CN114981595A - 用于涡轮机的组合件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于涡轮机的组合件，所述组合件沿着轴线延伸并且包括：‑燃烧室(1)，所述燃烧室在其下游端处包括具有径向延伸部分的下游凸缘(6)；‑分配器(2)，所述分配器安置在所述燃烧室(1)的下游并且具有平台(11、12)，至少一个轮叶(13)从所述平台径向地延伸，所述平台(11、12)包括上游凸缘，所述上游凸缘径向地延伸且与相对安置的所述下游凸缘(6)界定用于循环冷却空气的环形空间，所述环形空间在其径向内端处通向所述燃烧室(1)并且在其径向外端处具有附接到所述分配器(2)的密封构件。

Description

用于涡轮机的组合件
技术领域
本发明涉及一种用于涡轮机的组合件，例如飞机涡轮喷气发动机或涡轮螺旋桨发动机。
背景技术
此组合件从本申请人名下的FR 3 004 518中已知并且在图1到3中展示。此组合件包括安置在压缩机下游和高压涡轮入口分配器2上游的环形燃烧室1。
燃烧室1包括分别称为内部护罩3和外部护罩4的旋转内壁和旋转外壁，它们相互延伸并且在上游连接到环形腔室底壁5。
为了限制内部护罩3和外部护罩4的变形，它们在其下游端处装备有内部凸缘和外部凸缘6。每个凸缘6为环形且具有U形或销形区段。每个凸缘6径向向内或向外延伸，且具有附接到燃烧室1的内部护罩3或外部护罩4的径向部分7a。此外，每个凸缘6的自由端6a预期与腔室1的内部壳体8或外部壳体9协作。轴向或圆柱形部分7b从凸缘6的径向部分7a向下游延伸。
分配器2通过合适的手段附接到腔室1的下游，并且包括内部平台11和外部平台12，所述内部平台和外部平台通过基本上径向轮叶13连接。分配器2的外部平台12与腔室1的外部护罩4的下游端部分轴向对准，并且其内部平台11与腔室1的内部护罩3的下游端部分轴向对准。分配器2的每一平台11、12的上游端具有比燃烧室1的对应凸缘6的径向部分7a小的径向边沿14。
分配器组合件2大体上安装在燃烧室1的下游并且包括多个分配器2，所述分配器的平台11、12为环形区段，分配器2的平台11、12周向地端到端安装以在燃烧室1的下游形成流体流通道。
对于每个护罩3、4，径向部分7a和边沿14界定环形空间15，所述环形空间在径向内端处通向腔室1并且借助于密封件16在其径向外端处封闭。
如在图2和3中最佳地看到，这些密封构件16具有沿着每个分配器区段2径向地且周向地延伸的密封带17。每个条带17能够以密封方式支承在分配器2的对应凸缘14的径向面上，以及燃烧室1的对应凸缘6的轴向部分7b的自由端上。条带17借助于弹性返回构件在所述部分7b、14上固持在适当位置。
这些弹性构件例如是借助于螺钉19附接的螺旋弹簧或弹簧片18，所述螺钉拧入从分配器2的对应护罩11、12径向延伸的凸耳20中。内部护罩3和外部护罩4的下游部分21可以具有多个穿孔。在涡轮机的操作期间，旁通空气23流入分别由外部壳体9和外部护罩4以及由内部壳体8和内部护罩3界定的空间24和25中。此旁通空气23穿过多个穿孔，以便限制内部护罩3和外部护罩4的下游部分21的加热。
在操作期间，发生热气流的局部再循环和冷却空气流在环形空间15内的不良分布，这可能导致凸缘6，特别是凸缘的径向部分7a以及分配器2的平台1、12过早损坏。
更具体地说，本发明旨在提供一种简单、高效且有成本效益的解决方案来解决此问题。
发明内容
为此目的，本发明涉及一种用于涡轮机的组合件，所述组合件围绕轴线延伸并且包括：
-燃烧室，所述燃烧室在其下游端处包括具有径向延伸部分的下游凸缘，
-分配器，所述分配器安置在燃烧室的下游并且具有平台，至少一个轮叶从所述平台径向地延伸，所述平台包括上游边沿，所述上游边沿径向地延伸并且与相对安置的凸缘的径向部分界定用于循环冷却空气的环形空间，所述环形空间在其径向内端处通向燃烧室并且在其径向外端处具有附接到分配器的密封构件，所述密封构件首先抵靠分配器且其次抵靠凸缘延伸，其特征在于，分配器的所述边沿或燃烧室的凸缘的所述径向部分具有面向用于循环空气的环形空间的侧面的至少一个表面不规则处，所述表面不规则处由凹口或突出区形成。
在某些位置处存在表面不规则处允许冷却空气流在用于循环冷却空气的环形空间内更好地分布，从而避免燃烧室凸缘和分配器平台过早退化。
