CN1467365A - 用于气体涡轮发动机螺栓固紧法兰的结构罩 - Google Patents

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Abstract

一种能够制造气体涡轮发动机(10)的结构罩(40)的方法。该方法包括形成锥环本体(52)，其包括整体形成的风阻罩部分(70)和密封法兰部分(70)；并形成多个从锥环本体的前侧(58)到其后侧(60)延伸的固紧件孔(196)；因此当安装在气体涡轮发动机中时，该风阻罩部分有助于相对气体流动路径屏蔽所述固紧件孔。

Description

用于气体涡轮发动机螺栓固紧法兰的结构罩
技术领域
本发明总的涉及气体涡轮发动机，并特别涉及用于气体涡轮发动机螺栓固紧法兰的结构罩。
背景技术
至少一些公知的气体涡轮发动机包括核心发动机，其按照串行流布置顺序具有压缩进行发动机的气流的高压压气机，燃烧燃料和空气的混合物的燃烧室以及包括多个转子叶片以从燃烧室排出的气流中获取旋转能的涡轮。
通常在气体流动路径上的构件采用螺栓固紧法兰连接一起。因为气体流动路径中空气的速度，在螺栓固紧的法兰中暴露的固紧件可能在螺栓固紧法兰的流动路径的下游导致不希望的流动路径的下游导致不希望的紊流。这种一般公称为片阻的紊流则会负面地影响发动机性能。
为了有利于消除由暴露的紧固件引起的风阻，至少一些公知的螺栓固紧法兰包括单独的风阻罩，其延伸通过该固紧件的头部或螺母以有助于使暴露于气体流动通路的固紧件最小化。然而，由于该罩的厚度，导致和那些没包括所述罩的螺栓固紧法兰相比必须使用更长的固紧件和附加对准法兰。因此，设置这种罩件就增加了总的加工组装时间、构件数量、发动机重量以及总机制造成本。
发明内容
在本发明的一方面中，设置一种用于制造气体涡轮发动机的结构罩的方法。该方法包括：形成包括整体构成的风阻罩部分和密封法兰部分的锥环本体；并形成多个从所述锥环本体的前侧延伸到该本体的后侧的固紧件孔，以便当安装在气体涡轮发动机上时该风阻罩部分有助于将固紧件孔相对气体流动路径屏蔽。
在本发明的另一方面中，设置用于气体涡轮发动机的结构罩。该罩包括锥环本体，其包括整体构成的风阻罩部分，密封法兰部分；和至少一个通过其中延伸的的固紧件孔；其中该风阻罩部分用于相对气体流动路径屏蔽固紧件。
在本发明的又一方面中，设置包括锥环结构罩的气体涡轮。该罩包括整体构成的风阻罩部分，密封法兰部分和多个延伸贯通其中的固紧件孔。该风阻罩部分构造成有助于将通过固紧件孔延伸的固紧件相对气体流动路径屏蔽。
附图说明
图1是气体涡轮发动机的示意图；
图2是可用于图1所示气体涡轮发动机的结构罩立体图；
图3是沿着线3-3截取的图2所示结构罩的横截面视图；
图4是沿着线4-4截取的图2所示结构罩的横截面图；
图5是沿着线3-3截取的包括图2所示结构罩的气体涡轮发动机剖取的局部横截面视图；以及
图6是可用于图1所示气体涡轮发动机的公知风阻罩的横截面图。
具体实施方式
图1是气体涡轮发动机10的示意图，其包括风扇组件12，高压压气机14和燃烧室16。发动机10还包括高压涡轮组件18和低压涡轮组件20。发动机10具有进气侧28和排气侧30。在一实施例中发动机10是商业上可从General Electric Aircaraft Engines，Cincinnati，Ohio买到的CF 34型发动机。
在运行时，空气流进风扇组件12中，然后压缩空气供应到高压压风机14。该高度压缩空气输送到燃烧室16。来自燃烧室16的气体流驱动涡轮18和20。而涡轮20驱动风扇组件12。涡轮18驱动高压压气机14。
图2是可用于气体涡轮发动机10的结构罩40的透视图。图3是沿线3-3截取的结构罩40的横截面图以及图4是沿线4-4截面的结构罩40的横截面图。图5是一沿着线3-3截取的包括结构罩40的气体涡轮发动机10的局部横截面视图。在该示范性具体实施例中，结构罩40是前面外部密封法兰并在发动机10中与高压涡轮组件18连接在燃烧室16的下游。更具体地，燃烧室16包括衬套46，其向下游延伸至涡轮喷嘴48，因此来自燃烧室16的气流通过涡轮喷嘴48排放。结构罩40从涡轮喷嘴48径向向内连接并位于高压涡轮叶片的第一级50的上游。
