CN102713161A - 用于在涡轮盘上锁定密封环的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种将涡轮机叶片冷却回路的密封环(3)压靠支撑所述叶片的涡轮盘(1)的装置，所述盘在其下游面上支撑一沿径向的环形法兰(6)，并以所述面限定一能够容纳所述密封环(3)的槽(5)，所述环形法兰在位于与所述槽(5)底部相对处的其周边上包括至少两个切口，以形成孔(14)，通过所述孔，由面对所述盘(1)的槽(5)的所述密封环(3)的周边所支撑的突缘(11)可沿轴向进入所述槽，该装置包括一能够定位在该盘的所述面与所述密封环之间的槽(5)中的锁(7)，它还包括一夹紧装置(8)，该夹紧装置设置为抵靠所述盘(1)的所述面，并与所述锁配合以确保所述密封环(3)压靠所述环形法兰(6)。

Description

用于在涡轮盘上锁定密封环的装置
技术领域
本发明涉及航空涡轮机领域，更具体说涉及构成这些涡轮机的涡轮的部件。
背景技术
航空涡轮机通常由一组经组装的模块构成，所述经组装的模块沿空气流动方向包括：一个或多个压缩机、燃烧室、一个或多个通过从燃烧室放出的气体而产生的能经驱动轴驱动所述压缩机的涡轮，以及在出口侧，一燃烧气体喷入其中以产生推力的喷嘴，或使气体能复原以复制机械能的自由涡轮。
受到从燃烧室排出气体高温的涡轮轴承叶片需要被冷却以能够承受它们受到的高热和机械应力。此空气排放到压缩机的下游，并进入涡轮叶片根部以承载所述叶片。叶片通风循环工作的方法是使该空气可进入叶片根部，通过通道或孔洞引导气流，使其在叶片尖端重新出现。因为所述空气到达叶片根部下方，在支撑叶片以使冷却空气实际进入冷却通道的盘的上游和下游实现密封。
为了在叶片根部的下游提供此密封，如图1所示，使用已知为涡轮密封环的部件，该涡轮密封环靠着该盘的径向面定位，其主要作用是在叶片插入涡轮盘中的叶片袋时沿轴向保持这些叶片。该下游密封环压靠固定在所述盘上，以通过已知为保持环的可变形圆形部件实现所希望的密封，所述保持环自身安装在在涡轮盘的厚度内加工的槽中。
此机构的例子描述在以本申请公司的名义所申请的的专利申请EP1584794和EP1439282中。
在组装顺序中，该保持环在密封环安装在盘上前进行安装。在安装该密封环时保持在槽底部中的压力下使用一工具。该固定保持环的工具随后被抽出，该保持环被释放。该保持环自身自然地定位在该密封环下方，阻止该密封环脱开，并确保关于该涡轮盘的密封。
此种类型机构的一个缺点为密封环保持一定程度的自由，并且在操作过程中可沿切向移动。此移动产生有害的磨损，并产生削弱叶片保持力和/或削弱密封的风险。第二个缺点为该保持环制造复杂，因此具有较高的制造成本。
最后，此机构的特征在于，在该装置被变紧以夹紧之前，在密封环与夹紧装置之间的干涉，这使得该密封环的安装变得复杂化。
发明内容
本发明的目的是通过提出一种锁定涡轮密封环的工具来纠正这些缺点，该工具不具有至少一些现有技术中的缺点，并在密封环安装时不与该密封环干涉。
为此，本发明的一个主题是一种抵靠所述叶片的涡轮盘轴承而压涡轮机叶片冷却回路的密封环的装置，在其下游面上的所述盘支撑一沿径向的环形法兰，并以所述面限定一能够容纳所述密封环的槽，所述环形法兰在与所述槽底部相对的其边缘包括至少两个切口，以形成孔，通过所述孔，由面对所述盘的槽的所述密封环的周边所支撑的突缘可沿轴向进入所述槽，该装置包括一能够定位在盘的所述面与所述密封环之间的槽中的锁，其特征在于，它还包括一夹紧装置，该夹紧装置设置为抵靠该盘的所述面，并与所述锁配合以使所述密封环压靠所述环形法兰。
