用于防止多個(gè)渦輪構(gòu)件之間的空氣泄漏的裝置和方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于防止多個(gè)渦輪構(gòu)件之間的空氣泄漏的裝置和方法。具體而言，一種渦輪包括第一渦輪構(gòu)件，該第一渦輪構(gòu)件為具有第一熱膨脹系數(shù)的第一材料。第二渦輪構(gòu)件為具有第二熱膨脹系數(shù)的第二材料，所述第二渦輪構(gòu)件鄰近所述第一渦輪構(gòu)件?？臻g在所述第一渦輪構(gòu)件與所述第二渦輪構(gòu)件之間。密封組件密封所述空間，其中，所述密封組件的至少一部分具有大致類似于所述第一渦輪構(gòu)件或所述第二渦輪構(gòu)件中的至少一者的熱膨脹系數(shù)，以從而在所述第一渦輪構(gòu)件和所述第二渦輪構(gòu)件的熱膨脹或熱收縮期間保持所述空間中的密封。
【專利說明】用于防止多個(gè)渦輪構(gòu)件之間的空氣泄漏的裝置和方法
[0001]關(guān)于聯(lián)邦政府資助研究或開發(fā)的聲明
本發(fā)明是在由美國軍隊(duì)授予的合同號(hào)N0.W911W6-11-2-0009下通過政府支持而完成的。政府享有本發(fā)明中的某些權(quán)利。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本申請(qǐng)涉及渦輪，并且更具體而言，涉及防止多個(gè)渦輪構(gòu)件之間的渦輪中的空氣泄漏。
【背景技術(shù)】
[0003]飛行器和飛行器發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)始終尋求進(jìn)行改進(jìn)以提高燃料效率或降低其技術(shù)的燃料消耗率(SFC:Specific Fuel Consumpt1n)。類似于汽車行業(yè)，飛行器和飛行器發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)中降低SFC的努力中的許多都集中于提高發(fā)動(dòng)機(jī)自身的總體效率。在朝該目標(biāo)努力時(shí)，許多注意力也針對(duì)降低發(fā)動(dòng)機(jī)的總體重量。由于材料設(shè)計(jì)方面的進(jìn)步，許多注意力已經(jīng)集中于以可耐受產(chǎn)生于飛行器渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)中的熱和力的較輕的材料(諸如，陶瓷和復(fù)合材料)替換較重的金屬部分。盡管以較輕的材料替換發(fā)動(dòng)機(jī)的某些部分降低了發(fā)動(dòng)機(jī)的重量，但在材料暴露于飛行器發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的高溫環(huán)境時(shí)，出現(xiàn)某些問題。這些問題中的一個(gè)是，金屬部分與由例如陶瓷或復(fù)合材料制成的部分之間的相對(duì)熱膨脹的不同。當(dāng)金屬部分鄰近于由陶瓷或復(fù)合材料構(gòu)成的部分時(shí)，金屬和陶瓷或復(fù)合部分將膨脹不同的量且以不同速率膨脹，從而可能在其間產(chǎn)生不需要的空間。取決于不需要的空間或開口在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的位置，空間或開口可導(dǎo)致其中的空氣泄漏或其它空氣流問題。泄漏和其它空氣流問題可降低效率，且因此提高發(fā)動(dòng)機(jī)的SFC。由于泄漏流和相對(duì)運(yùn)動(dòng)的不利性質(zhì)，通常使用薄的順應(yīng)性密封件，諸如卷曲(convoluted)或“W”形密封件。