專利名稱：具有熱適應(yīng)性的阻礙密封裝置的制作方法
〔技術(shù)領(lǐng)域〕本發(fā)明涉及燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的靜密封裝置。
〔背景技術(shù)〕燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)包括一個(gè)向燃燒室提供壓縮空氣的壓縮機(jī)，在燃燒室中，空氣與燃料混合并燃燒而產(chǎn)生熱的燃?xì)?。這些氣體向下游流到一個(gè)或多個(gè)渦輪中，渦輪從其中吸取能量來(lái)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)并提供有用功，例如為飛機(jī)提供動(dòng)力。在渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)中，其通常包括設(shè)置在核心發(fā)動(dòng)機(jī)前部的風(fēng)扇，高壓渦輪為核心發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮機(jī)提供動(dòng)力。低壓渦輪設(shè)置在高壓渦輪的下游來(lái)為風(fēng)扇提供動(dòng)力。
發(fā)動(dòng)機(jī)具有經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)、燃燒室和渦輪用于熱的燃?xì)獾某跫?jí)流動(dòng)通道。此外，還具有用于其它目的的次級(jí)流動(dòng)通道，例如，冷卻氣流、油箱增壓等，以及與發(fā)動(dòng)機(jī)初級(jí)流動(dòng)通道隔離開(kāi)的各種封閉腔。
在現(xiàn)有技術(shù)中，通常需要在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的熱區(qū)域內(nèi)的各個(gè)位置并靠近初級(jí)流動(dòng)通道的地方設(shè)置阻礙密封裝置，以避免熱的燃?xì)獗晃氚l(fā)動(dòng)機(jī)腔。典型的阻礙密封裝置具有L形橫截面，該橫截面包括一個(gè)例如在兩個(gè)靜止結(jié)構(gòu)之間的螺栓連接位置處用于固定密封裝置的徑向腿部或凸緣和一個(gè)位于流動(dòng)通道附近的軸向延伸的腿部。阻礙密封裝置的工作特性是，靠近流動(dòng)通道的軸向腿部將在高溫下進(jìn)行工作，而凸緣部分則通常在較低的溫度下進(jìn)行工作。軸向腿部通常為一個(gè)圓筒形的凸緣，其中產(chǎn)生的熱應(yīng)力是破壞性的，并會(huì)使密封裝置的軸向腿部產(chǎn)生翹曲或低循環(huán)疲勞破裂。
因此，需要一種在高溫條件下具有較長(zhǎng)使用壽命的阻礙密封裝置。
〔發(fā)明內(nèi)容〕本發(fā)明就是出于這種需要來(lái)提供一種用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的密封裝置，其包括一個(gè)具有L形橫截面的環(huán)形環(huán)，該L形橫截面具有一個(gè)徑向延伸的腿部和一個(gè)軸向延伸的腿部。在軸向腿部上設(shè)有多個(gè)波紋以便于使其在圓周方向具有柔性。
本發(fā)明以及它優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)可從下面結(jié)合附圖所詳細(xì)描述的說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)中得出。
〔


〕在本申請(qǐng)文件的結(jié)論部分中特別指出了本發(fā)明的主題，并對(duì)此提出了明確的權(quán)利要求。通過(guò)結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的詳細(xì)描述可更好地理解本發(fā)明，其中圖1是燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的局部橫截面圖。
圖2是本發(fā)明阻礙密封裝置的局部后視圖。
圖3是圖2沿3-3的橫截面圖。
圖4是圖3沿4-4的橫截面圖。
〔具體實(shí)施方式