抵靠所述盘的面使得可避免在夹紧操作之前在夹紧装置与密封环之间的干涉，从而使得该密封环更容易地安装在该盘中的槽中。
作为参考，该夹紧装置为螺钉，该锁为具有沿切向延伸到所述槽中的至少一个翼的螺母。
所要求的结构意味着，仅需要履行围绕周边分布的局部夹紧，而无须安装环形锁。这些局部锁因此相对容易地定位。
有利地，该夹紧螺钉包括一能够与所述螺母的内螺纹配合的带螺纹的第一部分，以及一第二部分，其直径小于所述内螺纹的直径，能够穿过所述螺母以压靠盘的所述面并抵靠该环形法兰向后推螺母和密封环。
作为参考，该第二部分的外表面成圆顶状，以与凹入盘的所述面的凹陷配合。
本发明还涉及一种用于涡轮机的涡轮盘，该涡轮盘在其下游面上支撑一沿径向的环形法兰，并以所述面限定一槽，该槽能够容纳用于由所述盘承载的叶片的冷却回路的密封环，其特征在于，所述环形法兰还包括至少一第一开口，该第一开口可使前述装置的夹紧装置穿过它。
它还涉及一种用于密封涡轮机叶片冷却回路的环形的密封环，在其一个周边上包括突缘，其特征在于，至少一个所述突缘包括可使前述压工具的夹紧装置穿过它以使所述夹紧装置抵靠支撑所述叶片的盘的下游面的第二开口。
它还涉及配备这样的密封环的这样的涡轮盘，该密封环通过前述装置而抵靠所述盘的环形法兰而固定。
本发明最后涉及包括这样盘的涡轮机涡轮模块，并涉及包括这样涡轮模块的涡轮机。
附图说明
在以下参照附图对本发明一实施例的详细描述过程中，本发明将被更好地理解，其他目的、细节、特征和优点将更加显而易见。
在这些图中：
图1是根据现有技术的用于将密封环连接到涡轮盘上的装置的截面图；
图2是根据本发明一实施例的从密封环锁和其锁定螺钉的第一方向的透视图；
图3是根据本发明一实施例的从密封环锁和其锁定螺钉的第二方向的透视图；
图4是根据本发明一实施例在组装后，从密封环锁和其锁定螺钉的前两个方向的透视图；
图5是根据本发明一实施的密封环的透视图；
图6是根据本发明一实施的密封环的细节的透视图；
图7是根据本发明一实施的装备有通过密封环锁而固定不动的密封环的涡轮盘的截面图；
图8是根据本发明一实施的装备有通过密封环锁而固定不动的密封环的涡轮盘的细节的透视图；
图9是涡轮盘的细节的透视图，在该涡轮盘的槽中，根据本发明一实施的密封环锁定位；
图10是密封环和涡轮盘的细节的透视图，在该涡轮盘的槽中，根据本发明一实施的密封环锁定位；
图11是安装在根据本发明一实施的涡轮盘的槽中的密封环的细节的透视图；
图12是一密封环在根据本发明一实施的涡轮盘的槽中的其限定性位置的细节的透视图；
图13是在涡轮盘的槽中的其限定性位置的密封环和其锁定螺钉的细节的透视图。
具体实施方式
参见图1，图1显示根据现有技术的涡轮盘1，支撑叶片2，涡轮密封环3压靠在该涡轮盘上，将叶片2固定就位在盘1的叶片座内，并迫使冷却气体穿过这些叶片的通风通道从而形成盘下游此空气的密封屏障。密封环3压靠盘1的径向面，并通过保持环4固定就位。此保持环固定在槽5中，槽5通过环形法兰6相对于该盘的径向面而横向形成，环形法兰6形成平行于该盘的面的一台阶。该环形法兰并不沿直径延伸过密封环3的内直径，这意味着密封环3可在组装时靠着盘安装。保持环4具有不完整的圆形形状，并可使用适合的工具变形，以使其直径可减小，使其可被安装在槽5中，并在密封环3抵靠盘1安装时使其可穿过。