然而，在“W”形密封件位于金屬和陶瓷或復(fù)合構(gòu)件之間的中心的系統(tǒng)中，相對(duì)熱膨脹將引起薄密封件卷起，從而在密封件上引起高應(yīng)力，且降低密封件有效性和壽命。因此，在本領(lǐng)域中需要抵消在具有不同熱膨脹系數(shù)的用于渦輪中的材料的不利行為的裝置和方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]因此，期望提供一種防止渦輪內(nèi)的空氣泄漏的裝置和方法。提供渦輪且該渦輪包括第一渦輪構(gòu)件和第二渦輪構(gòu)件，第一渦輪構(gòu)件為具有第一熱膨脹系數(shù)的第一材料，第二渦輪構(gòu)件為具有第二熱膨脹系數(shù)的第二材料，第二渦輪構(gòu)件鄰近第一渦輪構(gòu)件。空間在第一渦輪構(gòu)件與第二渦輪構(gòu)件之間。渦輪還包括密封該空間的密封組件。密封組件的至少一部分具有大致類似于第一渦輪構(gòu)件或第二渦輪構(gòu)件中的至少一者的熱膨脹系數(shù)，以從而在第一渦輪構(gòu)件和第二渦輪構(gòu)件的熱膨脹或熱收縮期間保持空間中的密封。
[0005]還提供一種防止渦輪中的泄漏的方法，且該方法包括將密封組件安置于第一渦輪構(gòu)件與第二渦輪構(gòu)件之間的空間中，從而密封該空間。第一渦輪構(gòu)件和第二渦輪構(gòu)件分別為具有第一熱膨脹系數(shù)和第二熱膨脹系數(shù)的第一材料和第二材料。所述密封組件的一部分具有大致類似于所述第一渦輪構(gòu)件或所述第二渦輪構(gòu)件中的至少一者的熱膨脹系數(shù)。該方法還包括在所述第一渦輪構(gòu)件和所述第二渦輪構(gòu)件的熱膨脹和熱收縮期間保持空間中的密封。
[0006]提供構(gòu)造成密封第一物體與第二物體之間的空間的密封組件，且該密封組件包括密封部件，該密封部件具有第一端部和第二端部，第二端部沿軸線與第一端部間隔開。該組件還包括密封載體，該密封載體包圍密封部件的至少一部分。密封載體適于防止第一端部與第二端部之間沿橫向于軸線的方向的相對(duì)移動(dòng)。
[0007]—種渦輪，包括:第一渦輪構(gòu)件，第一渦輪構(gòu)件為具有第一熱膨脹系數(shù)的第一材料；第二渦輪構(gòu)件，第二渦輪構(gòu)件為具有第二熱膨脹系數(shù)的第二材料，第二渦輪構(gòu)件鄰近第一渦輪構(gòu)件；第一渦輪構(gòu)件與第二渦輪構(gòu)件之間的空間；密封組件，密封組件密封空間，其中，密封組件的至少一部分具有大致類似于第一渦輪構(gòu)件或第二渦輪構(gòu)件中的至少一者的熱膨脹系數(shù)，以從而在第一渦輪構(gòu)件和第二渦輪構(gòu)件的熱膨脹或熱收縮期間保持空間中的密封。
[0008]優(yōu)選地，第一渦輪構(gòu)件為燃燒器的襯套；并且第二渦輪構(gòu)件為第一級(jí)噴嘴。
[0009]優(yōu)選地，密封組件的第一部分與襯套接合；并且密封組件的第二部分與噴嘴接合。
[0010]優(yōu)選地，密封組件還包括:密封部件；和密封載體，密封載體包圍密封部件的至少一部分，使得密封部件被隔離與襯套或噴嘴中的至少一者的接觸。
[0011]優(yōu)選地，渦輪還包括:屏障，屏障適于提供用于密封部件的至少一部分的隔熱。
[0012]優(yōu)選地，密封部件包括卷曲部分。
[0013]優(yōu)選地，密封部件定位成使得密封部件的第一端部與密封載體聯(lián)接，并且密封部件的第二端部與噴嘴或襯套中的一者聯(lián)接。
[0014]優(yōu)選地，密封載體具有大致類似于第一渦輪構(gòu)件或第二渦輪構(gòu)件中的至少一者的熱膨脹系數(shù)，以從而在第一渦輪構(gòu)件和第二渦輪構(gòu)件的熱膨脹或熱收縮期間保持空間中的密封。
