CN104822912A - 涡轮机中的排气管支架 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于支撑涡轮机的含油排气管(4)的支架(5)，其包括用于围绕管道(4)安装的径向内环形部(9、10)以及相对于该环形部(9、10)的轴向(A)以及相对于径向平面倾斜的叶片(11)，该叶片(11)的径向外边缘(12)用于被附接到该涡轮机的尾喷管(1)。

Description

涡轮机中的排气管支架
本发明涉及一种用于从涡轮发动机排出含油气体的管道的支撑件。
以常规方式，诸如涡轮螺旋桨发动机或涡轮喷气发动机的涡轮发动机以气流方向从上游到下游包括：风机；低压压气机；高压压气机；燃烧室；高压涡轮；低压涡轮；以及排气喷嘴。每个压气机级对应一个涡轮机级，这两个级通过轴连接在一起，从而形成转子，特别是低压转子和高压转子。
低压转子的轴可能是中空的，并且可以包括通常被称为中心通风管(CVT)的管道。该管道具有上游部分，该上游部分可旋转移动并且通过不旋转的下游部分延伸，并且用于排出来自涡轮发动机中某些罩壳的含油气体。
该管道的下游部分经过尾喷管，它通过支撑件连接到该尾喷管，该支撑件包括围绕该管道的通常Ω形截面的内环形部，以及被紧固到该尾喷管以及到该内环形部的圆锥部。该圆锥部具有用于使经过该尾喷管的冷却气体流通过的孔。此外，该支撑件的圆锥部通过螺钉紧固到该内环形部。
该尾喷管受到位于650℃到680℃范围中的温度，而该管道可能在位于450℃到480℃范围的温度。该很大温差(240℃)引起支撑件在保护其刚度特性同时必须能够吸收的热膨胀现象、应激和移动。
为了实现这种折衷，现有技术的支撑件相对较重，从而增加了涡轮发动机的总重，此外很贵。
本发明的特定目的是为该问题提供一种简单、有效和便宜的解决方案。
为此，本发明提供了一种用于支撑从涡轮发动机排出含油气体的管道的支撑件，所述支撑件包括用于围绕所述管道安装的径向内环形部，并且其特征在于，它包括从所述环形部向外延伸的鳍状物，所述鳍状物相对于所述环形部的轴向以及相对于径向平面倾斜，每个鳍状物的径向外边缘用于紧固到所述涡轮发动机的尾喷管。
这种支撑件重量相对较小，不贵，允许气体经过尾喷管，并且适当地调节在操作中可能发生的热膨胀效应，同时实施支撑该管道的功能。
相比之下，这种支撑件的重量为现有技术支撑件的重量的约五分之一到六分之一。
根据本发明的一个特征，所述内环形部包括圆柱内环，截锥环形杯体从所述圆柱内环径向地向外延伸，每个鳍状物与所述杯体一致地向外延伸。
优选地，所述圆柱内环的长度小于或等于其内径的0.4倍。
这样，在某种程度上，所述圆柱内环在所述管道和所述支撑件之间提供了短引导作用，像球窝接合连接作用。
根据本发明的另一特征，每个鳍状物具有内边缘以及外边缘，所述内边缘被连接到所述环形部，所述外边缘包括用于紧固到所述尾喷管并相对于所述鳍状物的其余部分形成一定角度的紧固件区域。
有利地，每个紧固件区域为与所述尾喷管互补的一部分圆锥的形式。
此外，所述鳍状物和所述内环形部可以由镍基超合金制成，如由铬镍铁合金625或由铬镍铁合金718制成。
例如，所述鳍状物的数目处于3到14的范围中。
本发明还提供了一种用于涡轮发动机的组件，所述涡轮发动机具有从涡轮发动机排出含油气体的管道，所述管道包括可旋转移动的上游部分以及不旋转的下游部分，所述下游部分经过尾喷管并沿着所述尾喷管的轴线延伸，所述下游部分由以上指定类型的支撑件的所述内环形部所围绕，使得所述下游部分以在所述内环形部中自由地轴向平移和转动的方式被安装，所述支撑件的鳍状物也经由它们的外边缘紧固到所述尾喷管。
