專利名稱：引導(dǎo)氣流進(jìn)入渦輪機(jī)燃燒腔的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于引導(dǎo)氣流進(jìn)入渦輪機(jī)燃燒腔的設(shè)備，例如航空渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)
或渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)。 這種類型的設(shè)備被安裝在壓縮機(jī)的出口處且其包括在擴(kuò)散器之后的導(dǎo)流板，所 述擴(kuò)散器包括通過(guò)徑向隔板連接在一起的轉(zhuǎn)子的兩個(gè)同軸壁，以及所述導(dǎo)流板包括分別 與所述擴(kuò)散器中轉(zhuǎn)子的兩壁軸向?qū)R的兩個(gè)同軸護(hù)罩，以及大致徑向的葉片延伸在這兩 個(gè)同軸護(hù)罩之間。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，公知技術(shù)是互相獨(dú)立地制造導(dǎo)流板和擴(kuò)散器，以優(yōu)化它們的形 狀、它們的尺寸和它們功能，然后通過(guò)合適機(jī)構(gòu)將導(dǎo)流板下游端固定至擴(kuò)散器的上游 端。然而，所使用的固定機(jī)構(gòu)是笨重的且其體積大，以及還可在穿過(guò)該設(shè)備的氣流中產(chǎn) 生壓力差。 還有，公知技術(shù)是將導(dǎo)流板和擴(kuò)散器一體化被制造。然而，這種技術(shù)非常受 限制，這是因?yàn)樗荒苓M(jìn)行功能被優(yōu)化也不能夠制造復(fù)雜的導(dǎo)流板，尤其是，導(dǎo)流板包 括大量小徑向尺寸的葉片(例如，導(dǎo)流板包括超過(guò)100個(gè)葉片)。具體地， 一體化鑄造導(dǎo) 流板和擴(kuò)散器是極其復(fù)雜的，這是因?yàn)樾枰迦朐趯?dǎo)流板葉片和擴(kuò)散器徑向隔板之間的 鑄造模具是非常不可接近的，從而如果不想不取出的話則是非常困難的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的具體目的是提供一種針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中這些問(wèn)題的簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)且有效的 解決方案。 為此，本發(fā)明提出一種引導(dǎo)氣流進(jìn)入渦輪機(jī)燃燒腔的設(shè)備，其包括在擴(kuò)散器 之后的導(dǎo)流板，所述導(dǎo)流板包括兩個(gè)同軸護(hù)罩，大致徑向的葉片在這兩個(gè)同軸護(hù)罩之間 延伸，所述擴(kuò)散器包括通過(guò)徑向隔板連接在一起的轉(zhuǎn)子的兩同軸壁，其中所述導(dǎo)流板的 護(hù)罩中之一與擴(kuò)散器的轉(zhuǎn)子中的一個(gè)壁一體化被形成，所述導(dǎo)流板的護(hù)罩中之另一被添 加和連接至所述擴(kuò)散器的轉(zhuǎn)子中的另一個(gè)壁，所述導(dǎo)流板葉片通過(guò)一端被固定至所述導(dǎo) 流板的一護(hù)罩且以小間隙與另一護(hù)罩在其另一端分開(kāi)。 依據(jù)本發(fā)明，所述導(dǎo)流板中僅僅一個(gè)護(hù)罩與所述擴(kuò)散器一體化被形成，所述導(dǎo) 流板的另一護(hù)罩例如通過(guò)焊接被連接和固定至所述擴(kuò)散器，以使該設(shè)備成為一體單元。 依據(jù)本發(fā)明的該設(shè)備因此不需要任何特殊的笨重且大體積的固定機(jī)構(gòu)，從而允許設(shè)備質(zhì) 量被減小且使它可能不用限制空氣動(dòng)力功能，從而使用該設(shè)備引導(dǎo)氣流。
