通过转子的轴向移动的轴流式压缩机末端空隙控制的制作方法
【专利摘要】在涡轮发动机中，轴流式压缩机配备有一种系统，该系统在运行期间轴向地移动转子以影响悬臂式翼型件的末端空隙。转子的轴向移动能够减小一个悬臂式转子叶片和一个悬臂式定子静叶的末端空隙。压缩机的径向向内流动路径边界成形为使得其半径沿流动方向在其轴向延伸部的一部分上增加，至少在其轴向延伸部的40％的下游部分上增加。
【专利说明】通过转子的轴向移动的轴流式压缩机末端空隙控制
[0001]关于联邦资助研究或研发的声明
[0002]本发明的研发部分地受到美国能源部的合约号为DEFC26-05NT42644的先进涡轮研发项目的支持。因此，美国政府具有对本发明的某些权力。
【技术领域】
[0003]本发明总体上涉及涡轮发动机，并且更具体地涉及用于减小涡轮发动机中的压缩机翼型件末端与径向相邻部件之间的间隙以便通过减少泄漏来改善涡轮发动机效率的系统。
【背景技术】
[0004]通常，燃气涡轮发动机由定位在涡轮叶片组件上游的燃烧室构成。压缩机由联接至能够绕纵向轴线旋转的盘形件的多个压缩机叶片级构成。每个压缩机叶片级均由绕盘形件的周向径向延伸的多个叶片构成。
[0005]压缩机叶片的末端定位成紧密接近涡轮发动机的压缩机壳体的内表面。通常在涡轮发动机的叶片末端与压缩机壳体之间存在间隙，使得叶片能够在不撞击压缩机壳体的情况下旋转。同样地，对于未被遮盖的压缩机静叶而言，通常在静叶末端与内部可旋转的压缩机叶片和盘组件之间存在间隙，使得可旋转的压缩机叶片和盘组件能够在压缩机静叶不与可旋转的压缩机叶片和盘组件接触的情况下旋转。在运行期间，气体经过压缩机叶片和静叶并压缩成具有高温和高压。这些气体还加热压缩机壳体、叶片、静叶以及盘形件，从而使得每个部件均由于热膨胀而膨胀。在涡轮发动机已经以满负荷状态运行一段时间之后，部件达到发生最大热膨胀的最大工况。在这种状态下，理想的是涡轮发动机的叶片末端与压缩机壳体之间的间隙以及压缩机静叶与可旋转的压缩机叶片和盘组件之间的间隙尽可能小，以限制经过翼型件的末端的泄漏。
[0006]然而，减小间隙不能通过简单地将部件定位成使得间隙在满负荷条件下最小来实现，这是因为形成间隙的部件的构型必须考虑热重启条件，在该热重启条件下，质量比压缩机叶片和盘组件更小的压缩机壳体和压缩机静叶承载件比压缩机叶片和盘组件冷却得更快。在热重启期间，在壳体开始升温和膨胀之前，盘形件由于离心力而膨胀并且空隙收紧。因此，除非部件已经定位成使得在工况下已经在压缩机叶片与压缩机壳体之间以及在压缩机静叶与可旋转的压缩机叶片和盘组件之间建立了足够的间隙，否则，压缩机翼型件可能撞击压缩机壳体或可旋转的压缩机叶片和盘组件，因为形成压缩机壳体的部件的直径还没有升温和膨胀。压缩机叶片与压缩机壳体或压缩机静叶与可旋转的压缩机叶片和盘组件之间的碰撞通常引起剧烈的翼型件末端摩擦并且可能导致损坏。因此，存在对用于在考虑热启动条件下的必要空隙的同时减小满负荷工况下压缩机叶片末端与压缩机壳体之间以及压缩机静叶与可旋转的压缩机叶片和盘组件之间的间隙的系统的需求。
【发明内容】
[0007]本发明涉及用于减小涡轮发动机的压缩机叶片的末端与径向相邻部件之间的间隙的压缩机翼型件末端空隙优化系统。该涡轮发动机能够包括径向向内的ID流动路径边界和OD流动路径边界，该ID流动路径边界和OD流动路径边界构造成与一个或更多个空隙减小系统配合以使在涡轮发动机运行期间压缩机叶片末端空隙最小，该一个或更多个空隙减小系统构造成轴向移动转子组件以减小末端空隙。ID流动路径边界和向外流动路径边界的构型增强了转子组件的轴向移动的有效性，该轴向移动包括ID流动路径边界的移动。在涡轮发动机的运行期间，转子组件能够轴向地移动以增大涡轮发动机的效率。涡轮发动机中存在间隙，使得在涡轮发动机运行时末端不接触压缩机壳体。在涡轮发动机运行期间减小间隙减少了能够经过压缩机叶片末端而不在叶片上施加载荷的热气的量，从而增大了涡轮发动机的效率。
