CN102046984A - 具有轴向邻接部的涡轮机压缩机盖 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种涡轮机离心压缩机，所述压缩机包括：盖，其具有上游端和下游端(100b)；壳体(30)，其具有上游边缘和下游边缘(34)；和叶片推进器(20)，其安装为在所述壳体中旋转；所述盖被设计为覆盖所述推进器的叶片以限定在所述壳体的上游和下游边缘之间延伸的气体流动通路的外表面，所述盖通过其上游端紧固到所述壳体的上游边缘而其下游端保持自由。所述盖(100)进一步包括邻接部(102)，用于限制下游端(100b)在所述压缩机的操作中相对于所述壳体的下游边缘(34)的轴向移动。

Description

具有轴向邻接部的涡轮机压缩机盖
技术领域
本发明涉及气体涡轮领域，特别是涉及涡轮机中所用的气体涡轮，而且在非限制性示例中非仅有地涉及直升飞机涡轮机或飞机涡轮喷气发动机。
本发明更具体地涉及构成飞机主动力设施的这种气体涡轮的压缩级。
更加准确地说，本发明涉及一种涡轮机离心压缩机，所述压缩机包括：
盖，其包括上游端和下游端；
壳体，其具有上游边缘和下游边缘；和
叶片推进器，其安装为在所述壳体中旋转；
所述盖被设计为覆盖所述推进器的叶片以限定在所述壳体的上游和下游边缘之间延伸的气体流动通路的外表面，所述盖通过其上游端紧固到所述壳体的下游边缘，而其下游端保持自由。
背景技术
在传统上，压缩机设置在新鲜空气入口与燃烧室之间，压缩机的作用是将进入气体涡轮中的新鲜空气压缩并将压缩空气传送到燃烧室以与燃料混合。
而且，已知的是，推进器包括从推进器毂大致沿径向延伸的多个叶片，所述毂紧固到气体涡轮的旋转轴上。
这样，气体流初始通过上游入口进入压缩机壳体中，并之后沿着在由盖限定的外表面与由推进器毂的表面限定的内表面之间限定的气体流动通路流动，而同时绕推进器轴线旋转而被压缩和驱动，然后通过压缩机下游出口排放，规定术语“上游”和“下游”相对于通过压缩机的气体流动通路中的气体流动方向而定。
通常，离开推进器的压缩气体流然后透入扩散器中，然后进入燃烧室。
这样，可理解，盖限定气体流动通路的外表面，通路的内表面由延伸有叶片的推进器毂的表面形成。
为了控制盖的热机械行为，其下游端通常保持自由，即，其不会紧固到壳体的下游边缘。
这种构造用于避免以统计学超定方式被紧固的盖可能会破坏对推进器与盖之间间隙的控制。
然而，这种解决方案并不完美：压缩机的特定不良行为，例如泵作用或其他不稳定现象，可能出现并可能导致压缩机推进器内压力的突变。
只要盖的下游端自由，则应理解的是，其可以由于压缩机内的压力变化而轻微变形，而这样的变形可导致盖与推进器叶片接触。当压缩机内的压力降至低于盖之外存在的压力时，盖易于变形而与推进器叶片接触。这种变形也可能由于振动所致。
自然地，对于盖和推进器均极为有害的是盖与推进器叶片接触，此时，这种接触可能使压缩机严重受损。
这样的现象也可能在气体涡轮在极端条件下操作时发生。
对此问题的一种解决方案是，增大在盖与推进器叶片之间存在的间隙。然而，这样的解决方案具有的缺点是，使压缩机效率降低，并因而使气体涡轮的性能恶化。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供一种盖，使得在压缩机的不良操作过程中可避免盖与推进器叶片接触。
本发明通过以下事实实现其目的：所述盖进一步包括邻接部，用于限制其下游端在压缩机的操作中相对于壳体下游边缘的轴向移动。
优选地，邻接部设置在盖的下游端处。
利用根据本发明的邻接部，限制盖的下游端的轴向移动。
盖的下游端和壳体的下游边缘的布置方式使得当盖的下游端抵靠壳体的下游边缘时，在推进器叶片与盖之间仍然保持间隙，由此有利地避免接触。
优选地，盖被安装为在盖的下游端与壳体的下游边缘之间留下轴向间隙的校准量。
有利地，优选为环形的邻接部形成从盖的下游端延伸的径向延伸部。此延伸部因而当盖就位时相对于推进器轴线而正交地延伸。在一变化结构中，邻接部包括多个径向舌。
邻接部因而沿径向覆盖壳体边缘的周边部分。
优选地，盖的下游端还包括：轴向延伸部，其形成环形边沿，适于当盖就位时与壳体的下游边缘几乎齐平设置。
此轴向延伸部的优点在于，为推进器下游的空气流动提供更好的引导。
这样，在盖的下游端与壳体的下游边缘的内端之间提供少量的校准径向间隙，以限制在空气通路中的形状突变，而这样的突变对压缩机效率是有害的。
最后，本发明还提供一种气体涡轮，特别是用于直升飞机，其包括根据本发明的一个或多个压缩机。
附图说明
通过阅读以下对以非限制性示例方式给出的实施例的描述，本发明将被更好地理解，且其优点更加显见。参照附图进行描述，其中：
图1A是包括压缩机的直升飞机涡轮机的截面图，其中设置有现有技术的盖；
图1B是图1A的盖的详细图；和
图2显示出根据本发明的盖的下游端。
具体实施方式
图1A是公知的直升飞机涡轮机10的整体截面图。
在此示例中，涡轮机10包括气体涡轮，气体涡轮包括：压缩机12，也被称为压缩级；空气入口14，用于接收新鲜空气至压缩机12中；和燃烧室16，其中发生燃料与由压缩机12压缩的空气的混合物的燃烧。
涡轮机10还包括涡轮18，涡轮18通过轴22连接到压缩机12的叶片推进器20。涡轮18被设置为通过离开燃烧室16的燃烧气体蒸汽而致动，并用于驱动推进器20旋转。
最后，涡轮机10还包括自由涡轮24，该自由涡轮24由离开涡轮18的气体蒸汽驱动而旋转，所述自由涡轮用于驱动直升飞机转子(未示出)旋转。
离心推进器类型的叶片推进器20是公知的。其包括毂26，多个叶片28从毂26沿径向延伸并可具有弯曲形状，叶片28的径向端包含于具有回转双曲面形状的几何包络面中。推进器20还具有旋转轴线A，术语“轴向”相对于所述轴线而使用。
而且压缩机12包括壳体30，壳体30优选地形成涡轮机10的壳体的一组成部分。
壳体30是将压缩机各元件保持在一起的结构，对此，推进器20安装为在壳体30中旋转。
壳体30具有上游边缘32和下游边缘34，规定术语“上游”和“下游”相对于压缩机20内的气体流的流动方向而定。流动方向在各图中以箭头F表示。
根据图1B可理解，气体流F通过上游入口33沿轴向进入叶片推进器20中，并通过接近壳体30下游边缘34的出口35离开叶片推进器20，然后透入扩散器36中。在此示例中，壳体30的下游边缘34由扩散器36的上游边缘构成。
可以理解，气体流在从壳体30的上游边缘32至下游边缘34延伸的气体流动通路38中在推进器20的叶片28之间流动。
还可看到，通路38在延伸有叶片28的毂26的表面26a与限定通路38外表面的盖40之间限定。
换句话说，盖40覆盖推进器20的叶片28，使得其在壳体上游边缘32与壳体30下游边缘34之间延伸，而同时大致匹配于上述几何包络面形状。换句话说，在每个叶片28与盖40之间的间隙较小。
更准确地说，盖40具有上游端40a和下游端40b，上游端40a通过一紧固构件42紧固到壳体上游边缘32，而下游端40b自由。
换句话说，盖40的下游端40b不紧固到壳体30的下游边缘34。
与此不同的是，可以看到壳体30的下游边缘34与盖40的下游边缘40b连续地延伸。
只要盖40仅通过上游边缘32紧固到壳体，则可以理解，盖40自由变形，基本上在其自由的下游边缘40b处。
参见图2，其中显示出本发明的涡轮机的细节，以下描述根据本发明的离心压缩机200的盖100，涡轮机10的其他组成部分与前述中相同并采用相同的附图标记。
如图2中可见，与现有技术相比，本发明的盖100的下游端100b进一步包括邻接部102，邻接部102形成相对于推进器20的轴线A正交延伸的径向延伸部。
此邻接部102，优选为环形，用于限制盖100的下游端100b的轴向移动。
为此目的，邻接部102具有接触面103，适于在盖100的下游端100b朝向推进器叶片28弯曲时抵靠壳体30的下游边缘34，由此防止盖100发生任何进一步的变形，并因而有利地避免在盖100与推进器20的叶片28之间的任何接触。
在正常的操作中，在接触面103与壳体30的下游边缘34之间确保轴向间隙Ja。
如图2中可见，盖100的下游端100b还包括轴向隆起部104，隆起部104沿与接触面103相反的方向延伸。此轴向隆起部具有环形形状，并用于增强邻接部102的机械强度，邻接部102在与壳体30的下游边缘34接触时承受机械应力。
而且，下游端100b还包括轴向延伸部106，轴向延伸部106采用设计为与壳体30的下游边缘34大致齐平的环形边沿的形式。更准确地说，在此环形边沿106与下游边缘34之间提供小的径向间隙Jr，以防止分布在间隙中的气体流在盖100的下游端100b与壳体30的下游边缘34之间离开。
优选地，环形边沿106以一定的方式布置，以具有大于叶片后缘高度的径向高度。
优选地，盖100的内表面，包括推进器，被覆盖以公知的耐磨材料，以避免盖和叶片在接触的情况下受损。