现参见图2-4，图2-4显示根据本发明的组件，包括密封环锁7和用于锁定此锁的锁定螺钉8。该锁具有空圆柱体的形式，其高度略小于槽5的宽度，该锁通过两个翼7a和7b而横向延伸，它们的目的是阻止锁在其在槽5中就位时旋转，并在组装末尾使该密封环3压靠盘。该锁的内径包括内螺纹9，此内螺纹9可与锁定螺钉8的外部分上的对应螺纹10相配合。
锁定螺钉8包括具有螺纹10的圆柱形的第一部分8a，并与一圆柱形的第二部分8b相接，该第二部分8b通过连接桥(未在图2-4中显示)而与第一部分8a相连。在其外表面上，该圆柱形的第一部分包括一容纳例如螺丝起子这样的扭螺纹工具的传统工具。该圆柱形的第二部分的直径略小于第一部分8a的直径，以使其可自由地穿过内螺纹9。该第二部分8b的外表面自身略微拱起(尽管这并不是必须的)，以使其可与一凹陷配合，该凹陷为该目的凹入该涡轮盘1的侧向面中。
参见图5和6，图5和6显示涡轮密封环3，该涡轮密封环3大致为一平盘的形状，包括围绕其内缘均匀分布的径向突起或突缘11。这些突缘12中的沿直径相对的两个，被切开以形成埋头孔形式的凹口13，其直径大于锁定螺钉8的直径，该凹口13旨在使这种锁定螺钉中的一个穿过。
图7和8显示与密封环3安装的盘1，其中密封环3通过与其锁定螺钉8相连的锁7而固定就位。该盘1在其环形法兰6上包括引入孔14，该引入孔的数量和斜部分对应于密封环的突缘11的数量和斜部分。另外，两个新月形凹陷16凹入盘1的厚度中，面对在此环形法兰中沿轴向形成的凹口15。这些新月形体的形状优选相当于锁定螺钉第二部分8b的外表面的圆顶形状。而且，锁7和其锁定螺钉8设计为在密封环的凹口13穿过该密封环，并在环形法兰6的凹口15穿过环形法兰6。
图9和13显示将密封环3安装到盘1上的连续步骤，现在对此进行详细描述。
相对于现有技术，盘1与现有技术的盘相比，具有切入环形法兰6外表面的引入孔14，两个沿直径相对的第一凹口15和两个位于与所述两个第一凹口15面对的盘的表面上的新月形体16。
同样，根据本发明的密封环3被修改，以使其具有围绕其内直径的周边均匀分布的突缘11。这些突缘的作用是将它们自身定位在盘1的环形法兰6之后，引导孔14之间，并在密封环压靠环形法兰6的敞开到槽5上的壁时用作密封环的支座。如前所述，两个(尽管此数量2并非必须)第二凹口13在沿直径相对的突缘12中制成。
该密封环安装到盘上始于两个锁7优选在两个新月形体16中的一个附近的引入孔14安装到盘1的槽5中。这些新月形体实际上对应于在组装结束时锁将占据的最终位置。该密封环3随后同样被引入此槽5中，突缘11定位为面对引入孔14，该两个具有凹口13的突缘12自身定位为面对该两个锁7。
组装的第二步骤是旋转在槽中的密封环3和每个锁7，以使它们和第二凹口13将它们自身定位为面对第一凹口15和新月形体16。
在此位置，可通过环形法兰6中的凹口15插入锁定螺钉8，并将其螺纹与锁7的内螺纹9接合。随着螺钉拧入，该螺钉8首先穿过槽5，直到其第二部分8b与新月形体16的区域中的盘1的面接靠。随后由拧螺纹施加的压力倾向于通过使螺钉8的第二部分8b的圆顶形状将其自身精确地定位在与新月形体16相对的位置而优化密封环3的定位。最后，当该螺钉的尖端接靠在该新月形体中时，进一步拧入导致锁7沿从支撑新月形体16的面远离的方向移动。其翼7a和7b同时驱动它们靠着环形法兰6而夹紧的密封环3。当锁7和其翼接靠环形法兰6时，其旋转停止，它产生一压力，在施加到螺钉8的正在变紧的扭矩的作用下将密封环压靠在环形法兰上。螺钉8上的螺纹10和锁7上的内螺纹9规定为密封环的移动为最小，以这种方式，密封环3与盘1之间密封的密封作用不被削弱。
