CN101994527B - 密封组件及其安装方法 - Google Patents

Abstract

密封组件(100)，用于至少部分地密封通向第一和第二部件(110、120)之间的空隙(104)的间隙(102)，第一和第二部件形成喷气发动机的气体冲击表面的一部分，其中该密封组件包括：桥接部分(130)，能够连接于第一和第二部件之一并可动地接合第一和第二部件之另一以使第一和第二部件之间的空隙隔离于气体冲击表面。

Description

密封组件及其安装方法

技术领域

本发明涉及密封组件，尤其涉及但并非只是涉及用于气体涡轮机的密封组件。 

背景技术

图1示出了喷气发动机的常规座环2，其设置成围绕风扇出口导向叶片4。具有前隔音板8的前风扇壳体6连接于座环2的前面。具有后隔音板12的后壳体10连接于座环的后面。在各风扇出口导向叶片之间具有注射模制的填充板14，其形成气体冲击表面。这些部件通过径向螺栓栓接于座环。填充板14和相邻的出口导向叶片4以及前后隔音板8、12之间形成间隙或空隙。例如，在填充板14的前缘与前隔音板8的界面处形成空隙16。每个填充板14被声学处理，例如，气体冲击表面被穿孔并且填充板的外部结构由蜂窝单元组成，蜂窝单元削弱了声波并且形成声学处理。 

如图2所示，在装配所有填充板14之后，任何间隙或空隙被填充填料18，例如聚硫化物或形成气体冲击表面的任何其它密封剂。特别是，填充板14前后的周向间隙20、22以及填充板14和各叶片4的表面之间的间隙24也被填充填料（参见图3）。 

当将填料18注入间隙20来密封填充板14前部的周向间隙20时，可以完全填满空隙16。这也适用于间隙24和围绕各叶片4的相关空隙。很难控制填料的使用量，因此通常只是围绕周边就使用大量的填料。因此，这增加了过多的重量，增大了交付周期和成本。另外，所得到的大体积填料会需要长时间来固化并且还可能在固化期间收缩。填料的收缩会引起填料脱离表面而不是粘附于表面。 

另一个问题是填充板14必须装配在风扇出口导向叶片4之间，其通常包括循环交错（cyclic stagger）。因此，为了在叶片4和填充板14之间保持恒定间隙宽度，会有许多不同形状的填充板14。因此，必须储存更多数量的备件而增加了填充板装配在错误位置的可能性。 

通常，使用一个模具来模制填充板，并对其进行精饰机械加工以使其相互区分。如图4和5所示，每个填充板包括突伸部分26，其被机械加工成接合特定的叶片4。图4示出了代表突伸部分26的点划线内的区域28（以点示出）。区域28可以被声学处理，希望最大可能地最大化该区域的面积以削弱噪音。但是，为了确保一个填充板模制适合所有的位置，声学处理的区域28的面积被折中。 

本发明因此寻求解决这些问题。 

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种密封组件，用于至少部分地密封通向第一和第二部件之间的空隙的间隙，第一和第二部件形成气体涡轮机的气体冲击表面（gas-washed surface）的一部分，其中该密封组件包括：桥接部分，能够连接于第一和第二部件之一并接合第一和第二部件之另一以使第一和第二部件之间的空隙隔离于气体冲击表面，桥接部分适于具有可动构型和锁定构型，在可动构型中允许桥接部分的至少一部分与第一和第二部件之另一之间的相对运动，在锁定构型中阻止桥接部分的所述至少一部分与第一和第二部件之另一之间的相对运动。 

桥接部分可以可滑动地连接于第一部件以使桥接部分可以可滑动地接合第二部件。桥接部分可以包括槽，用于接收第一部件中的相应舌片。该槽可以设置成使桥接部分可以可滑动地接合第二部件。或者，桥接部分可以包括舌片，用于插入第一部件中的相应槽。该舌片可以设置成使桥接部分可以可滑动地接合第二部件。 

