CN116324130A - 用于涡轮喷射锥的密封组合件 - Google Patents

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CN116324130A CN202180065761.3A CN202180065761A CN116324130A CN 116324130 A CN116324130 A CN 116324130A CN 202180065761 A CN202180065761 A CN 202180065761A CN 116324130 A CN116324130 A CN 116324130A
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Abstract

本发明涉及一种用于涡轮机涡轮的组合件，所述组合件沿着轴(X)延伸，其包括：‑喷射锥(100)，其包括界定用于热气体流的流动管道的径向外部环形壁(102)和径向布置于所述外部环形壁(102)内部的声学箱，所述声学箱包括径向内部环形壁(104)，‑连接部件(106)，其既定轴向插入于排气外壳与所述喷射锥(100)之间，所述连接部件(106)包括既定附接到所述排气外壳的上游环形凸缘(108)和连接到所述内部环形壁(104)的多个下游固定突片(110)，‑环形密封护罩(112)，其包括包围所述连接部件(106)的所述固定突片(110)的上游部分以便覆盖沿圆周位于所述固定突片(110)之间且轴向位于所述连接部件(106)的所述上游环形凸缘(108)与所述径向内部环形壁(104)之间的空间。

Description

用于涡轮喷射锥的密封组合件
技术领域
本公开涉及一种用于涡轮机涡轮的组合件，所述涡轮例如为飞行器涡轮喷气或涡轮螺旋桨发动机。
背景技术
旁通涡轮喷气发动机类型的涡轮机常规地在涡轮机内的气体循环的方向上从上游到下游包含：风扇、低压压缩机、高压压缩机、燃烧室、高压涡轮、低压涡轮和排气喷嘴。
进入涡轮机的空气流在风扇的下游被分成进入所谓的主要管道的主要流和进入所谓的次要管道的次要流。低压压缩机和高压压缩机、燃烧室以及高压涡轮机和低压涡轮机位于主要管道中。
高压涡轮经由高压轴杆连接到高压压缩机。低压涡轮经由低压轴杆且可能经由齿轮减速器连接到低压压缩机和风扇。
涡轮喷气发动机的排气喷嘴或喷射喷嘴常规地包含允许优化源自涡轮的热气体流的组合件。此组合件也可以具有吸收由这些热气体与环境空气以及与源自风扇的冷空气流的相互作用产生的噪声的至少部分的功能。
图1中示出根据现有技术的此组合件的一部分。
所述组合件沿着轴线X延伸。术语轴向、径向和圆周是参考轴线X定义的。此外，术语上游和下游是相对于涡轮机构内的气体的循环方向定义的。
此组合件包含喷射锥10，其包括具有基本上圆柱形形状的上游部分10a和具有圆锥形状的下游部分10b。上游部分10a由径向外部环形壁12形成，所述径向外部环形壁包括连接在一起的多个角度扇区。外部环形壁12和锥形下游部分10b的径向外表面界定用于热气体循环的空气动力学管道的一部分。
上游部分10a包括相对于外部环形壁12径向定位于内部的声学箱。声学箱用于减少废气的噪声污染，且包括内部环形壁14和径向布置于内部环形壁14与外部环形壁12之间的多个声学隔板16。
所述组合件还包含排气外壳。喷射锥10的上游端连接到排气外壳。特定来说，喷射锥10的内部环形壁102和外部环形壁12通过连接凸缘18连接到排气外壳。
连接凸缘18包含上游环形部分17以及从上游环形部分17向下游轴向延伸的固定突片19。固定突片19均匀分布于圆周上且沿圆周彼此间隔开。连接凸缘18连接到排气外壳，且固定突片19附接到喷射锥10的内部环形壁14。
在操作中，源自主要管道的热气体可以贯穿固定突片19之间的圆周空间21进入喷射锥10的下游部分10b的内部体积中。这产生此下游部分10b的劣化以及涡轮机性能下降的风险。