因此，本發(fā)明是對(duì)此所使用的制造技術(shù)的折中方案，允許功能被優(yōu)化的同時(shí)保 持制造的相對(duì)便易性。具體地，所述導(dǎo)流板的形狀和大小可以獨(dú)立于所述擴(kuò)散器被優(yōu) 化，從而不受所使用的生產(chǎn)該設(shè)備的方法限制，因此使所述導(dǎo)流板成為復(fù)雜的且具有小 徑向尺寸及許多葉片成為可能。例如，在所述導(dǎo)流板護(hù)罩之一和所述擴(kuò)散器與所述導(dǎo)流板葉片和所述擴(kuò)散器徑向隔板一起被形成為單一鑄造體時(shí)，鑄造模具是容易抽取的，因 為所述導(dǎo)流板中的另一護(hù)罩是不存在的。 —般地，本發(fā)明使節(jié)省生產(chǎn)所述導(dǎo)流板的護(hù)罩中之一的需要成為可能，因?yàn)檫@ 個(gè)護(hù)罩與所述擴(kuò)散器一起被鑄造。另外，本發(fā)明使節(jié)省生產(chǎn)導(dǎo)流板葉片成為可能，此時(shí) 它們與所述擴(kuò)散器一起被鑄造。 此外，制造和安裝被簡(jiǎn)化，并且實(shí)現(xiàn)在當(dāng)前技術(shù)上非常明顯的質(zhì)量節(jié)省。因?yàn)?導(dǎo)流板-擴(kuò)散器組件最終為一片整塊單元，所以它還減少了不一致的風(fēng)險(xiǎn)，減少了制造次 數(shù)及提高了可靠度。 依據(jù)本發(fā)明的另一特點(diǎn)，所述導(dǎo)流板的所述外護(hù)罩和所述擴(kuò)散器轉(zhuǎn)子的所述外 壁被一體化形成，以及所述導(dǎo)流板內(nèi)護(hù)罩的末端例如通過(guò)焊接被固定到所述擴(kuò)散器轉(zhuǎn)子 的內(nèi)壁的上游端。 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述導(dǎo)流板的所述葉片經(jīng)由它們的徑向外端被固定 到所述導(dǎo)流板的外護(hù)罩，和以小徑向間隙與導(dǎo)流板內(nèi)護(hù)罩分開(kāi)。 作為選擇，所述導(dǎo)流板的所述葉片經(jīng)由它們的徑向內(nèi)端被固定至所述導(dǎo)流板的 內(nèi)護(hù)罩，和以小徑向間隙與所述導(dǎo)流板外護(hù)罩分開(kāi)。 所述葉片和所述倒流護(hù)罩之間間隙在運(yùn)轉(zhuǎn)中在例如大約0.1至0.5mm之間變化。
例如通過(guò)銅焊，通過(guò)將所述葉片的一個(gè)末端插入和固定在制造在所述護(hù)罩中的 相應(yīng)槽中，將所述葉片固定至所述導(dǎo)流板的護(hù)罩。因此，所述葉片可以被優(yōu)化且獨(dú)立于 所述護(hù)罩而制造，所述葉片固定到所述護(hù)罩。 作為選擇，所述葉片與所述導(dǎo)流板護(hù)罩一體化被形成。在這個(gè)護(hù)罩為所述導(dǎo)流 板外護(hù)罩時(shí)，所述葉片與所述擴(kuò)散器同時(shí)被形成。 所述導(dǎo)流板的內(nèi)護(hù)罩方便地包括環(huán)形軸向凸緣，其與所述擴(kuò)散器轉(zhuǎn)子的內(nèi)壁相 合作，使所述護(hù)罩容易定位且被固定在所述擴(kuò)散器上。 本發(fā)明還涉及一種用于渦輪機(jī)的擴(kuò)散器，包括通過(guò)徑向隔板連接在一起的轉(zhuǎn)子 的兩個(gè)同軸壁，其中所述擴(kuò)散器轉(zhuǎn)子中的一個(gè)壁在上游方向軸向伸展過(guò)所述擴(kuò)散器轉(zhuǎn)子 的另一個(gè)壁，以形成意于被軸向定位在所述擴(kuò)散器上游的導(dǎo)流板護(hù)罩。 依據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述導(dǎo)流板的壁的上游伸展包括多個(gè)圍繞所述擴(kuò)散器軸均勻 分布的徑向貫通槽。例如，有100多個(gè)這種槽。 作為選擇，所述導(dǎo)流板壁的上游伸展與圍繞所述擴(kuò)散器軸均勻分布的徑向葉片