术语“轴向”、“径向”和“周向”是相对于与涡轮机的轴线重合的组合件的轴线定义的。此外，术语“上游”和“下游”是相对于涡轮机内的气体流动方向定义的。
凹口由不轴向穿过凸缘或上游边沿的局部凹入区形成。
燃烧室可以具有径向内部环形护罩和径向外部环形护罩，每个护罩具有下游凸缘，分配器具有通过至少一个叶片连接的径向内部平台和径向外部平台，每个平台具有与对应护罩的下游凸缘相对地安置的上游边沿。
燃烧室的径向内部护罩和外部护罩可以通过环形底壁连接。
表面不规则处可以形成于护罩的每个径向内部凸缘上和/或每个边沿上，以便具体地改进冷却空气流在这些区域中的分布，这些区域是受损坏风险影响最大的区域。
每个边沿和/或下游凸缘可以具有至少一个凹入式表面不规则处，其中径向参考平面穿过所述至少一个凹入式表面不规则处，所述径向参考平面与穿过分配器叶片的中间径向平面成角度地偏移或不偏移，所述分配器叶片从分配器的对应平台延伸。
因此，凹口在分配器叶片附近产生负压区，这趋向于使冷却气流在周向地位于所述叶片处的凸缘区和边沿区中更靠近在一起，其中在不存在此表面不规则处的情况下退化的风险更大。换句话说，此特征确保冷却气流在前述环形空间中的更均匀分布。
凹口可以具有球体的一部分的一般形状或旋转球体或椭圆体的一部分的形状。在凹入区大体为长方形形状的情况下，所述凹入区的延伸部的轴线可以是径向的或周向地或切向地延伸。
一般来说，无论设想的实施形式如何，参考平面相对于穿过叶片的中间径向平面的定位可以取决于涡轮机中转子的回转方向和叶片的形状，具体来说叶片的前缘的形状。
回想一下，叶片具有上表面和下表面，它们在上游通过前缘连接并且在下游通过后缘连接。
每个边沿和/或凸缘具有周向地位于径向参考平面的任一侧上的至少两个突出式表面不规则处，每个表面不规则处从所述径向参考平面周向地偏移，所述径向参考平面与穿过分配器的叶片的中间径向平面成角度地偏移或不偏移，所述叶片从分配器的对应平台延伸。
突出区或超厚区在面向分配器叶片的区域的任一侧上产生局部高压区，从而通过增加局部气流的体积来偏转流以强制混合。这也趋向于使冷却气流在周向地位于所述叶片处的凸缘和边沿区中更靠近在一起，其中在不存在这种表面不规则处的情况下，退化的风险更大。换句话说，此特征确保冷却气流在前述环形空间中的更均匀分布。
每个突出区可以具有圆形形状。每个突出区可以具有沿着轴线延伸的长方形形状。每个突出区的延伸部的所述轴线可以与径向方向形成角度。在参考平面的任一侧上的突出区可以彼此倾斜且相对于径向参考平面，并且可以在叶片方向上彼此接近。
下游凸缘可以具有用于循环冷却空气的至少一个孔口，所述至少一个孔口至少轴向地延伸并且通向所述环形气流空间，与对应上游边沿相对。
穿过所述孔口的空气因此可以冲击冷却分配器平台的上游边沿。
上游边沿和/或下游凸缘具有位于径向参考平面中的凹入式表面不规则处，所述径向参考平面相对于穿过用于循环冷却空气的孔口的中间径向平面成角度地偏移或不偏移。
径向参考平面可以与穿过用于循环冷却空气的孔口的中间径向平面重合。
因此，凹口产生与孔口相对的负压区，这确保冷却气流在前述环形空间中的更均匀分布。
上游边沿和/或下游凸缘可以具有周向地位于径向参考平面的任一侧上的至少两个突出式表面不规则处，每个表面不规则处相对于所述径向参考平面周向地偏移，所述径向参考平面相对于穿过用于循环冷却空气的孔口的中间径向平面成角度地偏移或不偏移。
突出区在孔口的任一侧上产生局部高压区并且偏转流，以便通过局部增加空气循环量来强制混合，从而确保冷却空气流在前述环形空间中的更均匀分布。
密封构件可以具有至少一个径向和轴向延伸的条带，所述条带轴向地支承在燃烧室的凸缘上和分配器的上游边沿上。
分配器可以是环形的并且可以具有围绕圆周分布的若干相邻角区段。
条带在凸缘和上游边沿上的支撑可以是轴向支撑。
上游边沿可以径向地延伸。条带可以支承在上游边沿的下游径向面上。凸缘可以具有轴向部分，所述轴向部分的下游端可以形成用于支撑条带的径向支承面。
本发明还涉及一种具有前述类型的组合件的涡轮机。
本发明还涉及一种具有以上类型的涡轮机或以上类型的组合件的飞机。
附图说明
[图1]是现有技术涡轮机械组合件的轴向截面图，
[图2]是图1的部分的细节图，
[图3]是图1的部分的细节图，
[图4]是分配器区段的示意图，
