CN102918230A - 带有用于防止喷嘴导流叶片组件的扇段在壳体内旋转的装置的涡轮机；防旋转栓 - Google Patents

带有用于防止喷嘴导流叶片组件的扇段在壳体内旋转的装置的涡轮机；防旋转栓 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于防止安装在涡轮机的环形壳体(10)内环形扇体形式的喷嘴导流叶片组件的扇段(80)旋转的装置，其带有在壳体内壁和喷嘴导流叶片组件的扇段(80)外壁之间插入的热屏蔽板(30)，包括安装在喷嘴导流叶片组件的扇段(80)中所形成的凹槽中和壳体中所形成的凹部中的防旋转栓(120)，热屏蔽板(30)包括抵靠防旋转栓(120)的突翼(30a)。该装置的特征在于：它包括在突翼和所述壳体内壁之间径向设置的表面部分(122c)，在涡轮机工作期间热屏蔽板可能径向移动时形成止端。本发明也涉及所使用的防旋转栓。

Description

带有用于防止喷嘴导流叶片组件的扇段在壳体内旋转的装置的涡轮机;防旋转栓
技术领域
本发明涉及涡轮机领域，也考虑了通过设置成环形扇体的分配器扇段所形成轴向涡轮机环形分配器。更特别地，本发明涉及用于防止所述扇体在壳体内旋转的装置。
背景技术
诸如在航空学中所使用的燃气涡轮发动机包括上游进气口，空气通过该上游进气口被吸进，然后经过压气机级被导向压缩。压缩空气被引入到燃烧室，燃料也被导入到所述燃烧室，并且与空气混合，然后在所述燃烧室发生了燃烧。热的燃烧气体在不同涡轮机级被膨胀，其中一个涡轮机级通常是紧邻燃烧室下游的高压级，该高压级接收与材料特性相符的最高温度的气体。所述第一次膨胀后，气体经过所谓的低压涡轮机级而被再次导向膨胀。一个涡轮机级包括涡轮机转轮上游的分配器轮。
具有轴向流动的分配器轮包括相对于涡轮机轴线径向设置的连接径向内侧的环形元件和径向外侧的环形元件的多个叶片；组件形成面向涡轮机轮的转轮叶片的环形状脉络。转轮本身由径向延伸的叶片组成，该叶片从圆盘凸缘或绕着旋转轴线的运动鼓轮径向延伸。叶片被发动机气体驱动以轴向方式来回移动。在这种方式中，发动机的低压段通常包括几个涡轮机级。
分配器轮被分段成围绕着涡轮机轴线分布的多个扇体，每个扇段由两个环形扇体之间的多个叶片形成。每个扇段通过径向外侧的环形扇体安装在涡轮机壳体内。所述径向外侧的环形扇体包括上游的阻挡装置和下游的阻挡装置。例如，所述装置是壳体内壁中所提供的环形导轨，该环形轨道上支撑设置在分配器扇段的环形扇体上的表面承靠。设置该组件以允许分配器相对于壳体的相对膨胀，该相对膨胀是涡轮机工作的变化结果。考虑分配器轮和由横穿它们的气流所引起的切向应力的轴向对称，提供用于阻止扇体旋转的装置是必要的。
以斯奈克玛为申请人的专利FR2 743 603描述了一种在壳体内组装这种分配器扇段的方法。分配器扇段包括与分配器轴线成直角的周缘外侧凸肋，通过一个径向外侧的面，另一个下游的面靠在壳体内壁的相应面上。通过所述水平下游的涡轮机环所形成的夹紧装置固定扇段和保持它们固位，防止其径向移动。每个扇段的凸肋的上游面上的突出部包括防旋转栓所安装的凹槽。所述栓由一个头部和一个杆所组成，该头部安装在所示凹槽中，该杆滑进壳体壁的径向孔中。通过这种方式，所述栓防止分配器扇段绕着所述分配器扇段轴线的任何旋转移动。
为了保护壳体壁不受分配器扇段所产生的辐射热，提供薄板插入在扇段和壳体内壁之间。所述热屏蔽板上游抵靠设置于壳体内壁中的径向表面部分。屏蔽板上游边缘朝向内侧径向弯曲，以形成销，该销也靠在扇段的上游边缘上，并且参与所述扇段靠着壳体的上游导轨的固定。屏蔽板的下游包括凹口，该凹口底部带有突翼，该突翼抵靠扇段的防旋转栓。该突翼有效地楔入栓的细沟槽中。
所述组件在固定分配器于壳体内和保护它不受热方面提供了完全满意的效果。
然而，已经观察到薄板本身可能解除其与防旋转栓的接触。突翼从栓上所提供的承靠沟槽出来。由于不抵靠着栓固位，栓所位于的薄板的下游部分能够移动和摩擦壳体壁的内表面，并且擦伤它。期望排除壳体上所述的磨损风险。
发明内容
本发明的目的是减轻所述问题。
根据本发明，所述问题是通过涡轮机解决的，该涡轮机设有用于防止涡轮机的环形壳体内所安装的环形扇体形式的分配器扇段旋转的装置，同时该装置在壳体内壁和扇段的壳体外壁之间插入热屏蔽板，该装置包括安装在扇段上所设置的凹槽中和壳体上所设置的凹部中的防旋转栓，热屏蔽板包括抵靠防旋转栓的突翼。涡轮机的特征在于：该装置包括在突翼和壳体所述内壁之间径向地设置的表面部分，在涡轮机工作期间热屏蔽板可能径向移动时形成支座。
通过在涡轮机工作期间可能移动的壳体和板部分之间插入支座，排除了壳体内壁接触的风险。
根据一个实施方式，该栓包括安装在扇段凹槽中的头部和进入在壳体上所设置的凹部的杆，所述表面部分与防旋转栓的头部是一体的。
所述实施方式的优点在于它仅涉及防旋转栓，固位部件：分配器扇段、热屏蔽板和壳体保持不变。伴随的重要的经济优点是它能够通过改变的栓替代现有的栓，而不改变周围部件。
对于预防目的或在维修时，可以用新的栓进行所述替代。
