CN102597429B - 用于航空器涡轮机组的金属环形连接结构 - Google Patents

用于航空器涡轮机组的金属环形连接结构 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于航空器涡轮机组两个部件之间的金属环形连接结构(50)，其任意半剖面包括形成第一U型(64)的两个初级分支和基部(62)，该第一U型从纵向轴线(4)在径向方向上开口，以及包括与在纵向方向上开口的两个初级分支中一个形成第二U型(68)的两个次级分支。根据本发明其特征在于：初级和次级分支以及第一U型的基部(62)制成单件。

Description

用于航空器涡轮机组的金属环形连接结构
技术领域
本发明涉及用于航空器涡轮机组，优选地涡轮喷气发动机类型涡轮机组的两个部件之间的金属环形连接结构。
背景技术
在这种涡轮喷气发动机上，提供一个或几个金属环形连接结构，它们将连接两个环形部件。例如，这是形成推力逆变器结构的下游部件和形成封闭壳的上游部件之间金属环形连接结构的情况，该封闭壳的内表面限定次级环形流的外定界表面，该上游部件也称作外扇道。
在这种情况下，经过连接结构的任意半剖面包括形成U型的两个分支和基部，该U型从纵轴线径向地开口。而且，当待要被连接的部件之一由复合材料制成时，连接结构正常地使用金属连接凸缘，该金属连接凸缘螺合到上述U型分支之一上，其本身限定纵向地开口的第二个U型，以包含由复合材料所制成部件的环形端。
这种另外的连接凸缘的存在结合用于连接它的螺栓的存在，对所获得的组合体的总质量有很大的影响，以致于损失了由所连接部件的复合材料的使用而获得的大部分益处。
当待要连接的两个部件是由复合材料所制成时，这种质量问题更严重，因为在这种情况下必须提供两个分离的连接凸缘，每个螺合到连接结构的中心U型上。
发明内容
为了面对这种质量问题，本发明首先提出了用于航空器涡轮机组两个部件之间的金属环形连接结构，在任意半剖面中带有形成第一U型的两个初级分支和基部，该第一U型从所述环形结构的纵向轴线径向地向内或向外地开口，以及与两个初级分支中一个形成纵向地开口的第二U型的两个次级分支。根据本发明，初级和次级分支以及第一U型的基部制成单件。
因此，通过形成作为单件的环形连接结构，结果是质量的节省，特别是因为不再有螺合第一U型到第二U型上的任何需要。
优选地，连接结构的任意半剖面也包括两个第三级分支，结合两个初级分支中另一个以形成第三U型，该第三U型在与第二U型方向相反的方向上纵向地开口，并且初级、次级和第三级分支以及第一U型的基部制成单件。
在这个结构中，第二U型可以固定第一部件，优选地第一部件由复合材料制成，而第三U型可以容纳第二部件，优选地该第二部件也由复合材料制成。作为可替代的方案，第二部件例如，通过螺合可以直接安装在第一U型的分支之一上，特别地如果它是金属的情况下。
本发明的另一个目的是用于航空器涡轮机组的组合体，其包括上述的金属环形结构和由复合材料所制成的第一环形部件，其环形端安装在所述第二U型中。优选地如上所述，组合体也包括由复合材料所制成的第二环形部件，其一个环形端安装在所述第三U型中。
首先，本发明的另一个目的是航空器涡轮机组，其包括如上所述的组合体，优选地，其中：
-所述金属环形连接结构居中于涡轮机组的纵向轴线上；
-所述第一环形部件包括形成封闭壳的装置，该封闭壳的内表面限定涡轮机组中次级流的环形外定界表面；
-所述第二环形部件形成推力逆变器结构。
优选地，涡轮机组也包括通过连杆连接所述金属环形连接结构的排气壳体，该金属环形连接结构从该排气壳体径向地向外设置。
通过阅读下面给出的详细非限制性描述，本发明的其它优点和特征将变得更清楚。
本说明书参考了附图。
附图说明
图1表示根据本发明的一个优选的实施方式，用于航空器的双流涡轮喷气发动机的示意性纵向半剖面视图。
图2表示安装在上图中所示喷气涡轮发动机上环形金属连接结构的部分立体图。
图3表示包括金属环形连接结构的涡轮喷气发动机组合体的示意性半剖面视图。和
图4表示与图3相似的视图，带有本发明另一个优选实施方式形式的组合体。
具体实施方式
首先，参考图1，该图表示航空器涡轮喷气发动机1的优选实施方式。在剩余的描述中，术语“向前(前)”和“向后(后)”是相对于由涡轮喷气发动机的推力所引起的航空器的向前移动，这个方向由箭头2示意地表示。而且，术语“上游”和“下游”应该考虑相对于涡轮喷气发动机内主燃气流方向，与航空器的向前移动方向2相反。