桥接部分可以包括第一和第二端，用于插入第一部件中的相应槽。所述第一和第二端可以设置成使桥接部分可以可滑动地接合第二部件。 

桥接部分可以与第一部件为一体。桥接部分可以相对于第一部件是挠性的。桥接部分可以相对于第一部件是弹性的。桥接部分可以由多个刚毛（bristles）组成。 

桥接部分可以围绕第二部件的周边可滑动地设置。桥接部分可以包括适于接收第一部件中的相应肩部的肩部。 

涡轮机可以包括上述密封组件。气体涡轮机可以包括上述密封组件。 

在锁定构型中，桥接部分可以通过固化的填料被锁定。固化的填料可以接触第一和第二部件以及桥接部分。 

根据本发明的第二方面，提供了一种安装密封组件的方法，该密封组件用于至少部分地密封通向第一和第二部件之间的空隙的间隙，第一和第二部件形成气体涡轮机的气体冲击表面的一部分，其中该方法包括：提供连接于第一和第二部件之一的桥接部分；以及移动桥接部分以接合第一和第二部件之另一以使第一和第二部件之间的空隙隔离于气体冲击表面，该桥接部分适于具有可动构型和锁定构型，在可动构型中允许桥接部分的至少一部分与第一和第二部件之另一之间的相对运动，在锁定构型中阻止桥接部分的所述至少一部分与第一和第二部件之另一之间的相对运动，对桥接部分施加填料并固化填料以将桥接部分置于其锁定构型。 

可以对第一和第二部件施加填料。 

附图说明

现在将示例性地参照附图以更好地理解本发明并更加清楚地示出如何实施本发明，其中： 

图1示出了用于气体涡轮机壳体的密封组件的现有技术构型；

图2示出了图1所示现有技术构型的放大部分；

图3示出了围绕现有技术填充板的间隙；

图4示出了现有技术填充板的透视图；

图5示出了对应于图4所示截面A-A的填充板的截面；

图6示出了根据本发明第一实施例的密封组件的透视图；

图7示出了根据本发明第一实施例的密封组件的截面视图；

图8示出了根据本发明第二实施例的密封组件的截面侧视图；

图9示出了根据本发明第三实施例的密封组件的截面侧视图；

图10示出了根据本发明第四实施例的密封组件的截面侧视图；

图11示出了根据本发明第五实施例的密封组件的透视图；

图12示出了根据本发明第六实施例的密封组件的透视图；

图13示出了根据本发明第六实施例的密封组件的截面视图；

图14示出了根据本发明第六实施例的密封组件的另一截面视图；及

图15示出了根据本发明第七实施例的密封组件的截面视图。

具体实施方式

参照图6和7，根据本发明第一实施例的密封组件100适于至少部分地密封通向第一和第二部件110、120之间的空隙104的间隙102。第一和第二部件110、120可以形成气体涡轮机的气体冲击表面的一部分。例如，第一部件可以包括可被声学处理的内壳体板，第二部件120可以包括翼面，例如导向叶片，或另一个内壳体板。 

密封组件100包括桥接部分130，桥接部分130可连接于第一和第二部件110、120之一。在第一实施例中，桥接部分130是与第一部件110分立的零件，但在安装第一部件110之前被初始连接于第一部件110。此外，桥接部分130是可移动的以接合第一和第二部件110、120之另一，从而使第一和第二部件之间的空隙104隔离于气体冲击表面。 

在第一实施例中，桥接部分130可滑动地连接于第一部件110以使桥接部分可滑动地接合第二部件120。桥接部分130包括型缘以匹配第二部件120的界面。桥接部分130包括槽132，用于接收第一部件110中的相应舌片112。槽132布置成使桥接部分130可滑动地接合第二部件120。 

桥接部分130包括大致平的部分134和凸出部分136，凸出部分136相对于平的部分134回弯以形成槽132。凸出部分136至少部分是弹性的并且在安装之前槽132小于第一部件110的舌片112。凸出部分136因此提供弹簧配合以使桥接部分130围绕第一部件110的舌片112夹紧。桥接部分130可以是金属的或者注射模制的。第一部件可以由玻璃强化塑料和金属或NOMEX（RTM）蜂窝构成。 

桥接部分初始夹紧在第一部件110的舌片112上，在定位第一部件110之后，桥接部分侧向平移直至其接触第二部件。然后间隙102被封闭，空隙104于是隔离于气体冲击表面。随后桥接部分的气体冲击侧面上的第一和第二部件110、120之间的凹槽140可以被填料填充以形成光滑表面。可以通过热、化学反应、辐射或其它一些手段来固化填料以使其从未固化的可流动状态达到固化的不可流动状态。填料在其未固化状态下施加，填料的固化有利于将桥接部分锁定就位，并限制桥接部分和叶片或板之间的任何相对移动。优选的填料是合适的树脂例如环氧树脂或聚硫化物树脂。 