[0015]優(yōu)選地，密封載體還包括:襯套與密封的第一端部之間的第一部件；和噴嘴與密封的第二端部之間的第二部件。
[0016]優(yōu)選地，第一部件包括襯套與密封的第一端部之間的第一凸緣、和從第一部件沿軸向延伸的第二凸緣；并且第二部件包圍噴嘴的一部分。
[0017]優(yōu)選地，第一部件還包括回彈性部分，回彈性部分適于沿遠(yuǎn)離盤的中心的方向撓曲，并且提供至少將噴嘴放置成鄰近襯套的空間。
[0018]一種防止渦輪中的泄漏的方法，包括:將密封組件安置于第一渦輪構(gòu)件與第二渦輪構(gòu)件之間的空間中，從而密封空間，其中，第一渦輪構(gòu)件和第二渦輪構(gòu)件分別為具有第一熱膨脹系數(shù)和第二熱膨脹系數(shù)的第一材料和第二材料，并且其中，密封組件的一部分具有大致類似于第一渦輪構(gòu)件或第二渦輪構(gòu)件中的至少一者的熱膨脹系數(shù)；并且在第一渦輪構(gòu)件和第二渦輪構(gòu)件的熱膨脹或熱收縮期間保持空間中的密封。
[0019]優(yōu)選地，第一渦輪構(gòu)件包括燃燒器的襯套，并且第二渦輪構(gòu)件包括第一級(jí)噴嘴，且安置步驟還包括:將密封組件的第一部分與襯套接合；并且將密封組件的第二部分與噴嘴接合。
[0020]優(yōu)選地，密封組件還包括密封部件和密封載體，并且安置步驟還包括:包圍密封部件的至少一部分，使得密封部件被隔離與襯套或噴嘴中的至少一者的接觸。
[0021]優(yōu)選地，方法還包括:將密封部件與襯套或噴嘴中的一者聯(lián)接；并且將密封載體的一端與襯套聯(lián)接，并且將密封載體的另一端與噴嘴聯(lián)接。
[0022]優(yōu)選地，密封載體具有大致類似于第一渦輪構(gòu)件或第二渦輪構(gòu)件中的至少一者的熱膨脹系數(shù)，以從而在第一渦輪構(gòu)件和第二渦輪構(gòu)件的熱膨脹或熱收縮期間保持空間中的密封。
[0023]優(yōu)選地，密封載體大致模仿襯套或噴嘴中的至少一者的熱膨脹，從而防止密封部件的第一端部與第二端部之間的相對(duì)移動(dòng)。
[0024]優(yōu)選地，方法還包括:
提供屏障以熱隔離密封部件的至少一部分。
[0025]優(yōu)選地，載體還包括第一部件和第二部件，并且方法還包括:將第一部件的一部分定位在襯套與密封的第一端部之間；并且將第二部件的一部分定位在噴嘴與密封的第二端部之間。
[0026]一種構(gòu)造成密封第一物體與第二物體之間的空間的密封組件，包括:密封部件，密封部件具有第一端部和第二端部，第二端部沿軸線與第一端部間隔開；密封載體，密封載體包圍密封部件的至少一部分；其中，密封載體適于防止第一端部與第二端部之間沿橫向于軸線的方向的相對(duì)移動(dòng)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1示出渦輪的一個(gè)實(shí)施例的透視圖。
[0028]圖2示出沿2-2線的圖1的渦輪的側(cè)視截面圖。
[0029]圖3示出在現(xiàn)有技術(shù)的渦輪經(jīng)歷環(huán)境溫度變化時(shí)的它的側(cè)視截面圖。
[0030]圖4示出在圖2的渦輪經(jīng)歷環(huán)境溫度變化時(shí)的它的側(cè)視截面圖。
[0031]圖5和8示出渦輪的備選實(shí)施例的透視圖。
[0032]圖6和圖9分別示出沿6-6線和9_9線的圖5和8的渦輪的備選實(shí)施例的側(cè)視截面圖。
[0033]圖7和10分別示出沿7-7線和10_10線的圖5和8的渦輪的備選實(shí)施例的側(cè)視
截面圖。
[0034]圖11和圖12示出圖1的實(shí)施例的組裝方法的步驟的側(cè)視截面圖。
[0035]圖13和圖14分別示出圖5和8所示的實(shí)施例的組裝方法的步驟的側(cè)視截面圖。
[0036]部件列表 10渦輪
