CN105840319A - 用于密封环带的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于密封环带的方法和系统。提供一种用于隔室挡板系统(206)的方法(600)和系统(206)。该隔室挡板系统(206)包括：第一挡板部分(302)，其沿壳体(32)的轴向长度延伸，该第一挡板部分(302)从壳体(32)的外表面(304)径向向外延伸；和第二挡板部分(306)，其从第一挡板部分(302)至少部分地径向向外延伸。第二挡板部分(306)还包括由第一挡板部分(302)支撑的径向内缘(308)和延伸接近径向外罩(30)的内表面(312)的径向外缘(310)。隔室挡板系统(206)还包括在径向外缘(310)与内表面(312)之间延伸的间隙(314)。

Description

用于密封环带的方法和系统
相关申请的交叉引用
本非临时申请要求对在2014年11月4日提交的题为“METHODAND SYSTEM FOR SEALING AN ANNULUS的美国临时专利申请号No.62/079,795的根据35 U.S.C.§119(e)的优先权，其在此通过引用而整体并入本文中。
技术领域
该描述涉及环状密封件，且更具体而言，涉及用于分隔环状隔室(annular compartment)的方法和系统。
背景技术
用在飞机上的至少一些已知的燃气涡轮发动机包括核心发动机或者气体发生器，该核心发动机或者气体发生器被由复合材料形成的涡轮机壳体围绕。复合壳体对预定温度范围内的燃气涡轮发动机构件提供结构支撑。预定范围之外的温度可引起结构弱化，这可导致壳体的寿命减少和永久性损伤。环绕壳体的径向外隔室典型地容纳辅助设备、管道、和控制器件。冷却此种设备和器件典型地使用被引导穿过隔室且排放到飞机外侧的来自飞机外侧的冲压空气流。典型地，横穿隔室的管道中的至少一些包括燃料或其他可燃流体，且隔室中的设备和器件可用作引燃和/或补充燃料的来源。在隔室的一个区域中点燃的火能够自由地行进遍及该隔室，从而升高壳体的温度超过预定范围，这可足以弱化复合壳体以导致壳体的结构损坏。以前的隔离壳体并且/或者阻碍火的传播的试图增加发动机的重量且限制去往位于隔室中的构件的冷却空气流。
发明内容
在一个实施例中，隔室挡板系统包括：第一挡板部分，其沿壳体的轴向长度延伸，该第一挡板部分从壳体的外表面径向向外延伸；和第二挡板部分，其从所述第一挡板部分至少部分地径向向外延伸。该第二挡板部分还包括由第一挡板部分支撑的径向内缘和延伸接近径向外罩的内表面的径向外缘。隔室挡板系统还包括在该径向外缘与该内表面之间延伸的间隙。
在另一个实施例中，燃气涡轮发动机包括：燃气发生器，其包括轴，该轴具有旋转轴线；风扇壳体，其至少部分地围绕该燃气发生器；第一挡板部分，其沿壳体的轴向长度延伸，该第一挡板部分从壳体的外表面径向向外延伸；和第二挡板部分，其从该第一挡板部分至少部分地径向向外延伸。该第二挡板部分还包括由该第一挡板部分支撑的径向内缘和延伸接近径向外罩的内表面的径向外缘。隔室挡板系统还包括在该径向外缘与该内表面之间延伸的间隙。
在另一实施例中，一种形成燃气涡轮发动机风扇隔室火挡板的方法包括：沿壳体的轴向长度联接第一挡板部分，该第一挡板部分包括第一径向内缘、第一径向外缘、和在其间延伸的第一本体，该壳体形成风扇隔室的径向内表面，该第一挡板部分从该壳体的外表面径向向外延伸。该方法还包括：将第二挡板部分联接到径向外缘，该第二挡板部分从第一径向外缘至少部分地径向向外延伸。第二挡板部分包括由第一径向外缘支撑的第二径向内缘，和延伸接近径向外罩的内表面的第二径向外缘，径向外罩形成风扇隔室的径向外表面。该方法还包括维持在第二径向外缘与外罩的内表面之间延伸的间隙。
技术方案1：一种隔室挡板系统(206)，其包括：
第一挡板部分(302)，其沿壳体(32)的轴向长度延伸，所述第一挡板部分(302)从所述壳体(32)的外表面(304)径向向外延伸；