在有利的方式中，所述表面部分由在防旋转栓的头部中所机械加工的肩部构成；更特别地，所述表面部分由突缘形成，所述突缘平行于分配器的轴线延伸和抵靠壳体的内壁。
本发明的装置在专利FR2743603中所述的结构中具有有益的应用，分配器扇段包括与分配器轴线成直角的抵靠壳体内壁的凸肋，并且所述其凹槽形成在凸肋一侧上所提供的突出部中。在这种情况下，热屏蔽板优选地是环形扇体形式，带有对应于所述突出部的凹口，突翼设置在凹口的底部。更特别地，屏蔽板设置在相对于分配器扇段的凸肋和防旋转栓的上游。
在本发明的特征只涉及防旋转栓的范围内，本发明也涉及能够在上述装置中所使用的防旋转栓，该栓包括直杆和头部，该头部具有与杆的轴线平行的第一面，和相对于所述第一面成直角的在杆相对侧的表面部分。
在优选的方式中，栓包括相对于直杆的轴线成直角的突缘，所述表面部分设置在突缘上。
本发明也涉及燃气涡轮发动机，其包括带有诸如上述装置的涡轮机级。
现在，将通过下面示例目的，而非限制目的的附图来描述本发明，其中：
附图说明
图1表示本发明所应用的燃气涡轮发动机的实施例。
图2表示根据现有技术，安装在燃气涡轮发动机壳体中涡轮机分配器的轴线剖面图中的一部分视图。
图3是移除一部分的朝向图2分配器的发动机轴线的视图。
图4表示现有技术的防旋转栓。
图5是具有本发明的改变的对应于图2中视图的轴向剖面图。
图6表示本发明的防旋转栓。
具体实施方式
参考图1，可以看到涡轮式鼓风机类型的燃气涡轮发动机1。它从上游到下游，这里从左到右包括具有低压压气机3的鼓风机2、高压压气机4、燃烧室5、高压涡轮机6和低压涡轮机7。通过中心轴，包括在一个相同转子上的几个移动级的低压涡轮机7驱动鼓风机2和低压压气机3所形成的组件。单个级的高压涡轮机6以独立方式驱动高压压气机4。
图2表示低压涡轮机7在其外周水平的一部分剖面图。分配器8或定子位于涡轮机壳体10内带有转轮叶片9的轮子上游。转轮绕着涡轮机环9’内涡轮机轴线转动。
分配器8由设置在轮子内的固定叶片形成，分成绕着涡轮机轴线周向分布的多个扇段80。每个扇段80包括与环形扇体81中元件一体的几个相邻接的固定叶片。分配器扇段80通过从壳体10内壁径向延伸的导轨101形式的凸肋固定在上游；与环形扇体81中元件一体的上游钩82抵靠导轨101的径向外表面。下游元件81包括与分配器的轴线成直角的周缘径向凸肋83，其通过径向外面83a和下游面83b靠在环形导轨102的相应面上，该环形导轨102从壳体10内壁径向延伸，带有转向轴线的下游边缘。
在图3中也可以看出，防旋转栓20安装在壳体10的径向孔中。栓20从壳体内伸出，并且安装在凹槽83c中，该凹槽83c在扇段80的凸肋83中机械加工制成。必须注意到在该水平，凸肋形成多余厚度83’，在该多余厚度83’中机械加工成凹槽。如专利FR2 743 603中所述，凸肋83形成位于上游的气体的屏障。在位于凸肋83上游的区域和位于下游的区域之间没有连通。栓在壳体孔内以及凹槽83c内调整紧固。它包括在凹槽的侧翼之间滑动的两个侧翼22a和22b，凹槽侧翼加工为平行于分配器的轴线。凹槽在上游开口，位于扇段的中心。通过这种方式，尽管扇段80能够在栓的两侧周向膨胀和一定程度的轴向移动，但是它被固定而不会相对于壳体旋转。
热屏蔽板30设置在扇段80的环形扇体81和壳体内壁之间。该板具有通常的环形扇体形式，上游抵靠壳体中所设置的可以在上游导轨101水平的支座表面。下游屏蔽板30切割成与凸肋的突出部83’的轮廓相符的凹口。凹口底部中突翼30a抵靠防旋转栓20。因为板是轻微变形的，可以提供弹簧效果，以确保板在涡轮机工作期间固定到其位置。
图4表示现有技术的防旋转栓。它包括圆柱形杆21，其直径允许在壳体孔内的紧固调整。栓包括与杆21形成T形杆的头部22。所述头部是平行六面体形式，两个侧翼22a和22b与在它们之间的杆21轴线平行。屏蔽板的突翼30a开始抵靠与两个第一侧翼22a和22b成直角的当栓在凸肋83的凹槽83c中时上游所提供的面。
已经证明这是不充分的，屏蔽板的下游边缘可能移动和摩擦壳体内面，可能引起不想要的沟槽的形成。
防旋转栓已经根据本发明进行了改变。根据本发明的防旋转栓具有和现有技术栓相同的附图标记，在现有技术的附图标记上增加了100。
所述栓120可以从图5和图6中看到。它与栓20相似，具有杆121、头部122和侧翼122a和122b。尺寸与栓20的尺寸相同。此外，它包括突缘122c，突缘122c与杆121的轴线成直角地延伸，超过头部120的宽度。它设置在杆和头部之间。校准了它的厚度。
图5表示固定到位的新栓120。如同栓20，它确保分配器楔入而防止其相对于壳体10旋转。必须注意到，相对于现有技术，只有栓改变了。分配器的其它元件，板和壳体都是相同的。突翼抵靠防旋转栓头部122的上游侧翼。抵靠壳体的突缘122c形成板的下游边缘可能邻靠的表面。如果涡轮机工作期间出现摩擦，由于磨损而变形的表面将会是朝向内侧转动的突缘122c的表面；维修时，必要时替换栓120，就足够了，而不必加强壳体内壁。因此维修的成本大大降低。
为了预防目的，当检查涡轮机时，可以用本发明的栓120替换现有的防旋转栓20。以相同的方式确保了抗旋转功能，同时还保护壳体内壁。