12襯套 14徑向外側(cè) 16徑向內(nèi)側(cè) 18噴嘴 20徑向外側(cè) 22徑向內(nèi)側(cè) 23通道24第一部分25卷曲26第二部分27空間28密封組件30載體32密封部件33軸向凸緣34卷曲部分35卷曲36第一端部38第二端部40敞開部分42前面44第一凸緣46接觸部分48前面50第二凸緣51后面54后面56前面58第三凸緣110渦輪112襯套114徑向外側(cè)116徑向內(nèi)側(cè)118噴嘴120徑向外側(cè)122徑向內(nèi)側(cè)123通道124第一部分126第二部分127空間128密封組件130載體132密封部件134第二部件136第二部件138軸向凸緣 140徑向凸緣 142前徑向凸緣 144后徑向凸緣 146軸向凸緣 147第二軸向凸緣 148卷曲部分 150卷曲 152第一端部 154第二端部 156敞開部分 158前面 160接觸部分 162后面 164前面 165后面 166回彈性部分 168軸向長形部件 170 槽口 172a軸向部分 172b周向部分 172c彎曲過渡部分 174鉤形部分 176箭頭 178箭頭。
【具體實(shí)施方式】
[0037]圖1、2和4示出渦輪10的一部分的一個(gè)實(shí)施例。渦輪包括具有襯套的燃燒器(未示出)。襯套12以相對(duì)于渦輪10中心軸線(未示出)的角度安置。襯套12包括徑向外側(cè)14和徑向內(nèi)側(cè)16。徑向內(nèi)側(cè)16與通道23連通，燃燒氣體可穿過通道23流至噴嘴18。渦輪10包括襯套12后方的第一級(jí)噴嘴18。噴嘴18包括徑向外側(cè)20和徑向內(nèi)側(cè)22。噴嘴18包括第一部分24和第二部分26，第一部分24以相對(duì)于通道23中心軸線的角度安置，第二部分26從噴嘴18的第一部分24沿徑向向外延伸。在襯套12與噴嘴18之間存在空間27(圖 4)。
[0038]渦輪10還包括密封組件28。密封組件28包括載體30和密封部件32。載體30包括大體平坦的軸向凸緣33、和從徑向在外的部分33沿徑向向內(nèi)延伸的第一凸緣44和第二凸緣50。如圖2所示的密封部件32包括卷曲部分34，卷曲部分34包括多個(gè)褶皺(fold)或卷曲35，使得其為大體“W”形的部件。然而，可存在比圖2所示更多的卷曲35。密封部件32包括第一端部36和第二端部38。第一端部36在卷曲部分34的前方，且第二端部38在卷曲部分34的后方。大體敞開的部分40大體上沿徑向遠(yuǎn)離卷曲部分34而設(shè)置，且設(shè)置在第一端部36與第二端部38之間。
[0039]密封載體30優(yōu)選為安置于空間37處，使得載體30的第一凸緣44的前面42與襯套12的接觸部分46接合。第二凸緣50的前面48可與噴嘴18的第二部分26的后面51接合。然而，第二部分26的后面51和第二凸緣50的前面48不需要接合，因?yàn)榈诙咕?0的前面48可與第二部分26的后面51形成軸向約束。在其間形成的軸向約束可確保載體30在安裝或組裝過程期間不分解。密封部件32的至少一部分由載體30包圍。更具體而言，軸向凸緣33在敞開部分40的徑向外側(cè)，且載體30的第一凸緣44的后面54與密封部件32的第一端部36接合。密封部件32的第二端部38與噴嘴18的第二部分26的前面56接合。密封組件28的構(gòu)造提供多個(gè)點(diǎn)，密封提供在該多個(gè)點(diǎn)處，從而至少在徑向方向上防止空氣泄漏。更具體而言，在圖2所示的實(shí)施例中，密封可設(shè)在襯套12的接觸部分46與第一凸緣44的前面42之間、密封部件32的第一端部36與第一凸緣44的后面54之間、和密封部件32的第二端部38與噴嘴18的第二部分26的前面56之間。因此，這些密封防止徑向方向上的不利的空氣泄漏。此外，在圖2和4所示的實(shí)施例中，載體30還包括第三凸緣58，第三凸緣58構(gòu)造成用作空間27與密封部件32的至少一部分之間的熱屏障。
