CN106065792B - 用于轴流涡轮机械压缩机的除冰分流器唇边 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种用于涡扇飞机发动机的抵压压缩机的除冰分流器唇边(222)。所述分流器唇边(222)围绕初级气流并包括具有圆形前导边缘的环形分流器壁(230)、连接到分流器壁(230)的外护套(228)、使分离器唇边(222)除冰的电气带形式的加热装置(242)。所述分流器唇边(222)还包括弹性体制成的弹性元件(246)，将加热装置(242)保持在分流器壁(230)的内侧上。所述弹性元件(246)在所述分流器唇边(222)内被压缩并预加载。由此，它施加相对分离器壁(230)和外护套(228)夹紧加热装置(242)的力F，以便改善热接触。本发明也提出用于组装分流器唇边(222)的方法。

Description

用于轴流涡轮机械压缩机的除冰分流器唇边
技术领域
本发明涉及涡轮机械除冰的领域。更具体地说，本发明处理用于轴流涡轮机械的分流器唇边。本发明也考虑配装有除冰分流器唇边的轴流机械。
背景技术
为了保护环境，已经研发了涡扇发动机。在这种情况下，保护环境意在苛刻地限制噪声并降低消耗。鉴于在降低噪声的同时优化其推力和性能，喷气式发动机使用多个环形空气流。通常，涡轮机械将进入的空气流分流成初级气流和环形套筒形式的次级气流。初级气流穿过压缩机、燃烧室并然后在涡轮中膨胀。次级气流围绕压缩机、燃烧室和涡轮的外侧穿过并然后在从喷气式发动机的出口处与初级气流再次汇合。通过位于压缩机上游的环形分流唇边分流所述气流，这个唇边的形状限制进入压缩机的空气量。
进入涡轮机械的空气在分流器唇边处仍处于环境温度。由于这些温度在高度上能够下降到-50°，湿度会导致在唇边上形成冰。在飞行中，这种冰会生长并累积，直到它在压缩机的定子导叶的上游侧形成冰块为止。这些冰块也能够改变唇边的形状并影响进入压缩机的空气流，这会损害压缩机的性能。
随着它们发展，冰块会变得特别大并然后由于涡轮机械的振动而脱开。进入气流会导致这些冰块被压缩机吸入，伴随损坏转子叶片的风险。这种吸入由于它事先不通过风扇而尤其是有害的。为了限制这种冰的形成，分流器唇边设置有除冰装置。
EP 1942 249 A2公开了一种用于设置有风扇的轴流涡轮机械的分流器唇边。该分流器唇边包括除冰系统，具有连接到热源的管道的网络。该管道与分流器唇边接触并利用支撑件保持在那里。硅酮材料被放置在支撑件和管路之间，以便获得振动吸收效果，以将管路与振动隔离。这意味着在唇边和管路之间的热导通不是最佳的，导致有损于除冰。
发明内容
本发明具有解决现有技术提出的至少一个问题的目的。更准确地说，本发明具有改善分流器壁和加热管道之间的热交换的目的。本发明还具有改善加热管道在分流器唇边中的保持和定位的目的。
本发明涉及一种用于涡轮机械，尤其是轴流涡轮机械的压缩机的分流器唇边，该唇边包括具有圆形前导边缘的环形分流器壁；被构造成能够使分流器唇边除冰的加热装置；将所述加热装置保持在所述分流器壁的内侧上的至少一个弹性元件；尤其在于，所述至少一个弹性元件在所述分流器唇边中被预应力以在所述加热装置上朝向所述分流器壁施加夹紧力。
根据本发明的一个有利的实施方式，所述至少一个弹性元件和加热装置被沿着前导边缘布置，以便沿着(有可能全部沿着)所述前导边缘(优选地连续地)夹紧所述加热装置。
根据本发明的一个有利实施方式，所述至少一个弹性元件被轴向和/或径向压缩。
根据本发明的一个有利实施方式，所述至少一个弹性元件是圆形的；或者所述唇边包括多个圆弧形式的弹性元件，所述弹性元件端对端设置以描绘一个圆；
根据本发明的一个有利实施方式，所述加热装置描绘一个圆，或者加热装置形成圆弧，所述圆弧端对端设置以描绘一个圆。
根据本发明的一个有利实施方式，所述分流器唇边包括由所述分流器壁围绕的外护套，优选地，所述分流器唇边包括由所述外护套支撑的定子导叶的环形排。
根据本发明的一个有利实施方式，所述加热装置与所述外护套接触，优选地，所述加热装置围绕所述外护套并有可能围绕所述导叶排。
根据本发明的一个有利实施方式，所述至少一个弹性元件被径向压缩在分流器壁和外护套之间，以将所述加热装置径向夹紧在外护套上。
