CN104736799B - 涡轮喷嘴的固定部构造及使用了该固定部构造的涡轮 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种涡轮喷嘴的固定部构造及使用了该固定部构造的涡轮，涡轮喷嘴具备多个涡轮喷嘴分割体(12)，涡轮喷嘴分割体(12)具备多个定叶片(6)，且绕喷气式发动机的轴心环状地配置，固定于喷气式发动机的涡轮壳体(2)及护罩之间，其中，在涡轮喷嘴分割体(12)上设有将多个定叶片(6)的各前端彼此相互连结的圆弧状的外带(7)，外带(7)的卡合部(7c)从后方与涡轮壳体(2)的接收部(2a)卡合，并且，外带(7)的凹部(7e)从后方与止转件(9)嵌合，形成于护罩的切口部从后方与形成于凹部(7e)背侧的凸部(7f)嵌合，由此，涡轮喷嘴分割体(12)被固定在涡轮壳体(2)及护罩之间。本发明能够实现性能损失的降低及涡轮壳体的长寿命化。

Description

涡轮喷嘴的固定部构造及使用了该固定部构造的涡轮
技术领域
本发明涉及一种涡轮喷嘴的固定部构造及使用了该固定部构造的涡轮，所述固定部构造例如用于将构成航空器用喷气式发动机的涡轮喷嘴固定于涡轮壳体及护罩之间。
背景技术
上述的构成喷气式发动机的涡轮喷嘴在涡轮壳体内与多段的涡轮盘交替配置。由于要提高高温强度等原因，该涡轮喷嘴通常采用分割成多个涡轮喷嘴分割体的构造，该涡轮喷嘴分割体具备多个定叶片，绕喷气式发动机的轴心环状地配置。
该涡轮喷嘴分割体具备将多个定叶片的各基端(喷气式发动机的轴心侧的端部)彼此相互连结的圆弧状的内带和将多个定叶片的各前端(喷气式发动机的与轴心相反的一侧的端部)彼此相互连结的圆弧状的外带。
在涡轮喷嘴分割体的圆弧状的外带上形成有卡合部和切口部，所述卡合部与形成于涡轮壳体的接收部卡合，所述切口部与固定于涡轮壳体的止转件卡合，外带的卡合部从喷气式发动机的后方与涡轮壳体的接收部卡合，并且，外带的切口部与止转件卡合，此外，利用护罩的周缘部压住外带的切口部周边，由此，该涡轮喷嘴分割体被固定于涡轮壳体及护罩之间。
例如，专利文献1中记载有这种涡轮喷嘴的固定部构造。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：(日本)专利第4269763号公报
发明内容
发明所要解决的课题
在上述的涡轮喷嘴的固定部构造中，虽然来自燃烧器的高温气体中的大部分通过涡轮喷嘴分割体的内带及外带之间，但从多个段的涡轮喷嘴的段间间隙进入的高温气体会通过与涡轮壳体侧的止转件卡合的涡轮喷嘴分割体的外带的切口部，因此，产生与通过该切口部而泄漏的高温气体对应的性能损失，并且，涡轮壳体暴露在高温下。上述的涡轮喷嘴的固定部构造存在这一问题，解决该问题成了以往的课题。
本发明是着眼于上述以往的课题而研发的，其目的在于，提供一种涡轮喷嘴的固定部构造及使用了该固定部构造的涡轮，所述固定部构造能够将从涡轮壳体侧的止转件和涡轮喷嘴分割体之间泄漏的高温气体的量抑制到少量，能够实现性能损失的降低及涡轮壳体的长寿命化。
用于解决课题的方案
为了实现上述目的，本发明提供一种涡轮喷嘴的固定部构造，所述涡轮喷嘴具备多个涡轮喷嘴分割体，所述涡轮喷嘴分割体具备多个定叶片，且绕喷气式发动机的轴心环状地配置，固定于所述喷气式发动机的涡轮壳体及护罩之间，其中，在所述涡轮喷嘴分割体上设置将所述多个定叶片的所述轴心相反侧的各前端彼此相互连结的圆弧状的外带，在所述涡轮喷嘴分割体的所述外带上形成有与形成于所述涡轮壳体上的接收部卡合的卡合部、与固定于所述涡轮壳体的止转件嵌合的凹部、在该凹部的背侧与该凹部的凹陷对应地向所述喷气式发动机的后方突出的凸部，所述外带的所述卡合部从所述喷气式发动机的后方与所述涡轮壳体的接收部卡合，并且，所述外带的所述凹部从所述喷气式发动机的后方与所述止转件嵌合，形成于所述护罩的切口部从所述喷气式发动机的后方与形成于所述凹部的背侧的所述凸部嵌合，由此，所述涡轮喷嘴分割体被固定于所述涡轮壳体及所述护罩之间。