[0040]本發(fā)明對(duì)于防止燃燒器的襯套12與第一級(jí)噴嘴18之間的徑向方向上的泄漏是特別有利的。因此，在本文中利用對(duì)此類渦輪構(gòu)件的參考系來描述系統(tǒng)和方法。此外，諸如徑向、周向和軸向的用語用于描述所選擇的參考系中的系統(tǒng)。然而，本發(fā)明不限于所選擇的參考系和描述性用語，且可在燃燒器的襯套12和第一級(jí)噴嘴18之外的渦輪構(gòu)件上使用，且可在渦輪中以其它定向使用。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到的是，在參考系中存在變化時(shí)，不可直接地應(yīng)用在本文中使用的描述性用語。然而，本公開內(nèi)容意圖為不受渦輪內(nèi)的位置和定向限制，且用于描述系統(tǒng)和方法的相對(duì)用語僅提供本公開的充分描述。
[0041]參看圖2，襯套12包括第一材料，且噴嘴18包括第二材料。優(yōu)選地，襯套12包括陶瓷基質(zhì)復(fù)合(CMC)材料，且噴嘴18包括金屬。由于CMC材料可能易于磨損，故潤滑涂層可設(shè)在襯套12的接觸部分46或第一凸緣44的前面42上，或設(shè)在這兩個(gè)構(gòu)件之間。由于這兩種材料之間的不同熱膨脹系數(shù)，故襯套12和噴嘴18在經(jīng)受環(huán)境溫度變化時(shí)(諸如，在熱燃燒氣體從燃燒器行進(jìn)至第一級(jí)噴嘴18時(shí))可能以不同速率膨脹，且膨脹不同量。例如，如圖3所示，襯套12’可膨脹距離ARunek，且噴嘴18’可膨脹距離ARN()mE。由于襯套12’與噴嘴18’之間的不同的熱膨脹，可能出現(xiàn)問題，且更具體而言，是關(guān)于密封其間的空間的問題，如在下文中更詳細(xì)地描述的。
[0042]現(xiàn)有技術(shù)的渦輪在圖3中示出，其中密封部件32’設(shè)在襯套12’與噴嘴18’之間。由于噴嘴18’膨脹比襯套12’大的量，故密封部件32’的第二端部38’相對(duì)于第一端部36’沿徑向移動(dòng)。具有沿軸向方向定向的卷曲35’的密封部件32’通常不可耐受密封部件32’的軸向間隔開的部分之間較大的相對(duì)徑向移動(dòng)。密封部件32’的第一端部36’與第二端部38’之間的該相對(duì)徑向移動(dòng)可稱為密封件卷起。密封件卷起是不利的，因?yàn)樗梢鹬芟蚍较蛏系牧?，從而基本上沿周向方向扭曲密封部?2’。該力矩Mseal可通過變得位移且或許通過翻轉(zhuǎn)到空間27’內(nèi)，或通過撕裂或其它方式破壞而導(dǎo)致密封部件32’失效。
[0043]如在本文中描述的密封組件充分防止密封件卷起，從而可能防止密封部件的失效，且將密封件保持在襯套12與噴嘴18之間的空間處。各個(gè)實(shí)施例中的載體30可包括具有與噴嘴18相同或大致相似的熱膨脹系數(shù)的材料。例如，載體30可為與噴嘴18相同的材料，諸如金屬，而襯套12包括不同的材料，諸如陶瓷、復(fù)合材料或CMC。然而，在備選實(shí)施例中，載體30可包括具有與襯套12相同或大致相似的熱膨脹系數(shù)的材料。熱膨脹量可通過AL=L* α*ΛΤ來計(jì)算，其中L為討論的物體的長度，α為熱膨脹系數(shù)，且Λ T為溫度方面的變化。在一個(gè)實(shí)施例中，載體30可包括具有與噴嘴18相同或大致相似的熱膨脹系數(shù)的材料，使得Δ Rlinee與Δ Rnozzle之間的差異小于或等于0.030，’ (0.762mm)。因此，由于熱膨脹取決于包括熱膨脹系數(shù)的至少三個(gè)變量，故Λ Runek與ARN()mE之間的差異不只取決于熱膨脹系數(shù)。