CN100538019C - 涡轮罩片 - Google Patents

Abstract

一种罩片，用于结合在燃气涡轮发动机中，以抑制热燃气对燃气涡轮发动机的涡轮箱的影响，设有具有第一和第二板部分的支承板，其以弧形形成并由涡轮箱支撑；接触元件，其一体地形成在支承板的内表面上，用于与旋转涡轮叶片接触；一对第一密封狭槽，用于容纳一对第一塞缝片密封板；一对第二密封狭槽，用于容纳一对第二塞缝片密封板；以及一对分别与第一密封狭槽和第二密封狭槽相通的密封空隙。该密封空隙分别设有从第二密封狭槽的前表面凹陷的对接表面，以容纳第一塞缝片密封板的前端。

Description

涡轮罩片

技术领域

本发明涉及航空器等的燃气涡轮发动机，尤其涉及燃气涡轮发动机的涡轮罩的罩片。

背景技术

航空器等的燃气涡轮发动机的涡轮设有多级涡轮罩，用于抑制热燃气对涡轮箱的影响。涡轮罩直接暴露于热燃气，从而在那里可能作用严重的热应力。一般地，为了避免额外的热应力，各涡轮罩都被分割。多个罩片(shroud segment)组合形成各涡轮罩。

各罩片都设有支承板，作为其主体，并以弧形形成。支承板的外表面由涡轮箱支撑。支承板的内表面一体地设有接触元件，用于与旋转的涡轮叶片接触，该内表面形成为蜂窝状或类似形状。支承板还设有第一板部分和第二板部分。

支承板的两个侧表面都分别设有第一密封狭槽。第一密封狭槽容纳第一塞缝片密封板(spline seal plate)，用于抑制热燃气向低压涡轮箱的泄漏。

类似地，第二板部分的两个侧表面都分别设有与第一密封狭槽相通的第二密封狭槽。第二密封狭槽也容纳第二塞缝片密封板，用于抑制热燃气向低压涡轮箱的泄漏。

这种具有第一和第二塞缝片密封板的罩片有效地抑制热燃气向低压涡轮箱的泄漏，从而防止低压涡轮箱的过度加热。

相关技术公开在日本专利申请公开号H09-329003中。

第一和第二塞缝片密封板可能从密封狭槽脱离开。为了避免脱离开，第一塞缝片密封板的前端应该弯曲，以对接布置在罩片前一级的涡轮喷嘴的外圈。然而，弯曲的第一塞缝片密封板变得更加刚硬，并丧失弹性。这导致抑制热燃气泄漏的效果降低。

发明内容

本发明实现了上述问题的解决，并用于提供一种罩片，其防止第一塞缝片密封板的离开，而无需弯曲第一塞缝片密封板。

根据本发明的一种技术方案，一种罩片，用于结合在燃气涡轮发动机中，以抑制热燃气对燃气涡轮发动机的涡轮箱的影响，设有支承板，其以弧形形成并由涡轮箱支撑，该支承板包括第一板部分及在第一板部分的轴向前端上一体地形成并径向向内延伸的第二板部分；接触元件，其一体地形成在支承板的内表面上，用于与旋转涡轮叶片接触；以及一对第一密封狭槽，用于容纳一对第一塞缝片密封板，该第一密封狭槽在第一板部分的两侧上沿圆周形成，并且基本在跨过第一板部分的整个长度上延伸；一对第二密封狭槽，用于容纳一对第二塞缝片密封板，该第二密封狭槽在第二板部分两侧上沿圆周形成，并基本在跨越第二板部分的整个长度上延伸；以及一对分别与第一密封狭槽和第二密封狭槽相通的密封空隙，该密封空隙分别包括从第二密封狭槽的前表面凹陷的对接表面，以容纳第一塞缝片密封板的前端。

更优选地，该罩片进一步设有一对插入第一密封狭槽中的第一塞缝片密封板以及一对插入第二密封狭槽中的第二塞缝片密封板。

更优选地，由平行于第一密封狭槽的第一平面及平行于对接表面的第二平面所形成的角度设置为大于110度并小于125度。

更优选地，该罩片进一步设有与支承板的前端面连接的前密封，以密封从支承板的径向内侧向涡轮箱的热燃气泄漏。

更优选地，前密封构造为通过其弹性力的方式而稳固地与布置在罩片前一级的涡轮喷嘴的外圈接触。

附图说明

图1为图5的箭头I处的根据本发明的实施例的罩片的剖视图；

图2为图1的箭头II处的绕罩片前端的罩片的放大视图；

图3为罩片的正面图；

图4为罩片的俯视图；以及

图5为罩片安装在其上的航空器的低压涡轮的剖视图。

具体实施方式

下面将参考图1至5描述本发明的实施例。在整个说明书中，方向的定义，比如前和后，与实际使用中的元件的方向一致。例如，前端在图1和5中表示在左手边。内和外通过邻近和远离涡轮发动机的轴线而定义。