[0008]压缩机翼型件末端空隙优化系统能够包括一个或更多个大致细长的叶片，所述一个或更多个大致细长的叶片具有前缘、后缘、位于第一端部处的末端部段以及根部，该根部在与第一端部大致相反的端部处联接至叶片，以便支撑该叶片并将该叶片联接至转子组件的盘形件。该系统还能够包括一个或更多个大致细长的压缩机静叶，所述一个或更多个大致细长的压缩机静叶附接至固定部件，使得压缩机静叶在涡轮发动机运行期间不随转子组件旋转。该系统包括从压缩机的大致上游端部处延伸至压缩机的大致下游端部处的径向向里的ID流动路径边界，其中，该ID流动路径边界能够部分地由压缩机转子组件构成。该系统还能够包括从压缩机的大致上游端部处延伸至压缩机的大致下游端部处的OD流动路径边界，其中，该OD流动路径边界能够部分地由压缩机壳体构成。该系统能够包括一个或更多个空隙减小系统，该一个或更多个空隙减小系统构造成轴向地移动转子组件以减小大致细长的叶片的末端空隙。
[0009]在至少一个实施方式中，当沿从上游端部至下游端部的方向向下游轴向移动时，ID流动路径边界距纵向轴线的径向向外的距离能够增大。轴向下游向内部段的上游处的ID流动路径边界能够为大致线性的。当在向内流动路径边界的轴向下游部段中沿从上游端部朝向下游端部的方向向下游轴向移动时，ID流动路径边界的径向向外的距离能够增大，向内流动路径边界的该轴向下游部段由压缩机的轴向长度的小于40%构成，从压缩机的下游端部向上游延伸。
[0010]在一个实施方式中，OD流动路径边界在轴向方向上能够与压缩机的纵向轴线大致对齐。在另一实施方式中，当在OD流动路径边界的轴向下游部段中沿从上游端部至下游端部的方向向下游轴向移动时，OD流动路径边界的径向向外的距离也能够增大，OD流动路径边界的该轴向下游部段由压缩机的轴向长度的小于40%构成，从压缩机的下游端部向上游延伸。在又一实施方式中，轴向下游部段的上游处的OD流动路径边界能够为大致线性的。当在OD流动路径边界的轴向上游部段中沿从上游端部至下游端部的方向向下游轴向移动时，OD流动路径边界的径向向外的距离能够减小，OD流动路径边界的该轴向上游部段由压缩机的轴向长度的小于60 %构成，从压缩机的上游端部向下游延伸。在另一实施方式中，当在OD流动路径边界的轴向上游部段中沿从上游端部至下游端部的方向向下游轴向移动时，OD流动路径边界的径向向外的距离能够减小，OD流动路径边界的该轴向上游部段由压缩机的轴向长度的小于20%构成，从压缩机的上游端部向下游延伸。另外，当在ID流动路径边界的轴向上游部段中沿从上游端部朝向下游端部的方向向下游轴向移动时，ID流动路径边界的径向向外的距离能够减小，ID流动路径边界的该轴向上游部段由压缩机的轴向长度的小于20%构成，从压缩机的上游端部向下游延伸。
[0011]压缩机翼型件末端空隙优化系统能够构造成轴向地移动转子组件以减小叶片和静叶的末端与相邻涡轮部件之间的间隙，从而增大涡轮发动机的效率。压缩机翼型件末端空隙优化系统能够包括任何必要的部件以有助于转子组件的移动。压缩机翼型件末端空隙优化系统能够包括构造成轴向地移动转子组件以减小大致细长的叶片的末端空隙的一个或更多个空隙减小系统。
[0012]在运行期间，空隙减小系统被操作以大致沿着纵向轴线轴向地移动转子组件。转子组件能够大致向上游移动以通过减小间隙来增大涡轮发动机的效率。在涡轮发动机的关闭期间，空隙减小系统能够向下游移动转子组件以防止末端损坏。
[0013]本发明的优势在于叶片与相邻涡轮部件之间的间隙在涡轮发动机运行期间减小，从而增大了涡轮发动机的效率。