Claims (9)

1.一种带有用于防止安装在涡轮机的环形壳体(10)内环形扇体形式的分配器扇段(80)旋转的装置的涡轮机，该装置在壳体内壁和分配器扇段(80)外壁之间插入有热屏蔽板(30)，包括安装在分配器扇段(80)上所设有的凹槽(83c)中和壳体上所设置的凹部中的防旋转栓(120)，热屏蔽板(30)包括抵靠防旋转栓(120)的突翼(30a)，其特征在于：该装置包括在突翼和所述壳体内壁之间径向设置的表面部分(122c)，在涡轮机工作期间热屏蔽板可能径向移动时形成支座。
2.如前述权利要求所述的涡轮机，其防旋转栓(120)包括安装在分配器扇段(80)的凹槽(83c)中的头部(122)和进入设置在壳体上的凹部的杆(121)，所述表面部分(122c)与防旋转栓的头部(122)是一体的。
3.如前述权利要求所述的涡轮机，其所述的表面部分(122c)由在防旋转栓的头部中机械加工的肩部构成。
4.如前述权利要求之一所述的涡轮机，其所述的表面部分(122c)由平行于分配器轴线和抵靠壳体内壁的突缘形成。
5.如前述权利要求之一所述的涡轮机，分配器扇段(80)包括与分配器轴线成直角和抵靠壳体内壁的凸肋(83)，其所述的凹槽(83c)形成在凸肋(83)一侧上所设的突出部(83’)上。
6.如前述权利要求所述的涡轮机，其热屏蔽板(30)是带有对应于所述突出部(83’)的凹口的环形扇体形式，突翼(30a)设置在凹口的底部。
7.如权利要求5和6中任一权利要求所述的涡轮机，其屏蔽板(30)相对于分配器扇段(80)的凸肋(83)和防旋转栓(120)设置在上游。
8.能够在前述权利要求之一中的涡轮机中所使用的防旋转栓(120)，所述防旋转栓包括直杆(121)和头部(122)，该头部(122)具有平行于杆轴线的第一面和相对于在杆的相对侧上的第一面成直角的表面部分(122c)。
9.如前述权利要求所述的栓，所述栓包括相对于直杆(121)的轴线成直角的突缘，所述表面部分(122c)由突缘形成。
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