根据本发明的一个有利实施方式，所述外护套和分流器壁形成环形通道，所述环形通道在下游方向上轴向延伸，其中，所述加热装置被设置在所述通道的上游端部，且/或所述加热装置与所述外护套和所述分流器壁接触。
根据本发明的一个有利实施方式，所述外护套包括复合材料，优选地具有有机基质。
根据本发明的一个有利实施方式，所述加热装置包括成型主体。
根据本发明的一个有利实施方式，所述加热装置包括加热带，所述加热带抵靠所述分流器壁并有可能抵靠外护套配装，优选地是，所述加热带包括夹紧在分流器壁上的一部分和夹紧在外护套上的一部分。
根据本发明的一个有利实施方式，所述至少一个弹性元件包括弹性体材料和/或形成弹性材料的块。
根据本发明的一个有利实施方式，所述分流器唇边包括环形空腔，该环形空腔通常由至少一个弹性元件并由所述加热装置填充，优选地，所述空腔主要由所述至少一个弹性元件填充。
根据本发明的一个有利实施方式，所述分流器壁包括环形附连凸缘，所述至少一个弹性元件轴向压在所述环形凸缘上，有可能的，所述分流器唇边包括布置在所述至少一个弹性元件和凸缘之间的楔形件。
根据本发明的一个有利实施方式，所述分流器唇边包括推力装置，该推力装置将压缩力施加在所述至少一个弹性元件上，以预加载该弹性元件，有可能的是，所述推力装置可调节，以调节压缩力。
根据本发明的一个有利实施方式，所述分流器唇边包括可逆闭锁装置，该可逆闭锁装置将所述加热装置保持就位，有可能的是，所述闭锁装置是推力装置。
根据本发明的一个有利实施方式，所述加热装置和/或至少一个弹性元件可以形成密封件和/或包壳，有可能在所述外护套和分流器壁之间和/或在它们自身之间。
根据本发明的一个有利实施方式，所述分流器壁包括回转轮廓，所述回转轮廓具有在上游方向上增大厚度的区域，优选地，所述前导边缘形成在增大厚度的所述区域上。
根据本发明的一个有利实施方式，所述外护套包括用于附连到分流器壁上的环形钩。
根据本发明的一个有利实施方式，所述分流器壁包括用于接收加热装置的环形表面，所述至少一个弹性元件将所述加热装置夹紧在所述接收表面上，有可能的是，所述接收表面轴向向下游且/或径向向内取向。
根据本发明的一个有利实施方式，所述加热装置包括电轨迹，尤其是具有电阻性电导体。
根据本发明的一个有利实施方式，所述至少一个弹性元件被夹紧在加热装置上，以将加热装置压缩在分流器壁上并有可能压缩在外护套上。
根据本发明的一个有利实施方式，所述至少一个弹性元件被压缩，使得其长度和/或其厚度减小至少0.10％、优选地减小至少0.50％、更优选地减小至少2.00％，并且有可能减少至少5.00％。
本发明还涉及包括除冰分流器唇边的涡轮机械，尤其在于所述分流器唇边是根据本发明的分流器唇边。
本发明还涉及用于组装用于涡轮机械的除冰分流器唇边的方法，尤其是，用于组装用于低压压缩机的分流器唇边的方法，所述分流器唇边包括具有圆形前导边缘的环形分流器；被构造成能够将分流器唇边除冰的加热装置；将所述加热装置保持在所述分流器壁的内侧上的至少一个弹性元件，尤其在于，在组装过程中，所述至少一个弹性元件被压缩，使得它然后被预加载，以便施加将加热装置夹紧在分流器壁上的力F，有可能的是，所述分流器唇边是根据本发明的分流器唇边。
根据本发明的一个有利实施方式，在组装过程中，所述加热装置在所述至少一个加热元件之前放置在分流器唇边中。
根据本发明的一个有利实施方式，在组装过程中，所述至少一个弹性元件被引入分流器唇边，然后被压缩并在分流器唇边的组装状态中保持压缩。
根据本发明的一个有利实施方式，在组装过程中，所述加热装置和/或至少一个弹性元件被在上游方向上轴向地引入。
根据本发明的一个有利实施方式，在组装过程中，弹性元件施加抵抗其引入除冰壁内侧的力。
总地来说，本发明的每个主题的有利实施方式可以同等地应用于本发明的其他主题。尽可能地，每个主题和每个有利实施方式可以被组合。
本发明使得有可能将加热装置夹紧抵靠分流器壁的接收表面。在加热装置和壁之间存在气穴的风险被限制或消除，这改善了热传导。本发明在外护套方面提供了相同的优点。
弹性元件沿着加热装置布置并抵靠加热装置配装，使得它在加热装置上施加分布的和均匀的夹紧力。加热装置由此承受规则的压力而不承受硬点产生的压力峰值，该压力峰值会损坏该加热装置。这意味着它们能够制造得更轻重量，由于对它们而言具有较小的稳固的需要。