参见图8，根据本发明第二实施例的密封组件200基本与第一实施例的密封组件100相同。但是，第二实施例的桥接部分230包括舌片212，用于插入第一部件210的相应槽232中。舌片212设置成使得桥接部分可滑动地接合第二部件220。桥接部分230的基本平的部分234可以包括舌片212。 

槽232形成在第一部件210的边缘中。槽232可以是也可以不是被支在弹簧上（be sprung）以使桥接部分230的舌片212紧密保持在槽232中。 

桥接部分230也可以包括拐角部分238以抵接第二部件220。虽然没有示出，但是同样的拐角部分238也可以用于第一实施例。 

对于第一实施例，在将第一部件放置就位以后，向外移动桥接部分230以接触第二部件220并因此桥接间隙。可以随后施加填料242来形成气体冲击表面。 

参见图9，根据本发明第三实施例的密封组件300基本与第二实施例的密封组件200相同。但是，第三实施例的第一部件310不包括第二实施例的槽。第三实施例的桥接部分330而是位于第一部件310的肩部314上。桥接部分可以随后移动来与第二部件320接合并可以使用粘结剂例如Loctite(RTM)之类的快速固化粘结剂被粘合到该位置。随后可以像之前那样施加填料342。 

参见图10，根据本发明第四实施例的密封组件400与此前实施例的不同之处在于不具有滑动部件。密封组件400包括与第一部件410一体的桥接部分430。另外，桥接部分430是挠性的并能够相对于第一部件410弯曲，桥接部分430设置成使其压抵第二部件420以封闭间隙且隔离（block off）空隙404。随后可以像之前那样施加填料442。 

参见图11，根据本发明第五实施例的密封组件500的操作类似于第一和第二实施例。桥接部分530为密封板形式并且轮廓构造成使其边缘适配第二部件（未在图11中示出）的表面。桥接部分530如同抽屉一样在沟槽550、552内侧向滑动，沟槽550、552设置在第一部件510的两端中。沟槽550、552设置在第一和第二端板554、556中，第一和第二端板554、556从第一部件510的两端突出。第一部件可以包括自桥接部分530突伸的突伸部分（未示出）。突伸部分确保在桥接部分朝向第二部件滑动时桥接部分530和第一部件510之间没有形成新的间隙。滑动的桥接部分530可以通过狭槽和销装置（未示出）被束缚在第一部件510内。例如，桥接部分530可以包括设置在任一端的一个或多个销，第一部件可以包括在任一端的狭槽来接收销。狭槽可以在两端闭合以使销被束缚在狭槽内。这种狭槽和销装置的优点是：具有一个组件数，而不是两个分立的部件。可以像之前那样施加填料。 

参见图12-14，根据本发明第六实施例的密封组件600包括桥接部分630，桥接部分630接合于第二部件620并可滑动地围绕第二部件620的周边设置。桥接部分630可以是环的形式并且可以是预先模制的泡沫密封件。在组装之前，桥接部分630被拧在第二部件上，第二部件可以是翼面例如叶片。桥接部分630可以移动到在组装过程中第一部件会接合桥接部分的位置。 

图13示出了第二部件620的截面图，第二部件620具有围绕其周边设置的桥接部分630。在组装过程中，第一部件610被放置到位，第一部件610沿着第二部件620的表面压下桥接部分630，如图14所示。桥接部分630形成支撑填料642的地板。 

参见图15，根据本发明第七实施例的密封组件包括的桥接部分730与第六实施例的桥接部分基本相同。但是，第七实施例的桥接部分730可以包括适于接收第一部件710中的相应肩部762的肩部760。相比第六实施例，第七实施例的桥接部分730的截面也可以更深。当第一和第二部件710、720被组装到位时，桥接部分730上的肩部760突出，与第一部件710的肩部762齐平。 

或者，第七实施例的桥接部分730可以不包括肩部760。相反，通过在组装时压下桥接部分，桥接部分的一部分移入第一和第二部件之间的间隙702，由此填充该间隙。 

在另一个实施例中，桥接部分可以由多个挠性刚毛构成。在施加和固化填料以将桥接部分固定就位之前，刚毛可以相对第一或第二部件移动直至对准并正确定位。 

对于任何上述实施例，第一和第二部件可以形成气体涡轮机的气体冲击表面的一部分。例如，第一部件可以包括内壳体板例如可以被声学处理的填充板，第二部件可以包括翼面例如导向叶片或者另一个内壳体板。内壳体板的前缘可以与另一个壳体板的后缘接合，其间的间隙也可以由上述任何组件填充。同样，内壳体板例如填充板与翼结构例如叶片的边缘之间的间隙也可以由上述任何组件填充。任何板或翼结构可以被或可以不被声学处理。气体冲击表面可以是推力反向器的一部分。 

