CN114174641A - 用于燃气涡轮机的组合件 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种用于燃气涡轮机的组合件(46a、46b)，其包括喷嘴，喷嘴具有径向叶片(54)，所述径向叶片在其径向内端处连接到内部环形平台(52)且在其径向外端处连接到外部环形平台，其中，所述内部环形平台(52)和所述外部环形平台(50)中的至少一个连接到弯曲环形部分(58a、58b)，弯曲环形部分(58a、58b)与其连接到的所述环形平台(50、52)一体地形成。

Description

用于燃气涡轮机的组合件
技术领域
本公开涉及一种用于涡轮机，确切地说用于直升机或飞行器的燃气涡轮机组合件。
背景技术
图1示出涡轮机10，其在涡轮机内的气流的方向上从上游向下游包括一个或多个压缩机级12、燃烧室14、一个或多个涡轮级16和排气管道。
燃烧室14由同轴的内部18和外部20旋转壳体限界。腔室14的外部壳体20附接到涡轮机的外壳层，而腔室的内部壳体18可附接到内壳层或连接到外部壳体。燃烧室14进一步包括焰管22或火箱，其为气体燃烧的支座。
如图1所示，焰管22可使流逆转且具有弯曲环形形状，从而允许气流朝向涡轮机16向涡轮机的下游引导。气流接着连续地从下游到上游，且接着回到燃烧室14的下游。在此情况下，注入器(未图示)通常安装在端表面或焰管22头部的水平面处。此焰管22包括内部环形环管24和外部环形护罩26。
确切地说，从FR 2 996 289已知逆流焰管22。焰管22通常由从冲压片材获得的若干部分形成且接着组装在一起。这些部分还经历机械加工操作，特别是钻孔。
图1中还可以看到，压缩机12的最后级包括径向朝外开放到环形空气扩散器30中的离心叶轮28，所述环形空气扩散器的出口将空气供应到焰管22。
并且，燃烧室的出口连接到喷嘴32，所述喷嘴包括在大体上径向叶片38处彼此连接的内部环形平台34和外部环形平台36。外部环形平台36通过弯曲环形部分40连接到内部环形护罩24的下游端。喷嘴32由环形部件42径向朝内支撑，所述环形部件在其外端处附接到内部环形平台34且在其径向内端处附接到附接至环形空气扩散器30(图2)的环形凸缘44。
在操作中，扩散器30的外部环形平台32(其为喷嘴的一部分且是经受热气体的温度并膨胀的实心部分)；弯曲部分40和焰管22的内部环形护罩24之间存在差分热膨胀。因此，为了考虑此现象，可允许弯曲部分40相对于外部环形平台36的上游端的径向移位，或者可允许内部环形护罩24的下游端相对于弯曲部分40的上游端的纵向滑动。然而，此类型的组装需要使用若干单独的零件，且其组合件可能较脆弱。
并且，环形支撑部分42比喷嘴32冷，使得其膨胀程度小于喷嘴32。为了适应热膨胀的此差异，环形部分42以径向环形间隙附接到内部环形平台34。再次，如上所述的困难依然存在，且组装可能较复杂。
下文陈述的发明提供一种解决上文提及的问题同时实施起来简单且经济的解决方案。
发明内容
为此，提出一种燃气涡轮机喷嘴组合件，其具有径向叶片，所述径向叶片在其径向内端处连接到内部环形平台且在其径向外端处连接到外部环形平台，其中内部环形平台和外部环形平台中的至少一个连接到与其连接到的环形平台一体地形成的弯曲环形部分。
因此，在弯曲环形部分连接到外部环形平台的情况下，与喷嘴的平台一体地形成的弯曲环形部分使得有可能使热的喷嘴和较冷的弯曲环形部分之间的径向移动解耦。