为了从上游端到下游端工作，带有纵向轴线4的喷气涡轮发动机1包括风扇6，低压压缩机8，高压压缩机10，环形燃烧室12，高压涡轮机14和低压涡轮机16。压缩机、涡轮机和燃烧室形成燃气发生器，该燃气发生器被位于轴线4中心的中心壳体18部分地封闭，涡轮喷气发动机的初级气流Fp经过该中心壳体18。
在这种情况下，高压涡轮机14是离心机，因此包括离心叶轮，这可以最大化径向方向上轴线4的中心壳体18距离该叶轮下游端的距离。
该中心壳体18延长中间壳体20，该中间壳体20在向后方向上装配有同心的内壳体22和外壳体24，其中在连接壳体的壳体之间有结构臂26。外壳体24在向后方向上空气动力地学地延长风扇壳28，而内壳体22从中心壳体18的前端径向地向外，固定在中间壳体的轮毂30上。
中心壳体18的后端也由排气壳体32延长，该排气壳体32位于低压涡轮机16的下游。
所有上述壳体互相固定，以连接形成静态和动态力穿过的结构。
第一装置36形成在向后方向空气动力学地延长内壳体22的壳体并且围绕中心壳体18设置。这些装置，称作内扇道，具有形成次级环形流38的内定界的外环形表面37，涡轮喷气发动机的次级流Fs经过该外环形表面37。表面37在向后方向空气动力学地延长另一个表面39，这也形成次级环形流38的内定界，这个表面39由内壳体22所限定。而且，表面37下游有混合器48，它具有混合初级Fp和次级Fs气流的已知功能。
在中心壳体18和第一装置之间自由地留下的环形空间46形成封闭壳，作为隔室，称为“核心隔室”，其内部放置有设备。
形成封闭壳的第二装置41与上述第一装置36同心并且在其外部设置，在向后方向空气动力学地延长外壳体24。这些装置称为外扇道，具有形成流38外定界的内环形表面42。表面42在向后方向空气动力学地延长另一个表面43，也用于环形次级流38的外定界，该表面43由外壳体24所限定。
形成封闭壳41的第二装置优选地由复合材料制成，优选地安装在外壳体24的上游和也形成本发明部件的金属环形连接结构的下游，该复合材料的类型包括树脂和玻璃纤维和/或碳纤维的混合物。
这种连接结构，在图中附图标记50，连接封闭壳41和形成推力逆变器的下游环形结构51，也优选地由复合材料制成，该复合材料的类型包括树脂和玻璃纤维和/或碳纤维的混合物。形成推力逆变器51的环形结构，像连接结构50居中于轴线4上。它的内表面53也形成位于表面42向后延长上的环形次级流38的外定界。
如图1中可以看到的，排气壳体32通过连杆52与连接结构50连接，该连接结构50在径向方向上邻接该壳体32并且位于其外部。
连杆52设置在涡轮喷气发动机的横平面中，并且穿过第一封闭壳36，该第一封闭壳36装配有凹部，这些连杆可以经过该凹部，每个连杆的外径向端安装在连接结构50上，并且内径向端链接在排气壳体32上。
图2表示例如，通过铸模或机械加工实心环，制成单件的连接结构50的实施例。
连接结构50在径向和纵向平面中任意半剖面首先包括中心件，该中心件带有两个初级分支60a、60b和基部62，它们连接在一起形成第一U型64，该第一U型64从纵向轴线4的径向方向向外地开口。基部62沿着纵向方向，而分支60a、60b在径向方向。
连接结构50也包括两个次级分支66a、66b，它们与初级分支60a的径向内部形成第二U型68，该第二U型68纵向地向前地开口。相似地，连接结构50也包括两个第三级分支70a、70b，它们与初级分支60b的径向内部形成第三U型72，该第三U型72在向后方向径向地开口。
在所示的实施方式中，分支66b、70b和位于分支之间的基部62形成平行于轴线4的单个连续直线。
图3示出了组合体74，其结合有参考图2刚刚描述过的连接结构50和封闭壳41和推力逆变器结构51。封闭壳41的下游环形端安装在第二U型68所限定的环形空间中，并且通过径向螺栓80或类似装置与其固定。类似地，推力逆变器结构51的上游环形端安装在第三U型72所限定的环形空间中，并且通过径向螺栓82或类似装置与其固定。这个图3示出了连杆52的外径向端通过纵向轴86链接到第一U型64上，该纵向轴86的端部安装在初级分支60a、60b上。这通过在基部62中形成适合的孔口88来完成，这样连杆52可以穿过它们。
图4中所示的一个可替代的实施方式表示没有第三U型的连接结构50，当形成推力逆变器结构51的结构，例如，通过螺合可以直接地安装在下游初级分支60b上时，这种可替代的实施方式是优选的。这是特别地当结构51是金属时的情况。
相似地，当封闭壳41例如，通过螺合可以直接地安装在上游初级分支60a上时，可以只保持第三U型，并且排除第二U型。
显然地，本领域技术人员可以对如只是非限制性实施例所述的上述本发明做许多修改。

