CN112912594A - 涡轮机的环形组合件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于双流涡轮机的环形组合件，其具有纵轴(A)且包括带环形外壳(14)的壳体(12)以及多个附接构件(18)，所述环形外壳(14)的一个面支撑一件环形设备，多个附接构件(18)用于将设备附接到所述环形外壳(14)，其分布在所述纵轴(A)周围并允许设备(16)相对于所述环形外壳(14)在切线方向上具有自由度，其特征在于，每个附接构件(18)包括固定到环形设备(16)的导轨(20)，所述导轨(20)径向布置在第一径向内部板(22)和第二径向外部板(24)之间，并且能够在第一板(22)和第二板(24)之间在切线方向上滑动，并且可移除支撑元件(56)牢固地连接到所述环形外壳并连接到所述第一板(22)和第二板(24)。

Description

涡轮机的环形组合件

技术领域

本发明涉及由涡轮机的环形部件承载的热交换器的附接。

背景技术

图1呈现双流涡轮机10，其包括与其它移动部件或固定部件摩擦的移动部件，此连接件例如为轴承。为了不让这些部件因摩擦引起的加热而破裂，它们会被喷上润滑油，润滑油既限制(或遏制)了它们的受热，又对它们进行润滑以便各部件相互滑动。

润滑油在设有热交换器的回路中循环，热交换器具体是润滑油/空气交换器12，如图2所示，具有一个矩阵，且呈弯曲管道的形式，其形状便于进行热交换，其中来自所述部件的润滑油被引入，然后冷却，接着再注入所述部件。图2中所示的热交换器12是环形热交换器，它安装在径向向外或向内界定二次空气流的环形流道的环形外壳14的径向内面或外面(相对于涡轮机的纵轴14)上。

因此，热润滑油可以流过热交换器12，并利用来自涡轮机的二次空气环形流道的冷空气进行冷却。然而，当热交换器12不是由与其附接的环形外壳相同的材料制成时，应注意外壳14和构成热交换器12的材料之间的膨胀差异会削弱热交换器12与外壳的连接。热交换器12的尺寸越大，这些胀差就越大，在它附接到外部环形外壳时常常会出现这样的情况。环形外壳14和热交换器12之间的温差也会扩大胀差。这些胀差会导致热交换器12中存在高机械应力。因此，有必要考虑到这些扩张差异。此外，重要的是要确保交换器易于安装在外壳上，同时防止用于将交换器附接到外壳14的元件损坏外壳。

应注意，上方阐述的问题可能由热交换器12以外的设备引起。

本发明的具体目的是为上述问题提供一种简单、有效且廉价的技术方案。

发明内容

本发明首先涉及用于双流涡轮机的环形组合件，其具有纵轴且包括：带环形外壳的壳体以及多个构件，所述环形外壳的一个面支撑一件环形设备；多个构件用于将设备附接到所述环形外壳，其分布在所述纵轴周围并允许设备相对于所述环形外壳在切线方向上具有自由度，其特征在于，每个附接构件包括导轨，所述导轨与环形设备成一体且径向布置在第一径向内部板和第二径向外部板之间，并且能够在第一板和第二板之间在切线方向上滑动，并且可移除支撑元件牢固地连接到所述环形外壳并连接到所述第一板和第二板。

根据所提出的配置，每个附接构件包括两个板，所述板与固定到所述壳体的所述环形外壳的可移除支撑元件成一体，从而允许所述第一板和所述第二板预装配到所述热交换器，以促进支撑元件的后续添加。因此，热交换器在壳体的环形外壳的内部面上的安装更容易，在壳体上组装时也不需要考虑支撑元件与第一和第二板的连接，现有技术中附接交换器被证明是复杂的，而本发明与之相反。

热交换器由壳体外壳借助允许在圆周方向上进行变形的连接件支撑，从而确保交换器的最佳固持，同时允许交换器在操作期间在圆周方向上扩展。实际上，壳体的环形外壳是由例如钛的硬质材料制成的，所述硬质材料的热膨胀系数低于(但是还可等于或高于)热交换器的热膨胀系数，热交换器是由例如铝的材料制成的，所述材料在结构上抵抗力较低，但其热膨胀系数通常(但不一定)较高。环形外壳(在空气温度下相当冷)和热交换器(在油温下相当热)之间的温差放大了这种情况，从而产生额外的周向位移差。

热交换器与环形壳体外壳的这种特殊连接限制了交换器的径向移动，这可能导致交换器在流道中径向移位，从而影响气流。径向和轴向的刚性连接确保了热交换器与环形外壳的充分连接，以确保振动良好地传输到壳体结构上，从而保证了热交换器的使用寿命。