[0014]这些和其他实施方式将在下面进行更加详细地描述。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]结合到本说明书中并形成本说明书的一部分的附图示出了当前公开的发明的实施方式，并与本说明书一起公开了本发明的原理。
[0016]图1为涡轮发动机的横截面侧视图。
[0017]图2为具有径向向外的OD流动路径边界和径向向内的ID流动路径边界的涡轮发动机的压缩机的示意性侧视图。
[0018]图3为具有径向向外的OD流动路径边界和径向向内的ID流动路径边界的涡轮发动机的压缩机的替代性实施方式的示意性侧视图。
[0019]图4为具有径向向外的OD流动路径边界和径向向内的ID流动路径边界的涡轮发动机的压缩机的替代性实施方式的示意性侧视图。
[0020]图5为示出了压缩机翼型件的移动的详细侧视图。
【具体实施方式】
[0021]如图1至图5中所示，本发明涉及一种用于减小涡轮发动机20的诸如压缩机叶片16和压缩机静叶38之类的压缩机翼型件的末端14与压缩机壳体18之间的间隙12的压缩机翼型件末端空隙优化系统10。涡轮发动机20中存在间隙12，使得在涡轮发动机20运行时，末端14不接触径向相邻部件，例如压缩机壳体18和由压缩机转子组件28形成的径向向内的ID流动路径边界22。如图5中所示，在发动机运行期间减小间隙12减少了能够经过压缩机叶片末端14而不在叶片16上施加载荷的热气的量，从而增大了涡轮发动机18的效率。包括压缩机翼型件末端空隙优化系统10的涡轮发动机20能够包括径向向内的ID流动路径边界22和径向向外的OD流动路径边界24，该径向向内的ID流动路径边界22和径向向外的OD流动路径边界24构造成与一个或更多个空隙减小系统26配合以使涡轮发动机运行期间的压缩机翼型件末端空隙最小，该一个或更多个空隙减小系统26构造成轴向移动转子组件28以减小末端空隙。ID流动路径边界22和向外流动路径边界24的构型增强了转子组件28的轴向移动的有效性，该轴向移动包括ID流动路径边界22的移动。在涡轮发动机的运行期间，转子组件28能够轴向移动以增大涡轮发动机20的效率。
[0022]压缩机翼型件末端空隙优化系统10的压缩机叶片16能够包括一个或更多个大致细长的叶片30，所述一个或更多个大致细长的叶片30具有前缘32、后缘34、位于第一端部处的末端部段14以及根部36，该根部36在与第一端部大致相反的端部处联接至叶片30，以便支撑叶片30并将叶片30联接至转子组件28的盘形件。一个或更多个大致细长的压缩机静叶38能够附接至固定部件18，使得压缩机静叶38在涡轮发动机运行期间不随转子组件28旋转。ID流动路径边界22能够从压缩机42的大致上游端部40处延伸至压缩机42的大致下游端部44处。ID流动路径边界22能够部分地由压缩机转子组件28构成。优化系统10还能够包括从压缩机42的大致上游端部40处延伸至压缩机42的大致下游端部44处的OD流动路径边界24。OD流动路径边界24能够部分地由压缩机壳体18构成。
[0023]末端空隙优化系统10能够构造成轴向地移动转子组件28以减小包括叶片16和静叶38的翼型件的末端14与相邻的涡轮部件之间的间隙12，从而增大涡轮发动机20的效率。末端空隙优化系统10能够包括任何必要的部件以有助于转子组件28的移动。末端空隙优化系统10能够包括构造成轴向地移动转子组件28以减小大致细长的叶片30的末端空隙的一个或更多个空隙减小系统26。