第二挡板部分(306)，其从所述第一挡板部分(302)至少部分地径向向外延伸，所述第二挡板部分(306)包括：
径向内缘(308)，其由所述第一挡板部分(302)支撑；和
径向外缘(310)，其延伸接近径向外罩(30)的内表面(312)；和间隙(314)，其在所述径向外缘与所述内表面(312)之间延伸。
技术方案2：根据技术方案1所述的隔室挡板系统(206)，其中，所述壳体(32)包括柱形截面。
技术方案3：根据技术方案1所述的隔室挡板系统(206)，其中，所述罩(30)包括与所述壳体的纵向轴线(12)同心的柱形截面。
技术方案4：根据技术方案1所述的隔室挡板系统(206)，其中，所述径向内缘(308)联接到所述第一挡板部分(302)的径向外缘。
技术方案5：根据技术方案1所述的隔室挡板系统(206)，其中，所述第二挡板部分(306)的所述径向内缘(308)与所述第一挡板部分(302)的所述径向外缘周向地间隔。
技术方案6：根据技术方案1所述的隔室挡板系统(206)，还包括间隔件(318)，所述间隔件(318)定位在所述第二挡板部分(306)的所述径向内缘(308)与所述第一挡板部分(302)的所述径向外缘之间，所述间隔件(318)构造成维持在所述第二挡板部分(306)的所述径向内缘(308)与所述第一挡板部分(302)的所述径向外缘之间的间隙(316)。
技术方案7：根据技术方案1所述的隔室挡板系统(206)，还包括在所述罩与所述第二挡板部分的所述径向外缘之间的密封件(320)。
技术方案8：根据技术方案1所述的隔室挡板系统(206)，还包括在所述罩(30)与所述第二挡板部分(306)的所述径向外缘(310)之间的刷式密封件和球式密封件中的至少一种。
技术方案9：一种燃气涡轮发动机(10)，其包括：
燃气发生器(18，20，22)，其包括轴(26)，所述轴(26)具有旋转轴线(12)；
风扇壳体(32)，其至少部分地围绕所述燃气发生器(18，20，22)；
第一挡板部分(302)，其沿所述壳体(32)的轴向长度延伸，所述第一挡板部分(302)从所述壳体(32)的外表面(304)径向向外延伸；
第二挡板部分(306)，其从所述第一挡板部分(302)至少部分地径向向外延伸，所述第二挡板部分(306)包括：
径向内缘(308)，其由所述第一挡板部分(302)支撑；和
径向外缘(310)，其延伸接近径向外罩(30)的内表面(312)；和间隙(314)，其在所述径向外缘(310)与所述内表面(312)之间延伸。
技术方案10：根据技术方案9所述的燃气涡轮发动机，其中，所述壳体包括柱形截面。
技术方案11：根据技术方案9所述的燃气涡轮发动机，其中，所述罩包括与所述壳体的纵向轴线同心的柱形截面。
技术方案12：根据技术方案9所述的燃气涡轮发动机，其中，所述径向内缘联接到所述第一挡板部分的径向外缘。
技术方案13：根据技术方案9所述的燃气涡轮发动机，其中，所述第二挡板部分的所述径向内缘与所述第一挡板部分的所述径向外缘周向地间隔。
技术方案14：根据技术方案9所述的燃气涡轮发动机，还包括间隔件，所述间隔件定位在所述第二挡板部分的所述径向内缘与所述第一挡板部分的所述径向外缘之间，所述间隔件构造成维持在所述第二挡板部分的所述径向内缘与所述第一挡板部分的所述径向外缘之间的间隙。
技术方案15：根据技术方案9所述的燃气涡轮发动机，还包括在所述罩与所述第二挡板部分的所述径向外缘之间的密封件。
技术方案16：根据技术方案9所述的燃气涡轮发动机，还包括在所述罩与所述第二挡板部分的所述径向外缘之间的刷式密封件和球式密封件中的至少一种。
技术方案17：一种形成燃气涡轮发动机风扇隔室火挡板的方法，所述方法包括：
沿壳体的轴向长度联接第一挡板部分，所述第一挡板部分包括第一径向内缘、第一径向外缘、和在其间延伸的第一本体，所述壳体形成所述风扇隔室的径向内表面，所述第一挡板部分从所述壳体的外表面径向向外延伸；
将第二挡板部分联接至所述径向外缘，所述第二挡板部分从所述第一径向外缘至少部分地径向向外延伸。所述第二挡板部分包括：