一體化被形成。例如，有ioo多個(gè)這種葉片。 本發(fā)明還涉及一種用于渦輪機(jī)導(dǎo)流板的護(hù)罩，以及該護(hù)罩與從護(hù)罩的圓周表面 徑向伸展的且圍繞護(hù)罩的軸均勻分布的葉片一體化被形成。 本發(fā)明還涉及一種用于渦輪機(jī)導(dǎo)流板的護(hù)罩，以及該護(hù)罩包括多個(gè)圍繞護(hù)罩的 軸均勻分布的徑向貫通槽。 此外，本發(fā)明還涉及一種用于渦輪機(jī)導(dǎo)流板的葉片，其包括用于氣體的前沿和 后沿，以及其在其縱向端中之一處包括在導(dǎo)流板護(hù)罩中、以大致平行于葉片縱向軸的方 向用于裝配進(jìn)相應(yīng)槽的機(jī)構(gòu)。 最后，本發(fā)明涉及一種渦輪機(jī)，諸如航空渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)或渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī) 之類且其包括此上所述的設(shè)備。


根據(jù)閱讀作為非限制例子給出的下面說(shuō)明書(shū)以及參考附圖，本發(fā)明將被更好地 理解，本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)將變得清楚，附圖中 圖1是依據(jù)本發(fā)明的引導(dǎo)氣流設(shè)備的軸向部分的局部示意圖； 圖2是關(guān)于圖1部件的大比例示意圖； 圖3是依據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的變型實(shí)施例的透視圖，從上游方向看去且沒(méi)有導(dǎo)流 板的內(nèi)護(hù)罩； 圖4是圖3的設(shè)備的另一透視圖； 圖5是對(duì)應(yīng)于圖2的且示出本發(fā)明的另一變型實(shí)施例的示意圖； 圖5a是本發(fā)明變型實(shí)施例中細(xì)節(jié)的放大示意圖； 圖6是圖5中設(shè)備的透視圖，從上游看去且沒(méi)有導(dǎo)流板的內(nèi)護(hù)罩和葉片； 圖7是圖6中導(dǎo)流板中的部件的透視圖； 圖8是對(duì)應(yīng)于圖7的且示出導(dǎo)流板的變型實(shí)施例的示意圖。
具體實(shí)施例方式
依據(jù)本發(fā)明在圖1所示的設(shè)備IO被軸向安裝在定位在上游處壓縮機(jī)(未示出)和 渦輪機(jī)燃燒腔12之間，以校直和引導(dǎo)離開(kāi)壓縮機(jī)的氣流并且將空氣供給給腔12，該腔12 本身饋送位于腔下游的渦輪機(jī)(未示出)。 從上游方向至下游，設(shè)備IO包括被連接在一起且由外截頭圓錐體網(wǎng) (frustoconical web)和內(nèi)截頭圓錐體網(wǎng)24支撐的導(dǎo)流板14和擴(kuò)散器16，外截頭圓錐體網(wǎng) 在上游方向向外發(fā)散且通過(guò)外環(huán)形凸緣20被固定至腔體的外殼體22，內(nèi)截頭圓錐體網(wǎng)24 在下游方向向內(nèi)會(huì)聚且通過(guò)內(nèi)環(huán)形凸緣26被固定至腔體12的內(nèi)殼體28。