本发明还提供一种涡轮，作为构成喷气式发动机中涡轮的涡轮喷嘴的固定部构造，使用上述的涡轮喷嘴的固定部构造。
在本发明的涡轮喷嘴的固定部构造中，涡轮喷嘴分割体的外带的卡合部从喷气式发动机的后方与涡轮壳体的接收部卡合，外带的凹部从喷气式发动机的后方与止转件嵌合。
而且，通过护罩的切口部从喷气式发动机的后方与形成于外带的凹部背侧的凸部嵌合，将涡轮喷嘴分割体固定于涡轮壳体及护罩之间，因此，从涡轮壳体侧的止转件和涡轮喷嘴分割体之间泄漏的高温气体的量被抑制成少量。
因此，泄漏的高温气体的量被抑制成少量，与此相应地，性能损失降低，而且，涡轮壳体不容易暴露在高温下，相应地，能够实现涡轮壳体的长寿命化。
另外，通过使护罩的切口部与形成于外带的凹部背侧的凸部嵌合，护罩的绕发动机轴心的旋转也被抑制，即，与该凹部的凹陷对应地形成于外带的凹部背侧的凸部还具有护罩的止转功能，因此，不用另行设置与护罩的切口部嵌合的止转部件，相应地，能够抑制重量的增加。
另外，如上所述，由于不容易将涡轮壳体暴露在高温下，因此，在采用冷却涡轮壳体而设成恰当的尺寸的主动间隙控制系统(ACC系统)的情况下，能够减少用于冷却涡轮壳体的冷却空气。
在本发明的涡轮中，通过采用上述涡轮喷嘴的固定部构造，能够实现性能提高及长寿命化。
发明效果
本发明的涡轮喷嘴的固定部构造，具有能够抑制重量增加，实现性能损失的降低及涡轮壳体的长寿命化的非常优异的效果。
附图说明
图1A是采用了本发明一实施例的涡轮喷嘴的固定部构造的涡轮的局部剖面说明图；
图1B是被图1A中的圆包围的部分的放大说明图；
图2是将图1A、图1B的涡轮中的涡轮喷嘴的涡轮喷嘴分割体与涡轮壳体的背侧一起详细地表示的立体说明图；
图3是详细地表示形成于图1A、图1B的涡轮的涡轮喷嘴的涡轮喷嘴分割体的凹部的局部立体说明图；
图4是详细地表示形成于图1A、图1B的涡轮的护罩的切口部的局部立体说明图。
具体实施方式
以下，基于附图说明本发明。
图1A～图4表示本发明的涡轮喷嘴的固定部构造的一实施例，该实施例以构成喷气式发动机的低压涡轮为例进行说明。
如图1A所示，构成喷气式发动机的低压涡轮1具备涡轮壳体2。在该涡轮壳体2内，在发动机轴心方向(图示左右方向)上隔开适当间隔地配置有绕发动机轴心旋转的多段的涡轮盘(省略图示)，在这些涡轮盘的各周缘部分别配置有多个涡轮叶片3。
多段的涡轮盘以相互一体地旋转的方式连结，这些涡轮盘与配置于喷气式发动机前部的未图示的低压压缩机的压缩机转子及风扇的风扇转子一体连结。
另外，在涡轮壳体2内，以包围各自对应的涡轮叶片3的方式配置有抑制该涡轮壳体2的高温化的多段(图1A中，仅表示一个段)的护罩4，在护罩4的内侧配置有允许与对应的涡轮叶片3的前端接触的状态的蜂窝状部件5。
护罩4采用分割构造，护罩4的分割体通过使其圆弧状的卡合部4a与形成于涡轮壳体2的护罩接收部2d卡合，被安装在涡轮壳体2。
另外，在涡轮壳体2内，在发动机轴心方向上隔开适当间隔地与多个段的涡轮盘交替配置有多个段(图1A中，仅表示一个段)的涡轮喷嘴11，该涡轮喷嘴11也采用分割构造。
即，在该低压涡轮1中，通过来自未图示的燃烧器的高温气体的膨胀，使多个段的涡轮盘旋转，由此得到驱动力，使多个段的低压压缩机转子及风扇转子一体旋转。
涡轮喷嘴11具备多个涡轮喷嘴分割体12，如图2所示，涡轮喷嘴分割体12具备：多个定叶片6、将多个定叶片6的发动机轴心相反侧的各前端彼此相互连结的圆弧状的外带7、将多个定叶片6的发动机轴心侧的各基端彼此相互连结的圆弧状的内带8。
涡轮喷嘴分割体12中的外带7具备：流路形成部7a；从该流路形成部7a向离心方向且向前方(图1A中左方向)伸出的前轮圈7b；形成于该前轮圈7b的前端且与形成于涡轮壳体2的接收部2a卡合的圆弧状的卡合部7c；从流路形成部7a向离心方向伸出的圆弧状的后轮圈7d；如图1B及图3所示，形成于该后轮圈7d的前端且与固定于涡轮壳体2的止转件9嵌合的凹部7e；向喷气式发动机的后方(图1B中右方向)突出的凸部7f，凸部7f在凹部7e的背侧与该凹部7e的凹陷对应地形成。