现在参见图5。航空器的涡轮发动机的低压涡轮1设有涡轮箱3。涡轮箱3设有主涡轮箱5以及与涡轮箱5的后端一体连接的后涡轮箱7。主涡轮箱5的前端与高压涡轮箱9连接。

用于调整热燃气的多个涡轮喷嘴13、15和17固定并容纳在主涡轮箱5中。各涡轮喷嘴13、15和17都被分割为多个喷嘴段(nozzle segment)，其端与端对接而形成完整的环。多个涡轮转子交替地与涡轮喷嘴13、15及17一起布置，并分别设有涡轮叶片19、21、23及25。涡轮转子统一地旋转，并连接到低压压缩机(未示出)的转子以及风扇(未示出)的风扇转子。涡轮罩27、29、31和33分别绕涡轮转子布置。各涡轮罩27、29、31及33都被分割为多个罩片，其端与端对接而形成完整的环。

具有能量的热燃气从燃烧室(未示出)提供到低压涡轮1，以旋转涡轮转子，低压压缩机和风扇连接到涡轮转子。从而，低压涡轮1从热燃气中提取能量，并将它转换为驱动低压压缩机和风扇的能量。

图1至4中所示的罩片35分割自涡轮罩27，其布置在低压涡轮1的第一级处。各罩片35设有以弧形形成的支承板37。支承板37设有第一板部分37a和第二板部分37b，第二板部分37b形成在第一板部分37a的前端上并沿径向向内。

片钩43在支承板37的前端周围沿环形一体地形成在其径向外表面上。片钩43可以紧密地配合到主涡轮箱5的前箱钩39的环形凹槽41。具有C字截面形状的C形夹45夹在前箱钩39与片钩43上，使片钩43固定到前箱钩39上。从而，支承板37的前端由主涡轮箱5支撑，沿轴向固定。

支承板37的后端、在主涡轮箱5的罩片35与后箱钩49后面并邻近罩片35与后箱钩49的涡轮喷嘴13的外圈47相互可滑动地接合。从而，支承板37的后端由外圈47及后箱钩49支撑，以沿轴向固定。这一支撑方式允许支承板37的热位移。

具有弧形的突起51形成在支承板37的后端的径向外表面上，以便可与在主涡轮箱5的径向内表面上形成的后箱钩49接合。突起51具有突起表面51fa和圆柱表面51fb，突起表面51fa垂直于涡轮轴线，并与后箱钩49的轴向前表面49fa相对，圆柱表面51fb平行于涡轮轴线并与后箱钩49的圆柱内表面49fb相对。圆柱表面51fb一体地设有环形突棱53，用于与圆柱内表面49fb接触。

轴向间隙在突起51的突起表面51fa与后箱钩49的轴向前表面49fa之间形成。轴向间隙构造为将在主涡轮箱5与支承板37之间流动的冷却空气CA的流速调节为预定的流速。另外，在突起51与后箱钩49接合时，将轴向间隙设置为比稳定状态中的突起51的圆柱表面51fb与后箱钩49的圆柱内表面49fb之间的径向间隙窄。同时，冷却空气CA从低压压缩机提供，并经由形成在涡轮喷嘴11的外圈55上的传导孔55h传导，其中涡轮喷嘴11邻近罩片37并在罩片37前面布置。

如图1和4中所示，支承板37的后端设有凹部57，外圈47的调整片47a与其接合，使其相对旋转被钉住。

支承板37的内表面一体地设有蜂巢59，用于与旋转涡轮叶片19的端鳍19a接触。蜂巢59并不限于蜂窝形状的元件。其可由任何接触元件替代。

如图1中所示，第二板部分37b一体地设有以环形板形状形成在其轴向前表面上的前密封61。前密封61抑制热燃气从支承板37的径向内侧向低压涡轮箱3的泄漏，并进一步抑制冷却空气CA从传导孔55h向支承板37的径向内侧的泄漏。前密封61具有弹性，并构造为通过弹性力的方式与涡轮喷嘴11的外圈55稳定地接触。

如图1和2中所示，第一板部分37a的两侧表面都分别设有第一密封狭槽65。第一密封狭槽65容纳第一塞缝片密封板63。第一塞缝片密封板63抑制热燃气向低压涡轮箱3的泄漏，并进一步抑制冷却空气CA向支承板37的径向内侧的泄漏。

类似地，第二板部分37b的两侧表面都分别设有与第一密封狭槽65相通的第二密封狭槽69。第二密封狭槽69也容纳第二塞缝片密封板67。第二塞缝片密封板67抑制热燃气向低压涡轮箱3的泄漏，并进一步抑制冷却空气CA向支承板37的径向内侧的泄漏。