同样，在弯曲环形部分连接到内部环形平台的情况下，在较冷的弯曲环形部分和较热的喷嘴之间施加相同解耦。应了解，将有可能具有连接到内部平台的内部弯曲环形部分和连接到外部环形平台的外部弯曲环形部分。
弯曲环形部分的使用允许差分热膨胀的弹性调整。
根据另一特性，所述弯曲环形部分可包括连接到径向内部环形壁和下游环形壁的曲面环形部分。这些内部和外部环形壁可大体上彼此平行且可为大体上圆柱形。
曲面环形部分的厚度可大于内部环形壁的厚度和外部环形壁的厚度。以此方式，内部和外部环形壁具有比曲面环形部分大的热梯度，这使得有可能将热梯度聚集在圆柱形壁中，所述圆柱形壁更能够接受这些梯度，而不会生成过多应力。可在内部环形平台和外部环形平台的水平面处乃至在内部和外部两个平台的水平面处实现具有较厚曲面环形部分的此构形。
弯曲环形部分可具有大体上恒定的半径。
当外部环形平台连接到弯曲环形部分时，所述环形部分可向下游定向，内部环形壁的上游端连接到外部环形平台且外部环形壁的上游环形端连接到焰管的环形护罩的下游端，所述焰管可以是逆流焰管。
外部环形壁的上游端可连接到径向环形壁，所述径向环形壁径向朝内延伸且布置成具有与内部环形壁的上游环形端轴向相对的环形间隙。此径向环形壁使得有可能限制空气到形成于内部和外部两个环形壁之间的环形腔中的重新引入。
当内部环形平台连接到弯曲环形部分时，所述环形部分可向上游定向，外部环形壁的下游端连接到内部环形平台，且内部环形壁的下游端连接到环形凸缘以用于固定到环形定子部分。还可提供用于限制空气到环形腔中的重新引入的径向环形壁。
所述环形定子部分可包括布置在离心叶轮的出口处的环形扩散器。
参考附图阅读以下描述，将更好地理解本发明，且本发明的其它细节、特性和优点将显而易见，以下描述是作为非限制性实例给出。
附图说明
[图1]，上文已经描述，是已知类型的燃气涡轮机的示意性横截面图，
[图2]，上文已经描述，是图1中以点线定界的区域的较大比例视图，
[图3]，是根据本公开的第一实施例的示意图，
[图4]，是根据本公开的第一实施例的示意图，
具体实施方式
尽管图中未图示，图3的实施例可与图4的实施例组合在燃气涡轮发动机喷嘴内。
图3展示包括喷嘴48的组合件46a，所述喷嘴包括通过大体径向叶片54彼此连接的外部环形平台50和内部环形平台52。外部环形平台50的上游端经由弯曲环形部分58a连接到逆流焰管的环形护罩56的下游端。
此弯曲环形部分58a包括弯曲环形部分60a，其可具有大体上具有大体上恒定的曲率半径的圆弧的形状。此曲面环形部分60a在第一端处连接到向上游延伸的内部环形壁62a，且在第二端处连接到也向上游延伸的外部环形壁64a。内部环形壁62a通过曲面内部环形部分66连接到外部环形平台，且外部环形壁64a通过曲面外部环形壁部分68连接到焰管的内部环形壳层56的下游端。
如图3中可以看到，外部环形壁64a的上游端还可连接到朝内径向延伸的径向环形壁70。径向环形壁70的径向内端可被布置成与内部环形壁62a的上游端轴向相对。此轴向间隙可为约一毫米。轴向间隙允许重构退出焰管的热气体流的流表面，且防止将热气体引入到形成于内部环形壁62a和外部环形壁64a之间的环形腔中。
如图3中可以看到，曲面环形部分60a朝向下游。环形部分包括下游环形表面72a和上游环形表面74a，上游环形表面72a为凹形且下游环形表面74a为凸形。
单个部分的成形且例如通过喷嘴48和曲面环形部分58a的增材制造而成形，使得有可能简化组装，同时维持经历热气体的温度的喷嘴48和经历较低温度的曲面环形部分58a之间的差分热膨胀。曲面环形部分58a使得有可能在径向方向上向此区域提供灵活性，因此允许差分热膨胀。