〕如圖所示，其中，在全文中，相同的標(biāo)號(hào)表示相同的部件，圖1是燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的局部橫截面圖。圖中所示的特定部件只是出于示例的目的給出的，本發(fā)明可等效地應(yīng)用于類似結(jié)構(gòu)的其它部件中。圖1示出了低壓渦輪外殼12前端中的一部分，其通常為繞發(fā)動(dòng)機(jī)縱向軸線(未示出)的一個(gè)環(huán)形結(jié)構(gòu)。環(huán)形渦輪中間支架14貼靠著外殼12，并通過(guò)緊固裝置16固定在外殼上。外殼12和渦輪中間支架14分別都具有一個(gè)基本上徑向延伸的結(jié)合面，在圖1中分別用標(biāo)號(hào)13和15表示。外殼12具有設(shè)置在其徑向內(nèi)部的環(huán)形凸緣56。在圖示實(shí)施例中，緊固裝置16為螺母18和螺栓20。當(dāng)然也可采用可將兩個(gè)部件固定在一起的其它任何類型的緊固裝置，例如，用鉚釘(未示出)來(lái)代替螺母18和螺栓20，或者，外殼12或支架14中的一個(gè)具有內(nèi)螺紋孔，螺栓20旋入到上述螺紋孔中。
大致為環(huán)形的渦輪噴嘴22從渦輪中間支架14上懸垂下來(lái)，并具有一個(gè)弧形噴嘴帶54，噴嘴帶54具有構(gòu)成熱氣流動(dòng)通道27的一部分邊界的表面23。中空的冷卻噴嘴翼形50(圖1中示出了其局部)從噴嘴帶54徑向向內(nèi)延伸。大致為環(huán)形的渦輪殼體24設(shè)置在外殼12徑向向內(nèi)的位置上，并具有構(gòu)成熱氣流動(dòng)通道27的一部分邊界的表面25。在外殼12和渦輪殼體24之間的空間內(nèi)形成一個(gè)環(huán)形空腔28，在渦輪中間支架14和渦輪噴嘴22之間的空間內(nèi)形成環(huán)形空腔29。翼形50具有一個(gè)可接納經(jīng)入口(未示出)來(lái)自空腔29的冷卻氣流的內(nèi)腔52。冷卻空氣在冷卻了翼形50的內(nèi)部之后，經(jīng)出口26流出翼形50。在渦輪噴嘴22和渦輪殼體24之間存在周向間隙58。在渦輪中間支架14和外殼12之間的連接部位處設(shè)有一個(gè)環(huán)形阻礙密封裝置30。該阻礙密封裝置30大致是一個(gè)具有大致L形截面的圓環(huán)。阻礙密封裝置30具有一個(gè)形成一個(gè)徑向延伸腿部32的圓周凸緣和另一個(gè)形成一個(gè)軸向延伸腿部34的圓周凸緣。
如圖2、3和4所示，其中更為詳細(xì)地示出了阻礙密封裝置30。在密封裝置30的軸向腿部34上設(shè)有環(huán)形布置的波紋38。波紋38包括相對(duì)于徑向向外的方向分別為凹形和凸形的交替波浪40和42。波紋38使軸向腿部34在周向具有柔性，從而在溫度變化過(guò)程中可進(jìn)行收縮和膨脹而不會(huì)發(fā)生翹曲或破裂。波紋38的數(shù)量和尺寸可進(jìn)行變化來(lái)滿足特定的需求。
徑向腿部32具有多個(gè)通孔36，在將徑向腿部32布置在結(jié)合面13和15之間時(shí)，通孔36可允許緊固裝置16穿過(guò)。在徑向腿部上還設(shè)有另外的孔37，該孔包括用于接納緊固件(未示出)頭部的埋頭沉孔(見(jiàn)圖3)。阻礙密封裝置30可利用穿過(guò)埋頭沉孔37的緊固件固定到渦輪中間支架14的螺紋孔(未示出)中。從而在不安裝渦輪外殼12的情況下就可將阻礙密封裝置30固定到渦輪中間支架14上，并在組裝發(fā)動(dòng)機(jī)的過(guò)程中將其用作定位件而使渦輪噴嘴部分22保持就位。徑向腿部32還可包括一個(gè)或多個(gè)槽39，所述槽可允許冷卻空氣從空腔29經(jīng)渦輪中間支架14上的通道(未示出)通過(guò)徑向腿部32流動(dòng)到渦輪外殼12中的通道(未示出)中然后到達(dá)空腔28，并對(duì)其進(jìn)行測(cè)量。在圖示實(shí)施例中，槽39沿徑向伸長(zhǎng)。阻礙密封裝置30可通過(guò)公知的方法進(jìn)行制造，并由任何可承受發(fā)動(dòng)機(jī)工作溫度的材料例如鎳基或鈷基合金制成。一種適當(dāng)?shù)牟牧鲜欠蟂AE標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)AMS5608的高溫鈷合金。