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到的是，提供ARunek與Λ Rn^e之間的此類差異可通過改變熱膨脹所依賴的其它變量來實(shí)現(xiàn)。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員還可認(rèn)識(shí)到的是，ARlinee與Δ Ritomle之間小于或等于0.030’’ (0.762mm)的差異限于在本文中描述的一個(gè)實(shí)施例,且并非意味著限制相對(duì)移動(dòng)可更大或更小的其它實(shí)施例。而且，在第一渦輪構(gòu)件和第二渦輪構(gòu)件為除噴嘴和燃燒器的襯套之外的物體的實(shí)施例中，可規(guī)定不同的相對(duì)移動(dòng)量。而且，在本文中提到的渦輪構(gòu)件不僅僅限于飛行器中使用的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，而且還可涉及用于其它應(yīng)用(諸如使用燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的其它類型的機(jī)器)的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中的渦輪構(gòu)件。
[0044]當(dāng)渦輪的周圍環(huán)境溫度升高時(shí)，噴嘴18膨脹距離Λ Rnozzle且載體膨脹大致相似或相同的量Δ Rcmkiek，而襯套12膨脹不同且優(yōu)選為較小的量ARunek。由于密封部件32的第一端部36與載體30的第一凸緣44的后面54聯(lián)接，且密封部件32的第二端部38與噴嘴18的第二部分26的前面56聯(lián)接，且第一端部36和第二端部38可移動(dòng)大致相同或相似的量，使得第一端部36與第二端部38之間的相對(duì)移動(dòng)為最低限度的。這防止密封部件32的第一端部36與第二端部38之間的相對(duì)移動(dòng)，從而防止上述密封件卷起的潛在問題。
[0045]圖1所示的實(shí)施例為構(gòu)造成保持在如在本文中所述的襯套12與噴嘴18之間的空間中的密封一個(gè)實(shí)施例。備選地，密封組件32可構(gòu)造成使得載體30大致跟隨或模仿襯套12的膨脹，且防止密封部件32的第一端部36與第二端部38之間的相對(duì)徑向移動(dòng)。 [0046]圖5、6和7以及圖8、9和10示出渦輪的備選實(shí)施例。在各個(gè)實(shí)施例中，渦輪110包括具有襯套112的燃燒器(未示出)。襯套112以相對(duì)于渦輪110中心軸線的角度安置。襯套112包括徑向外側(cè)114和徑向內(nèi)側(cè)116。徑向內(nèi)側(cè)與通道123連通，燃燒氣體可穿過通道123流入第一級(jí)中。渦輪110包括襯套112后方的噴嘴118。噴嘴118包括徑向外側(cè)120和徑向內(nèi)側(cè)122。噴嘴118包括第一部分124和第二部分126，第一部分124以相對(duì)于渦輪110中心軸線的角度安置，第二部分126從噴嘴118的第一部分124沿徑向向外延伸。在襯套112與噴嘴118之間存在空間127。
[0047]渦輪110還包括密封組件128。密封組件128包括載體130和密封部件132。載體130包括第一部件134和第二部件136。第一部件134包括軸向凸緣138和從軸向凸緣138在沿徑向向內(nèi)的方向上延伸的徑向凸緣140。密封載體130的第二部件136包括前徑向凸緣142和后徑向凸緣144，以及在前徑向凸緣142與后徑向凸緣144之間的軸向凸緣146。第二部件136的前徑向凸緣142、后徑向凸緣144和軸向凸緣146基本上包圍噴嘴118的第二部分126。前徑向凸緣142包括在軸向前方位置延伸的第二軸向凸緣147。