第二径向内缘，其由所述第一径向外缘支撑；和
第二径向外缘，其延伸接近径向外罩的内表面，所述径向外罩形成所述风扇隔室的径向外表面；和
维持在所述第二径向外缘与所述外罩的内表面之间延伸的间隙。
技术方案18：根据技术方案17所述的方法，其中，沿壳体的轴向长度联接第一挡板部分包括沿由复合材料形成的壳体的轴向长度联接第一挡板部分。
技术方案19：根据技术方案17所述的方法，其中，沿所述壳体的轴向长度联接多个第一挡板部分，所述多个第一挡板部分中的各个围绕所述壳体的外表面周向地间隔。
技术方案20：根据技术方案17所述的方法，其中，沿壳体的轴向长度联接第一挡板部分包括沿所述壳体的轴向长度联接由复合材料和钛中的至少一种形成的第一挡板部分。
附图说明
图1-6示出在本文中描述的方法和装置的示例实施例；
图1是根据本公开的示例实施例的示范高旁通比涡轮风扇发动机的纵截面图；
图2是图1中示出的发动机的沿图1中示出的2-2线截取的且向后看的轴向图；
图3是图2中所示的单个挡板的轴向图；
图4是根据本公开的示例实施例的图2中所示的挡板的侧立视图；
图5是根据本公开的示例实施例的安装在图1中所示的发动机上的图2中示出的挡板的透视图；
图6是形成燃气涡轮发动机风扇隔室火挡板的方法的流程图。
尽管各种实施例的具体特征可能在一些图中示出，且不在其他图中示出，但这仅是为了便利。任何附图的任何特征可与任何其他附图中的任何特征组合地引用并且/或者要求保护。
除非另有陈述，否则在本文中提供的图意图例示本公开的实施例的特征。这些特征被认为可适用于包括本公开的一个或更多个实施例的多种系统中。因此，附图不意图包括本领域技术人员已知的用于实践在本文中公开的实施例的所有常规特征。
部件列表
10 涡轮风扇发动机
12 轴线
14 风扇
16 增压器
18 高压压缩机
20 燃烧器
22 高压涡轮
24 低压涡轮
26 第一转子轴
28 第二转子轴
30 罩
32 壳体
34 风扇隔室
200 距离
202 构件
204 管道构件
206 挡板
302 第一挡板部分
304 外表面
306 第二挡板部分
308 径向内缘
310 径向外缘
312 内表面
314 第一间隙
316 第二间隙
318 间隔件
320 密封件
322 角托架
324 构造
402 重叠部分
404 孔口
502 第一急转弯(jog)
504 第二急转弯
506 区域
508 区域
600 方法
602 联接
604 联接
606 维持。
具体实施方式
以下的详细描述作为示例而非作为限制来例示本公开的实施例。构想本公开具有对减轻火在工业、商业和住宅应用中的影响的分析和方法实施例的一般应用。
下面的描述参照附图，在附图中，在没有相反表达的情况下，不同附图中的相同数字代表类似的元件。
图1是示范高旁通比涡轮风扇发动机10的纵截面图。发动机10包括，围绕纵向中心线轴线12连续轴向流体连通的风扇14、增压器16、高压压缩机18、燃烧器20、高压涡轮22、和低压涡轮24。高压涡轮22利用第一转子轴26驱动地连接于高压压缩机18，且低压涡轮24利用第二转子轴28驱动地连接于增压器16和风扇14。在各种实施例中，多个罩环绕发动机10的部分，以引导流体流或者相对于风阻保护构件。例如，位于风扇罩30的径向内部和风扇壳体32的径向外部的是环形风扇隔室34。
在发动机10的操作期间，环境空气行进穿过风扇14、增压器16、和压缩机18，加压空气细流进入燃烧器20，在此，其与燃料混合且燃烧，以提供燃烧气体的高能量细流。高能量气体细流行进穿过高压涡轮22，以驱动第一转子轴26。气体细流行进穿过低压涡轮24，以驱动第二转子轴28、风扇14、和增压器16。用过的燃烧气体通过排气管(未示出)离开到发动机10外。
应当注意，尽管关于涡轮风扇飞机发动机给出了本说明，但本发明的实施例可应用于任何燃气涡轮发动机，诸如用于海洋、工业或静止应用的燃气涡轮发动机。图1中所示的发动机的说明仅例示本公开的一些实施例可应用的发动机的类型。