[0024]在至少一个实施方式中，如图2至图4中所示，当沿从上游端部40至下游端部44的方向向下游轴向地移动时，ID流动路径边界22距纵向轴线46的径向向外的距离能够增大。如图2中的实施方式中所示，OD流动路径边界24能够沿轴向方向与压缩机42的纵向轴线46大致对齐。恒定的OD流动路径边界24能够与连续增大的ID流动路径边界24匹配，使得ID区域48中的间隙12在转子组件28轴向向前移动时减小，而OD区域50中的间隙12保持不变。ID流动路径边界22的上游部段56能够具有比ID流动路径边界22的其他部分更大的斜率。上游部段56能够达到压缩机42的长度的大约40%，从上游端部40向下游延伸。
[0025]如图3中所示，当在轴向下游部段52中沿从上游端部40至下游端部44的方向向下游轴向移动时，OD流动路径边界24的径向向外的距离能够增大，该轴向下游部段52由压缩机42的轴向长度的大约小于40%构成，从压缩机42的下游端部44向上游延伸。当在轴向上游部段54中沿从上游端部40至下游端部44的方向向下游轴向移动时，图3的OD流动路径边界24的径向向外的距离能够减小，该轴向上游部段54由压缩机42的轴向长度的小于60%构成，从压缩机42的上游端部40向下游延伸。当沿从上游端部40至下游端部44的方向向下游轴向移动时，图3的ID流动路径边界22的中游部段60能够与纵向轴线46大致对齐。另外，图3的ID流动路径边界22能够包括上游部段56和下游部段58，在该上游部段56和下游部段58中，ID流动路径边界22具有比中游部段60更陡的斜率。上游部段56能够达到压缩机42的长度的大约40%，从上游端部40向下游延伸。下游部段58能够达到压缩机42的长度的大约40%，从下游端部44向上游延伸。由ID流动路径边界22和向外流动路径边界24形成的压缩机42的入口 62能够具有比在上游端部40的下游处在ID流动路径边界22与向外流动路径边界24之间形成的压缩机室64的其他方面更大的横截面面积。
[0026]在图3中示出的实施方式中，当沿朝向下游端部44的下游方向移动时，OD流动路径边界24能够首先径向向内减小。这种构型在存在OD流动路径边界24在下游端部44处比在入口 62处进一步径向向内的限制时可能是必须的。在空隙减小系统26启动时，这种构型会略微减小入口 62附近的叶片16和静叶38的效率,然而将使下游端部44附近的效率增大比入口 62处的效率损失更大的量。因此，净结果在总压缩机效率方面是增大的。
[0027]如图4中的实施方式中所示，当在轴向下游部段52中沿从上游端部40至下游端部44的方向向下游轴向移动时，OD流动路径边界24的径向向外的距离能够增大，该轴向下游部段52由压缩机42的轴向长度的小于40%构成，从压缩机42的下游端部44向上游延伸。OD流动路径边界24的下游部段52在下游方向上能够具有大致增大的斜率。另外，轴向下游部段52的上游处的中游部段70中的OD流动路径边界24能够在下游部段52与上游部段54之间为大致线性的。OD流动路径边界24的上游部段54在下游方向上能够具有大致减小的斜率。当在轴向上游部段54中沿从上游端部40至下游端部44的方向向下游轴向移动时，OD流动路径边界24的径向向外的距离能够减小，该轴向上游部段54由压缩机42的轴向长度的小于20%构成，从压缩机42的上游端部40向下游延伸。
[0028]当在中游部段60中沿从上游端部40至下游端部44的方向向下游轴向移动时，图4的ID流动路径边界22距纵向轴线46的轴向向外的距离能够增大。另外，如图4中所示，当在轴向上游部段56中沿从上游端部40朝向下游端部44的方向向下游轴向移动时，ID流动路径边界22的径向向外的距离能够减小，从而具有负斜率，该轴向上游部段56由压缩机42的轴向长度的小于20%构成，从压缩机42的上游端部40向下游延伸。在上游部段56的紧下游处，图4的ID流动路径边界22在下游方向上能够具有上中间部段66，该上中间部段66具有比中游部段60的斜率更大的正斜率。下游部段58能够达到压缩机42的长度的大约40 %，从下游端部44向上游延伸。图4的ID流动路径边界22在下游部段52中能够具有比中游部段60中的斜率更大的正斜率。图4中的由ID流动路径边界22和向外流动路径边界24形成的压缩机42的入口 62能够具有比在上游端部40的下游处在ID流动路径边界22与向外流动路径边界24之间形成的压缩机室64的其他方面更大的横截面面积，并且能够向下游延伸到具有大致恒定的横截面面积的上游部段52的一部分中。