本发明旨在以简单、可靠且便宜的方式克服这些缺点。
发明内容
为此目的，本发明涉及一种用于涡轮机涡轮的组合件，所述组合件沿着轴线延伸，其包括：
-喷射锥，其包括界定热气体流动管道的径向外部环形壁和径向布置于所述外部环形壁内部的声学箱，所述声学箱包括径向内部环形壁，
-连接部件，其既定轴向插入于排气外壳与所述喷射锥之间，所述连接部件包括既定附接到所述排气外壳的上游环形凸缘和连接到所述内部环形壁的多个下游固定突片，
其特征在于，所述组合件包含环形密封护罩，所述环形密封护罩包括包围所述连接部件的固定突片的上游部分以便覆盖沿圆周位于所述突片之间且轴向位于所述连接部件的上游环形凸缘与所述径向内壁之间的空间。
因此，所述环形护罩允许覆盖热气体流可渗入的空间。这减少了热气体流进入喷射锥的渗入。因此，涡轮机的性能得以改进。
在本公开中，上游和下游是相对于气体循环的方向定义的。术语轴向、径向和圆周是相对于所述组合件的轴线定义的，所述轴线与涡轮机的轴线一致。所述内部环形壁也被称为径向内壁。
密封护罩可以是金属的。密封护罩可以由一个或多个金属片形成。密封护罩可以由连接在一起的多个角度扇区形成。
密封护罩可以具有介于0.3mm与1mm之间的径向厚度。
下游环形密封件可以安装在密封护罩的下游端且可以与径向内壁径向相对定位。
因此，下游环形密封件特定来说在操作中允许填充轴向位于内壁与密封护罩之间的任何间隙，以便在操作中限制有区别的热膨胀的作用的影响。
下游环形密封件可以由编织环形元件形成。所述编织元件可以由例如硅铝酸盐的纺织材料制成。
密封护罩的下游端可以包含向下游开口的凹槽，所述下游环形密封件安装于所述凹槽中。所述凹槽允许将下游环形密封件保持在适当位置。
根据横向于所述组合件的轴线的平面，所述凹槽根据纵截面可以具有C状截面。
所述凹槽可以位于密封护罩的环形主要部分的径向外表面的侧上。
所述凹槽一方面可以由护罩的环形主要部分的下游端和由相异部件形成，所述相异部件例如通过焊接而附接到环形主要部分的所述下游端。当然，此附连部件可以与环形主要部分成单件式制成。
密封护罩可以附接到连接装置的上游环形凸缘。
可以借助于螺钉、铆钉或任何其它合适的固定构件来确保此类附接。
上游环形密封件可以安装在密封护罩的上游端且可以与喷射锥的外部环形壁轴向相对定位。
上游环形密封件可以由编织环形元件形成。所述编织元件可以由例如硅铝酸盐的织物制成。
因此，上游环形密封件允许填充径向位于外部环形壁与密封护罩之间的任何环形间隙。
密封护罩的上游端可以包含径向向外开口的凹槽，上游环形密封件安装于所述凹槽中。所述凹槽允许将上游环形密封件保持在适当位置。
根据横向于所述组合件的轴线的平面，所述凹槽根据纵截面可以具有C状截面。
所述凹槽可以位于密封护罩的环形主要部分的径向外表面的侧上。
所述凹槽可以至少部分地由相异部件形成，所述相异部件例如通过焊接而附接到环形主要部分的所述上游端。当然，此附连部件可以与环形主要部分成单件式制成。
阻尼构件可以径向安装于密封护罩的上游端与外部环形壁之间。
上游环形密封件可以形成所述阻尼构件。
阻尼构件可以由从密封护罩径向延伸的弹性可变形突片形成，所述外部环形壁能够支承在所述突片的自由端上。
阻尼构件可以由从外部环形壁径向延伸的弹性可变形突片形成，密封护罩能够支承在所述突片的自由端上。
所述突片可以向上游或下游轴向延伸。所述突片可以围绕组合件的轴线沿圆周延伸。所述突片可在径向方向上变形。
所述突片可以均匀分布于密封护罩的圆周上。
所述突片可以由不同于密封护罩的其余部分的部分形成。在此情况下，突片可以通过螺栓连接、铆接或钎焊而附接到密封护罩。
突片可以与密封护罩的其余部分成单件式制成。可以通过切割和弯曲至少部分地形成密封护罩的金属片来形成突片。
连接部件的固定突片可以是刚性或柔性的。柔性固定突片允许补偿喷射锥与排气外壳之间的热膨胀。
