專利名稱：用于帶有機(jī)械葉片載荷轉(zhuǎn)移裂隙的航空器渦輪發(fā)動機(jī)定子的殼體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
這個發(fā)明一般地涉及航空器渦輪發(fā)動機(jī)，優(yōu)選地渦輪噴氣發(fā)動機(jī)或渦輪螺旋槳發(fā)動機(jī)類型。更特別地，本發(fā)明涉及用于這種渦輪發(fā)動機(jī)模塊的定子的部件，該部件包括大量定子葉片和兩個同心殼體，該兩個同心殼體上固定葉片及徑向地定界流經(jīng)該渦輪發(fā)動機(jī)的核心發(fā)動機(jī)氣流，一個殼體定界內(nèi)部上的氣流，另一個殼體定界外部上的氣流。本發(fā)明也涉及這些核心發(fā)動機(jī)氣流定界殼體。
背景技術(shù)：
外殼體正常地包括互相之間周向間隔和穿過通常金屬殼體厚度的大量開口，以固定從該外殼徑向地向內(nèi)延伸的定子葉片。每個開口容納一個定子葉片的頭部，該頭部通過在相關(guān)開口中連續(xù)地圍繞著葉片頭部延伸的焊接固定于外殼體。相似地，內(nèi)殼體通常包括互相之間周向間隔和穿過殼體的大量開口，以固定從該內(nèi)殼體向外徑向地延伸的定子葉片。每個開口容納一個定子葉片的根部，該根部通過在相關(guān)開口中連續(xù)地圍繞著葉片根部延伸的焊接固定于外殼體。盡管該設(shè)計在工業(yè)上非常普遍，但是它的缺點(diǎn)是在葉片頭部的后緣和/或葉片根部的后緣頭部經(jīng)常出現(xiàn)裂縫。對縮短定子葉片壽命的這種現(xiàn)象的解釋是在葉片頭部和/或葉片根部后緣存在非常高的靜載荷，因此動態(tài)容限太小，有利于裂縫的發(fā)展。建議通過加厚殼體以減少運(yùn)行期間的變形，因此減少施加于葉片頭部和根部的后緣的應(yīng)力來克服該缺陷。然而，這個解決方案在花費(fèi)和質(zhì)量方面是極其昂貴的。也建議加厚葉片，但是這不可避免地引起流經(jīng)它們之間的氣流的擾動，以及對渦輪發(fā)動機(jī)整體性能的負(fù)面直接影響。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是至少部分地克服用現(xiàn)有技術(shù)實(shí)施方式出現(xiàn)的上述問題。為了達(dá)到該目的，本發(fā)明的目的是用于帶有幾個貫通開口的航空器渦輪發(fā)動機(jī)模塊的定子的殼體，每個貫通開口將固定定子葉片，每個開口限定架體，該架體在葉片后緣將安裝在其中的第一端與葉片前緣將安裝在其中的第二端之間延伸。根據(jù)本發(fā)明，機(jī)械載荷轉(zhuǎn)移裂隙經(jīng)過殼體形成在所述至少一個開口中，并且設(shè)置為面向沿著所述架體方向的開口的所述第一端及距離其一段距離。建議的發(fā)明可以整體地減少在葉片前緣部分的靜載荷，該靜載荷將與安裝這種機(jī)械載荷轉(zhuǎn)移裂隙的開口配合，提供動態(tài)容限，因此大大地減緩裂縫的出現(xiàn)。因此，在運(yùn)行中殼體變形期間，高載荷區(qū)被轉(zhuǎn)移到容易地能夠支撐這種載荷的裂隙的端部，即，距離后緣一定距離處和殼體內(nèi)。所提供的方案是非常滿意的，因?yàn)樗谫|(zhì)量、花費(fèi)或性能方面不會產(chǎn)生任何不利結(jié)果。它也延長了葉片的壽命，有利地意味著可以增加檢查和維護(hù)運(yùn)行之間的間隔。自然地，根據(jù)所遇到的需要和限制條件，這個特定的特征可以應(yīng)用于所有定子葉片或者它可以限定于一些特定的葉片。舉例說明，在本發(fā)明殼體扇形分區(qū)的情況下，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)給在每個殼體扇區(qū)的端部的兩個葉片關(guān)聯(lián)這種機(jī)械載荷轉(zhuǎn)移裂隙是明智的。然而，可以設(shè)想任何其它構(gòu)型，而不會超出本發(fā)明的范圍。機(jī)械載荷轉(zhuǎn)移裂隙的制造只是輕微地延長殼體制造過程，因?yàn)樵谥圃扉_口的同時可以機(jī)械制造裂隙。而且，有利地，可以在現(xiàn)有殼體上制造這種裂隙。