Claims (6)

1.一种涡轮机离心压缩机，所述压缩机包括：
盖，所述盖包括上游端(40a)和下游端(100b)；
壳体(30)，所述壳体具有上游边缘(32)和下游边缘(34)；和
叶片推进器(20)，所述叶片推进器安装为在所述壳体中旋转；
所述盖被设计为覆盖所述推进器的叶片(28)，以限定在所述壳体的上游和下游边缘之间延伸的气体流动通路(39)的外表面，所述盖通过其上游端紧固到所述壳体的上游边缘(32)，而其下游端(100b)保持自由，其特征在于，所述盖进一步包括：邻接部(102)，用于限制其下游端(100b)在所述压缩机的操作中相对于所述壳体的下游边缘(34)的轴向移动。
2.如权利要求1所述的离心压缩机，其特征在于，所述邻接部(102)形成从所述盖的下游端延伸的径向延伸部。
3.如权利要求1或2所述的离心压缩机，其特征在于，所述邻接部(102)呈环形。
4.如权利要求1至3中任一项所述的离心压缩机，其特征在于，所述邻接部(102)包括多个径向舌。
5.如权利要求1至4中任一项所述的离心压缩机，其特征在于，所述盖的下游端(100b)进一步包括：轴向延伸部(106)，其形成一环形边沿。
6.一种气体涡轮，包括如权利要求1至5中任一项所述的离心压缩机(200)。
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