声学箱可以包括从声学箱的内部环形壁径向向外延伸的多个声学隔板。声学隔板可以是金属的。
内部环形壁或外部环形壁可以由复合材料或金属材料制成。
喷射锥可以包括由具有陶瓷基质的复合材料制成的连接到外部环形壁的下游部分。所述下游部分可以是锥形的。
排气外壳可以由金属材料制成。
外部环形壁可以与排气外壳的一部分形成表面连续性，以便界定用于热气体流的流动管道。
内部环形壁的下游部分可以附接到外部环形壁的下游部分。
本公开还涉及包括如之前提到的组合件的涡轮。
附图说明
[图1]是现有技术的喷射锥的分解透视图，
[图2]是根据第一实施例的组合件的一部分的截面图，其中下游环形密封件在截面中示出，
[图3]是对应于图2的视图，其中下游环形密封件以其环形形式表示，
[图4]是根据第二实施例的组合件的一部分的截面图，
[图5]是根据第三实施例的组合件的一部分的截面图，
[图6]是图5的组合件的密封护罩的透视图。
具体实施方式
图2和3表示根据本发明的第一实施例的用于涡轮机的具有轴线X的组合件的一部分。此组合件包含喷射锥100，所述喷射锥在上游侧上包括界定用于热气体流的流动管道的外部环形壁102和径向布置于外部环形壁102内部的声学箱。声学箱包括径向布置于外部环形壁102内部的内部环形壁104以及布置于外部环形壁102与内部环形壁104之间的多个声学隔板。
所述组合件进一步包含未描绘的排气外壳。喷射锥100的内部环形壁104经由连接凸缘106连接到所述排气外壳。
连接凸缘106包含上游环形部分108和从上游环形部分108向下游轴向延伸的固定突片110。固定突片110均匀分布于圆周上且沿圆周彼此间隔开。连接凸缘106连接到排气外壳，且固定突片110例如通过螺栓连接而附接到喷射锥100的内部环形壁104。
固定突片110可以是柔性或刚性的。
所述组合件进一步包括布置于连接凸缘106周围的环形密封护罩112，以便覆盖固定突片110之间的圆周空间和环形部分108与内部环形壁104之间的轴向空间。
因此，密封护罩112允许避免贯穿在突片110之间沿圆周定位的间隙或开口在内部环形壁104内部引入热气体。
密封护罩112可以是金属的。
密封护罩112的上游端可以附接到连接凸缘106的环形部分108。
密封护罩112包括例如圆柱形的环形部分114。环形部分114的内部形状匹配于连接凸缘106的环形部分108的外部形状。
密封护罩112的下游端还具有向下游轴向开口的下游凹槽116。
根据横向于X的平面，凹槽116根据纵截面具有C状截面。
凹槽116可以位于环形部分114的径向外表面的侧上。
凹槽116一方面可以由护罩的环形部分114的下游端和由相异部件116a形成，所述相异部件例如通过焊接附接到环形部分114的所述下游端。当然，此附连部件116a可以与主要部分112a成单件式制成。根据一个实施例，下游环形密封件118可以布置于下游凹槽116中。下游环形密封件118位于密封护罩112的下游端与径向内壁104的上游端之间。
下游环形密封件118由编织环形元件形成，所述编织环形元件由例如硅铝酸盐的纺织材料制成。
因此，下游环形密封件允许填充轴向位于内部环形壁104与密封护罩112之间的任何环形间隙。
举例来说，内部环形壁104和外部环形壁102是金属的或由陶瓷基质复合(C.M.C.)材料制成。
喷射锥100包括连接到外部环形壁102的锥形下游部分。锥形下游部分由陶瓷基质复合材料制成。外部环形壁102可以与排气外壳的一部分形成表面连续性，以便界定用于热气体流的流动管道。
内部环形壁104的下游部分可以附接到外部环形壁102的下游部分。
图4示出根据另一实施例的组合件，其与参考图2和3描述的组合件的不同之处在于密封护罩112进一步包括上游凹槽120，所述上游凹槽径向向外开口且其中容纳上游环形密封件122。
根据横向于X的平面，凹槽120根据纵截面具有C状截面。