将密封环3压靠环形法兰的压力提供良好的密封环保持力，并阻止该密封环的任何旋转，从而消除现有技术中的缺点。
因为密封环被固定就位，这意味着以弹性变形而有力地压靠盘，密封环3相对于盘1表面的回缩由于锁定螺钉8被拧紧而不会对叶片冷却回路的密封或叶片的轴向保持力有任何不利的影响。即使密封环回缩，被一密封扭矩而被迫压入一属于盘的槽中，密封仍然保持。
本发明已通过安装两个沿直径相对的锁而描述。很清楚，如果锁的数量如优选但不是必须那样更多，围绕盘1和密封环3的周边均匀布置，同样可实现本发明。
尽管本发明已结合一具体实施例而进行了描述，但很明显，它包括落入本发明范围内的所描述的装置及其结合的所有技术等同。

Claims (9)

1.一种将涡轮机叶片冷却回路的密封环(3)压靠支撑所述叶片的涡轮盘(1)的装置，所述盘在其下游面上支撑一沿径向的环形法兰(6)，并以所述面限定一能够容纳所述密封环(3)的槽(5)，所述环形法兰在位于与所述槽(5)底部相对处的其周边上包括至少两个切口，以形成孔(14)，通过所述孔，由面对所述盘(1)的槽(5)的所述密封环(3)的周边所支撑的突缘(11)可沿轴向进入所述槽，该装置包括一能够定位在该盘的所述面与所述密封环之间的槽(5)中的锁(7)，其特征在于，它还包括一夹紧装置(8)，该夹紧装置设置为抵靠所述盘(1)的所述面，并与所述锁配合以将所述密封环(3)压靠所述环形法兰(6)。
2.根据权利要求1所述的装置，其中该夹紧装置为螺钉(8)，该锁为具有沿切向延伸到所述槽(5)中的至少一个翼(7a，7b)的螺母(7)。
3.根据权利要求2所述的装置，其中该夹紧螺钉(8)包括能够与所述螺母的内螺纹(9)配合的带螺纹的第一部分(8a)，以及第二部分(8b)，其直径小于所述内螺纹的直径，能够穿过所述螺母以压靠该盘的所述面并将所述螺母(7)和密封环(3)向后推靠所述环形法兰(6)。
4.根据权利要求3所述的装置，其中所述第二部分(8b)的外表面成圆顶状，以与凹入该盘所述面的一凹陷(16)相配合。
5.一种用于涡轮机的涡轮盘，该涡轮盘在其下游面上支撑一沿径向的环形法兰(6)，并以所述面限定一能够容纳用于由所述盘(1)承载的叶片的冷却回路的密封环(3)的槽(5)，其特征在于，所述环形法兰(6)还包括至少一第一开口(15)，该第一开口可使根据权利要求1-4中任何一项所述装置的夹紧装置(8)穿过它。
6.一种用于密封涡轮机叶片冷却回路的环形的密封环，在其一个周边上包括突缘(11)，其特征在于，至少一个所述突缘(12)包括一第二开口(13)，该第二开口可使根据权利要求1-4中任何一项所述装置的夹紧装置(8)穿过它，以使所述夹紧装置可抵靠支撑所述叶片的所述盘(1)的下游面。
7.根据权利要求5所述的涡轮盘，配备有根据权利要求6所述的密封环(3)，该密封环通过根据权利要求1-4中任何一项所述的装置抵靠所述盘的环形法兰(6)而固定。
8.一种包括根据权利要求7所述的盘的涡轮机涡轮模块。
9.一种包括根据权利要求8所述的涡轮模块的涡轮机。
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