在工作中，燃?xì)饨?jīng)熱氣流動(dòng)通道27大致沿箭頭A(圖1)所示的方向流動(dòng)。單獨(dú)的冷卻氣流流入到空腔29。冷卻空氣流入翼形50的內(nèi)腔52，將其中的熱量帶走，并如箭頭B所示經(jīng)出口26流出翼形50。用過(guò)的冷卻空氣經(jīng)出口26沿徑向流出。不受約束離開(kāi)的氣流會(huì)使外殼12的凸緣56過(guò)熱。阻礙密封裝置30的軸向腿部34形成了從出口26流出氣流的一個(gè)障礙，從而促使用過(guò)的冷卻氣流沿徑向向內(nèi)離開(kāi)凸緣56，并引導(dǎo)其經(jīng)過(guò)間隙58并返回到流動(dòng)通道27。本發(fā)明阻礙密封裝置30的軸向腿部34上的波紋38使密封裝置30在圓周方向具有柔性。在工作過(guò)程中，當(dāng)軸向腿部34的溫度比密封裝置30的其余部分的溫度高很多時(shí)，波紋38就允許密封裝置30的軸向和徑向腿部在圓周方向具有不同的伸長(zhǎng)量并同時(shí)保持較低的應(yīng)力水平。因此，密封裝置30就不會(huì)象現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)那樣具有破壞性的熱應(yīng)力，從而使用壽命長(zhǎng)。
上面對(duì)用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的一種密封裝置進(jìn)行了描述，該密封裝置包括一個(gè)環(huán)形的環(huán)，所述環(huán)具有L形橫截面，該L形橫截面具有一個(gè)徑向延伸的腿部和一個(gè)軸向延伸的腿部。在軸向腿部上設(shè)有多個(gè)波紋，從而使其在圓周方向具有柔性。盡管上面是對(duì)特定實(shí)施例進(jìn)行的描述，但顯然，在不脫離本發(fā)明宗旨和所附權(quán)利要求書(shū)的范圍的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可做出各種的變型。
權(quán)利要求
1.一種用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的密封裝置(30)，其包括一個(gè)周向延伸的環(huán)，所述環(huán)具有一個(gè)徑向延伸的腿部(32)和一個(gè)軸向延伸的腿部，所述軸向延伸的腿部(34)包括多個(gè)波紋(38)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的密封裝置(30)，其中，所述波紋(38)包括形成于所述軸向延伸的腿部上的一個(gè)環(huán)形排列的交替的凸形和凹形波浪。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的密封裝置(30)，其中，所述密封裝置(30)由金屬合金制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的密封裝置(30)，其還包括形成于所述徑向延伸的腿部(32)上并貫穿該腿部的多個(gè)孔(36)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的密封裝置(30)，其還包括形成于所述徑向延伸的腿部(32)上并貫穿該腿部的多個(gè)長(zhǎng)槽(39)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的密封裝置(30)，其還包括形成于所述徑向延伸的腿部(32)上并貫穿該腿部的多個(gè)埋頭沉孔(37)。
7.一種用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的連接組件，其包括一個(gè)具有第一徑向延伸結(jié)合面的大致為環(huán)形的第一元件；一個(gè)具有第二徑向延伸結(jié)合面的大致為環(huán)形的第二元件；一個(gè)設(shè)置在所述第一和第二環(huán)形元件之間的環(huán)形密封裝置(30)，所述密封裝置(30)包括一個(gè)與軸向延伸的腿部(34)相連的徑向延伸的腿部(32)，其中，所述徑向延伸的腿部(32)設(shè)置在所述第一結(jié)合面和所述第二結(jié)合面之間，其中，所述軸向延伸的腿部(34)在圓周方向設(shè)有波紋。