最后，注意到本發(fā)明的殼體優(yōu)選地應(yīng)用于核心發(fā)動機(jī)氣流的外徑向定界殼體，換而言之，在渦輪發(fā)動機(jī)外殼的位移的影響下，運(yùn)行期間其上出現(xiàn)了最大的變形的定子殼體。 注意到，外殼體的主變形以及內(nèi)殼體更小程度的變形表征為其直徑朝向后端增加，整體地轉(zhuǎn)換它的圓柱形為截短的錐形。優(yōu)選地，所述裂隙沿著曲線朝開口延伸，可能圍繞著開口的一部分延伸。優(yōu)選地，所述開口具有在架體每側(cè)上的內(nèi)弧面部分和外弧面部分，它們在開口的所述第一和第二端會合在一起，所述裂隙也延伸面向內(nèi)弧面和外弧面部分的一部分，該內(nèi)弧面部分和外弧面部分的一部分在開口的所述第一端會合。裂隙可以繞著開口的后部，以距離其幾乎恒定的距離延伸。優(yōu)選地，所述裂隙具有基本上U或V形的形狀，并且所述開口的第一端位于U或V 形中空的內(nèi)部，以改善來自于葉片后緣的載荷轉(zhuǎn)移。優(yōu)選地，用填充材料填實(shí)所述裂隙。放置這種材料所需用的主要作用是流經(jīng)定子葉片的密封氣流，也限制熱損失。因此，這種裂隙可以保留空的，或者用所述填充材料填實(shí)它，盡管它應(yīng)用了零或可以忽略的機(jī)械支持。例如，它可以是耐磨類型的填充材料，例如，抵抗溫度變化和包含球體的硅酮橡膠化合物。優(yōu)選地，殼體形成了連續(xù)的大約環(huán)形的結(jié)構(gòu)，優(yōu)選地由單件制成?？商娲兀ㄟ^首尾相連地放置有角度的殼體扇區(qū)可以制造它。本發(fā)明的另一個目的是用于航空器渦輪發(fā)動機(jī)模塊的定子部件，包括上述至少一個殼體和多個定子葉片。優(yōu)選地，所述殼體是外殼體，并且每個貫通開口都包含所述葉片中一個葉片的頭部，通過在其開口中所形成并且圍繞著葉片頭部繼續(xù)延伸的焊接固定于外殼體。因此，這個方案提供了由于連續(xù)焊接，開口中葉片頭部的滿意支持，并且通過以距離該后緣一定距離放置本發(fā)明特定的機(jī)械載荷轉(zhuǎn)移裂隙來避免該葉片頭部后緣過載荷。該特定的特征同時或交替地應(yīng)用于定子部件的內(nèi)殼體，該定子部件也包括提供有幾個貫通開口的內(nèi)殼體，每個貫通開口都包括所述葉片中一個葉片的根部，其通過它開口中所形成及圍繞著葉片根部連續(xù)地延伸的焊接固定于內(nèi)殼體。因此，機(jī)械載荷轉(zhuǎn)移裂隙可以與內(nèi)殼體中這些開口中一個或幾個開口關(guān)聯(lián)。本發(fā)明的另一個目的是航空器渦輪發(fā)動機(jī)模塊，其包括如上述的至少定子部件， 模塊優(yōu)選地是壓縮機(jī)，甚至更優(yōu)選地是高壓壓縮機(jī)，但是可替代地可以是渦輪機(jī)，而不會超出本發(fā)明的范圍。最后，本發(fā)明的另一個目的是用于航空器的渦輪發(fā)動機(jī)，其包括如上述的至少一個模塊，渦輪發(fā)動機(jī)優(yōu)選地是渦輪噴氣發(fā)動機(jī)。在下面給出的非限制性詳細(xì)描述中，本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)和特征將變得清楚。參考附圖將進(jìn)行這個描述，其中


圖1表示根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式，用于渦輪發(fā)動機(jī)的高壓壓縮機(jī)的部分示意的半剖面視圖。圖2表示形成圖1中所示的壓縮機(jī)定子部件的成角度部分的組件的主視圖。圖3表示圖2中所示的組件的部分俯視圖。圖3a和北表示用于圖3中所示的組件殼體上所形成的機(jī)械載荷轉(zhuǎn)移裂隙的可替代的實(shí)施方式。圖如和圖4b表示圖3中所示組件的殼體上所形成的另一個機(jī)械載荷轉(zhuǎn)移裂隙的實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式首先，圖1表示根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式，用于渦輪發(fā)動機(jī)的高壓壓縮機(jī)1的一部分。在已知的方式中，壓縮機(jī)包括沿著平行于壓縮機(jī)軸2的軸向的可替代的定子葉片4 和轉(zhuǎn)子葉片6。