在图4中展示的组合件46b的第二实施例中，曲面环形部分58b包括连接到内部环形壁62b和外部环形壁62b的曲面环形部分60b。外部环形壁64b在其上游端处连接到曲面环形部分，且在其下游端处连接到内部环形平台52的径向内面。内部环形壁62b在其上游端处连接到曲面环形部分60b且在其下游端处连接到径向环形壁76，所述径向环形壁在其径向内端处承载环形凸缘78以用于附接到与环形空气扩散器成一体的环形凸缘80。曲面环形部分60a朝向上游。
曲面环形部分60b包括下游环形表面72b和上游环形表面74b，上游环形表面74b为凸形且下游环形表面72b为凹形。
弯曲环形部分58b与喷嘴48形成为一个整体允许喷嘴通过灵活区连接到环形定子部分，即环形扩散器。
在图3和4中展示的实施例中的任一个中，内部环形壁62a、62b和外部环形壁64a、64b可平行且可为圆柱形。或者，内部环形壁62a、62b和外部环形壁64a、64b的厚度可小于曲面环形部分60a、60b的厚度，使得热梯度主要集中在内部62a、62b和外部64a、64b环形壁处。

Claims (10)

1.一种燃气涡轮机喷嘴组合件(46a、46b)，其具有径向叶片(54)，所述径向叶片在径向内端处连接到内部环形平台(52)且在径向外端处连接到外部环形平台，其中，所述内部环形平台(52)和所述外部环形平台(50)中的至少一个连接到弯曲环形部分(58a、58b)，所述弯曲环形部分(58a、58b)与其连接到的所述环形平台(50、52)一体地形成。
2.根据权利要求1所述的组合件，其特征在于，所述弯曲环形部分(58a、58b)包括曲面环形部分(60a、60b)，所述曲面环形部分连接到径向内部环形壁(62a、62b)和下游环形壁(64a、64b)。
3.根据权利要求2所述的组合件，其特征在于，所述内部环形壁(62a、62b)和所述外部环形壁(64a、64b)大体上彼此平行，且为例如大体上圆柱形。
4.根据权利要求2或3所述的组合件，其特征在于，所述曲面环形部分(60a、60b)的厚度大于所述内部环形壁(62a、62b)的厚度和所述外部环形壁(64a、64b)的厚度。
5.根据权利要求2到4中任一项所述的组合件，其特征在于，所述曲面环形部分(60a、60b)具有大体上恒定的半径。
6.根据权利要求2到5中任一项所述的组合件，其特征在于，所述外部环形平台(50)连接到弯曲环形部分(60a)，所述环形部分(60a)朝向下游，所述内部环形壁(62a)的上游端连接到所述外部环形平台(50)，且所述外部环形壁(50)的上游环形端连接到焰管的环形护罩(56)的下游端。
7.根据权利要求6所述的组合件，其特征在于，所述外部环形壁(64a)的所述上游端连接到径向朝内延伸的环形壁(70)，所述径向朝内延伸的环形壁被布置成具有与所述内部环形壁(62a)的所述上游环形端轴向相对的环形间隙。
8.根据权利要求6或7所述的组合件，其特征在于，所述焰管为逆流式的。
9.根据权利要求2到5中任一项所述的组合件，其特征在于，所述内部环形平台(50)连接到弯曲环形部分(58b)，所述环形部分朝向上游，所述外部环形壁的所述下游端连接到所述内部环形平台，且所述内部环形壁(62b)的所述下游端连接到环形凸缘(78)以用于附接到环形定子部分。
10.根据权利要求9所述的组合件，其特征在于，所述环形定子部分包括布置在离心叶轮的出口处的环形扩散器。
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