[0029]在图4中示出的实施方式中，通过空隙减小系统26产生的转子组件28的移动将封闭后级叶片16和静叶38的间隙12。由于朝向下游端部44的流动除具有主要的轴向分量外还具有径向分量，因此图4中示出的压缩机室64能够被称作混合流动压缩机。
[0030]在运行期间，如图5中所示，空隙减小系统26被操作以大致沿着纵向轴线46轴向地移动转子组件28。转子组件28能够大致向上游移动以通过减小间隙12来增大涡轮发动机20的效率。在涡轮发动机20的关闭期间，空隙减小系统26能够向下游移动转子组件28以防止末端损坏。
[0031]为了图示、说明以及描述本发明的实施方式而提供上述内容。对这些实施方式进行的修改和改变对本领域的技术人员而言将是明显的并且能够在不背离本发明的范围或主旨的情况下进行。
【权利要求】
1.一种压缩机翼型件末端空隙优化系统，所述压缩机翼型件末端空隙优化系统用于通过减小涡轮发动机的压缩机翼型件的末端与径向相邻部件之间的空隙来增大所述涡轮发动机的效率，所述压缩机翼型件末端空隙优化系统包括: 至少一个大致细长的叶片，所述至少一个大致细长的叶片具有前缘、后缘、位于第一端部处的末端部段以及根部，所述根部在与所述第一端部大致相反的端部处联接至所述叶片，以便支撑所述叶片并将所述叶片联接至转子组件的盘形件； 至少一个大致细长的压缩机静叶，所述至少一个大致细长的压缩机静叶附接至固定部件，使得所述至少一个大致细长的压缩机静叶在涡轮发动机运行期间不随转子组件旋转； ID流动路径边界，所述ID流动路径边界从压缩机的大致上游端部处延伸至所述压缩机的大致下游端部处，其中，所述ID流动路径边界部分地由压缩机转子组件构成； OD流动路径边界，所述OD流动路径边界从所述压缩机的大致所述上游端部处延伸至所述压缩机的大致所述下游端部处，其中，所述OD流动路径边界部分地由压缩机壳体构成； 至少一个空隙减小系统，所述至少一个空隙减小系统构造成轴向地移动所述转子组件以减小所述至少一个大致细长的叶片和所述至少一个大致细长的压缩机静叶的末端空隙； 其中，当沿从所述上游端部至所述下游端部的方向向下游轴向移动时，所述ID流动路径边界距纵向轴线的径向向外的距离增大。
2.根据权利要求1所述的压缩机翼型件末端空隙优化系统，其中，所述OD流动路径边界与所述压缩机的所述纵向轴线在轴向方向上大致对齐。
3.根据权利要求1所述的压缩机翼型件末端空隙优化系统，其中，当在所述OD流动路径边界的轴向下游部段中沿从所述上游端部至所述下游端部的方向向下游轴向移动时，所述OD流动路径边界的径向向外的距离增大，所述OD流动路径边界的所述轴向下游部段由所述压缩机的轴向长度的小于40%构成，从所述压缩机的所述下游端部向上游延伸。
4.根据权利要求3所述的压缩机翼型件末端空隙优化系统，其中，所述OD流动路径边界在所述轴向下游部段的上游为大致线性的。
5.根据权利要求3所述的压缩机翼型件末端空隙优化系统，其中，当在所述OD流动路径边界的轴向上游部段中沿从所述上游端部至所述下游端部的方向向下游轴向移动时，所述OD流动路径边界的径向向外的距离减小，所述OD流动路径边界的所述轴向上游部段由所述压缩机的轴向长度的小于60%构成，从所述压缩机的所述上游端部向下游延伸。