在吸入和/或冲击的事件中，本发明保持用于除冰分流器唇边的能力。实际上，在使得分流器壁变形的冲击的事件中，弹性元件持续夹紧加热装置。它也提供了吸收冲击的能量的能力。弹性元件对大变形保持有效，这增加了涡轮机械的操作安全性。
本发明的构造允许加热装置安装成它们主要由弹性元件保持。该组件是自稳定的。这种附连模式是可逆的。在损坏的情况下，更换被简化。由于加热装置能够断成片段，所以有可能通过仅去除单个弹性元件弧而仅更换它的一个部分。
附图说明
图1示出根据本发明的轴流涡轮机械；
图2是根据本发明的涡轮机械压缩机的视图；
图3示出根据本发明的第一实施方式的分流器唇边；
图4示出根据本发明的第二实施方式的分流器唇边；
图5示出根据本发明的第三实施方式的分流器唇边。
具体实施方式
在下面的描述中，术语内或内部以及外或外部指的是相对于轴流涡轮机械的旋转轴线的位置。轴向方向对应于沿着涡轮机械的旋转轴线的方向。
图1是轴流涡轮机械的简化视图。在这种特定情况下，它是涡扇发动机。发动机2包括第一压缩级(称为低压压缩机4)以及第二压缩级(称为高压压缩机6)、燃烧室8和一个或多个涡轮级10。在操作中，通过中心轴传递到转子12的涡轮10的机械功率驱动两个压缩机4和6，所述压缩机带有与定子导叶的排相关联的多排转子叶片。转子围绕其旋转轴线14的旋转由此使得有可能产生空气流，并逐渐压缩该空气流直到进入燃烧室8的入口。变速装置可以增加传递到压缩机的旋转速度。
入口风扇16耦接到转子12，并产生空气流，该空气流被分流成穿过涡轮机械的各种上述级的初级气流18以及穿过沿着机器的环形通道(部分示出)的次级气流20，以便然后在从涡轮的出口处再次汇合初级气流。次级气流可以被加速，以产生推力反应。初级气流18和次级气流20形成环形气流，它们通过涡轮机械的壳体导引。为此目的，壳体具有可以在内部和外部的圆筒形壁或护套。
图2是为诸如图1的那种轴流涡轮机械的压缩机的截面的视图。压缩机可以是低压压缩机4。图中示出风扇16的一部分以及用于分流初级气流18和次级气流20的唇边22。转子12包括多排(在这种情况下三排)转子叶片24。
低压压缩机4包括多个(在这种情况下四个)定子，每个定子包含一排定子导叶26。定子与风扇16或与转子叶片的排相关联，以便重新引导空气流，使得气流的速度被转变成静压。
分流器唇边22沿圆周方向和/或轴向划界通向压缩机4的入口。它可以包括外护套28和外部环形分流器壁30，二者都利用聚合物材料，如有机基质复合材料制成，以便降低重量。定子导叶26从它们所连接的外护套28基本上径向延伸。
为了避免在分流器唇边22上形成霜或冰层，分流器唇边上设置有或连接到除冰系统。这使得可以加热分流器唇边22，以便没有冰形成或累积在其上；且/或以便融化可能已经事先累积在其上的冰层。
图3示出根据本发明的第一实施方式的分流器唇边22。它作用为分流初级气流18和次级气流20；旋转轴线14作为参考而提供。
分流器壁30是环形的，具有回转轮廓并作用为从进入涡轮机械的气流分出至少一个环形流。在这种情况下，借助于它的圆形前导边缘32，它分离初级气流18和次级气流20。分流器壁30具有与次级气流20相接触的外部分流器表面34，以及与初级气流18相接触的内部分流器表面36。这些分流器表面在所述前导边缘32处相交。
分流器壁30具有上游加厚部分37，前导边缘32形成在该上游加厚部分上。也具有环形附连狭槽38，该环形附连狭槽38作用为附连外护套28。此外，后者具有上游环形钩40，该环形钩40被引入所述附连狭槽38。在吸入情况下，加厚部分27改善前导边缘32的强度；它限制后者的变形。在冲击情况下，它也保持外护套28的附连。在前导边缘32处，分流器表面的回转轮廓的半径R小于100mm，优选地小于30mm，更优选地小于或等于5.00mm。
用于除冰分流器唇边22的系统包括加热装置42。加热装置42可以是被加热材料的主体，这可以通过循环热传输流体或借助于供电来实现。它们可以是涡轮机械的油循环回路的管道。加热装置42可以紧密抵靠形成在分流器壁上的相对应表面(诸如接收表面44)配装。加热装置42可以通过附连狭槽38封闭和/或阻挡通道，可选地以密封方式。它们也可以紧密抵靠外护套28的外表面，并可能地抵靠它的环形台阶形状配装。它们可以轴向放置在由护套28承载的一排定子导叶26的前导边缘处。
