CN115917120A - 用于涡轮机涡轮的环形组合件 - Google Patents

Abstract

本文涉及一种用于尤其是飞行器的涡轮机涡轮的环形组合件，所述环形组合件围绕纵向轴线X延伸且包括：分配器，其固定到外部壳体；叶片盘，其安装成以便在所述外部壳体内部旋转；所述叶片盘被周向分段环环绕，所述周向分段环由所述外部壳体承载且由径向布置在所述叶片盘的外部的拱顶和环形偏转器形成，所述环形偏转器由所述拱顶的上游边缘承载且从所述拱顶的所述上游边缘朝内径向延伸；其特征在于，其包括两个周向邻近的环区段之间的密封部件(56)，这些密封部件(56)包括两个周向连续的偏转器区段之间的第一周向密封构件(58)。

Description

用于涡轮机涡轮的环形组合件

技术领域

本文涉及一种用于涡轮机且更具体地说用于低压涡轮的密封部件。

背景技术

通常，从上游向下游由低压压缩机、高压压缩机、燃烧室、高压涡轮和低压涡轮形成涡轮机。低压涡轮使得有可能利用和释放位于低压涡轮的上游的燃烧室中生成的动力。需要考虑涡轮机内部的两个空气流：主环状流和次环状流。次流绕过涡轮机的所有热部分。其它流(称为主流)从低压压缩机通过整个涡轮机到低压涡轮且被次空气流环绕。此主流在主流管道中循环。

涡轮包括布置在壳体内部的定子叶片和移动叶片的交替环状行。图1示出此涡轮1的一部分，且展示上游分配器2和移动叶片4的下游环状行。

分配器2包含固定到径向叶片8的外部环形平台6。移动叶片4的行包含外部环形平台10，凸耳12从所述外部环形平台朝外径向延伸，所述凸耳以密封方式与属于由壳体16支撑的分段环的例如呈蜂巢的形式的可磨耗件14协作，如图1所示。

周向分段环包括在其径向内面14上支撑可磨耗件14的拱顶18。所述环还包括由拱顶18的上游端支撑的热偏转器20。拱顶18通过与布置在移动轮的下游的分配器的外部平台的上游端成一体的C形夹持凸舌22固定到涡轮壳体16。拱顶的上游端包括C形部件24，用于将环固定到壳体16的圆柱形轨道26以及固定到上游分配器2的径向臂28。偏转器20附接到拱顶18的上游边缘30且径向延伸到内部。

当涡轮机在操作中时，燃烧气体从上游向下游在涡轮的主管道中通过，且热燃烧空气的一部分可能在分配器2的外部平台6的下游端和下游移动轮4的外部平台10的上游端之间逸出。以此方式形成且标记为J的环形空间对应于移动轮的旋转所需的空间。

为了限制热空气在两个拱顶区段18之间通过，使用凸舌，凸舌部分地啮合在拱顶区段18中且部分地啮合在周向邻近的拱顶区段18中。

然而，空气仍可能在偏转器20的两个区段之间循环并损坏环到壳体的附接件，即，C形部件24、壳体16的圆柱形轨道26、上游偏转器20的径向臂28以及还有壳体16本身。

凸舌的使用不可行，因为偏转器的厚度太小而不能考虑此解决方案。

本文旨在以可靠、有效且廉价的方式解决这些缺点。

发明内容

本文涉及一种用于(尤其是)飞行器的涡轮机涡轮的环形组合件，所述环形组合件在轴向方向X上延伸且包括：

-分配器，其固定到外部壳体；

-叶片盘，其布置在分配器的下游且安装成以便在外部壳体内部旋转；

-所述叶片盘被周向分段环环绕，所述叶片盘由外部壳体支撑且由径向布置到叶片盘的外部的拱顶和环形偏转器形成，所述环形偏转器由拱顶的上游边缘支撑且从拱顶的上游边缘朝内径向延伸，特征在于，其包括两个周向邻近的环区段之间的密封部件，这些密封部件包括两个周向连续的偏转器区段之间的第一周向密封构件。