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的連接組件，其中，所述密封裝置(30)由金屬合金制成。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的連接組件，其還包括形成于所述徑向延伸的腿部(32)上并貫穿該腿部的多個(gè)孔(36)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的連接組件，其還包括形成于所述徑向延伸的腿部(32)上并貫穿該腿部的多個(gè)長(zhǎng)槽(39)。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的連接組件，其還包括形成于所述阻礙密封裝置(30)的所述徑向延伸的腿部(32)上并貫穿該腿部的多個(gè)埋頭沉孔(37)。
12.一種用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的連接組件，其包括一個(gè)具有第一徑向延伸結(jié)合面的大致為環(huán)形的渦輪支架(14)；一個(gè)設(shè)置在所述渦輪支架(14)的軸向后部并具有第二徑向延伸結(jié)合面的大致為環(huán)形的渦輪外殼(12)；一個(gè)設(shè)置在所述渦輪支架(14)的徑向內(nèi)側(cè)的環(huán)形渦輪噴嘴(22)，所述渦輪噴嘴(22)包括一個(gè)中空的翼形和一個(gè)弧形帶(54)，所述帶(54)具有一個(gè)形成于其上的出口(26)；一個(gè)環(huán)形渦輪殼體(24)，該渦輪殼體具有形成氣體流動(dòng)通道的表面，所述渦輪殼體(24)設(shè)置在所述渦輪外殼(12)的徑向內(nèi)側(cè)，從而在所述渦輪外殼(12)和所述渦輪殼體(24)之間形成一個(gè)環(huán)形空腔，并在所述渦輪殼體(24)和所述渦輪噴嘴(22)之間形成周向延伸的間隙(58)，所述間隙(58)與所述流動(dòng)通道和所述環(huán)形空腔流體連通；一個(gè)設(shè)置在所述渦輪支架(14)和所述渦輪外殼(12)之間的環(huán)形阻礙密封裝置(30)，所述阻礙密封裝置(30)包括一個(gè)與軸向延伸的腿部(34)相連的徑向延伸的腿部(32)，其中，所述徑向延伸的腿部(32)設(shè)置在所述第一結(jié)合面和所述第二結(jié)合面之間，所述軸向延伸的腿部(34)設(shè)置成可改變從所述出口(26)流出的流體的流動(dòng)方向，其中，所述軸向延伸的腿部(34)包括環(huán)形排列的波紋(38)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的連接組件，其中，所述阻礙密封裝置(30)由金屬合金制成。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的連接組件，其還包括形成于所述阻礙密封裝置(30)的所述徑向延伸的腿部(32)上并貫穿該腿部的多個(gè)孔(36)。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的連接組件，其還包括形成于所述阻礙密封裝置(30)的所述徑向延伸的腿部(32)上并貫穿該腿部的多個(gè)長(zhǎng)槽(39)。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的連接組件，其還包括形成于所述阻礙密封裝置(30)的所述徑向延伸的腿部(32)上并貫穿該腿部的多個(gè)埋頭沉孔(37)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的密封裝置，其包括一個(gè)具有L形橫截面的環(huán)形環(huán)，該L形橫截面具有一個(gè)徑向延伸的腿部(32)和一個(gè)軸向延伸的腿部。在軸向延伸的腿部(34)上設(shè)有多個(gè)波紋(38)以便于使其在圓周方向具有柔性。
文檔編號(hào)F01D11/00GK1421593SQ02152778
公開(kāi)日2003年6月4日 申請(qǐng)日期2002年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月28日
發(fā)明者R·P·恰喬爾, T·K·波賽爾 申請(qǐng)人:通用電氣公司