6.根据权利要求3所述的压缩机翼型件末端空隙优化系统，其中，当在所述OD流动路径边界的轴向上游部段中沿从所述上游端部至所述下游端部的方向向下游轴向移动时，所述OD流动路径边界的径向向外的距离减小，所述OD流动路径边界的所述轴向上游部段由所述压缩机的轴向长度的小于20%构成，从所述压缩机的所述上游端部向下游延伸。
7.根据权利要求6所述的压缩机翼型件末端空隙优化系统，其中，当在所述ID流动路径边界的轴向上游部段中沿从所述上游端部朝向所述下游端部的方向向下游轴向移动时，所述ID流动路径边界的径向向外的距离减小，所述ID流动路径边界的所述轴向上游部段由所述压缩机的轴向长度的小于20%构成，从所述压缩机的所述上游端部向下游延伸。
8.根据权利要求6所述的压缩机翼型件末端空隙优化系统，其中，所述至少一个空隙减小系统为液压空隙减小系统。
9.一种压缩机翼型件末端空隙优化系统，所述压缩机翼型件末端空隙优化系统用于通过减小涡轮发动机的压缩机翼型件的末端与径向相邻部件之间的空隙来增大所述涡轮发动机的效率，所述压缩机翼型件末端空隙优化系统包括: 至少一个大致细长的叶片，所述至少一个大致细长的叶片具有前缘、后缘、位于第一端部处的末端部段以及根部，所述根部在与所述第一端部大致相反的端部处联接至所述叶片，以便支撑所述叶片并将所述叶片联接至转子组件的盘形件； 至少一个大致细长的压缩机静叶，所述至少一个大致细长的压缩机静叶附接至固定部件，使得所述至少一个大致细长的压缩机静叶在涡轮发动机运行期间不随转子组件旋转； ID流动路径边界，所述ID流动路径边界从压缩机的大致上游端部处延伸至所述压缩机的大致下游端部处，其中，所述ID流动路径边界部分地由压缩机转子组件构成； OD流动路径边界，所述OD流动路径边界从所述压缩机的大致所述上游端部处延伸至所述压缩机的大致所述下游端部处，其中，所述OD流动路径边界部分地由压缩机壳体构成； 至少一个空隙减小系统，所述至少一个空隙减小系统构造成轴向地移动所述转子组件，以减小所述至少一个大致细长的叶片和所述至少一个大致细长的压缩机静叶的末端空隙， 其中，当沿从所述上游 端部至所述下游端部的方向向下游轴向移动时，所述ID流动路径边界距纵向轴线的径向向外的距离增大； 其中，当在所述OD流动路径边界的轴向下游部段中沿从所述上游端部至所述下游端部的方向向下游轴向移动时，所述OD流动路径边界的径向向外的距离增大，所述OD流动路径边界的所述轴向下游部段由所述压缩机的轴向长度的小于40%构成，从所述压缩机的所述下游端部向上游延伸；以及 其中，当在向内流动路径边界的轴向下游部段中沿从所述上游端部朝向所述下游端部的方向向下游轴向移动时，所述ID流动路径边界的径向向外的距离增大，所述向内流动路径边界的所述轴向下游部段由所述压缩机的轴向长度的小于40%构成，从所述压缩机的所述下游端部向上游延伸。
10.根据权利要求9所述的压缩机翼型件末端空隙优化系统，其中，所述OD流动路径边界在所述轴向下游部段的上游为大致线性的。
11.根据权利要求10所述的压缩机翼型件末端空隙优化系统，其中，当在所述OD流动路径边界的轴向上游部段中沿从所述上游端部至所述下游端部的方向向下游轴向移动时，所述OD流动路径边界的径向向外的距离减小，所述OD流动路径边界的所述轴向上游部段由所述压缩机的轴向长度的小于20%构成，从所述压缩机的所述上游端部向下游延伸。
12.根据权利要求10所述的压缩机翼型件末端空隙优化系统，其中，当在所述ID流动路径边界的轴向上游部段中沿从所述上游端部朝向所述下游端部的方向向下游轴向移动时，所述ID流动路径边界的径向向外的距离减小，所述ID流动路径边界的所述轴向上游部段由所述压缩机的轴向长度的小于20%构成，从所述压缩机的所述上游端部向下游延伸。
