專利名稱：環(huán)狀扇形體在渦輪機(jī)組的渦輪機(jī)匣上的固定設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種環(huán)狀扇形體在渦輪機(jī)組的渦輪機(jī)匣上的固定設(shè)備，諸如航空渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，特別是渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
一個(gè)渦輪機(jī)組的渦輪包括幾個(gè)級(jí)，每個(gè)級(jí)包括一個(gè)導(dǎo)流葉片構(gòu)件，由渦輪機(jī)匣支撐的環(huán)形排列的固定葉片組成，另外還包括一個(gè)轉(zhuǎn)子，從而使導(dǎo)流葉片構(gòu)件的下游能夠在環(huán)狀扇形體形成的圓柱形或截頭圓錐體形外殼內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，而環(huán)狀扇形體則環(huán)形端對(duì)端地固定在渦輪機(jī)匣上。
環(huán)狀扇形體在其上游端包括環(huán)形聯(lián)接構(gòu)件，諸如圓柱形輪緣，后者與環(huán)形機(jī)匣橫梁的徑向內(nèi)環(huán)形槽相嚙合，留有微小的軸向間隙，并通過C-斷面環(huán)形鎖定構(gòu)件徑向固定在該槽內(nèi)，該鎖定構(gòu)件又在上游軸向銜接在機(jī)匣橫梁和環(huán)狀扇形體的圓柱形輪緣上。這些扇形體通過其圓柱形輪緣與機(jī)匣橫梁上的槽的嚙合而軸向固定。
環(huán)狀扇形體的輪緣與機(jī)匣橫梁和鎖定構(gòu)件成“去彎曲的”相對(duì)位置，也就是說，環(huán)狀扇形體輪緣的曲線半徑大于機(jī)匣橫梁和鎖定構(gòu)件的曲線半徑，從而可以使環(huán)狀扇形體的輪緣以一定的徑向預(yù)應(yīng)力安裝在橫梁和鎖定構(gòu)件的槽的底部，這樣，就限制了環(huán)狀扇形體輪緣在槽內(nèi)的軸向運(yùn)動(dòng)。
在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，環(huán)狀扇形體和機(jī)匣的熱膨脹變化使得這種徑向預(yù)應(yīng)力增加，而該預(yù)應(yīng)力是應(yīng)用在環(huán)狀扇形體輪緣和機(jī)匣橫梁之間的接觸隔離區(qū)內(nèi)。但是，這種預(yù)應(yīng)力會(huì)因?yàn)榄h(huán)狀扇形體輪緣和機(jī)匣在這些接觸區(qū)域的摩擦而在一段時(shí)間內(nèi)逐漸消失。當(dāng)這個(gè)徑向預(yù)應(yīng)力為零時(shí)，環(huán)狀扇形體的輪緣則會(huì)在機(jī)匣槽內(nèi)軸向移動(dòng)，使得機(jī)匣槽的上游和下游表面受到摩擦磨損。
當(dāng)這種磨損超過一定值時(shí)，環(huán)狀扇形體的輪緣就會(huì)在槽內(nèi)移動(dòng)下游，與鎖定構(gòu)件出現(xiàn)脫離，導(dǎo)致環(huán)狀扇形體向渦輪軸線方向傾斜，有可能造成環(huán)狀扇形體和渦輪轉(zhuǎn)子接觸的風(fēng)險(xiǎn)，則很可能會(huì)損壞環(huán)狀扇形體和轉(zhuǎn)子。
發(fā)明專利內(nèi)容本發(fā)明的一個(gè)具體目的是提供解決上述問題的一種簡(jiǎn)單有效且經(jīng)濟(jì)的辦法。