也根據(jù)本發(fā)明，定子葉片4圍繞著軸2周向分布，并且組成定子部件13，還包括內(nèi)殼體8，其形成流經(jīng)渦輪發(fā)動機(jī)的環(huán)形核心發(fā)動機(jī)氣流10的徑向內(nèi)界限，這個殼體 8支持經(jīng)過它的葉片根部4。它也包括外殼體16，形成環(huán)形核心發(fā)動機(jī)氣流10的徑向外界限，支持經(jīng)過它的葉片頭部4。在這方面，注意到定子部件也包括加到殼體8上另外已知的元件，諸如通過帶有旋轉(zhuǎn)葉片6的轉(zhuǎn)子臺14所攜帶和設(shè)置在有關(guān)定子部件下游的密封裝置12接觸，形成環(huán)形密封路徑的耐磨徑向內(nèi)覆層15。如上所述，旋轉(zhuǎn)密封裝置12是已知的迷宮式密封或唇形類型密封。在描述的優(yōu)選實(shí)施方式中，定子部件13形成了帶有軸2的大約環(huán)形結(jié)構(gòu)，并且優(yōu)選地通過放置大量組件20構(gòu)成，如圖2中所示，每個組件形成了該定子部件的成角度或周向部分。如從這個圖中可以看出，每個組件20包括成角度的內(nèi)殼體扇區(qū)8a，帶有大量定子葉片4，內(nèi)殼體8由所有扇區(qū)8a首尾相連放置而產(chǎn)生。因此，在所示的分段結(jié)構(gòu)中，一起形成殼體8的成角度扇區(qū)8a(圖2中只示出了 1 個)，優(yōu)選地在它們之間不具有直接的剛性機(jī)械連接，它們相鄰的端部簡單地互相面對面地被放置在一起，有或無間隙。制成殼體8的分段也可以通過精確地相同的方式被形成環(huán)形密封路徑的耐磨徑向內(nèi)覆層15所采用，因此，該覆層中只有一個成角度扇區(qū)1 被支持和固定在殼體扇區(qū)8a 上。相似地，組件20包括支持多個定子葉片4的外殼體成角度扇區(qū)16a，因此通過放置所有扇區(qū)16a形成外殼體16。因此，再一次地，一起形成殼體16的成角度扇區(qū)16a (圖2中只示出了 1個)，優(yōu)選地它們之間的連接不具有直接的剛性機(jī)械連接，它們相鄰的端部簡單地互相面對面地被放置在一起，有或無間隙。因?yàn)樗怯墒孜蚕噙B放置的這些成角度部分20中的幾個組成，定子部件13采用了所謂分段設(shè)計，不像也被設(shè)想說成連續(xù)的另一個設(shè)計，其中殼體8和16每個都是獨(dú)特的， 并且連續(xù)在360°以上。一個可能的替代方案是兩個殼體8和16中之一可以由連續(xù)超過 360°的單件制成，另一個殼體可以是分扇區(qū)的。注意的信息是用于形成上述環(huán)形定子部件13的組件/扇區(qū)20的數(shù)量可以在6和 14之間，每個組件20優(yōu)選地具有相同的成角度/周向面積。圖3表示外殼體16a的成角度扇區(qū)安裝有形成在該扇區(qū)16a的厚度內(nèi)的開口 22， 這樣它們是貫通開口。為了清楚說明，示出了在圖3頂部可見的開口 22，沒有其相關(guān)的葉片，不像該圖底部所示它的相關(guān)葉片4的頭部安裝在其中的開口 22。該頭部被開口 22的側(cè)壁和葉片頭部的外表面之間所界限的圍繞空間19中葉片頭部的連續(xù)焊接21剛性地固定。每個開口 22具有側(cè)壁，該側(cè)壁包括內(nèi)弧面23和外弧面M，它們在開口的前端和后端會合。這兩端中的第一端25將容納葉片頭部的后緣沈，而第二端27將容納葉片頭部的前緣觀.內(nèi)弧面部分23和外弧面部分M限定架體32，通過該架體32，兩個端部25、27經(jīng)過以已知方式對應(yīng)的內(nèi)弧面部分23和外弧面部分M之間的中線。而且，如圖3中底部開口上所示，開口 22的架體32與通過焊接21在該開口中所固定的葉片頭部的架體33重合， 開口和葉片頭部輪廓是同心和同位似的。本發(fā)明的一個特別的特征是與至少開口 22之一相關(guān)的機(jī)械載荷轉(zhuǎn)移裂隙36的形成，它在向后方向上，以距離相關(guān)開口 22—段距離經(jīng)過殼體。更精確地，裂隙36沿著架體 32的方向面向開口的第一端25設(shè)置，并且距離其一段距離，因此距離相關(guān)葉片后緣一段距離。在所示的實(shí)施方式中，裂隙36沿著曲線38朝向開口延伸，其繞著開口的后部分延伸。 