图2是沿图1中示出的2-2线截取且向后看的发动机10的轴向图。在示例实施例中，壳体32围绕风扇14和增压器16(图1所示)。罩30间隔开距离200地环绕壳体32。罩30和壳体32是关于轴线12同心的。风扇隔室34包括多个构件202，构件202在一些实施例中包括管道构件204。一个或更多个挡板206轴向地定向且关于风扇隔室34周向地间隔。挡板206将风扇隔室34分成周向地邻接的子隔室，以用于限制火围绕风扇隔室34的大致周围行进。限制火的行进量限制由超过预定范围的温度造成的对壳体32的结构完整性的任何潜在损害的周向范围。
图3是单个挡板206(图2中示出)的轴向图。在示例实施例中，挡板206包括沿壳体32的轴向长度延伸的第一挡板部分302。第一挡板部分302从壳体32的外表面304径向向外延伸。第二挡板部分306从第一挡板部分302至少部分地径向向外延伸。第二挡板部分306包括由第一挡板部分302支撑的径向内缘308，和延伸接近径向外罩30的内表面312的径向外缘310。第一间隙314在径向外缘310与内表面312之间延伸。第二间隙316由一个或更多个间隔件318维持在第一挡板部分302与第二挡板部分306之间。间隙314和316允许流体流经挡板206，以有助于冷却流，同时限制火或大量的热围绕风扇隔室34周向地横穿。在实施例中，密封件320，诸如刷式密封件或球式密封件用于进一步限制经过挡板206的空气流。第一挡板部分302使用金属构件紧固件联接于壳体32，金属构件紧固件诸如但不限于角托架322。在各种实施例中，复合材料的构造324可用于简化第一挡板部分302对壳体32的附接。
图4是根据本公开的示例实施例的挡板206的侧立视图。在示例实施例中，挡板206包括第一挡板部分302和第二挡板部分306。挡板206包括第一挡板部分302和第二挡板部分306的重叠部分402。在示例实施例中，第一挡板部分302包括多个孔口404，孔口404与穿过风扇隔室34的管道和管路互补。
图5是根据本公开的示例实施例的安装在发动机10上(图1中示出)的挡板206的透视图。在示例实施例中，挡板206沿外表面304轴向地延伸，且包括第一急转弯502和第二急转弯504，它们有助于消除在挡板206的直线路径中的构件。孔口404包括构造成容纳构件的圆形孔口、槽道孔口、和多边形开口，该构件诸如但不限于位于风扇隔室34(图1所示)内的电缆、导管、管道、管路和器件。在区域506中，第一挡板部分302不需要到多个相邻部件的高度。在另一区域508中，第二挡板部分306的径向外缘310形成为与内表面312的轮廓互补，内表面312可以是或者可以不是平滑和/或连续的平面表面。
图6是形成燃气涡轮发动机风扇隔室火挡板的方法600的流程图。方法600包括沿壳体的轴向长度联接第一挡板部分602。第一挡板部分包括第一径向内缘、第一径向外缘、和在其间延伸的第一本体。壳体形成风扇隔室的径向内表面，且第一挡板部分从壳体的外表面径向向外延伸。方法600还包括将第二挡板部分联接到径向外缘604。第二挡板部分从第一径向外缘至少部分地径向向外延伸。第二挡板部分包括由第一径向外缘支撑的第二径向内缘、和延伸接近径向外罩的内表面的第二径向外缘，其中，径向外罩形成风扇隔室的径向外表面。方法600还包括维持在第二径向外缘与外罩的内表面之间延伸的间隙606。
分隔环形隔室区域的方法和系统的上述实施例提供了用于减少复合壳体对火和/或在预定范围外的温度偏移的暴露的成本有效且可靠的方法。更具体而言，在本文中描述的方法和系统有助于限制如下壳体的对可能弱化并且/或者导致对壳体的永久性损伤的温度的暴露，该壳体构成限定隔室边界的至少一部分的表面。此外，上述方法和系统有助于维持穿过隔室的流体流，以有助于冷却位于隔室内的构件。因此，在本文中描述的方法和系统有助于以成本有效且可靠的方式降低对壳体的结构完整性的火的风险，同时维持用于与壳体邻近的构件的冷却。