為此，本發(fā)明提出了一種渦輪機(jī)組的渦輪，其包括至少一個(gè)導(dǎo)流葉片構(gòu)件，由渦輪機(jī)匣支撐的環(huán)形排列的固定葉片組成，另外還包括所安裝的轉(zhuǎn)子，使得導(dǎo)流葉片的下游在環(huán)狀扇形體形成的實(shí)際上呈截頭圓錐體形的外殼內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，而環(huán)狀扇形體只在其上游端環(huán)形端對(duì)端固定到渦輪機(jī)匣上，環(huán)狀扇形體在其上游端包括環(huán)形聯(lián)接構(gòu)件，該構(gòu)件與機(jī)匣橫梁嚙合并由C-斷面環(huán)形鎖定構(gòu)件固定，而后者軸向銜接在機(jī)匣橫梁和環(huán)狀扇形體的聯(lián)接構(gòu)件上，其中環(huán)狀扇形體的聯(lián)接構(gòu)件軸向插在鎖定構(gòu)件和機(jī)匣橫梁之間，并通過鎖定構(gòu)件軸向地夾緊在機(jī)匣橫梁上。
根據(jù)本發(fā)明，環(huán)狀扇形體的聯(lián)接構(gòu)件通過鎖定構(gòu)件軸向固定在機(jī)匣橫梁上保持不動(dòng)，從而防止了聯(lián)接構(gòu)件摩擦磨損機(jī)匣橫梁，并防止與鎖定構(gòu)件脫離。
環(huán)狀扇形體的聯(lián)接構(gòu)件還可以通過鎖定構(gòu)件很方便的徑向固定在機(jī)匣橫梁上。
根據(jù)本發(fā)明所述，該固定設(shè)備的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，可以使環(huán)狀扇形體固定到機(jī)匣橫梁上，不會(huì)對(duì)后者造成磨損。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)最佳實(shí)施方案，所述聯(lián)接構(gòu)件包括一個(gè)環(huán)形凸緣，在每個(gè)環(huán)狀扇形體的上游端徑向向外延伸。
每個(gè)環(huán)狀扇形體的環(huán)形凸緣最好在環(huán)狀扇形體的圓柱形輪緣的上游端形成，例如軸向卡緊在環(huán)形鎖定構(gòu)件徑向壁和機(jī)匣橫梁的上游端之間。
C-斷面鎖定構(gòu)件和其徑向壁在其端部聯(lián)接到圓柱形壁上，后者向下游方向延伸，并分別嚙合在機(jī)匣橫梁的外側(cè)和每個(gè)環(huán)狀扇形體圓柱形輪緣的內(nèi)側(cè)。
鎖定構(gòu)件軸向插在環(huán)狀扇形體凸緣和渦輪導(dǎo)流葉片構(gòu)件的外環(huán)形壁之間，以便在導(dǎo)流葉片構(gòu)件本身被流入渦輪的氣體推向下游時(shí)，向環(huán)向凸緣施加一個(gè)沿下游方向的軸向力。由鎖定構(gòu)件施加的該軸向力足以使環(huán)狀扇形體的上游輪緣的凸緣軸向固定在機(jī)匣橫梁上。
本發(fā)明還涉及一種包括上述渦輪的渦輪機(jī)組，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)。
通過閱讀下述說明，并結(jié)合附圖，可以更好的了解本發(fā)明，而且本發(fā)明的特性、詳細(xì)優(yōu)點(diǎn)等則更為清楚。


圖1是根據(jù)已有技術(shù)固定環(huán)狀扇形體設(shè)備的軸向剖面部分示意圖；
圖2是根據(jù)本發(fā)明固定環(huán)狀扇形體設(shè)備的軸向剖面部分示意圖。
具體實(shí)施例方式
圖1為低壓渦輪10的第一級(jí)或上游級(jí)的部分示意圖，其包括一個(gè)由環(huán)形排列的固定葉片14形成的導(dǎo)流葉片構(gòu)件12，13，這些固定葉片是通過渦輪機(jī)匣16支撐的，還包括一個(gè)轉(zhuǎn)子18，安裝在導(dǎo)流葉片構(gòu)件12，13的下游，在環(huán)狀扇形體20所形成的實(shí)際上呈截頭圓錐體形殼體內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，該環(huán)狀扇形體20是由渦輪機(jī)匣16環(huán)形端對(duì)端支撐的。