Claims (5)

1.用于航空器涡轮机组的组合体(74)，包括用于航空器涡轮机组两个部件之间的金属环形连接结构(50)和复合材料制成的第一环形部件；该金属环形连接结构(50)的任意半剖面包括形成第一U型(64)的两个初级分支(60a、60b)和基部(62)，该第一U型从所述金属环形连接结构的纵向轴线(4)在径向方向上开口，以及包括与两个初级分支中一个形成在纵向方向上开口的第二U型(68)的两个次级分支(66a、66b)；每个任意半剖面还包括两个第三级分支(70a、70b)，它们结合两个初级分支中另一个以形成第三U型(72)，该第三U型(72)在与第二U型(68)方向相反的方向上纵向地开口，并且初级分支(60a、60b)，次级分支(66a、66b)和第三级分支(70a、70b)以及第一U型的基部(62)制成单件；该第一环形部件的环形端安装在所述第二U型(68)中。 
2.根据权利要求1所述的组合体，还包括复合材料所制成的第二环形部件(51)，其一个环形端安装在所述第三U型(72)中。 
3.航空器涡轮机组，其包括根据权利要求1或权利要求2所述的组合体(74)。 
4.根据权利要求3所述的涡轮机组，其中 
-所述金属环形连接结构(50)居中于涡轮机组的纵向轴线(4)上； 
-所述第一环形部件包括形成封闭壳(41)的装置，该封闭壳(41)的内表面限定涡轮机组次级流(38)的环形外定界表面(42)；和 
-所述第二环形部件形成推力逆变器结构(51)。 
5.根据权利要求3或权利要求4所述的涡轮机组，还包括通过连杆(52)连接所述金属环形连接结构(50)的排气壳体(32)，所述金属环形连接结构(50)从该排气壳体径向地向外设置。 
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