腔體的外殼體22支撐均勻分布在圍繞腔體縱向軸的圓周上的燃料噴射器30，以 及在它們徑向內(nèi)端向腔體內(nèi)開(kāi)口。噴射進(jìn)腔體內(nèi)的燃料意于與離開(kāi)設(shè)備10的空氣相混 合，然后燃燒被噴射進(jìn)渦輪，以驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)軸的旋轉(zhuǎn)。 擴(kuò)散器16包括被連接至內(nèi)截頭圓錐體網(wǎng)24的轉(zhuǎn)子內(nèi)壁32和被連接至外截頭圓 錐體網(wǎng)18的轉(zhuǎn)子內(nèi)壁34，壁32和34通過(guò)例如這些中的18的徑向隔板36被連接在一起。
導(dǎo)流板14包括軸向與擴(kuò)散器中轉(zhuǎn)子內(nèi)壁32相對(duì)齊的內(nèi)護(hù)罩38、軸向與擴(kuò)散器 中轉(zhuǎn)子外壁34相對(duì)齊的外護(hù)罩40和軸向伸展在導(dǎo)流板的內(nèi)護(hù)罩38和外護(hù)罩40之間的葉 片。例如有126片葉片，它們獨(dú)立于擴(kuò)散器的徑向隔板36且在上游方向上與擴(kuò)散器的徑 向隔板36軸向偏移。 在圖1和2所示的例子中，導(dǎo)流板14中的外護(hù)罩40和葉片42與擴(kuò)散器16中的 外壁34被一體化形成。導(dǎo)流板內(nèi)護(hù)罩38在其下游端例如通過(guò)焊接被固定至擴(kuò)散器內(nèi)壁 32的上游端，其與各個(gè)葉片42的徑向內(nèi)端以小徑向間隙46分離開(kāi)。導(dǎo)流板中的葉片42 和外護(hù)罩40例如與擴(kuò)散器16被一體化鑄造。護(hù)罩38在其下游端的內(nèi)徑等于擴(kuò)散器在其 上游端的壁32的內(nèi)徑。 由于葉片42和導(dǎo)流板中的護(hù)罩38、 40受到的離心力和熱膨脹，葉片的徑向內(nèi)端 和內(nèi)護(hù)罩之間的徑向間隙46在運(yùn)轉(zhuǎn)中可以從O.lmm變化至0.5mm。
在圖3和4中所述的變型實(shí)施例中，葉片42它們徑向外端48被固定至導(dǎo)流板的 外護(hù)罩40，該導(dǎo)流板一直與擴(kuò)散器16 —體化地被形成。葉片的徑向內(nèi)端50以小徑向間 隙46與導(dǎo)流板的內(nèi)護(hù)罩(未描述)分開(kāi)，導(dǎo)流板被焊接至擴(kuò)散器內(nèi)壁32的上游端51。
在常規(guī)方法中，葉片42包括在其上游端被連接在前沿56及在其下游端被連接 至后沿58的內(nèi)弧面52或凹內(nèi)表面和外弧面54或凸外表面。例如，通過(guò)ECM(Electro Chemical Maching，電化加工)制造葉片。 各個(gè)葉片中的徑向外端部件形成有插入被制造在導(dǎo)流板外護(hù)罩40中的相應(yīng)槽60 的機(jī)構(gòu)48。槽60基本上是徑向的且是貫通槽，而且圍繞護(hù)罩軸均勻分布。葉片的插入 機(jī)構(gòu)48在大致徑向方向被結(jié)合在槽60中，并且被保持在那里，例如通過(guò)將葉片的徑向外 端銅焊至護(hù)罩40的外圓周表面。使用護(hù)罩的激光切割，槽60可以被鑄造或形成。