在该情况下，止转件9嵌入固定于在涡轮壳体2上形成的嵌合孔2b内。
该涡轮喷嘴分割体12的外带7上的卡合部7c从喷气式发动机的后方(图1A中右方向)与涡轮壳体2的接收部2a卡合，外带7的凹部7e也从喷气式发动机的后方与止转件9嵌合。
而且，也如图4所示，形成于护罩4的周缘部4b的切口部4c从喷气式发动机的后方与在凹部7e的背侧形成的凸部7f嵌合，由此，涡轮喷嘴分割体12以定位于涡轮壳体2及护罩4之间的状态被固定。
另一方面，涡轮喷嘴分割体12的内带8具备：流路形成部8a；从该流路形成部8a向向心方向伸出的轮圈8b；形成于该轮圈8b的前端的密封支承部8c，在该密封支承部8c上配置有蜂窝状部件10。
如上所述，在该实施例的涡轮喷嘴的固定部构造中，涡轮喷嘴分割体12的外带7上的卡合部7c从喷气式发动机的后方(图1A中右方向)与涡轮壳体2的接收部2a卡合，并且，如图1B所示，外带7的凹部7e从喷气式发动机的后方与止转件9嵌合。
而且，护罩4的周缘部4b的切口部4c从喷气式发动机的后方与形成于凹部7e背侧的凸部7f嵌合，由此，涡轮喷嘴分割体12以定位于涡轮壳体2及护罩4之间的状态被固定，因此，将从涡轮壳体2侧的止转件9和涡轮喷嘴分割体12之间泄漏的图1B中由虚拟线表示的高温气体的量抑制到少量。
因此，泄漏的高温气体的量被抑制到少量，与此相应地，性能损失降低，并且，不容易将涡轮壳体2暴露在高温下，相应地，能够实现涡轮壳体2的长寿命化。
另外，通过使护罩4的切口部4c与形成于外带7的凹部7e背侧的凸部7f嵌合，护罩4的绕发动机轴心的旋转也被抑制，即，在外带7的凹部7e的背侧与该凹部7e的凹陷对应地形成的凸部7f还起到护罩4的止转件的作用，因此，除了凸部7f之外，不用另行设置与护罩4的切口部4c嵌合的止转部件，相应地，抑制了重量的增加。
进而，如上所述，由于不容易将涡轮壳体2暴露在高温下，因此，在低压涡轮1采用主动间隙控制系统(アクティブ·クリアランス·コントロール·システム)的情况下，能够减少用于冷却涡轮壳体2的冷却空气。
而且，该实施例的低压涡轮1可实现性能的提高及长寿命化。
本发明的涡轮喷嘴的固定部构造及涡轮的构成不限于上述的实施例。
附图标记说明
1 低压涡轮(涡轮)
2 涡轮壳体
2a 接收部
4 护罩
4c 切口部
6 定叶片
7 外带
7c 卡合部
7e 凹部
7f 凸部
9 止转件
11 涡轮喷嘴
12 涡轮喷嘴分割体

Claims (2)

1.一种涡轮喷嘴的固定部构造，所述涡轮喷嘴具备多个涡轮喷嘴分割体，所述涡轮喷嘴分割体具备多个定叶片，且绕喷气式发动机的轴心环状地配置，固定于所述喷气式发动机的涡轮壳体及护罩之间，在所述涡轮喷嘴分割体上设有将多个所述定叶片的所述轴心相反侧的各前端彼此相互连结的圆弧状的外带，所述涡轮喷嘴的固定部构造的特征在于，
在所述涡轮喷嘴分割体的所述外带上形成有：与形成于所述涡轮壳体上的接收部卡合的卡合部；与固定于所述涡轮壳体的止转件嵌合的凹部；以及在该凹部的背侧与该凹部的凹陷对应地向所述喷气式发动机的后方突出的凸部，
所述外带的所述卡合部从所述喷气式发动机的后方与所述涡轮壳体的接收部卡合，并且，所述外带的所述凹部从所述喷气式发动机的后方与所述止转件嵌合，形成于所述护罩的切口部从所述喷气式发动机的后方与形成于所述凹部的背侧的所述凸部嵌合，由此，所述涡轮喷嘴分割体被固定在所述涡轮壳体及所述护罩之间。
2.一种涡轮，作为构成喷气式发动机中涡轮的涡轮喷嘴的固定部构造，使用权利要求1所述的涡轮喷嘴的固定部构造。
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