上述实施例具有多个优点。这些优点总结如下： 

●待被填充的空隙区域受到控制，因此待被使用的填料量将不超过推荐量。这将形成节省重量和节约成本并且可重复和更可预测的方法。

●总的风扇模块的重量将更加一致。固化时间也将更加一致。因此，材料使用和制造时间也更加一致，这有助于控制成本。 

●避免使用大量填料，这将减少固化时间并最小化坍落/收缩，从而形成更好和更结实的覆层。这也将产生改善的空气动力性能。 

●上述密封组件将在填料施加过程中降低交付周期（lead-time）。 

●需要更少数量的零件。例如，翼结构交错角（aerofoil structure stagger angles）的变化可以由滑动密封件来调整，因此零件数减少。 

●上述密封组件可以用于任何声学或非声学接头。如果应用声学处理，那么可以对每个部件增加和/或优化声学处理区。 

●第六和第七实施例的密封组件也可以减少零件数。采用泡沫密封带形式的桥接部分允许桥接大的间隙，由此降低了所需填充板种类的数量（例如为了调整叶片交错(vane stagger)）。 

●泡沫密封带也可以为填充板的任何突伸部分提供支撑，因此减少了振动和随之可能的故障。 

●桥接部分的表面可以是分段的以适应翼面不同的情况（即不仅是交错角变化）。

Claims (12)

1.一种密封组件，用于至少部分地密封通向第一和第二部件之间的空隙的间隙，第一和第二部件形成气体涡轮机的气体冲击表面的一部分，其中该密封组件包括：

桥接部分，能够连接于第一和第二部件之一并接合第一和第二部件之另一以使第一和第二部件之间的空隙隔离于气体冲击表面，

其特征在于，桥接部分适于具有可动构型和锁定构型，在可动构型中允许桥接部分的至少一部分与第一和第二部件之另一之间的相对运动，在锁定构型中阻止桥接部分的所述至少一部分与第一和第二部件之另一之间的相对运动；在锁定构型中，桥接部分通过固化的填料被锁定，该固化的填料直接接触第一和第二部件以及桥接部分。

2.根据权利要求1所述的密封组件，其中桥接部分可滑动地连接于第一部件以使桥接部分可滑动地接合第二部件。

3.根据权利要求2所述的密封组件，其中桥接部分包括槽，用于接收第一部件中的相应舌片，该槽设置成使桥接部分可滑动地接合第二部件。

4.根据权利要求2所述的密封组件，其中桥接部分包括舌片，用于插入第一部件中的相应槽，该舌片设置成使桥接部分可滑动地接合第二部件。

5.根据权利要求2所述的密封组件，其中桥接部分包括第一和第二端，用于插入第一部件中的相应槽，所述第一和第二端设置成使桥接部分可滑动地接合第二部件。

6.根据权利要求1所述的密封组件，其中桥接部分与第一部件为一体。

7.根据权利要求1或6所述的密封组件，其中桥接部分是挠性的。

8.根据权利要求7所述的密封组件，其中桥接部分包括多个刚毛。

9.根据权利要求1所述的密封组件，其中桥接部分围绕第二部件的周边可滑动地设置。

10.根据权利要求9所述的密封组件，其中桥接部分包括适于接收第一部件中的相应肩部的肩部。

11.一种气体涡轮机，包括权利要求1-10之一所述的密封组件。

12.一种安装密封组件的方法，该密封组件用于至少部分地密封通向第一和第二部件之间的空隙的间隙，第一和第二部件形成气体涡轮机的气体冲击表面的一部分，其中该方法包括：

提供连接于第一和第二部件之一的桥接部分，该桥接部分适于具有可动构型和锁定构型，在可动构型中允许桥接部分的至少一部分与第一和第二部件之另一之间的相对运动，在锁定构型中阻止桥接部分的所述至少一部分与第一和第二部件之另一之间的相对运动，

对第一和第二部件以及桥接部分直接施加填料并固化填料以将桥接部分置于其锁定构型。