在圖中，裂隙36和曲線38通常是U或V形，像馬蹄鐵形，其內(nèi)部形成開口的后部分，第一端 25面向該U形，并且距離該U形一段距離。在這方面，注意到沿著開口末端25和裂隙36之間架體32方向的距離“d”是沿著該架體的葉片頭部4的總長度(未示出)的0. 02和0. 1 倍之間，并且更優(yōu)選地總長度的0. 03和0. 05倍之間。在這個結(jié)構(gòu)中，U形的兩個分支也延伸分別地面向在第一端25會合在一起的內(nèi)弧面23部分和外弧面24部分的一部分23a，24a,并且距離其一段距離。將U形兩個分支與它們相關(guān)的開口部分23a，Ma分開的距離可以與距離“d”相同或相似，表明裂隙36繞著開口 22的后部分以距離其保持大約恒定的距離延伸。注意到U形分支大約是相同的長度，并且架體32的后部分大約是該U形裂隙36 的對稱軸線。沿著架體32方向穿入U形開放部分的開口 22的長度“1”是0. 03和0. 4倍之間沿著該架體的葉片頭部4的總長度(未標(biāo)出)，并且優(yōu)選地是0. 05和0. 2倍之間總長度。第一種可能性是讓機(jī)械載荷轉(zhuǎn)移裂隙36打開，如圖3頂部所示?？商娲兀梢杂锰畛洳牧?0填充它，該填充材料設(shè)計為大塊以密封核心發(fā)動機(jī)氣流，即，防止通過裂隙36 的泄露。這種填充材料如圖3底部裂隙上附圖標(biāo)記40所示。例如，它可以是耐磨類型填充材料，例如，抗溫度變化并且包含球體的硅酮橡膠化合物。
盡管優(yōu)選地僅僅在位于組件20兩個端部的相關(guān)葉片中提供這種機(jī)械載荷轉(zhuǎn)移裂隙36，但是可以設(shè)置另外的，這不超出本發(fā)明范圍。而且，這種葉片機(jī)械載荷轉(zhuǎn)移裂隙36也可以提供有在內(nèi)殼體8中相關(guān)的貫通開口，該貫通孔中安裝有葉片根部。那么，組件與圖3中所示的外殼體相同或相似。圖3a表示裂隙36的第一個可替代的實(shí)施方式。它與上述的具有通常相似的整體形狀，只是其兩個端部36a已被加寬以減少在這些裂隙端部的殼體中壓力。因此，不是具有與其整個長度大約相同的寬度，裂隙36包括加寬和圓形端36a，優(yōu)選地這樣設(shè)置以從開口 22離開，以定向在相對于葉片方向的方向上的應(yīng)力。圖北表示另一個可替代的實(shí)施方式，其中裂隙36對應(yīng)于圖3a中所示的裂隙的大約一半，因此開口 22的架體32經(jīng)過其端部36a之一。盡管由于該葉片部分中高靜載荷，這種裂隙36與后緣相關(guān)，但是相似的機(jī)械載荷轉(zhuǎn)移裂隙也可以與是高靜載荷的葉片4的其它部件相關(guān)。例如，這可以應(yīng)用于葉片的前緣， 在葉片根部或頭部。在這種情況下，可以形成穿過殼體的圖如中所示另一個機(jī)械載荷轉(zhuǎn)移裂隙136，面向開口的第二端27，并且沿著架體32的方向距離其一段距離。這種裂隙136 然后可以是與上述的裂隙136相似的形式，定向在開口 22的方向上，并且該開口 22的前部分穿過它。在同時或可替代地，沿著開口內(nèi)弧面部分23和/或外弧面部分M可以有幾個機(jī)械載荷轉(zhuǎn)移裂隙236，距離相關(guān)的部分23J4 —段距離，如圖4b所示。顯然地，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對如上所述僅僅作為非限制性實(shí)施例的本發(fā)明進(jìn)行各種修改。
權(quán)利要求
1.用于航空器渦輪發(fā)動機(jī)模塊的定子的殼體(16)，包括多個貫通開口(22)，每個貫通開口 02)設(shè)計為容納定子葉片G)，每個開口形成架體(32)，架體(32)在設(shè)計為容納葉片后緣06)的第一端0 和設(shè)計為容納葉片前緣08)的第二端(XT)之間延伸，其特征在于所述開口 02)中至少一個關(guān)聯(lián)機(jī)械載荷轉(zhuǎn)移裂隙(36)，該機(jī)械載荷轉(zhuǎn)移裂隙(36)穿過殼體，并且設(shè)置為面對沿著所述架體(32)的方向的開口的所述第一端05)和距離其一段距離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的殼體，其特征在于所述裂隙(36)沿著朝向開口的曲線(38) 延伸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的殼體，其特征在于所述開口02)在架體(32) 每側(cè)上具有內(nèi)弧面部分和外弧面部分(M)，它們在開口的所述第一和第二端(25，27) 會合在一起，并且其中所述裂隙(36)也面向內(nèi)弧面和外弧面部分03，的一部分(23a， 24a)延伸，并且距離其一段距離。