在一個(gè)具體實(shí)施例中，借助于在葉片徑向外端和護(hù)罩外圓周表面之間的手工定 點(diǎn)閃光焊接(點(diǎn)直徑例如為lmm)或者電弧焊接，將葉片42容納在護(hù)罩的槽60中合適位 置中。 在圖5至8中所述的另一變型中，導(dǎo)流板的葉片42通過(guò)它們的徑向內(nèi)端被固定 至導(dǎo)流板的內(nèi)護(hù)罩38，內(nèi)護(hù)罩38在其下游端被連接和固定至擴(kuò)散器內(nèi)壁32的上游端。 擴(kuò)散器的外護(hù)罩40與擴(kuò)散器16—體化被形成，并且以小徑向間隙與各個(gè)葉片的徑向外端 分開(kāi)。 圖7中，導(dǎo)流板的葉片42和分內(nèi)護(hù)罩38通過(guò)合適的技術(shù)被一體化形成，例如鑄 造、EDM(電火花加工)、高速銑削等。 作為可選擇的以及如圖8中所述的，葉片42的徑向內(nèi)端62被插入且固定在內(nèi)護(hù) 罩的相應(yīng)徑向槽64中。這些葉片類似于參考圖3和4所述的那些，護(hù)罩中的槽64為均 勻圍繞護(hù)罩軸分布的貫通槽。葉片的徑向內(nèi)端可以被銅焊至護(hù)罩38的內(nèi)圓周表面。
導(dǎo)流板的內(nèi)護(hù)罩38有利地包括中心軸向環(huán)形緣66(圖5a)，中心軸向環(huán)形緣66意 于徑向結(jié)合在擴(kuò)散器的內(nèi)壁內(nèi)側(cè)，以使它容易裝配護(hù)罩。通過(guò)將這個(gè)凸緣66的下端焊接 至壁32的內(nèi)部圓周表面，將該例子中的護(hù)罩38固定至擴(kuò)散器中的波32，以阻止焊接材料 焊點(diǎn)或焊珠凸出該設(shè)備內(nèi)側(cè)以及干擾通過(guò)該設(shè)備的氣流。各個(gè)前面提及的設(shè)備的內(nèi)護(hù)罩 38還可以裝備有軸向邊緣66。 在圖4、 5和6中的例子中，擴(kuò)散器16包括分配器70，分配器70由在擴(kuò)散器內(nèi) 壁32和外壁34之間的擴(kuò)散器徑向隔板36支撐，該分配器具有將離開(kāi)導(dǎo)流板的氣流分成 兩個(gè)同軸環(huán)形流的用途。 導(dǎo)流板14和擴(kuò)散器16例如由基于鎳和鉻的合金制造。
權(quán)利要求
一種用于渦輪機(jī)的擴(kuò)散器，其包括通過(guò)徑向隔板連接在一起的轉(zhuǎn)子的兩個(gè)同軸壁，其中所述擴(kuò)散器轉(zhuǎn)子中的一個(gè)壁在上游方向軸向延伸過(guò)擴(kuò)散器轉(zhuǎn)子的另一個(gè)壁，以形成意于軸向定位在所述擴(kuò)散器上游的導(dǎo)流板護(hù)罩。
2. 如權(quán)利要求1所述的擴(kuò)散器，其中所述導(dǎo)流板壁的上游伸展包括多個(gè)圍繞所述擴(kuò)散 器軸均勻分布的徑向貫通槽。
3. 如權(quán)利要求1所述的擴(kuò)散器，其中所述導(dǎo)流板壁的上游伸展與圍繞所述擴(kuò)散器軸均 勻分布的徑向葉片一體化被形成。
4. 如權(quán)利要求2或3所述的擴(kuò)散器，其中所述導(dǎo)流板壁的上游伸展包括100多個(gè)徑向 葉片或槽。
全文摘要
一種用于引導(dǎo)氣流進(jìn)入渦輪機(jī)燃燒腔的設(shè)備，其包括在擴(kuò)散器(16)之后的導(dǎo)流板(14)，一個(gè)導(dǎo)流板的護(hù)罩(40)與擴(kuò)散器的轉(zhuǎn)子中的一個(gè)壁(34)一體化被形成，另一個(gè)導(dǎo)流板護(hù)罩(38)被添加和連接至擴(kuò)散器的轉(zhuǎn)子中的另一個(gè)壁(32)，導(dǎo)流板葉片(42)通過(guò)一端被固定至導(dǎo)流板中的一個(gè)護(hù)罩(40)以及在它們的另一端以小間隙(46)與另一個(gè)護(hù)罩(38)分開(kāi)。
文檔編號(hào)F23R3/14GK101691931SQ20091017964
公開(kāi)日2010年4月7日 申請(qǐng)日期2007年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月29日
發(fā)明者呂克·達(dá)格內(nèi) 申請(qǐng)人:斯奈克瑪