槽口相交；多个轴向花键密封件，各个轴向花键密封件接收在各对相邻端面的轴向槽口中；多个第一径向花键密封件，各个第一径向花键密封件具有L形，具有径向和轴向支腿，径向支腿基本上比轴向支腿更长，其中，径向支腿接收在各对相邻端面的第一径向槽口中，并且轴向支腿接收在各对相邻端面的轴向槽口中。

附图说明

参照结合附图得到的以下描述，可最佳地理解本发明，其中：

图1是燃气涡轮发动机的涡轮区段的一部分的示意性横截面图，该燃气涡轮发动机结合根据本发明的一方面构建的花键密封件设备；

图2是图1中看到的护罩的示意性透视图；

图3是图1中显示的涡轮区段的一部分的正视立面图；以及

图4是花键密封件设置在其中的护罩节段的一部分的侧视立面图。

具体实施方式

参照附图，其中，相同附图标记遍及各图表示相同元件，图1描绘了气体发生器涡轮10的一部分，气体发生器涡轮10是已知类型的燃气涡轮发动机的一部分。气体发生器涡轮10的功能是从来自上游燃烧器(未显示)的高温加压燃烧气体中抽取能量，并且以已知方式将能量转换成机械功。气体发生器涡轮10通过轴来驱动上游压缩机(未显示)，以便将加压空气供应到燃烧器。

在示出的示例中，发动机是涡轮轴发动机，并且工作涡轮(也被称为动力涡轮)将位于气体发生器涡轮10的下游，并且联接于输出轴。但是，本文描述的原理同样适用于涡轮螺桨发动机、涡轮喷气机、和涡轮风扇发动机，以及用于其它运载工具或者在固定应用中使用的涡轮发动机。