軸向渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮器的末級(jí)內(nèi)部軸環(huán)墊片的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)導(dǎo)向輪葉組件。更具體地，本發(fā)明涉及一種渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮器導(dǎo)向輪葉組件，裝配有內(nèi)部軸環(huán)，內(nèi)部軸環(huán)具有墊片，以確保與渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)殼體的氣密性。本發(fā)明還涉及一種渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，具有布置在軸環(huán)和渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)殼體之間的墊片。
【背景技術(shù)】
[0002]渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)包括多個(gè)級(jí)(level)，諸如風(fēng)扇、壓縮器、燃燒室和渦輪。這些隔室固定到中間殼體，使得它們?nèi)勘贿B接起來(lái)。在渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)中循環(huán)的環(huán)形流穿過(guò)中間殼體。為了限制泄露，密封裝置設(shè)置在中間殼體與各隔室之間的界面處。特別地，直接固定到中間殼體的低壓壓縮器在其外部殼體處及其下游導(dǎo)向輪葉組件的內(nèi)部軸環(huán)處具有墊片。
[0003]上游導(dǎo)向輪葉組件的內(nèi)部軸環(huán)固定到葉片的內(nèi)端，并且以氣密方式與中間殼體的平面協(xié)作。為此，導(dǎo)向輪葉組件包括壓靠在殼體密封表面上的圓形硅墊片。
[0004]文獻(xiàn)EP 1426559A1公開(kāi)了一種用于低壓軸向渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮器的導(dǎo)向輪葉組件的內(nèi)軸環(huán)。壓縮器固定到渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的中間殼體，壓縮器末級(jí)的內(nèi)部軸環(huán)借助圓形墊片與中間殼體接觸。在渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行期間，例如由于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)本身的操作、吸入、泵送現(xiàn)象、不平衡質(zhì)量的存在或“風(fēng)扇葉片關(guān)閉(fan blade off) ”狀態(tài)，圓形墊片要承受振動(dòng)。這些振動(dòng)使墊片在徑向和軸向上變形，從而減少氣密性。另外，墊片可變得與中間外殼分離，從而形成泄露。墊片不再達(dá)到其接觸壓力或其標(biāo)稱(chēng)位置兩者。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]摶術(shù)問(wèn)題
[0006]本發(fā)明之目的是解決現(xiàn)有技術(shù)具有的至少一個(gè)問(wèn)題。更確切地，本發(fā)明旨在當(dāng)導(dǎo)向輪葉組件承受渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)時(shí)，保持導(dǎo)向輪葉組件在其內(nèi)部軸環(huán)與殼體密封表面之間連接點(diǎn)處的氣密性。
_7] 技術(shù)方案
[0008]本發(fā)明涉及一種軸向渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮器的導(dǎo)向輪葉組件，所述導(dǎo)向輪葉組件包括:徑向延伸的環(huán)形的葉片排；布置在所述葉片的內(nèi)端的內(nèi)部軸環(huán)，內(nèi)部軸環(huán)包括位于所述軸環(huán)的上游側(cè)或下游側(cè)之一的圓形墊片，以確保與所述渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的中間殼體的密封表面的氣密性，其特征在于，所述內(nèi)部軸環(huán)包括容納所述墊片的空腔。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，所述空腔可一體地形成在所述內(nèi)部軸環(huán)的材料中，所述軸環(huán)優(yōu)選地以聚合材料實(shí)現(xiàn)，更優(yōu)選地以具有有機(jī)基質(zhì)的復(fù)合材料實(shí)現(xiàn)。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，所述空腔由所述軸環(huán)的一部分和一個(gè)或多個(gè)增添至所述軸環(huán)且優(yōu)選地形成大致圓形形式的被增添構(gòu)件形成，所述內(nèi)部軸環(huán)和每個(gè)被增添構(gòu)件優(yōu)選地以具有有機(jī)基質(zhì)的復(fù)合材料形成。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，所述導(dǎo)向輪葉組件包括一鉤，所述鉤形成所述空腔，以將所述墊片保持在所述殼體的密封表面上和所述內(nèi)部軸環(huán)上，所述空腔優(yōu)選地形成基本上沿軸向敞開(kāi)的環(huán)形喉部。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，所述導(dǎo)向輪葉組件包括軸向地定界所述空腔的環(huán)形肩部，所述肩部?jī)?yōu)選地由徑向延伸的環(huán)形凸緣形成，所述環(huán)形肩部?jī)?yōu)選地由所述環(huán)形軸環(huán)和/或每個(gè)被增添構(gòu)件形成。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，所述導(dǎo)向輪葉組件包括徑向地定界所述空腔內(nèi)側(cè)的大致管狀面，所述管狀面可形成在所述環(huán)形軸環(huán)上和/或每個(gè)被增添構(gòu)件上，優(yōu)選地，至少一個(gè)被增添構(gòu)件的管狀面將所述墊片徑向地壓縮在所述內(nèi)部軸環(huán)的內(nèi)部表面上。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，所述墊片的大部分軸向地和/或徑向地布置在所述空腔內(nèi)側(cè)，所述墊片優(yōu)選地包括諸如硅材料的彈性體材料。