導(dǎo)流葉片構(gòu)件12，13包括一個(gè)旋轉(zhuǎn)外壁22和旋轉(zhuǎn)內(nèi)壁(圖中未示)，內(nèi)外壁之間形成了渦輪內(nèi)氣流環(huán)形流動(dòng)范圍，而且，葉片14在內(nèi)外壁之間徑向延伸。導(dǎo)流葉片構(gòu)件的固定機(jī)構(gòu)包括至少一個(gè)外圓柱形輪緣24，面向上游方向，用來與面向機(jī)匣16下游方向的環(huán)形槽26相銜接。
渦輪軸(圖中未示)所支撐的轉(zhuǎn)子18包括一個(gè)外環(huán)28和一個(gè)內(nèi)環(huán)(圖中未示)，外環(huán)28包括環(huán)狀扇形體20在外部環(huán)繞的外環(huán)形加強(qiáng)筋，二者之間留有微小的間隙。
每個(gè)環(huán)狀扇形體20都包括一個(gè)截頭圓錐體形壁32和一個(gè)耐磨材料塊34，后者采用銅焊和/電焊固定到截頭圓錐體形壁32的徑向內(nèi)表面上，該耐磨材料塊34為蜂窩狀，用來在轉(zhuǎn)子加強(qiáng)筋30產(chǎn)生摩擦磨損，將轉(zhuǎn)子和環(huán)狀扇形體20之間的徑向間隙降到最小。
環(huán)狀扇形體20的下游端與環(huán)形空間區(qū)域36內(nèi)的上游端嚙合；所述環(huán)形空間區(qū)域一方面通過圓柱形輪緣38隔開，后者面向位于環(huán)狀扇形體下游導(dǎo)流葉片構(gòu)件13的外壁22的上游方向，另一方面，由與該導(dǎo)流葉片構(gòu)件聯(lián)接的機(jī)匣的圓柱形輪緣40隔開。
環(huán)狀扇形體20通過其外壁32的徑向向外壓力在其下游端處徑向地固定在機(jī)匣輪緣40的徑向內(nèi)圓柱形表明上，并通過耐磨材料塊34的徑向向內(nèi)壓力徑向地固定在導(dǎo)流葉片構(gòu)件圓柱形輪緣38的徑向外圓柱形表面上。
每個(gè)環(huán)狀扇形體的壁32在其下游端都有一個(gè)凸耳42，該凸耳沿下游方向軸向延伸，與下游導(dǎo)流葉片構(gòu)件13的匹配腔室44嚙合，防止環(huán)狀扇形體20圍繞渦輪軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。
環(huán)狀扇形體20的截頭圓錐體形壁32在其上游端有面向上游方向的圓柱形輪緣46，這些輪緣與機(jī)匣16的環(huán)形橫梁50的徑向內(nèi)環(huán)形槽48相嚙合，留出微小軸向間隙。輪緣46通過C-斷面或U-斷面開口環(huán)構(gòu)成的鎖定構(gòu)件52徑向固定在該槽內(nèi)，鎖定構(gòu)件在上游與機(jī)匣環(huán)形橫梁50和環(huán)狀扇形體的上游輪緣46軸向嚙合。
鎖定構(gòu)件52包括兩個(gè)圓柱形壁54和56；這兩個(gè)壁沿下游方向延伸，分別徑向向外和徑向向內(nèi)，在其上游端通過一個(gè)徑向壁58聯(lián)接在一起，并分別在橫梁50的外側(cè)和扇形體20的圓柱形輪緣46的內(nèi)側(cè)上嚙合。
鎖定構(gòu)件52的徑向壁58軸向插入機(jī)匣橫梁50的上游端和位于環(huán)狀扇形體20上游端的導(dǎo)流葉片構(gòu)件環(huán)形外壁60之間，防止鎖定構(gòu)件52沿上游方向軸向移動(dòng)，進(jìn)而與機(jī)匣橫梁50和環(huán)狀扇形體輪緣46脫離。
鎖定構(gòu)件52和橫梁50的曲率半徑小于環(huán)狀扇形體20輪緣46的曲率半徑，從而以一定的徑向預(yù)壓力將環(huán)狀扇形體的輪緣46安裝到橫梁的槽48內(nèi)，這些環(huán)狀扇形體以徑向方式分別局部壓在槽48的底部和鎖定構(gòu)件的徑向內(nèi)壁56上。
在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，環(huán)狀扇形體20的輪緣46軸向振動(dòng)，與橫梁的槽46的上游和下游端面產(chǎn)生摩擦磨損。