导轨可包括开口，所述开口具有内部由至少两个边缘界定的闭合轮廓，所述至少两个边缘在第一板或第二板的两个第一切面的纵向上彼此基本相切并确保导轨在切线方向上的导向。

所述第一切面为导轨的两个周向边缘提供滑动导向。因此，每个附接构件可在切线方向上滑动，由此确保交换器的周向滑动。

所述两个切面各自在第一板上形成并连接到从导轨径向向内的两个第二切向保持面，第一切面与第二切面形成L形横截面。

第一板的两个相对边缘形成的这个L形同时提供了径向向内的导向和保持。

第一板包括紧密接合在第二板中的孔中的中心管状部分。

可移除支撑元件可包括与第一板成一体的至少一个杆。在此配置中，杆直接紧固到第一板上，从而允许导轨在所有情况下都保持径向约束，这与附接到第二板的情况不同。

所述杆可以是拧入第一板中且在环形外壳中与承载设备的面相对的一个面上包括平坦支承表面的螺纹杆。

弹性构件可以在第一板和导轨之间在径向上受弹性约束。因此，弹性构件可以限制导轨相对于外壳的滑动运动。因此，在将第一板和第二板组装到壳体的环形外壳上之前，应在导轨上沿切线方向将其堵住，以免发生可能损坏各部件的撞击或冲击。

第一板可包括用于接收弹性构件的外罩，例如波形垫圈。

轮廓包括凸形边缘，所述凸形边缘界定导轨中用于径向支撑弹性构件的部分。

环形外壳可以是二次空气流的环形流道的外部环形外壳，设备由外部外壳的径向内面承载。

当设备是由具有比壳体外壳的材料(例如钛)更高的热膨胀系数的材料(例如铝)制成的热交换器时，本发明尤其令人感兴趣。

本发明还涉及一种安装上述组合件的方法，其中：

-对于每个第一附接件，将导轨布置于彼此紧固的第一板和第二板之间，所述导轨与热交换器的径向外面成一体，接着

-相对于环形外壳的径向内面呈现先前步骤中实现的组合件，并且将支撑元件固定到第一板和第二板中的一个上。

当阅读以下参考附图作为非限制性实例给出的描述时，将更好地理解本发明，并且将呈现本发明的其它细节、特征和优点。

附图说明

-图1如上所述是根据现有技术的涡轮机的示意性透视图；

-图2如上所述是安装在图1的涡轮机中的环形热交换器的一部分的示意性透视图；

-图3是根据本发明的包括在切线方向上具有自由度的附接构件的热交换器的示意性透视图；

-图4A是根据本发明的附接构件的主要元件的示意性透视图；

-图4B是根据本发明的附接构件的主要元件的示意性透视图；

-图5是附接构件、热交换器和壳体的环形外壳根据图4A的截面平面VV(在图3或4A的截面平面上显示)的示意性截面图；

-图6是根据本发明的涡轮发动机叶片性能的透视示意图。

具体实施方式

图3示出涡轮机的环形设备。此设备16是热交换器，并且本发明将在下文关于这一件特定设备进行描述，但本发明也可应用于其它设备。

热交换器16的主体通常通过挤压例如铝的良好导热材料来形成。通过这种工艺，有可能在交换器16的厚度中形成管槽。在图3中仅示出交换器16的角度扇区的一部分。此热交换器16包括用于循环待冷却润滑油的内部管槽。交换器16的周向端部具有允许润滑油再循环的插入件。

交换器16包括多个附接构件18，用于将交换器16附接到在图5中示出的外部环形外壳14上。此时应注意，交换器16可以附接到内部环形壳体外壳上，而不需要新的描述来理解适用于外部环形外壳14的情形也适用于内部环形外壳。

热交换器16的附接构件18分布在热交换器16的圆周周围，即涡轮机的纵轴A周围。图3示出两个环形行的附接构件18。

如下文所述，每个附接构件18都允许与外部环形外壳14进行在热交换器16的切线方向上具有自由度的连接。因此，每个附接构件18都包括与热交换器16成一体的导轨20，并径向插入第一板22和第二板24之间。

导轨20具有基本上为矩形的形状，且具有轮廓闭合的内部开口26。因此，此导轨20包括两个直线立柱28，它们在切线方向上定向并且通过第一端部区段30和第二端部区段32彼此连接。第一端部区段30和第二端部区段32各包括一个用于紧固螺钉36的孔34，用于将导轨20固定到热交换器16的径向外部凸起部38上(图5)。导轨20的第一端部区段32还包括形成向内延伸到开口26中的舌部的区段40。更确切地说，开口26的轮廓由两条相切的平行边缘26a、26b、纵向边缘26c和与纵向边缘26c相切的凸形弯曲边缘26d界定，其中第一边缘26a形成在第一直立柱28上，第二边缘26b形成在第二直立柱28上。此凸形边缘26d连接到纵向边缘26a、26b的端部，并且与它们一起用舌部40的外部轮廓界定两个槽42。

第一板22也具有大致为矩形的形状。它具有通过导轨20的开口26的中心管状部分44。此管状部分44紧密接合在第二板24的孔46中。第一板22包括两个部分，所述两个部分相切地延伸到在管状部分44的两侧上形成的L形区段48，并且各自由第一切面48a和第二切面48b形成。第一切面48a与导轨20的开口26的轮廓的第一边缘26a和第二边缘26b纵向相对，以便允许沿切线方向为导轨20导向。第二切面48b提供导轨20在第一板22上的径向向内保持。

