CN101338688A - 燃气涡轮发动机涡轮导向器连接结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及燃气涡轮发动机涡轮导向器连接结构，包括导向器及其内、外缘板，燃烧室机匣，涡轮机匣、导向器内机匣、安装环和套管。其要点是导向器上的吊耳的轴向定位孔通过套管与固定在涡轮外机匣上的铰链连接；安装环前部的径向槽与燃烧室外机匣上的法兰配合连接，安装环后部的轴向环槽与导向器凸缘配合；内缘板上的杆状轴颈下方的铰链通过套管置于该柱形槽内。本发明导向器径向、轴向的位移均可得到补偿，不会产生过大的热应力，安装配合紧密，可以很好的实现气体封闭，减少高温燃气的泄漏。

Description

燃气涡轮发动机涡轮导向器连接结构

技术领域：

本发明涉及一种燃气涡轮发动机，具体地涉及一种燃气涡轮发动机涡轮导向器连接结构。

背景技术：

燃气涡轮发动机核心部件包括压气机、燃烧室和涡轮三个部分，涡轮由静子和转子两部分组成，转子部分为工作轮，静子部分包括涡轮导向器。涡轮导向器虽然是静止件，但它处在高温燃气流中工作，工作条件十分恶劣，在高温状态下，材料的机械性能下降很快。此外，由于零件和燃气流直接接触，燃气中的游离氧对叶片表面有着强烈的氧化腐蚀作用。由于燃气气流温度场的不均匀性，涡轮导向器及其相邻的各零件的受热是不均匀的，再加上各个零件的尺寸、材料也不尽相同，这些差异导致各个零件变形也不同。

现有涡轮导向器连接结构中，一般通过涡轮导向器的外缘板上的两个挂钩将导向器安装在燃烧室机匣的环槽上，这种挂钩安装结构约束了径向位移，使其与燃烧室机匣的变形保持一致，但允许导向器外缘板有沿发动机轴向的变形。导向器内缘板后安装边径向插入涡轮内机匣的槽中，前安装边的端面支靠在燃烧室内机匣的端面上，这样导向器内缘板轴向位移受到了约束，但其径向可以自由变形。这类传统的连接结构均考虑到了涡轮导向器与机匣之间的变形协调问题，但是只考虑了理想的轴向变形和径向变形情况。而实际上由于燃气气流温度场是不均匀的，而且零件加工尺寸也有差异，因此各个零件的变形不可能只存在理想的轴向变形和径向变形，必然还存在其他方向的变形。这样，传统的连接结构将无法很好对这些变形进行补偿。

发明内容

本发明的目的在于克服上述连接结构变形大，安装不稳定的缺点，提供一种连接结构稳定，封闭效果好，能补偿各种形式的变形不协调的燃气涡轮发动机涡轮导向器连接结构。

本发明包括导向器及其内、外缘板，燃烧室内、外机匣，涡轮内、外机匣、安装环和套管，其特征在于所述的导向器包括有吊耳，该吊耳上的轴向定位孔与固定在涡轮外机匣上的铰链通过套管连接；所述的安装环前部的径向槽与燃烧室外机匣上的法兰配合连接，安装环后部的轴向环槽与导向器凸缘配合；所述的内缘板上设有杆状轴颈，杆状轴颈下方设有铰链，涡轮内机匣上设有柱形槽，杆状轴颈上的铰链通过套管置于该柱形槽内。

为了更好地实现上述目的，所述的铰链为球形。所述的导向器内缘板后端面辅助支靠在涡轮内机匣上。

本发明较现有涡轮导向器连接结构相比，导向器径向、轴向的位移均可得到补偿，不会产生过大的热应力，同时这种导向器安装配合紧密，可以很好的实现气体封闭，减少高温燃气的泄漏。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图中1、导向器，2、外缘板，3、燃烧室外机匣，4、4`、4``安装环，5、涡轮外机匣，6、6`铰链，7、7`套管，8、内缘板，9、燃烧室内机匣，10、涡轮内机匣，11、11`径向槽，12、法兰，13、轴向环槽，14、14`导向器凸缘，15、吊耳，16、定位孔，18、圆柱表面，19、环槽，20、杆状轴颈，21、柱形槽，22、安装座，23、后端面。