當(dāng)槽48的下游表面磨損嚴(yán)重時(shí)(如圖中虛線62所示)，輪緣46就會(huì)在沿下游方向移動(dòng)時(shí)在鎖定構(gòu)件的徑向內(nèi)壁56上滑動(dòng)并脫離鎖定構(gòu)件，這種情況就會(huì)至少損壞環(huán)狀扇形體的耐磨材料塊34，因?yàn)楹笳吲c轉(zhuǎn)子18的環(huán)形加強(qiáng)筋30直接接觸。
由于扇形體輪緣通過鎖定構(gòu)件軸向固定在機(jī)匣橫梁上，所以本發(fā)明就提供了解決這個(gè)問題的一個(gè)簡(jiǎn)單方案。
在圖2所示的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，扇形體20的上游圓柱形輪緣70都在其上游端有一個(gè)環(huán)形凸緣72，該凸緣實(shí)際上徑向向外延伸并通過鎖定構(gòu)件80軸向卡緊在機(jī)匣橫梁50上。
鎖定構(gòu)件80包括兩個(gè)圓柱形壁84和86，沿下游方向延伸，分別徑向向外和徑向向內(nèi)，在其上游端通過徑向壁82將其聯(lián)接在一起，徑向壁82的徑向尺寸要大于已有技術(shù)中的鎖定構(gòu)件52壁58的徑向尺寸(見圖1)。
環(huán)狀扇形體的圓柱形輪緣70比已有技術(shù)中圓柱形輪緣要長(zhǎng)，這樣環(huán)形凸緣72就在鎖定構(gòu)件徑向壁82和機(jī)匣橫梁上游端之間銜接。
鎖定構(gòu)件80的徑向外圓柱形壁84在橫梁50的外側(cè)嚙合，其徑向內(nèi)壁86則在環(huán)狀扇形體20的圓柱形輪緣70的內(nèi)側(cè)嚙合，這些輪緣70徑向插在構(gòu)件內(nèi)圓柱形壁86和橫梁50上游短面之間。
正如已有技術(shù)那樣，鎖定構(gòu)件80和橫梁50的曲率半徑要小于環(huán)狀扇形體20輪緣的曲率半徑，所以可以以一定徑向預(yù)應(yīng)力將環(huán)狀扇形體的輪緣70安裝在橫梁50和鎖定構(gòu)件上。
鎖定構(gòu)件80的徑向壁軸向插在環(huán)狀扇形體70的環(huán)形凸緣72和位于環(huán)狀扇形體20上游端的導(dǎo)流葉片構(gòu)件12的外環(huán)形壁60之間。
在渦輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)期間，該導(dǎo)流葉片構(gòu)件12被氣流推向下游，通過鎖定構(gòu)件80沿下游方向在環(huán)狀扇形體70環(huán)形凸緣72上施加軸向力。該軸向力足夠使環(huán)狀扇形體的凸緣72軸向夾緊在機(jī)匣橫梁50上。
環(huán)狀扇形體的凸緣72因此而被鎖定構(gòu)件80軸向和徑向地固定在機(jī)匣橫梁50上，也就因此而不會(huì)對(duì)機(jī)匣橫梁造成摩擦磨損。
此外，根據(jù)本發(fā)明，環(huán)狀扇形體20可以聯(lián)接到業(yè)已磨損的機(jī)匣橫梁50上，如圖中虛線90所示，從而可以對(duì)低壓渦輪的上游級(jí)進(jìn)行修理，成本低，而且不會(huì)觸及渦輪機(jī)匣。
在另一種實(shí)施方案中，環(huán)狀扇形體的上游輪緣70不再支撐任何凸緣72，而是沿著機(jī)匣橫梁的圓柱形部分一直軸向地延伸到鎖定構(gòu)件的徑向壁82處，鎖定構(gòu)件的上游端沒有徑向輪緣。輪緣70的下游端通過鎖定構(gòu)件80軸向地壓在機(jī)匣橫梁上。
權(quán)利要求