[图5]是根据本发明的第一实施例的分配器区段的上游边沿的示意图，
[图6]是根据本发明的第一实施例的分配器区段的上游边沿的示意图，
[图7]是根据本发明的第一实施例的分配器区段的上游边沿的示意图，
[图8]是根据本发明的第一实施例的分配器区段的上游边沿的示意图。
具体实施方式
图4展示了根据本发明的组合件的角分配器区段2。这具有通过径向延伸轮叶13(此处为两个轮叶13)彼此连接的径向内部平台区段11和径向外部平台区段12。每个轮叶13具有上表面和下表面，它们在上游通过前缘连接并且在下游通过后缘连接。
多个此类区段可以相邻地或连续地附接以形成环形分配器2。
在图4和以下图中，平台11、12以直线示出，但是它们实际上采用环形区段的形式。
图4和下文仅示出分配器区段2的径向内部平台11的上游边沿14。
每一叶片13沿着中间径向平面P1延伸，其位置由图4和5中的虚线展示。
在图5中所示的实施例中，对于每个叶片13，上游边沿14具有由位于径向参考平面P2的任一侧上的两个长方形突出区26形成的两个表面不规则处，每个表面不规则处26相对于所述径向参考平面P2周向地偏移。径向参考平面P2相对于穿过分配器2的对应叶片13的中间径向平面P1成角度地偏移或不偏移。
参考平面P2相对于穿过叶片13的中间径向平面P1的定位取决于涡轮机中转子的回转方向以及叶片13的形状，具体来说叶片13的前缘的形状。
每个突出区26的延伸部27的轴线与径向方向或平面P2成角度。位于参考平面P2的任一侧上的突出区26彼此倾斜且相对于径向参考平面P2倾斜，并且在叶片13的方向上，即在图5中向上彼此接近。
图5中仅示出两个突出区26。如上所述，上游边沿14实际上具有用于分配器2的每个叶片13的一对突出区26。
在操作中，突出区26在面向分配器2的叶片13的区域的任一侧上局部地产生高压区，这趋于使冷却空气流在周向地位于所述叶片13的水平面处的凸缘6和边沿14的区域中更靠近在一起，其中在不存在这种表面不规则处的情况下，损坏的风险更大。换句话说，此特征确保冷却气流在冷却空气循环的环形空间15中的更均匀分布，所述环形空间轴向地位于燃烧室1的对应下游凸缘6与前述上游边沿14之间，以避免燃烧室1的凸缘6和分配器2的平台11过早退化。
图6展示了另一实施例，其中对于每个叶片13，上游边沿14具有位于径向参考平面P2中的凹入式表面不规则处27。径向参考平面P2相对于穿过分配器2的对应叶片13的中间径向平面P1成角度地偏移或不偏移。
因此，凹口在分配器叶片附近产生负压区，这趋向于使冷却气流在周向地位于所述叶片处的凸缘区和边沿区中更靠近在一起，其中在不存在此表面不规则处的情况下退化的风险更大。换句话说，此特征确保冷却气流在前述环形空间中的更均匀分布。
凹口可以具有球体的一部分的一般形状或旋转球体或椭圆体的一部分的形状。在凹入区大体为长方形形状的情况下，所述凹入区的延伸部的轴线可以是径向的或周向地或切向地延伸。
图7和8展示了其中凸缘6具有用于使冷却空气通过的孔口29的实施例。来自前述孔口29的冷却空气通过冲击冷却分配器2的对应上游边沿14，但是在冷却空气流的分布中产生非均质性。孔口29的周向位置在图7和8中由虚线表示。
为了限制这种非均质性，在图7中所示的实施例中，对于每个孔口29，上游边沿14具有位于径向参考平面P2中的凹口27，所述径向参考平面与穿过用于循环冷却空气29的孔口的中间平面P3重合。设定冲击射流孔口29的大小并且所述冲击射流孔口安置成冷却上游边沿14。
因此，凹口产生与孔口相对的负压区，这确保冷却气流在前述环形空间中的更均匀分布。
图8展示了替代实施例，其与参考图7所描述的实施例的不同之处在于，上游边沿14具有两个突出式表面不规则处26，每个突出式表面不规则处位于平面28中并且周向地定位在每个孔口29的中间平面P3的任一侧上。
换句话说，突出区26周向地分布在孔口29的周向位置之间。
突出区26在每个孔口29的周向位置的任一侧上局部地产生高压区，由此确保冷却气流在前述环形空间15中的更均匀分布。
一般来说，额外的厚度或突出区26通过偏转冷却流来引导冷却流。因此，本发明可以朝向通常热的区域引导冷却流，以便降低金属的温度。然后通过与位于管道外的区域到管道中的压力差来将空气排出到管道中。