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，所述墊片具有大致超環(huán)面(toroidal)的形式，所述墊片的旋轉(zhuǎn)輪廓優(yōu)選地大致是圓形、三角形或諸如平行四邊形的四邊形。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，所述墊片保證所述內(nèi)部軸環(huán)與每個(gè)被增添構(gòu)件之間的氣密性，優(yōu)選地正好圍繞所述內(nèi)部軸環(huán)。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，每個(gè)被增添構(gòu)件固定到所述內(nèi)部軸環(huán)，每個(gè)被增添構(gòu)件可被互鎖或粘性地結(jié)合至所述內(nèi)部軸環(huán)，或者在通過(guò)材料接合的固定手段的幫助下被固定到所述葉片。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，每個(gè)被增添構(gòu)件在所述內(nèi)部軸環(huán)的大部分軸向長(zhǎng)度上延伸，可在所述內(nèi)部軸環(huán)的整個(gè)軸向長(zhǎng)度上延伸，每個(gè)被增添構(gòu)件優(yōu)選地放置在所述內(nèi)部軸環(huán)的內(nèi)部表面上。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，所述內(nèi)部軸環(huán)的長(zhǎng)度是根據(jù)每個(gè)葉片的翼弦測(cè)量的所述翼弦的兩倍以上，每個(gè)被增添構(gòu)件的長(zhǎng)度可大于根據(jù)每個(gè)葉片的翼弦測(cè)量的所述翼弦。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，所述導(dǎo)向輪葉組件包括布置在所述內(nèi)部軸環(huán)的上游側(cè)或下游側(cè)的環(huán)形耐磨材料層，所述環(huán)形耐磨材料層與所述圓形墊片所包括的層軸向地相對(duì)，所述耐磨層可軸向地延伸到定界所述空腔的材料。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，所述內(nèi)部軸環(huán)和至少一個(gè)被增添構(gòu)件以不同的材料實(shí)現(xiàn)，每個(gè)被增添構(gòu)件的密度優(yōu)選地低于所述內(nèi)部軸環(huán)的密度。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，每個(gè)被增添構(gòu)件在通過(guò)材料接合的固定手段的幫助下被固定到所述內(nèi)部軸環(huán)，和/或每個(gè)被增添構(gòu)件緊密地裝配在所述內(nèi)部軸環(huán)的內(nèi)部表面上。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，所述管狀面軸向地和/或徑向地布置到所述內(nèi)部軸環(huán)的外部表面內(nèi)側(cè)。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，所述墊片軸向地延伸超出所述內(nèi)部軸環(huán)和/或每個(gè)被增添構(gòu)件。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，所述耐磨層由所述內(nèi)部軸環(huán)和/或每個(gè)被增添構(gòu)件軸向地定界。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，所述墊片緊密地裝配在所述空腔內(nèi)部表面的大部分上，優(yōu)選地裝配在所述空腔的整個(gè)內(nèi)部表面上，和/或所述墊片填充所述空腔的大部分內(nèi)部容積。
[0027]本發(fā)明還涉及一種軸向渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，包括:具有密封表面的殼體；至少一個(gè)壓縮器，具有以氣密方式與所述密封表面協(xié)作的導(dǎo)向輪葉組件，其特征在于，所述導(dǎo)向輪葉組件是根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)向輪葉組件，所述墊片優(yōu)選地軸向地壓縮在所述導(dǎo)向輪葉組件與所述殼體的密封表面之間。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，在所述殼體與所述內(nèi)部軸環(huán)之間有軸向游隙J，所述墊片在整個(gè)軸向游隙J上軸向地延伸，所述渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)優(yōu)選地包括至少一個(gè)渦輪、至少一個(gè)風(fēng)扇，所述殼體是所述渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的中間殼體，并且經(jīng)受住每個(gè)壓縮器、每個(gè)渦輪和每個(gè)風(fēng)扇的大多數(shù)力，可以是所有力。
[0029]提供的優(yōu)點(diǎn)
[0030]本發(fā)明允許將墊片有效地保持在殼體的密封表面上?？涨辉试S容納墊片，并將墊片保持在殼體表面上?？涨灰惑w地形成在內(nèi)部軸環(huán)的材料中的方案允許一體地實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的軸環(huán)。軸環(huán)可以通過(guò)碾磨實(shí)現(xiàn)，其空腔可以直接研磨和/或制造，這使生產(chǎn)成本降低。
[0031]由于被增添構(gòu)件，徑向壓應(yīng)力可以施加到墊片，這進(jìn)一步改進(jìn)了密封。被增添構(gòu)件允許支撐墊片，它形成的支撐改進(jìn)了定位，墊片保持到位。它進(jìn)一步允許墊片與殼體之間的接觸剛性化。順便地，被增添構(gòu)件顯著地改進(jìn)了內(nèi)部軸環(huán)的剛性，并限制了內(nèi)部軸環(huán)的軸向和/或徑向變形，諸如其不圓度(out-of-roundness)。被增添構(gòu)件的增添使得可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜形式的空腔而無(wú)需增加內(nèi)部軸環(huán)的生產(chǎn)成本。
[0032]被增添構(gòu)件允許保持導(dǎo)向輪葉組件的輕量化。事實(shí)上，被增添構(gòu)件可以比內(nèi)部軸環(huán)更輕的材料實(shí)現(xiàn)。例如，內(nèi)部軸環(huán)可以金屬實(shí)現(xiàn)，而被增添構(gòu)件可以聚合物實(shí)現(xiàn)，諸如復(fù)合材料。
[0033]在生產(chǎn)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)期間，壓