用于分隔环形隔室的示例方法和装置在上面详细说明。所例示的装置不限于在本文中描述的特定实施例，相反，各自的构件可独立地且与其他构件分开地使用。各系统构件也可与其他系统构件组合地使用。
本书面说明使用示例以公开本发明，包括最佳实施方式，并且还使任何本领域技术人员能够实践本发明，包括制造并且使用任何器件或系统，并执行任何合并的方法。本发明的可申请专利的范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其他示例。如果这些其他示例包括不与权利要求的字面语言不同的结构元件，或者如果这些其他示例包括与权利要求的字面语言无显著差别的等同结构元件，则这些其他示例意图在权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种隔室挡板系统(206)，其包括：
第一挡板部分(302)，其沿壳体(32)的轴向长度延伸，所述第一挡板部分(302)从所述壳体(32)的外表面(304)径向向外延伸；
第二挡板部分(306)，其从所述第一挡板部分(302)至少部分地径向向外延伸，所述第二挡板部分(306)包括：
径向内缘(308)，其由所述第一挡板部分(302)支撑；和
径向外缘(310)，其延伸接近径向外罩(30)的内表面(312)；和
间隙(314)，其在所述径向外缘与所述内表面(312)之间延伸。
2.根据权利要求1所述的隔室挡板系统(206)，其中，所述壳体(32)包括柱形截面。
3.根据权利要求1所述的隔室挡板系统(206)，其中，所述罩(30)包括与所述壳体的纵向轴线(12)同心的柱形截面。
4.根据权利要求1所述的隔室挡板系统(206)，其中，所述径向内缘(308)联接到所述第一挡板部分(302)的径向外缘。
5.根据权利要求1所述的隔室挡板系统(206)，其中，所述第二挡板部分(306)的所述径向内缘(308)与所述第一挡板部分(302)的所述径向外缘周向地间隔。
6.根据权利要求1所述的隔室挡板系统(206)，还包括间隔件(318)，所述间隔件(318)定位在所述第二挡板部分(306)的所述径向内缘(308)与所述第一挡板部分(302)的所述径向外缘之间，所述间隔件(318)构造成维持在所述第二挡板部分(306)的所述径向内缘(308)与所述第一挡板部分(302)的所述径向外缘之间的间隙(316)。
7.根据权利要求1所述的隔室挡板系统(206)，还包括在所述罩与所述第二挡板部分的所述径向外缘之间的密封件(320)。
8.根据权利要求1所述的隔室挡板系统(206)，还包括在所述罩(30)与所述第二挡板部分(306)的所述径向外缘(310)之间的刷式密封件和球式密封件中的至少一种。
9.一种燃气涡轮发动机(10)，其包括：
燃气发生器(18，20，22)，其包括轴(26)，所述轴(26)具有旋转轴线(12)；
风扇壳体(32)，其至少部分地围绕所述燃气发生器(18，20，22)；
第一挡板部分(302)，其沿所述壳体(32)的轴向长度延伸，所述第一挡板部分(302)从所述壳体(32)的外表面(304)径向向外延伸；
第二挡板部分(306)，其从所述第一挡板部分(302)至少部分地径向向外延伸，所述第二挡板部分(306)包括：
径向内缘(308)，其由所述第一挡板部分(302)支撑；和
径向外缘(310)，其延伸接近径向外罩(30)的内表面(312)；和
间隙(314)，其在所述径向外缘(310)与所述内表面(312)之间延伸。
10.根据权利要求9所述的燃气涡轮发动机(10)，还包括间隔件(318)，所述间隔件(318)定位在所述第二挡板部分(306)的所述径向内缘(308)与所述第一挡板部分(302)的所述径向外缘(310)之间，所述间隔件(318)构造成维持在所述第二挡板部分(306)的所述径向内缘(308)与所述第一挡板部分(302)的所述径向外缘(310)之间的间隙。
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