4.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的殼體，其特征在于所述裂隙(36)具有通常U或V形， 并且所述開口的第一端05)位于U或V的中空內(nèi)部。
5.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的殼體，其特征在于用填充材料GO)填充所述裂隙 (36)。
6.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的殼體，其特征在于它形成連續(xù)的大約環(huán)形的結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一權(quán)利要求所述的殼體，其特征在于它形成連續(xù)的大約環(huán)形的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)是通過放置首尾相連的成角度的殼體扇區(qū)(16a)制成。
8.用于航空器渦輪發(fā)動機(jī)模塊的定子部件(13)，包括根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的至少一個殼體(16)和大量定子葉片(4)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的定子部件，其特征在于所述殼體是外殼體(16)，其中每個貫通開口 02)容納所述葉片(4)中一個葉片的頭部，它通過設(shè)置在其開口中和圍繞著葉片 (4)的頭部連續(xù)地延伸的焊接固定于外殼體。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的定子部件，其特征在于它也包括內(nèi)殼體(8)，該內(nèi)殼體(8) 包括大量貫通開口，每個貫通開口容納所述葉片⑷的一個葉片的根部，它通過在其開口中形成并且圍繞著葉片根部連續(xù)地延伸的焊接固定于內(nèi)殼體。
11.航空器渦輪發(fā)動機(jī)的模塊(1)，包括根據(jù)權(quán)利要求8至10中任一權(quán)利要求所述的至少定子部件(13)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的模塊，其特征在于它是壓縮機(jī)，優(yōu)選地高壓壓縮機(jī)。
13.用于航空器的渦輪發(fā)動機(jī)，包括根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的至少一個模塊(1)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于航空器渦輪發(fā)動機(jī)模塊的定子的殼體(16a)，包括大量貫通開口(22)，每個貫通開口設(shè)計為容納定子葉片(4)，每個開口形成架體(32)，架體(32)在設(shè)計為容納葉片后緣(26)的第一端(25)和設(shè)計為容納葉片前緣(28)的第二端(27)之間延伸。根據(jù)本發(fā)明，開口(22)中至少一個開口關(guān)聯(lián)機(jī)械載荷轉(zhuǎn)移裂隙(36)，該機(jī)械載荷轉(zhuǎn)移裂隙(36)穿過殼體，并且設(shè)置為面對沿著所述架體(32)的方向的開口的第一端(25)和距離其一段距離。
文檔編號F01D5/22GK102422027SQ201080020190
公開日2012年4月18日 申請日期2010年5月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月7日
發(fā)明者文森哲·貝爾托里 申請人:斯奈克瑪