为了保持加热装置42和分流器壁30之间的热接触，分流器唇边22包括至少一个弹性元件46，该弹性元件46被预加载，尤其是通过压缩。弹性元件46被预加载，以便将加热装置42夹紧抵靠分流器壁30。弹性元件46被轴向压缩，使得它在上游方向上将加热装置42轴向推入外护套28和分流器壁30之间产生的环形通道48中。
弹性元件46可以是弹簧，例如圆形的和/或金属的。它可以完全围绕分流器唇边22延伸。它可以是具有轴向波浪的环。可替代的或另外的，分流器唇边22可以包括形成圆弧的一系列弹性元件46。这些弹性元件端对端放置以描绘一个圆。每个弹性元件46抵靠任何支撑件50承载，例如，形成在分流器壁30上和/或外护套28上和/或在下游布置的任何其他止挡件上的任何支撑件。
图4示出根据本发明的第二实施方式的分流器唇边122。图4为相同或类似元件重复前面图中的附图标记，但是这个附图标记被增加100。特定附图标记用于这个实施方式特定的元件。分流器壁130和外护套128可以大体与第一实施方式相同。
加热装置142可以是加热带，以加热毯的方式，它被加载分流器唇边122内侧在分流器壁130和外护套128之间。加热装置142可以包括加热电路，具有交织的电阻轨迹。
除冰系统包括形成弹性材料的块，可以采用实心块的弹性元件146。它可以包括弹性体材料，该弹性元件146抵靠由加热装置142形成的角部形状而紧密配装。它被预加载、压缩。它施加保持力F和夹紧压力。在这种构型中，它径向分离加热装置142的两个环形部分，一个被夹紧抵靠分流器壁130上，另一个夹紧抵靠外护套128的外表面。弹性元件146由此被径向压缩和预加载。
弹性元件146可以压靠分流器壁130的内部附连凸缘150上和/或压靠外护套128的外部附连凸缘152。这些有可能是环形的且/或彼此附连。分离器唇边122可以包括推力装置154，该推力装置与弹性元件146相接合，以在其上施加轴向预加载力。这些推力装置154可以调节、推进和反向。除了将弹性元件146锁定到位之外，它们还可以作用为附连凸缘(150；152)。
在分流器唇边122的组装过程中，外护套128和加热装置142被放置到位。然后，弹性元件146被引入，以覆盖加热装置142。然后它被轴向压缩，以将加热装置142夹紧抵靠壁130和护套128。它的上游端部然后被径向挤压。可以注意到上述组装可以独立于外护套的存在而产生。
图5示出根据本发明的第三实施方式的分流器唇边222。这个图5针对相同或相类似的元件重复前面图中的附图标记，但是这个附图标记被增加200。特定附图标记被用于这个实施方式中特定的元件。分流器壁230和外护套可以大体上与前面的实施方式相同。
加热装置242可以与针对图4描述的那些相同。弹性元件246形成可插入加热装置242的带。分流器唇边222包括楔形件256，该楔形件抵靠弹性元件246和下游支撑件定位，在这种情况下，该下游支撑件是分流器壁230的凸缘250。楔形件256形成环形间隔件，其提供靠近承载表面。推力装置254可以与楔形件256接合并保持远离弹性元件246。这减轻唇边222。
在分流器唇边222组装过程中，弹性元件246放置在加热装置242的内侧。然后，楔形件256可以夹紧抵靠弹性元件246，以便压缩后者，使得它将夹紧力F施加抵靠加热装置。这些然后抵靠分流器壁230或它们能够被除冰的任何其他部分紧密配装。然后，推力装置254可以调节，以便调节弹性元件246的压缩，并由此调节将加热装置242夹紧抵靠分流器壁230的效果。

Claims (17)

1.一种用于涡轮机械(2)的分流器唇边(22；122；222)，该分流器唇边(22；122；222)包括：
-具有圆形前导边缘(32)和内部附连凸缘的环形分流器壁(30；130；230)；
-被布置成抵靠环形分流器壁并被构造成除冰分流器唇边(22；122；222)的加热带(42；142；242)；
-被制作成弹性材料的块并将加热带(42；142；242)保持在分流器壁(30；130；230)的内侧上的至少一个弹性元件(46；146；246)；和
-至少一个可调节推力元件，该可调节推力元件附连到内部附连凸缘并且将可调节预应力施加到至少一个弹性元件上；
其中，所述至少一个弹性元件具有上游圆弧形状，并且所述加热带具有V形横截面，该V形横截面至少部分地围绕所述上游圆弧形状，使得所述加热带向内和向外轴向地重叠所述至少一个弹性元件，