此密封部件提供热偏转器区段之间的改进的气动热密封。密封部件使得有可能通过防止热燃烧气体从热偏转器区段的周向接合区泄漏而对壳体进行热保护。

第一周向密封构件可布置在两个周向连续的偏转器区段之间的接合区处。

密封部件可包括两个周向连续的拱顶区段之间的第二周向密封构件，这些第二密封构件接合到第一密封构件。

第二密封构件使得有可能防止燃烧气体在两个周向连续的拱顶区段之间泄漏。第二密封构件到第一密封构件的连接使得有可能便于所述密封部件的组装。因此与两个周向连续的偏转器区段之间的密封同时实现两个拱顶区段之间的周向密封，从而避免组装误差。

第一密封构件可包括从下游施加到两个周向连续的偏转器区段的周向端的壁元件。

将第一密封构件设计为壁元件消除了关于内窥镜检查期间密封部件的存在的任何疑惑。此设计还消除遗漏组装密封部件的风险以及将它们在错误的方向中安装的风险。这些部件的形状还确保当它们安装于两个环区段之间时的防错设计。

第二密封构件可包括与第一密封构件断开连接及连接的至少一个第一板和一个第二板，所述第一板和所述第二板啮合在第一拱顶区段的边缘的槽中，且另一个啮合在周向地朝向第二周向邻近的拱顶区段的边缘的槽中。

应了解，板到第一构件的连接避免了当板与第一构件同时安装于两个环区段之间时不正确地组装所述板的可能性。

每一密封部件可包括将第一板连接到壁元件的第一连接元件，此第一连接元件周向地插入在周向邻近的偏转器区段的两个边缘之间。

每一密封部件可包括将第二板连接到壁元件的第二连接元件，此第二连接元件周向地插入在周向邻近的拱顶区段的两个边缘之间。

这些第一和第二连接元件使得有可能赋予所述密封部件稳健性和坚固性。这些第一和第二连接元件使得有可能便于所述密封部件的组装定向。

这些第一和第二连接元件使得有可能将第一密封构件以机械方式固持在第二密封构件上。

第二连接元件可径向布置到周向邻近的偏转器区段的两个边缘外部。

本文涉及一种涡轮机涡轮，其包括包含根据前述特征的环形组合件的低压涡轮和高压涡轮，低压涡轮的外部壳体包括用于附接到高压涡轮的外部壳体的下游环形凸缘的上游环形凸缘。

本文涉及一种包括前述类型的环形组合件的涡轮机。

附图说明

[图1]展示涡轮机模块的轴向横截面中的局部示意性半视图；

[图2]展示根据本发明的涡轮机模块的轴向横截面中的局部示意性半视图；

[图3]展示根据本发明的图2的模块的密封环区段的示意透视图；

[图4]展示根据本发明的两个周向连续的环区段和密封部件的示意透视图；

[图5]展示根据本发明从侧部检视的安装于环区段中的密封部件的示意透视图；

[图6]展示根据本发明从下游检视的安装于环区段中的密封部件的示意透视图；

[图7]展示根据本发明的就地熔融密封部件的示意透视图。

具体实施方式

涡轮包括上游高压涡轮和下游低压涡轮。高压涡轮和低压涡轮各自包括布置在壳体内部的定子叶片和移动叶片的交替环状行。如图2中所示出，第一下游移动叶片轮4在外部被低压涡轮壳体16a环绕，而高压涡轮的上游出口分配器2在外部被高压涡轮16b的壳体环绕。分配器2具有径向叶片8的径向外端连接到的外部环形平台6。钩连凸舌32位于分配器2的所述外部平台6的一端处。借助于所述钩连凸舌32确保分配器2的周向和轴向保持，所述钩连凸舌啮合在高压涡轮壳体16b的环形凹槽33中，此环形凹槽33在下游方向中开放。

此高压涡轮壳体16b在其下游端处借助于环形凸缘36固定到低压涡轮壳体16a的上游端的环形凸缘38。环形凸缘36、38径向定位在分离涡轮的高压出口分配器2和涡轮的第一低压移动轮4的环形空间处。

如图2中所示出，第一移动叶片轮4围绕纵向轴线X可旋转地安装在附接到低压涡轮的外部壳体16a的环中。分段环由多个环区段形成，所述环区段周向地端到端布置且各自由低压涡轮的外部壳体16a支撑。环区段的下游端由位于环区段的下游的C形夹持凸舌22径向地夹持。