如图1和4中所示，第一板部分37a的前端的两侧都设有一对密封空隙71。各密封空隙71都在相同侧上与第一密封狭槽65及第二密封狭槽69相通。各密封空隙71都设有对接表面71f，从而第一塞缝片密封板63由此止停。对接表面71f从第二密封狭槽69的前表面69f稍微凹陷。如图2中所示，由平行于对接表面71f的平面D1与平行于第一密封狭槽65的平面D2形成的角度θ设置为大于110度并小于125度。

下面将描述根据本实施例的罩片35的工作方式和效果。

在安装第一塞缝片密封板63与第二塞缝片密封板67时，首先将涡轮罩27安装在低压涡轮箱3中，其次将各第二塞缝片密封板67的两侧插入一对互相邻近的罩片35的密封空隙71中，最后再插入其第二密封狭槽69中。接下来，各第一塞缝片密封板63的两端都插入一对罩片35的密封空隙71中，并进一步插入第一密封狭槽65中。由此，第一塞缝片密封板63与第二塞缝片密封板67就安装到涡轮罩27。

第二塞缝片密封板67的端面对接第一塞缝片密封板63的侧面，从而防止第二塞缝片密封板67从第二密封狭槽69离开。第一塞缝片密封板63的端面对接上对接表面71f，从而防止第一塞缝片密封板63从第一密封狭槽65离开。更具体地说，角度θ设置为大于110度，从而通过对接表面71f施加的其反作用力，而防止第一塞缝片密封板63的端面出去。另外，角度θ设置为小于125度，从而通过由对接表面71f施加的其反作用力，防止第一塞缝片密封板63的端面进入第二密封狭槽67。

像上述工作方式一样，第一塞缝片密封板65和第二塞缝片密封板69抑制热燃气的泄漏，且多罩片35将低压涡轮箱3与热燃气屏蔽开，从而低压涡轮箱3的过度加热得到抑制。而且，第一塞缝片密封板63、第二塞缝片密封板67等抑制冷却空气CA的泄漏，且其在主涡轮箱5与后面的支承板37之间的流动确保在其流速通过突起表面51fa与后箱钩49的前表面49fa之间的间隙调节的状态。从而，冷却空气CA有效地冷却低压涡轮箱3。

除了上述工作方式外，前密封61还抑制热燃气向低压涡轮箱3的泄漏，从而进一步确保罩片35的屏蔽效果。前密封61还抑制冷却空气CA向支承板37内侧的泄漏，从而进一步确保冷却空气CA的冷却效果。

尽管本发明通过参考本发明的某些实施例而被如上地描述，但本发明并不限于上述实施例。本领域技术人员根据上述教导，会做出上述实施例的改进和变化。

工业适用性

本发明提供一种罩片，其有效抑制热燃气的泄漏，并防止其第一塞缝片密封板的离开。

Claims (4)

1.一种罩片，用于结合在燃气涡轮发动机中，以抑制热燃气对燃气涡轮发动机的涡轮箱的影响，具有：

支承板，其以弧形形成并由涡轮箱支撑，该支承板包括第一板部分及在第一板部分的轴向前端上一体地形成并径向向内延伸的第二板部分；

接触元件，其一体地形成在支承板的内表面上，用于与旋转涡轮叶片接触；以及

一对第一密封狭槽，用于容纳一对第一塞缝片密封板，该第一密封狭槽在第一板部分的两侧上沿圆周形成，并且在跨过第一板部分的整个长度上延伸；

一对第二密封狭槽，用于容纳一对第二塞缝片密封板，该第二密封狭槽在第二板部分两侧上沿圆周形成，并在跨越第二板部分的整个长度上延伸；

一对分别与第一密封狭槽和第二密封狭槽相通的密封空隙，该密封空隙分别包括从第二密封狭槽的前表面凹陷的对接表面，以容纳第一塞缝片密封板的前端；以及

由平行于第一密封狭槽的第一平面与平行于对接表面的第二平面所形成的角度为大于110度并小于125度。

2.如权利要求1所述的罩片，其特征在于，还具有：

一对插入第一密封狭槽中的第一塞缝片密封板；以及

一对插入第二密封狭槽中的第二塞缝片密封板。

3.如权利要求1所述的罩片，其特征在于，还具有：

与支承板的前端面连接的前密封，以密封从支承板的径向内侧向涡轮箱的热燃气泄漏。

4.如权利要求3所述的罩片，其特征在于，其中：

前密封构造为通过其弹性力的方式而稳固地与布置在罩片前一级的涡轮喷嘴的外圈接触。

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