具体实施方式

本发明的燃气涡轮发动机涡轮导向器连接结构，包括连接导向器1的内、外缘板8、2，燃烧室内、外机匣9、3，安装环4、4`、4``，涡轮内、外机匣10、5，铰链6、6`和套管7、7`。

安装环4前部的径向槽11与燃烧室外机匣3上的法兰12配合连接，轴向约束，径向自由。安装环4后部的轴向环槽13与导向器凸缘14配合，轴向自由，径向约束。这样导向器1和燃烧室外机匣3之间的轴向和径向都是自由的。

导向器外缘板2后部吊耳15上的轴向定位孔16与固定在涡轮外机匣5上的铰链6通过套管7连接。其铰链为球形，这样导向器1的径向位移通过铰链6约束于涡轮外机匣5，但轴向的定位孔16与套管7之间可以沿轴向滑动。也就是说，涡轮导向器1相对于涡轮外机匣5径向被约束，而轴向是自由的。但由于铰链头的作用，涡轮导向器1可以相对于涡轮外机匣5有任意方向轻微的摆动。

安装环4`凸缘径向插入燃烧室内机匣9上的径向槽11`中，安装环4`与安装环4``之间通过圆柱表面18配合，导向器内缘板8前部的凸缘14`径向插入安装环4``上的径向环槽19中。这样，导向器1与燃烧室内机匣9之间的轴向和径向均互相不约束。

导向器内缘板8下方设有与导向器1一体的杆状轴颈20，杆状轴颈20下方为球形的铰链6`。涡轮内机匣10上设有安装座22，安装座22上开有径向的柱形槽21，铰链6`通过2个对半的套筒7`与柱形槽21配合。导向器内缘板8后端面23辅助支靠在涡轮内机匣10上。这样导向器1轴向位移约束在涡轮内机匣10上，而径向则互不约束。同时由于铰链6`的作用，导向器1可以相对于涡轮内机匣10有任意方向轻微的摆动。

综合涡轮导向器1的全部定位约束关系，其径向位移仅约束于涡轮外机匣5，轴向位移仅约束于涡轮内机匣10，而且涡轮导向器1与涡轮外机匣5和涡轮内机匣10之间均有铰链头6、6`连接，以适应可能的任意方向的摆动。这样就保证了涡轮导向器1很好地安装在燃烧室内、外机匣9、3以及涡轮内、外机匣10、5之间，使气体不会互相掺混，同时又可以适应零件在各个工作状态下因温度变化而引起的变形差异，起到减小导向器热应力的作用。

Claims (4)

1、一种燃气涡轮发动机涡轮导向器连接结构，包括导向器(1)，内、外缘板(8、2)，燃烧室内、外机匣(9、3)，涡轮内、外机匣(10、5)、安装环(4、4`、4``)和套管(7、7`)，其特征在于：所述的导向器(1)包括有吊耳(15)，该吊耳(15)上的轴向定位孔(16)与固定在涡轮外机匣(5)上的铰链(6)通过套管(7)连接；所述的安装环(4)前部的径向槽(11)与燃烧室外机匣(3)上的法兰(12)配合连接，安装环(4)后部的轴向环槽(13)与导向器凸缘(14)配合；所述的导向器内缘板(8)上设有杆状轴颈(20)，杆状轴颈(20)下部为球形铰链(6`)，涡轮内机匣(10)上设有柱形槽(21)，铰链(6`)通过套管(7`)置于该柱形槽(21)内。

2、根据权利要求1所述连接结构，其特征在于：所述的安装环(4`)与安装环(4``)之间通过圆柱表面(18)配合，安装环(4`)的凸缘径向插入燃烧室内机匣(9)上的径向槽(11`)中，导向器内缘板(8)前部的凸缘(14`)径向插入安装环(4``)上的径向环槽(19)中。

3、根据权利要求1所述连接结构，其特征在于：所述的导向器内缘板(8)后端面(23)辅助支靠在涡轮内机匣(10)上。

4、根据权利要求1所述连接结构，其特征在于：所述的铰链(6、6`)为球形。

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