其中所述至少一个弹性元件(46、146、246)在加热带(42、142、242)上施加朝向环形分流器壁(30；130；230)的夹紧力F。
2.如权利要求1所述的分流器唇边(22；122；222)，其特征在于，所述至少一个弹性元件(46；146；246)和加热带(42；142；242)沿着所述前导边缘(32)布置，以沿着前导边缘(32)夹紧所述加热带(42、142、242)。
3.如权利要求1所述的分流器唇边(22；122；222)，其特征在于，所述至少一个弹性元件(46；146；246)被轴向和径向压缩。
4.如权利要求1所述的分流器唇边(22；122；222)，其特征在于，所述至少一个弹性元件(46；146；246)是圆形的。
5.如权利要求1所述的分流器唇边(22；122；222)，其特征在于，所述加热带(42；142；242)描绘一个圆形。
6.如权利要求1所述的分流器唇边(22；122；222)，其特征在于，分流器唇边包括由分流器壁(30；130；230)围绕的外护套(28；128；228)，其中该外护套包括由至少一个可调节推力元件附连到所述内部附连凸缘的凸缘。
7.如权利要求6所述的分流器唇边(22；122；222)，其特征在于，所述加热带(42；142；242)与外护套(28；128；228)接触。
8.如权利要求6所述的分流器唇边(22；122；222)，其特征在于，所述至少一个弹性元件(46；146；246)被沿径向压缩在环形分流器壁(30；130；230)和外护套(28；128；228)之间以便将加热带(42；142；242)径向抵靠外护套(28；128；228)夹紧。
9.如权利要求6所述的分流器唇边(22；122；222)，其特征在于，所述外护套(28；128；228)和所述分流器壁(30；130；230)形成在下游方向上轴向延伸的环形通道(48)，其中所述加热带(42；142；242)放置在所述通道(48)的上游端部。
10.如权利要求6所述的分流器唇边(22；122；222)，其特征在于，所述外护套(28；128；228)包括复合材料。
11.如权利要求6所述的分流器唇边，其特征在于，所述加热带包括抵靠分流器壁(30；130；230)夹紧的一部分和抵靠外护套(28；128；228)夹紧的一部分。
12.如权利要求1所述的分流器唇边(122；222)，其特征在于，它包括环形空腔，该环形空腔大体上由至少一个弹性元件(146；246)并由加热带(142；242)填充。
13.如权利要求1所述的分流器唇边(122；222)，其特征在于，它包括可逆的锁定装置，该锁定装置将所述加热带(142；242)保持就位。
14.一种涡轮机械(2)，其包括除冰分流器唇边(22；122；222)，其特征在于，所述分流器唇边(22；122；222)是根据权利要求1至13中任一项所述的分流器唇边。
15.一种组装用于涡轮机械(2)的除冰分流器唇边(22；122；222)的方法，所述分流器唇边(22；122；222)包括：
具有圆形前导边缘(32)的环形分流器壁(30；130；230)；
被构造成使分流器唇边(22；122；222)除冰的加热带(42；142；242)；
将所述加热带(42；142；242)保持在分流器壁(30；130；230)的内侧上的至少一个弹性元件(46；146；246)，
其特征在于，
在组装过程中，所述至少一个弹性元件(46；146；246)被压缩，使得它然后被预加载，以便施加抵靠分流器壁(30；130；230)夹紧加热带(42；142；242)的力F，所述分流器唇边是根据权利要求1至13中任一项所述的分流器唇边。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，在组装过程中，所述加热带(42；142；242)在所述至少一个弹性元件(46；146；246)之前放置到分流器唇边(22；122；222)中。
17.如权利要求15和16中任一项所述的方法，其特征在于，在组装过程中，所述至少一个弹性元件(46；146；246)被引入分流器唇边(22；122；222)，然后被压缩并在分流器唇边(22；122；222)的组装状态下保持压缩。
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