凹槽可以位于护罩112的径向外表面的侧上。
凹槽可以由相异部件120a形成，所述相异部件例如通过焊接而附接到护罩112的环形部分114的上游端。当然，此附连部件120a可以与环形部分114成单件式制成。
上游环形密封件122径向位于密封护罩112的上游端与喷射锥100的外部环形壁102之间。
上游环形密封件122由编织环形元件形成，所述编织环形元件由例如硅铝酸盐的织物制成。
因此，上游环形密封件122允许填充径向位于外部环形壁102与密封护罩112之间的任何环形间隙。
上游环形密封件122能够径向变形以便减弱外部环形壁102的径向位移。
图5和6示出另一实施例，其与参考图2和3描述的实施例不同之处在于弹性可变形突片124径向向外且轴向从密封护罩112的环形部分114的上游部分向上游延伸。突片124均匀分布于圆周上且沿圆周彼此间隔开。
例如通过切割和弯曲环形部分114的上游端，突片124与密封护罩112的环形部分114成单件式制成。
外部环形壁102支承在突片124的自由端上，其减弱外部环形壁102的径向位移。举例来说，外部环形壁102的这些径向位移是由外部环形壁102的上游部分的扩展引发的，所述扩展是由于外部环形壁102经受的热机械应力造成的。所述热机械应力部分地是由于喷射锥的锥形下游部分、外部和内部环形壁以及排气外壳之间的材料差异造成的。

Claims (8)

1.一种用于涡轮机涡轮的组合件，所述组合件沿着轴(X)延伸，其包括：
-喷射锥(100)，其包括界定用于热气体流的流动管道的径向外部环形壁(102)和径向布置于所述外部环形壁(102)内部的声学箱，所述声学箱包括径向内部环形壁(104)，
-连接部件(106)，其既定轴向插入于排气外壳与所述喷射锥(100)之间，所述连接部件(106)包括既定附接到所述排气外壳的上游环形凸缘(108)和连接到所述内部环形壁(104)的多个下游固定突片(110)，
其特征在于,所述组合件包含环形密封护罩(112)，所述环形密封护罩包括包围所述连接部件(106)的所述固定突片(110)的上游部分以便覆盖沿圆周位于所述固定突片(110)之间且轴向位于所述连接部件(106)的所述上游环形凸缘(108)与所述径向内部环形壁(104)之间的空间，下游环形密封件(118)或相应上游环形密封件(122)安装在所述密封护罩(112)的下游端或相应上游端且与所述喷射锥(100)的所述径向内壁(104)或相应所述外部环形壁(102)径向相对定位。
2.根据权利要求1所述的组合件，其特征在于，所述密封护罩(112)的所述下游端包含向下游开口的凹槽(116)，所述下游环形密封件(118)安装于所述凹槽(116)中。
3.根据权利要求2所述的组合件，所述密封护罩(112)附接到所述连接部件(106)的所述上游环形凸缘(108)。
4.根据权利要求1所述的组合件，其特征在于，所述密封护罩(112)的上游端包含径向向外开口的凹槽(120)，所述上游环形密封件(122)安装于所述凹槽(120)中。
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，阻尼构件径向安装于所述密封护罩(112)的上游端与所述外部环形壁(102)之间。
6.根据权利要求4和5所述的组合件，其特征在于，所述上游环形接头(122)形成所述阻尼构件。
7.根据权利要求5结合权利要求1至3中任一项所述的组合件，其特征在于，所述阻尼构件是由从所述密封护罩(112)或相应从所述外部环形壁(102)径向延伸的弹性可变形突片(124)形成，所述外部环形壁(102)或相应所述密封护罩(112)能够支承在所述突片(124)的自由端上。
8.一种涡轮机，其包括根据前述权利要求中任一项所述的组合件。
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