在本发明的一种实施方式中，所述尾喷管包括至少一个环形加强筋，每个鳍状物的所述外边缘被紧固到所述加强筋。
最后，本发明还提供了一种涡轮发动机，其特征在于，它包括一个如上所述的组件。
在阅读经由非限制性示例以及参考附图进行的以下描述后，可以更好地理解本发明，并且本发明的其他细节、特征和优点显而易见，在附图中：
·图1是在现有技术涡轮发动机的一部分的轴线截面中的透视图；
·图2是示出了现有技术支撑件如何安装在尾喷管和用于排出含油气体的管道之间的轴向截面视图；
·图3是图2安装的透视图；
·图4是在本发明第一实施方式中支撑件的透视图；
·图5是图4支撑件的侧视图；
·图6是图4支撑件的截锥杯体和鳍状物的透视图；
·图7是图4支撑件的圆柱环的透视图；
·图8是包括图4支撑件的涡轮发动机的一部分的局部剖切透视图；
·图9是在本发明的第二实施方式中，包括图4支撑件的涡轮发动机的一部分的局部剖切透视图；以及
·图10是图9的一部分的详细视图。
现有技术涡轮发动机的下游部分在图1中示出，并包括从本身位于低压涡轮下游(未示出)的排气缸2下游紧固的尾喷管1。该尾喷管1在其下游端具有轴向开口3。
涡轮发动机也具有通常被称为中心通风管(CVT)的管道4，其具有上游部分，该上游部分可旋转移动(未示出)并且通过非旋转下游部分4a延伸，用于排出来自涡轮发动机内某些罩壳的含油气体。
管道4的下游部分4a经过尾喷管1并通过经过开口3而在此向下游延伸。所述下游部分4a通过支撑件5连接到尾喷管1。该支撑件在图2中可见，并包括围绕管道4的通常Ω形的内环形部6以及被紧固到该尾喷管1以及到该内环形部6的圆锥部7。该圆锥部7具有用于使经过该尾喷管1的冷却气体流通过的孔8。此外，该支撑件5的圆锥部7经由螺钉(未示出)紧固到该内环形部6。
如上所述，这种支撑件5相对较重并且很贵。
为了弥补这些缺陷，本发明提出了通过如图4到8所示的支撑件5将管道4的下游部分4a连接到尾喷管1。该支撑件5由在所述管道4周围安装的圆柱环9和截锥杯体10组装在一起，鳍状物11从该截锥杯体10延伸。圆柱环9的长度小于或等于其内径的0.4倍。以这种方式，圆柱环9形成短引导件，其在某种程度上构成在管道4和支撑件5之间的球窝接合连接。截锥杯体10在圆柱环9的中间区域紧固。管道4也被安装成在环9中自由转动和轴向平移。这些不同的自由度特别地用于弥补操作中的任何变形，如由于机械和热应力。环9在其端部也可以具有径向向内面对的斜面，以在支撑件5正被安装时避免破坏管道4。
可通过切割和折叠金属板获得由鳍状物11与截锥杯体10一起构成的如图6所示的组件，该组件然后例如通过钎焊紧固到如图7所示的圆柱内环9。
每个鳍状物11与杯体10一致地向外延伸并且具有被连接到该杯体10的内边缘部，以及具有带有用于紧固到尾喷管1的紧固件区域12的外边缘部，该紧固件区域12与鳍状物11的其余部分一起形成角度β。每个紧固件区域12优选地为一部分圆锥的形式并且与尾喷管1的内表面互补。例如，鳍状物11的数量可能位于3到14的范围中。
杯体10和鳍状物11相对于支撑件5的轴线A的角度α不是直角。鳍状物11的倾斜角α可以适当地调节在操作中可能发生的热膨胀作用，同时也用于支撑该管道4。
鳍状物11、截锥杯体10和圆柱环9由镍基超合金制成，如由铬镍铁合金625(NiCr22Mo9Nb)或铬镍铁合金718制成。