另外，子厚度或凹口27增加空气循环并且产生局部的轻微负压区，从而吸入附近的空气。以此方式，所述区域的局部冷却效果更好，因为空气更冷。然后通过与位于管道外的区域到管道中的压力差来将空气排出到管道中。

Claims (10)

1.一种用于涡轮机的组合件，所述组合件围绕轴线延伸并且包括：
-燃烧室(1)，所述燃烧室在其下游端处包括具有径向延伸部分(7a)的下游凸缘(6)，
-分配器(2)，所述分配器安置在所述燃烧室(1)的下游并且具有平台(11、12)，至少一个轮叶(13)从所述平台径向地延伸，所述平台(11、12)包括上游边沿(14)，所述上游边沿径向地延伸且与相对安置的所述凸缘(6)的所述径向部分(7a)界定用于循环冷却空气的环形空间(15)，所述环形空间在其径向内端处通向所述燃烧室(1)并且在其径向外端处具有附接到所述分配器(2)的密封构件(17、18)，所述密封构件首先抵靠所述分配器(2)且其次抵靠所述凸缘(6)延伸，其特征在于，所述分配器(2)的所述边沿(14)或所述燃烧室(1)的所述凸缘(6)的所述径向部分具有面向用于循环空气的所述环形空间(15)的侧面的至少一个表面不规则处，所述表面不规则处由凹口(27)或突出区(26)形成。
2.根据权利要求1所述的组合件，其特征在于，所述燃烧室(1)具有环形径向内部护罩(3)和环形径向外部护罩(4)，每个护罩(3、4)具有下游凸缘(6)，所述分配器(2)具有通过至少一个轮叶连接的径向内部平台(11)和径向外部平台(12)，每个平台具有与对应护罩的下游凸缘(6)相对地安置的上游边沿(14)。
3.根据权利要求2所述的组合件，其特征在于，所述表面不规则处(26、27)形成于所述径向内部护罩(3)的每个凸缘(6)上和/或每个边沿(14)上。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的组合件，其特征在于，每个边沿(14)和/或每个下游凸缘(6)具有由径向参考平面(P2)穿过的至少一个凹入式表面不规则处(27)，所述径向参考平面(P2)相对于穿过所述分配器(2)的叶片(13)的中间径向平面(P1)成角度地偏移或不偏移，所述叶片从所述分配器(2)的对应平台(11、12)延伸。
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，每个边沿(14)和/或所述凸缘(6)具有周向地定位在径向参考平面(P2)的任一侧上的至少两个突出式表面不规则处(26)，每个表面不规则处相对于所述径向参考平面(P2)周向地偏移，所述径向参考平面(P2)相对于穿过分配器叶片(2)的中间径向平面(P1)成角度地偏移或不偏移，所述分配器叶片从所述分配器(2)的对应平台(11、12)延伸。
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，每个凸缘(6)包括用于循环冷却空气的至少一个孔口(29)，所述至少一个孔口至少轴向地延伸并且通向所述环形空间(15)以用于循环空气，所述至少一个孔口面向对应边沿(14)。
7.根据权利要求6所述的组合件，其特征在于，每个边沿(14)和/或每个凸缘(6)包括位于径向参考平面(P2)中的凹入式表面不规则处(27)，所述径向参考平面(P2)相对于穿过用于循环冷却空气的所述孔口(29)的中间径向平面(P3)成角度地偏移或不偏移。
8.根据权利要求6或7所述的组合件，其特征在于，每个边沿(14)和/或每个凸缘(6)包括周向地定位在径向平面(P2)的任一侧上的至少两个突出式表面不规则处(26)，每个表面不规则处相对于所述径向参考平面(P2)周向地偏移，所述径向参考平面(P2)相对于穿过用于循环冷却空气的所述孔口(29)的中间径向平面(P3)成角度地偏移或不偏移。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的组合件，其特征在于，所述密封构件(16)包括至少一个条带(17)，所述条带径向地且周向地延伸并且轴向地支承在所述燃烧室(1)的所述凸缘(6)上和所述分配器(2)的所述上游边沿(14)上。
10.一种涡轮机，所述涡轮机包括至少一个根据权利要求1至9中任一项所述的组合件。
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