[发明专利]一种用于冷却涡轮机转子的装置

说明书

本发明涉及一种用于冷却涡轮机转子的装置。在对涡轮的盘部进行冷却的装置中，盘部沿轴线延伸，盘部的圆周上包括至少一个槽，槽由多个盘部齿围绕，盘部齿中的每一个具有上游面，槽包括底部，底部通过至少一个半月部与上游腔流体连通，半月部包括多个侧表面部分，其特征在于，侧表面部分相对于一径向平面倾斜一角度，该径向平面构成槽的对称平面，半月部通入槽中。

技术领域

本发明总体涉及涡轮机，尤其涉及涡轮的各级的通风。本申请的领域为飞行器的涡轮喷气发动机和涡轮螺旋桨发动机以及工业气体的涡轮。

背景技术

涡轮机通常包括发动机舱。发动机舱的打开允许所确定的空气流量正确流向发动机。常规地，气体从涡轮机的上游穿过涡轮机流向涡轮机的下游。

通常来说，涡轮机包括一个或多个对允许进入发动机的空气进行压缩的区段(通常包括低压区段和高压区段)。由此压缩的空气被允许进入到燃烧室中并在燃料在燃烧室中被燃烧之前与燃料混合。

该燃烧所释放的热燃烧气体在涡轮的各级中膨胀。第一膨胀发生在燃烧室之后的高压级，并且该高压级接收处于最高温度的气体。气体在被引导穿过低压的涡轮级的同时再一次膨胀。

图1中示出了涡轮T的一个示例。具有轴线X的低压或高压涡轮T通常包括一级或多级。每一级包括一系列的固定叶片1(也被称为叶栅)以及之后的一系列活动叶片2。这些活动叶片形成转子3。叶栅1使在燃烧室中获取的气流以合适的角度和速度偏向涡轮的活动叶片2，从而驱动涡轮T的这些活动叶片2和转子3旋转。

转子通常包括多个盘部4的组合。图1中示出了该转子的一个示例。

如图2中的实施方式所示，这些盘部通常包括诸如组装模槽或槽5之类的外围槽以使得活动叶片2被放置并保持在正确位置处，尤其是在盘部的围绕用于插入叶片2的每个模槽5(或槽)的“齿”6的特定剖面的作用下。

盘部的齿6的剖面包括第一支撑面7和第二支撑面8。第一支撑面和第二支撑面与在活动叶片2上形成的互补表面配合以形成一组合。第一支撑面7和第二支撑面8确保在叶片的基部相对于盘部径向和切向止动。其它的几何形状同样可以确保该功能，例如叶片的基部具有楔形榫截面。

活动叶片2在盘部4上的轴向止动可由叶片2和盘部的齿6之间的摩擦来保证，或者由图3中所示的上游凸缘11和下游凸缘12来保证。

包括有专门用于涡轮的盘部4的通风道，从而对转子3所处的极端温度环境带来的影响。

通风道对涡轮T上游(通常在压缩机处)的预加压气流F进行引导，从而将该气流导入转子3中，以使得对盘部4、尤其是叶片2进行冷却。

由此，叶片包括一系列的内部沟道。该内部沟道使得冷却流体F能够在这些内部沟道中流动并且更加有效地冷却叶片2。

叶片2并未完全被槽5占满，从而形成大体上沿轴线X延伸的槽5的底部10。槽5的底部10位于内部沟道的上游(在气体流动方向上)，以使得冷却流体F流动直至内部沟道。

该冷却流体F穿过多个包围空间，这些包围空间由转子的盘部4以及为了形成包围空间而预设的上游凸缘11和下游凸缘12限制形成。各个连续的包围空间之间液体连通。

为了确保上游凸缘11和下游凸缘12的作用，上游凸缘和下游凸缘相对于转子的盘部4的所必要的轴向和径向位置通常通过位于盘部的齿6的延伸部分中的爪形连接件13来实现。在所示的示例中，这些爪形连接件13在盘部4的上游表面上形成过度厚度。该过度厚度形成轴向肩部131和短定心部132。轴向肩部和短定心部允许在转子的盘部4上对密封环进行轴向正位和径向正位。

爪形连接件13围绕半月部14。半月部是相对于涡轮机的轴线X大体上径向延伸的凹部，并且通常直接在转子的盘部4的上游面上加工得到。