结构罩40是环形并包括在径向上延伸在内周边54和外周边56之间的锥环本体52。本体52还在轴向上延伸在前侧58和后侧60之间。锥环本体52是截头锥形，因此当连接在发动机10中时，外周边56在内周边54径向外侧并且在内周边54轴向下游。
本体52包括整体形成的风阻罩部分70和密封法兰部分72。更具体地风阻罩部分70从内周边58延伸到外周边56并且密封法兰72从风阻罩部分70弯曲地沿着外周边56的部分78延伸。
罩内周边58通过延伸到本体密封部分82的弧形突出部80限定。本体密封部分82有助于和高压涡轮密封件84构成密封83，并延伸在突出部80和本体连接部分86之间。在本示范性实施例中，当罩40连接在发动机10中时，因为本体52是截锥形的，故罩密封部分82从突出部80相对发动机对称中轴线(未示出)倾斜延伸。另外，在本实施例中，结构罩密封部分82包括多个延伸其中的冷却通孔88。更具体地罩连接部分86从罩密封部分82延伸到本体外周边56并有助于将结构罩40连接在发动机10中。在该实施例中，罩连接部分86基本上垂直于发动机对称中轴线。
多个固紧件支承座90在罩连接部分86内沿本体外周边56间置在周边上每个固紧件支承座90包括至少一固紧件孔92，其贯通其中地延伸在罩前侧58至罩后侧60之间。更具体地，孔92尺寸设置成接纳通过其中的固紧件96以便将罩40连接在发动机10中。在本实施例中，孔92轴向延伸通过支承座90并基本上平行于发动机对称中轴线。
相邻的固紧件支承座90沿着本体外周边56通过至少一制成扇形的凹槽110而隔开。更具体地，制成扇形的凹槽110沿本体外周边的周向上间置在罩连接部分86内。每个制成扇形的凹槽110是弯曲形状并从罩外周边56沿径向朝内延伸到径向内侧的凹槽表面112。更具体地，每个制成扇形的凹槽110从罩前侧58朝罩后侧60延伸。因此，制成扇形的凹槽110不会穿透罩后侧60，但是，反而有助于减少结构罩40的整体重量，于是有利于发动机性能的整体改善。
密封法兰部分72从风阻罩部分70弯曲地地沿外周边56的部分78延伸并有助于罩40在发动机10中的对准。更具体地，密封法兰只沿着靠近每个固紧件支承座90的外周边56延伸以便每个固紧件支承座90限定密封法兰部分72的一部分。另外，因为密封法兰部分72与风阻罩部分70和支承座90制为整体，故密封法兰部分72的厚度T1当罩40连接在发动机10中时不要求固紧件96的增大的长度114。
密封法兰部分72包括凹入的开孔120，其有助于将固紧件96和连接到固紧件96的护圈122与发动机10内的气体流路径屏蔽。每个凹入的开孔120从每个支承座90的后侧60朝着每个支承座90的前侧58延伸。另外，每个凹入开孔120具有大于每个固紧件孔92直径D2的直径D1。更具体地，每个凹入开孔120定位成基本上与每个固紧件孔92对中。凹入开孔直径D1也大于每个固紧件护圈122的外直径D3。支承座厚度T1在相应的支承座前侧58和凹入开孔120之间测得。
在安装期间，固紧件96延伸通过多个发动机结构安装部件106然后进入每个相应的罩固紧件开孔92中。固紧件96依此延伸进入凹入开孔120中；接着将护圈122连接到固紧件96上从而将罩40相对发动机部件106固定在发动机10内。在本实施例中，固紧件96是螺栓和护圈122是以螺纹连接到螺栓上的螺母。因为罩40整体地制有密封法兰部分72和风阻罩部分70，所以不需要另外的法兰以便使罩40相对发动机10的对准，而且也不需要另外的风阻罩以便屏蔽固紧件96和护圈122。此外，罩40有助于使固紧件96具有比其他已知连接到同样发动机部件106上的罩件更短的长度114。再有，如在下面将变得更清楚的那样，由于罩40整体制有密封法兰部分72和风阻部分70，因此，发动机10的整个长度短于已知包括分开的密封法兰和风阻罩的罩结构的长度，于是，有利于发动机10的整体重量减小。