如图4B中可见，第一板22包括端部部分，其凹形弯曲边缘50面向导轨20的舌部40的凸形弯曲边缘。凹形弯曲边缘50的端部部分设计成适配到导轨20的上述槽42中，由此提高每个附接构件18的紧凑性。第一板22的一个切向端部包括其中安装有能够在径向上弹性变形的弹性构件54的外罩52。这些弹性构件54例如是波形垫圈，如图6中所示。它们可以在安装于第一板22和导轨20(此处，更确切为导轨20的舌部40)之间期间弹性地进行预应力处理。

应注意，第一板22具有大于导轨20的开口的纵向尺寸的纵向尺寸(图4A和图4B)。更确切地说，导轨20的直线立柱28能够在第二板24的孔46的两侧上滑动，以安装第一板22的管状部分44。

尽管未示出，但是导轨20的第一边缘26a和第二边缘26b的第一切向滑动导向面48a可在第二板24上形成。

如图5中可见，可移除支撑元件56安装在环形外壳14上，并且包括支承在外部环形外壳14的径向外面上的平坦部分56a及拧入第一板22的管状部分44中的杆56b。当如此安装时，第一板22和第二板24紧固成与外部环形外壳14成一体。

具有切线方向自由度18的每个附接构件18安装如下：

-将导轨20布置于彼此紧固的第一板22和第二板24之间，导轨20与热交换器16的径向外面成一体，接着

-相对于外部环形外壳14的径向内面呈现先前步骤中实现的组合件，并且将支撑元件56固定到第一板22和第二板24中的一个上。

通过此类组合件，每个附接构件在热交换器16处预组装，这简化了热交换器16在外部环形外壳14上的安装。另外，弹性构件54防止第一板22和第二板24发生不合时宜的移动，因为附接到第二板24上的第一板22在导轨20上被堵住。

Claims (13)

1.用于双流涡轮机的环形组合件，其具有纵轴(A)且包括带环形外壳(14)的壳体(12)以及多个附接构件(18)，所述环形外壳(14)的一个面支撑一件环形设备，多个附接构件(18)用于将设备附接到所述环形外壳(14)，其分布在所述纵轴(A)周围并允许设备(16)相对于所述环形外壳(14)在切线方向上具有自由度，其特征在于，每个附接构件(18)包括导轨(20)，所述导轨(20)与环形设备(16)成一体且径向布置在第一径向内部板(22)和第二径向外部板(24)之间，并且能够在第一板(22)和第二板(24)之间在切线方向上滑动，并且可移除支撑元件(56)牢固地连接到所述环形外壳并连接到所述第一板(22)和第二板(24)。

2.根据权利要求1所述的组合件，其特征在于，所述导轨(20)包括开口(26)，所述开口具有内部由至少两个边缘(26a，26b)界定的闭合轮廓，所述至少两个边缘(26a，26b)在所述第一板(22)或所述第二板(24)的两个第一切面(48a)的纵向上彼此基本相切并确保导轨(20)在切线方向上的导向。

3.根据权利要求2所述的组合件，其特征在于，所述两个第一切面(48a)各自在所述第一板(22)上形成，并连接到从所述导轨(20)径向向内的两个第二切向保持面，所述两个第一切面(48a)与两个第二切面(48b)形成L形区段。

4.根据权利要求2或3所述的组合件，其特征在于，所述两个第一切面(48a)和/或所述两个第二切面(48b)在所述第一板(22)上形成。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的组合件，其特征在于，所述第一板(22)包括紧密接合在所述第二板(24)的孔中的中心管状部分(44)。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的组合件，其特征在于，所述可移除支撑元件(56)包括与所述第一板(22)成一体的至少一个杆(56b)。

7.根据权利要求6所述的组合件，其特征在于，所述杆(56b)是螺纹杆，其拧入所述第一板中，且包括支承在所述环形外壳(14)中与承载设备(16)的面相对的面上的平坦部分(56a)。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的组合件，其特征在于，弹性构件(54)在所述第一板(22)和所述导轨(20)之间在径向上受弹性约束。

9.根据权利要求8所述的组合件，其特征在于，所述第一板(22)包括用于接收弹性构件(54)的外罩(52)，例如波形垫圈。

10.根据权利要求2和权利要求7或8中任一项所述的组合件，其特征在于，轮廓包括凸形边缘(50)，所述凸形边缘界定所述导轨(20)中用于径向支撑所述弹性构件的部分。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的组合件，其特征在于，所述环形外壳是二次空气流的环形流道的外部环形外壳，设备由外部外壳的径向内面承载。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的组合件，其特征在于，设备是由例如铝的材料制成的热交换器(16)，所述材料的热膨胀系数大于壳体外壳的例如钛的材料的热膨胀系数。

13.用于安装根据权利要求1至12中任一项所述的组合件的方法，其中：

-对于每个第一附接构件(18)，将所述导轨布置于彼此紧固的所述第一板(22)和所述第二板(24)之间，所述导轨与所述热交换器(16)的径向外面成一体，接着

-相对于所述环形外壳(14)的径向内面呈现前一步骤中实现的组合件，并且将支撑元件固定到所述第一板(22)和所述第二板(24)中的一个上。

Images