如图3到6中所示出，每一环区段包括径向布置在叶片轮4外部的拱顶区段18和环形热偏转器区段20。

偏转器区段20为大体z形且具有大体上弯曲定向。偏转器区段20从上游向下游包含径向朝内延伸的壁区段40、环形壁区段42，和径向朝外延伸的壁区段44。径向朝外延伸的壁区段44通过焊接到拱顶区段18的径向壁46的下游边缘而固定。偏转器区段20的环形壁区段42周向地遵循拱顶区段18的延伸方向。偏转器区段20具有大体上等同于拱顶区段18和可磨耗件14的周向延伸的周向延伸，使得偏转器区段20的周向端与拱顶区段18和可磨耗件14的周向端大体上轴向对准。此偏转器区段20可以是环形金属片区段。

如图2到6中所示出，拱顶区段18周向地延伸且包括在其内面上支承可磨耗件14的环形壁区段48、径向朝内延伸的壁区段46，所述径向朝内延伸的壁区段连接到圆柱形壁区段50，所述圆柱形壁区段啮合在低压涡轮壳体16a的上游端的环形凸缘38所承载的环形凹槽34中。可磨耗件14呈蜂巢的形式且借助于从叶片轮4的外部环形平台10朝外径向延伸的环形凸耳12密封叶片轮4，以便限制空气从移动轮4径向朝外通过。通常，如图4中所示出，密封凸舌52插入在位于拱顶区段18的环形壁区段48的周向端的纵向边缘中的纵向槽中。这些密封凸舌52各自在第一侧插入到第一拱顶区段18的环形壁区段48的周向端的纵向边缘的槽中，且在所述密封凸舌52的第二侧插入到第二周向连续的拱顶区段18的环形壁区段48的周向端的纵向边缘的槽中。这些密封凸舌52为大体平面且伸长的形状。

如图3中所示出，拱顶区段18的径向壁区段46的周向端的径向边缘和拱顶区段18的圆柱形壁区段48的周向端的纵向边缘具有用于接收密封部件的槽54、55。

如图4到7中所示出，密封部件56包括两个周向连续的偏转器区段20之间，即在两个周向连续的偏转器区段20之间的接合区处的第一周向密封构件58。其还可包括两个周向连续的拱顶区段18之间的第二密封构件60。

第一密封构件58包括壁元件62，其下游径向壁64朝外径向延伸且其径向内端连接到在上游方向中朝向旋转轴线会聚的倾斜壁66，所述倾斜壁66在其上游端处连接到朝内径向延伸的上游径向壁68。

此壁元件62的形状与热偏转器区段20相同，使得其可完美地匹配偏转器区段20的两个周向边缘的三维形式。

两个周向连续的拱顶区段18之间的第二密封构件60包括断开连接的第一板70和第二板72。这些第一70和第二72板具有平坦的大体上矩形形状。第一板70适于在第一侧插入到第一拱顶区段18的圆柱形壁区段50的周向端的边缘的槽54中，且在与第一侧相对的第二侧插入到第二周向连续的拱顶区段18的圆柱形壁区段50的周向端的边缘的槽54中。第二板72可从第一侧插入到第一拱顶区段18的径向壁区段46的周向端的径向边缘的槽55中，且从与第一侧相对的第二侧插入到第二周向连续的拱顶区段18的径向壁区段的周向端的径向边缘的槽55中。

密封部件56包含将第一板70连接到倾斜壁66的第一连接元件74，所述倾斜壁在壁元件壁62的上游方向中朝向旋转轴线会聚。第一连接元件74以具有径向朝内张开的横截面的大体上截头圆锥形形状径向延伸。此第一连接元件74在其径向内端处附接到壁元件62，且在其径向外端处附接到第一板70的内面。第一连接元件74径向及纵向延伸。

密封部件56还包括将第二板72连接到从壁元件62朝外径向延伸的下游径向壁64的第二连接元件76。第二连接元件以大体上矩形形状纵向延伸。此第二连接元件76在其径向内端处附接到壁元件62，且在其径向外端处附接到第二板72的内面。第二连接元件76可从第二板72的内端径向延伸达第二板72的径向长度的三分之一。