1.一種渦輪機(jī)組渦輪，其包括至少一個(gè)導(dǎo)流葉片構(gòu)件，該導(dǎo)流葉片構(gòu)件由渦輪機(jī)匣支撐的環(huán)形排列固定葉片組成；其還包括一個(gè)轉(zhuǎn)子，以便使導(dǎo)流葉片構(gòu)件的下游在實(shí)際呈截頭圓錐體形殼體轉(zhuǎn)動(dòng)，而所述截頭圓錐體形殼體則是由環(huán)狀扇形體形成的，而環(huán)狀扇形體只在其上游端環(huán)形地端對(duì)端固定到渦輪機(jī)匣上，環(huán)狀扇形體包括其上游端的環(huán)形聯(lián)接構(gòu)件，該構(gòu)件聯(lián)接在機(jī)匣橫梁上并通過一個(gè)C-斷面的環(huán)形鎖定構(gòu)件固定到位，鎖定構(gòu)件軸向銜接在機(jī)匣橫梁和環(huán)狀扇形體聯(lián)接構(gòu)件上，其特征在于環(huán)狀扇形體的聯(lián)接構(gòu)件軸向插入鎖定構(gòu)件和機(jī)匣橫梁之間并通過鎖定構(gòu)件軸向夾緊在機(jī)匣橫梁上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪，其特征在于聯(lián)接構(gòu)件包括一個(gè)環(huán)形凸緣，在每個(gè)環(huán)狀扇形體的上游端徑向向外延伸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的渦輪，其特征在于每個(gè)環(huán)狀扇形體的環(huán)形凸緣延伸到環(huán)形鎖定構(gòu)件徑向壁和機(jī)匣橫梁上游端之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的渦輪，其特征在于鎖定構(gòu)件軸向插入環(huán)狀扇形體環(huán)形凸緣和渦輪導(dǎo)流葉片構(gòu)件外環(huán)形壁之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求2到4中任一權(quán)利要求所述的渦輪，其特征在于當(dāng)渦輪機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，環(huán)形構(gòu)件沿下游方向在環(huán)狀扇形體的環(huán)形凸緣上施加一種軸向力。
6.根據(jù)權(quán)利要求2到5中任一權(quán)利要求所述的渦輪，其特征在于每個(gè)環(huán)狀扇形體的環(huán)形凸緣是在環(huán)狀扇形體圓柱形輪緣的上游端處形成的。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的渦輪，其特征在于環(huán)形鎖定構(gòu)件包括一個(gè)順下游方向延伸的內(nèi)圓柱形壁，該壁在每個(gè)環(huán)狀扇形體的圓柱形輪緣內(nèi)銜接。
8.根據(jù)權(quán)利要求2到7中任一權(quán)利要求所述的渦輪，其特征在于環(huán)形構(gòu)件使環(huán)狀扇形體的環(huán)形凸緣在渦輪機(jī)匣橫梁上軸向和徑向固定不動(dòng)。
9.一種渦輪機(jī)組，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)，其包括了一個(gè)上述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的渦輪。
全文摘要
一種環(huán)狀扇形體(20)在渦輪機(jī)組渦輪機(jī)匣(16)上的固定設(shè)備，其包括在環(huán)狀扇形體(20)的上游端，有環(huán)形聯(lián)接機(jī)構(gòu)(70，72)，銜接在機(jī)匣橫梁(50)上并通過一個(gè)C－斷面的環(huán)形鎖定構(gòu)件(80)軸向夾緊到機(jī)匣橫梁上，而環(huán)形鎖定構(gòu)件又軸向聯(lián)接在機(jī)匣橫梁和環(huán)狀扇形體聯(lián)接機(jī)構(gòu)上。
文檔編號(hào)F01D9/04GK101046162SQ20071009064
公開日2007年10月3日 申請(qǐng)日期2007年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月30日
發(fā)明者迪迪爾·杜蘭德, 多米尼克·格函 申請(qǐng)人:斯奈克瑪