图6是公知风阻罩200的横截面图。风阻罩200类似于结构罩40(图2、3、4和5所示)，并且在风阻罩200中的构件凡是和结构罩40的构件等同的构件在图6中使用与图2，3，4及5中所使用相同的参考标号。因此，风阻罩200包括外和内周边56和58，突出部部80和本体密封部分82。风阻罩200也包括环形连接部分202，该部分延伸在本体密封部分82和外周边56之间。更具体地，连接部分202沿径向从密封部分82向外延伸以限定延伸在连接部分202和密封部分82间的搁架204。连接部分202还包括多个延伸通过其中的通孔210并且在连接部分202中沿围绕风阻罩200在周向上间置。
每个通孔210尺寸设置成接纳通过其中的固紧件(未示出)。更具体地，密封法兰220连接到风阻罩200上并相邻于罩搁架204沿周向延伸以便多个延伸通过法兰220的通孔226与风阻罩通孔210基本上同心对准。当罩200连接到机10中的发动机安装构件106上时法兰220有助于保护罩200正确对准。
密封法兰220也限定凹入区域230，其有利于屏蔽那些用于将罩200安装在发动机10内的固紧件和相关的连接保持件(未示出)。更特别地，在组装期间，作为固紧件96(图5所示)的固紧件延伸通过同样的结构安装构件106(图5所示)，然而，延伸通过风阻罩200的固紧件具有比固紧件长度114(图5所示)更长的长度(未示出)。这种增加的固紧件长度是为了适应孔210附近的风阻罩连接部分202的厚度并适应连接在风阻罩200和密封法兰凹入区域230之间的环形密封法兰220的增大的厚度TSF所必需的。
上述的结构罩是低成本和高度可靠的。该整体罩整体形成以便包括风阻罩部分和密封法兰部分，因此，仅需要很少组装构件。该密封法兰部分有助于将安装固紧件相对气体涡轮发动机的气体流动路径屏蔽而且还有利于在安装时该罩的正确对准。因为该罩是整体构成的，所使用的安装固紧件的长度短于其他公知的连接到相同发动机构件上的罩用固紧件长度。另外，该罩包括多个制成扇形的凹槽，其与公知的连接到相同发动机构件的罩件相比减轻了罩的总体重量。结果，整体的结构罩有助于以低成本和可靠的方式减少制造成本。
在本发明对于各种具体实施例进行描述的同时，本领域熟练技术人员应认识到，本发明仍可做出修改变型，但都落入权利要求的构思和保护范围内。
附号说明10         气体涡轮发动机12         风扇组件14         高压压气机16         燃烧室18         高压涡轮20         低压涡轮28         进气侧30         排气侧40         结构罩46         燃烧室衬套48         涡轮喷嘴51         涡轮叶片52         锥环本体54         内周边56         外周边58         前面侧60         后面侧70         风阻罩部分72         法兰部分78         外周边部分80         突出部82         密封部分83         密封84         涡轮密封件86         连接部分88         冷却开口90         固紧件凸座92         固紧件孔96         固紧件106         发动机构件110         凹部112         内凹部表面T1          密封法兰厚度114         固紧件长度120         凹入开口122         固紧件护圈D1         开孔直径D3         固紧件护圈外径200         风阻罩202         连接部分204         搁架210         连接部分孔220         密封法兰230         凹入区域TWC        风阻罩部分的厚度TSP        密封法兰的厚度

Claims (20)

1.一种用于制造一气体涡轮发动机(10)的结构罩(40)的方法，所述方法包括：
形成一包括一整体构成的风阻罩部分(70)和一密封法兰部分(72)的锥环本体(52)；以及