第一连接元件70和第二连接元件72为平面的且具有0.2和0.4mm之间的厚度。此厚度具有与第一和第二密封构件的厚度相同的数量级。

此密封部件56可通过增材制造来制造。所述密封部件56以周向平移的方式安装，所述壁元件62的径向外面与热偏转器区段20的下游面的形状匹配，第一70和第二72板插入到两个周向连续的拱顶区段18的外壳的所述槽54、55中。

本文特别关注其所使用的情境，即在高压壳体16b和低压壳体16a之间的接合区处，因为壳体的此接合区域可能比任何其它区域对泄漏的热空气更敏感，这是由于紧固元件可能受影响，且两个壳体之间的差分热膨胀可能导致其附接点处的壳体中的应力增加。

密封部件56防止燃烧气体通过两个周向连续的拱顶区段18之间以及两个连续的偏转器区段20之间的周向和径向间隙。

密封部件56使得有可能阻挡断开连接的第一70和第二72板之间的间隙中的空气。

第二密封构件60到第一密封构件58的接合使得有可能便于所述密封部件56的组装。两个拱顶区段18之间的周向密封因此与两个周向连续的偏转器区段20之间的密封同时执行，因此避免组装期间的遗漏错误。

呈壁元件62的形式的第一密封构件58的设计消除了关于内窥镜检查期间密封部件56的存在的任何疑惑。

Claims (8)

1.一种用于尤其是飞行器的涡轮机涡轮的环形组合件，所述环形组合件围绕纵向轴线X延伸且包括：

-分配器(2)，其固定到外部壳体(16)；

-叶片盘(4)，其布置在所述分配器(2)的下游且安装成以便在所述外部壳体(16)内部旋转；

-所述叶片盘(4)被周向分段环环绕，所述叶片盘由所述外部壳体(16)支撑且由径向布置到所述叶片盘(4)的外部的拱顶(18)和环形偏转器(20)形成，所述环形偏转器由所述拱顶(18)的上游边缘支撑且从所述拱顶(18)的所述上游边缘朝内径向延伸；

其特征在于，其包括两个周向邻近的环区段之间的密封部件(56)，这些密封部件(56)包括布置在两个周向连续的偏转器区段(20)之间的接合区处的第一周向密封构件(58)，且密封部件(56)包括两个周向连续的拱顶区段(18)之间的第二周向密封构件(60)，这些第二密封构件(60)连接到所述第一密封构件(58)。

2.根据权利要求1所述的环形组合件，其特征在于，所述第一密封构件(58)包括从下游施加到与两个周向连续的偏转器区段(20)周向相对的端部的壁元件(62)。

3.根据权利要求1或2所述的环形组合件，其特征在于，所述第二密封构件(60)包括与所述第一密封构件(58)断开连接及连接的至少一个第一板(70)和一个第二板(72)，所述第一板(70)和所述第二板(72)啮合在第一拱顶区段(18)的边缘的槽(54、55)中，且另一个啮合到周向地朝向第二周向邻近的拱顶区段(18)的边缘的槽(54、55)中。

4.根据权利要求3所述的环形组合件，其特征在于，每一密封部件(56)包括将第一板(70)连接到所述壁元件(62)的第一连接元件(74)，此第一连接元件(74)周向地插入在周向邻近的偏转器区段(20)的两个边缘之间。

5.根据权利要求3或4所述的环形组合件，其特征在于，每一密封部件(56)包括将第二板(72)连接到所述壁元件(62)的第二连接元件(76)，此第二连接元件(76)周向地插入在周向邻近的拱顶区段(18)的两个边缘之间。

6.根据权利要求5所述的环形组合件，其特征在于，所述第二连接元件(76)径向布置在周向邻近的偏转器区段(20)的两个边缘外部。

7.一种涡轮机涡轮，其包括包含根据前述权利要求中任一项所述的环形组合件的低压涡轮和高压涡轮，所述低压涡轮的外部壳体包括用于附接到所述高压涡轮的外部壳体的下游环形凸缘(38)的上游环形凸缘(36)。

8.一种涡轮机，其包括根据权利要求1至6中任一项所述的环形组合件。

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