13.根据权利要求9所述的压缩机翼型件末端空隙优化系统，其中，当在所述OD流动路径边界的轴向上游部段中沿从所述上游端部朝向所述下游端部的方向向下游轴向移动时，所述OD流动路径边界的径向向外的距离减小，所述OD流动路径边界的所述轴向上游部段由所述压缩机的轴向长度的小于60%构成，从所述压缩机的所述上游端部向下游延伸。
14.根据权利要求9所述的压缩机翼型件末端空隙优化系统，其中，所述至少一个空隙减小系统为液压空隙减小系统。
15.一种压缩机翼型件末端空隙优化系统，所述压缩机翼型件末端空隙优化系统用于通过减小涡轮发动机的压缩机翼型件的末端与径向相邻部件之间的空隙来增大所述涡轮发动机的效率，所述压缩机翼型件末端空隙优化系统包括: 至少一个大致细长的叶片，所述至少一个大致细长的叶片具有前缘、后缘、位于第一端部处的末端部段以及根部，所述根部在与所述第一端部大致相反的端部处联接至所述叶片，以便支撑所述叶片并将所述叶片联接至转子组件的盘形件； 至少一个大致细长的压缩机静叶，所述至少一个大致细长的压缩机静叶附接至固定部件，使得所述至少一个大致细长的压缩机静叶在涡轮发动机运行期间不随转子组件旋转；ID流动路径边界，所述ID流动路径边界从压缩机的大致上游端部处延伸至所述压缩机的大致下游端部处，其中，所述ID流动路径边界部分地由压缩机转子组件构成； OD流动路径边界，所述OD流动路径边界从所述压缩机的大致所述上游端部处延伸至所述压缩机的大致所述下游端部处，其中，所述OD流动路径边界部分地由压缩机壳体构成； 至少一个空隙减小系统，所述至少一个空隙减小系统构造成轴向地移动所述转子组件，以减小所述至少一个大致细长的叶片和所述至少一个大致细长的压缩机静叶的末端空隙， 其中，当沿从所述上游端部至所述下游端部的方向向下游轴向移动时，所述ID流动路径边界的中间部段与纵向轴线大致对齐； 其中，当在向外流动路径边界的轴向下游部段中沿从所述上游端部至所述下游端部的方向向下游轴向移动时，所述OD流动路径边界的径向向外的距离增大，所述向外流动路径边界的所述轴向下游部段由所述压缩机的轴向长度的小于40%构成，从所述压缩机的所述下游端部向上游延伸； 其中，当在向内流动路径边界的轴向下游部段中沿从所述上游端部朝向所述下游端部的方向向下游轴向移动时，所述ID流动路径边界的径向向外的距离增大，所述向内流动路径边界的所述轴向下游部段由所述压缩机的轴向长度的小于40%构成，从所述压缩机的所述下游端部向上游延伸； 其中，当在所述OD流动路径边界的轴向上游部段中沿从所述上游端部至所述下游端部的方向向下游轴向移动时，所述OD流动路径边界的径向向外的距离减小，所述OD流动路径边界的所述轴向上游部段由所述压缩机的轴向长度的小于20%构成，从所述压缩机的所述上游端部向下游延伸；以及 其中，当在所述ID流动路径边界的轴向上游部段中沿从所述上游端部朝向所述下游端部的方向向下游轴向移动时，所述ID流动路径边界的径向向外的距离减小，所述ID流动路径边界的所述轴向上游部段由所述压缩机的轴向长度的小于20%构成，从所述压缩机的所述上游端部向下游延伸。
16.根据权利要求9所述的压缩机翼型件末端空隙优化系统，其中，所述OD流动路径边界在轴向下游向外部段的上游处为大致线性的。
17.根据权利要求9所述的压缩机翼型件末端空隙优化系统，其中，所述ID流动路径边界在轴向下游向内部段 的上游处为大致线性的。
【文档编号】F04D29/16GK103998722SQ201280061713
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2012年12月7日 优先权日:2011年12月15日
【发明者】大卫·A·利特勒, 濮正翔 申请人:西门子能源有限公司