这种支撑件5相对较轻，它允许冷却气体在不同鳍状物11之间通过，并且很便宜。相比之下，这种支撑件5的重量为如图2所示的现有技术支撑件的重量的五分之一到六分之一。
图9和图10示出了本发明的变型实施方式，其中尾喷管1的内侧壁具有径向向内延伸的环形加强筋。每个加强筋呈现L形截面，具有紧固到尾喷管1内侧壁的一个分支13a，如通过焊接，以及包括孔14的另一分支13b(图10)。
如上所述，通过将用于在所述管道4周围安装的圆柱环9和截锥杯体10组装制成该支撑件5，鳍状物11从该截锥杯体延伸。图9和10中的支撑件5与图4到8中所示的不同在于，每个鳍状物的径向外边缘具有紧固件区域12，该紧固件区域与位于最下游的加强筋的凸缘13b平行并且挤压在该凸缘13b的上游壁上。每个紧固件区域12包括与相应孔14面对的孔15。
这些孔14和15用于使将支撑件5紧固到加强筋13的螺钉通过，如在支撑件5的鳍状物11中或在加强筋13的孔14中，与在孔15中铆接的螺母配合。

Claims (10)

1.一种用于支撑从涡轮发动机排出含油气体的管道(4)的支撑件(5)，所述支撑件包括用于围绕所述管道(4)安装的径向内环形部(9、10)，并且其特征在于，所述支撑件包括从所述环形部(9、10)向外延伸的鳍状物(11)，所述鳍状物相对于所述环形部(9、10)的轴向(A)以及相对于径向平面倾斜，每个鳍状物(11)的径向外边缘(12)用于紧固到所述涡轮发动机的尾喷管(1)。
2.根据权利要求1所述的支撑件(5)，其特征在于，所述内环形部包括圆柱内环(9)，截锥环形杯体(10)从所述圆柱内环径向地向外延伸，每个鳍状物(11)与所述杯体(10)一致地向外延伸。
3.根据权利要求2所述的支撑件(5)，其特征在于，所述圆柱内环(9)的长度小于或等于其内径的0.4倍。
4.根据权利要求1到3任一所述的支撑件(5)，其特征在于，每个鳍状物(11)具有内边缘以及外边缘，所述内边缘被连接到所述环形部(9、10)，所述外边缘包括用于紧固到所述尾喷管(1)并相对于所述鳍状物(11)的其余部分形成一定角度的紧固件区域(12)。
5.根据权利要求4所述的支撑件(5)，其特征在于，每个紧固件区域(12)为一部分锥形的形式。
6.根据权利要求1到5任一所述的支撑件(5)，其特征在于，所述鳍状物(11)和所述内环形部(9、10)由镍基超合金制成，如由铬镍铁合金625或由铬镍铁合金718制成。
7.根据权利要求1到6任一所述的支撑件(5)，其特征在于，所述鳍状物(11)的数量位于3到14的范围中。
8.一种用于涡轮发动机的组件，所述涡轮发动机具有从涡轮发动机排出含油气体的管道(4)，所述管道(4)包括可旋转移动的上游部分以及不旋转的下游部分(4a)，所述下游部分(4a)经过尾喷管(1)并沿着所述尾喷管(1)的轴线(A)延伸，所述下游部分(4a)由根据权利要求1到7任一所述的支撑件(5)的所述内环形部(9、10)所围绕，使得所述下游部分(4a)以在所述内环形部(9、10)中自由地轴向平移和转动的方式被安装，所述支撑件(5)的鳍状物(11)也经由它们的外边缘(12)固定到所述尾喷管(1)。
9.根据权利要求8所述的组件，其特征在于，所述尾喷管包括至少一个环形加强筋(13)，每个鳍状物(11)的所述外边缘(12)被紧固到所述加强筋(13)。
10.一种涡轮发动机，其特征在于，该涡轮发动机包括根据权利要求8或权利要求9所述的组件。
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