形成多个从锥环本体的前侧(58)延伸到其后侧(60)的固紧件孔(92)，使得当安装在气体涡轮发动机中时，该风阻罩部分有助于将固紧件孔相对一气体流动路径屏蔽。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，形成一锥环本体(52)还包括形成一含有多个固紧件支承座(90)的本体，这些支承座(90)沿该本体的外周边(56)在周向上间隔设置。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，形成至少一紧固件孔(92)还包括形成所述位于固紧件支承座(90)内的固紧件孔。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括形成多个制成扇形的凹槽(110)，其沿着该本体外周边(56)在周向上间隔设置，因此每个制成扇形的凹槽在相邻的固紧件支承座(90)之间弯曲延伸。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，形成一锥环本体(52)还包括形成如下的本体使得该罩密封法兰部分(72)沿着罩外周边(56)部分延伸。
6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，形成一锥环本体(52)还包括形成如下本体使得该罩密封法兰部分(72)仅在每个固紧件支承座(90)附近延伸。
7.一种用于气体涡轮发动机(10)的结构罩(40)所述罩，包括一锥环本体(52)，其包括一整体形成的风阻罩部分(70)，一密封法兰部分(72)和至少一延伸通过其中的固紧件孔(92)，所述风阻罩部分用于相对一气体流动路径屏蔽一固紧件(96)。
8.如权利要求7所述的结构罩(40)，其特征在于，所述罩还包括多个沿着所述罩的外周边(56)定位的固紧件支承座(90)。
9.如权利要求8所述的结构罩(40)，其特征在于，所述至少一孔(92)延伸通过至少一固紧件支承座(90)。
10.如权利要求7所述的结构罩(40)，其特征在于，还包括多个沿着罩的外周边(56)弯曲延伸的扇形凹槽(110)。
11.如权利要求10所述的结构罩(40)，其特征在于，所述罩还包括多个固紧件支承座(90)。
12.如权利要求11所述的结构罩(40)，其特征在于，每个所述扇形的凹槽(110)在相邻的固紧件支承座(90)之间沿周向延伸。
13.如权利要求7所述的结构罩(40)，其特征在于，所述密封法兰部分(72)至少部分地沿每个所述至少一固紧件孔(92)附近的所述罩的外周边(56)延伸。
14.一种气体涡轮发动机(10)包括一锥环结构罩(40)，所述罩包括一整体形成的风阻罩部分(70)，一密封法兰部分(72)，和多个延伸通过其中的固紧件孔(92)，所述风阻罩部分构造成有助于将延伸通过所述固紧件孔的固紧件(96)相对一气体流动路径屏蔽。
15.如权利要求14所述的气体涡轮发动机(10)，其特征在于，所述罩(40)还包括多个支承座(90)，每个所述固紧件孔(92)延伸通过一相应的支承座。
16.如权利要求15所述的气体涡轮发动机(10)，其特征在于，所述罩(40)还包括多个沿着所述罩的外周边(56)延伸的扇形凹槽(110)。
17.如权利要求16所述的气体涡轮发动机(10)，其特征在于，所述多个支承座(90)沿着罩外周边(56)之周向上间隔设置，每个所述的扇形凹槽(110)在相邻支承座之间弯曲延伸。
18.如权利要求15所述的气体涡轮发动机(10)，其特征在于，所述罩密封法兰部分(72)至少部分地沿着罩(40)的外周边(56)延伸。
19.如权利要求18所述的气体涡轮发动机(10)，其特征在于，所述罩密封法兰部分(72)仅在支承座(90)附近弯曲延伸。
20.如权利要求15所述的气体涡轮发动机(10)，其特征在于，所述罩(40)包括一前侧(58)和一后侧(60)，每个所述支承座(90)包括一从所述罩后侧朝向所述罩前侧延伸的凹入开孔(120)。
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