[0048]在空間127中存在密封部件132，其一部分與密封載體130接合。密封部件132 (例如圖6和9)包括卷曲部分148，卷曲部分148包括多個(gè)褶皺或卷曲150，使得其為大體“W”形的部件。然而，可存在比圖6和9所示更多的卷曲150。密封部件132包括第一端部152和第二端部154。第一端部152在卷曲部分148的前方，且第二端部154在卷曲部分148的后方。大體敞開的部分156大體上沿徑向遠(yuǎn)離卷曲部分148而設(shè)置，且設(shè)置在第一端部152與第二端部154之間。
[0049]密封載體130基本上包圍密封部件132的至少一部分。更具體而言，密封載體130優(yōu)選為安置于空間127處，使得第一部件134的徑向凸緣140的前面158與襯套112的接觸部分160接合。密封部件132和載體130定位成使得軸向凸緣138在敞開部分156的徑向外側(cè)，且第一部件134的徑向凸緣140的后面162與密封部件132的第一端部152接合。密封部件132的第二端部154與第二部件136的前徑向凸緣142的前面164接合。密封組件128的構(gòu)造提供了多個(gè)點(diǎn)，密封提供在該多個(gè)點(diǎn)處，從而至少在徑向方向上防止空氣泄漏。更具體而言，密封設(shè)在襯套112的接觸部分160與第一部件134的徑向凸緣140的前面158之間、密封部件132的第一端部152與第一部件134的徑向凸緣140的后面162之間、和密封部件132的第二端部154與第二部件136的前徑向凸緣142的前面164之間、以及前徑向凸緣142的后面165與噴嘴118的第二部分126之間。因此，這些密封防止沿徑向方向的不利的空氣泄漏。第二部件136的第二軸向凸緣147適于提供用于密封部件132的至少一部分的熱屏障。
[0050]載體130可包括具有與噴嘴118相同或大致相似的熱膨脹系數(shù)的材料。例如，載體130可為與噴嘴118相同的材料，諸如金屬，而襯套112包括不同的材料，諸如陶瓷、復(fù)合材料或CMC。然而，在備選實(shí)施例中，載體130可包括具有與襯套112相同或大致相似的熱膨脹系數(shù)的材料。
[0051]如圖5和7及6和10所示，第一部件134的軸向凸緣138設(shè)有沿周向間隔開的回彈性部分166(圖5)、166’(圖8)。在圖4和7所示的實(shí)施例中，各個(gè)回彈性部分166包括一對(duì)沿軸向定向的槽口 170之間的軸向長形部件168。可提供槽口 170以便增大長形部件168的徑向偏斜(deflect1n)量。在圖8和10所示的實(shí)施例中，回彈性部分166’可包括由槽口 170’部分地限定的基本上周向的長形部件168’。更具體而言，存在多個(gè)槽口 170’，各個(gè)槽口 170’包括軸向部分172a、長形周向部分172b、和其間的彎曲過渡部分172c。
[0052]圖11、12、13和14示出各個(gè)實(shí)施例的組裝方法。圖11和12示出圖1、2和4所示的渦輪10的組裝。密封載體30被指引成與襯套12接合，使得第一凸緣44的前面42可與襯套12的接觸部分46接觸。同時(shí)或隨后，使密封部件32的第一端部36與載體30的第一凸緣44的后面54接合。然后，使噴嘴18與密封部件32的第二端部38接合。更具體而言，可使噴嘴18的第二部分26的前面56與密封部件32的第二端部38接合。為了相對(duì)于燃燒器和襯套12固定噴嘴18，以及為了固定密封組件28，軸向凸緣33彎曲，從而形成第二凸緣50。一旦組裝，則渦輪10如圖2和4所示地構(gòu)造。組裝可以以除上文公開的方式之外的若干方式來實(shí)現(xiàn)。存在可組裝該裝置的另外兩種方式。首先，密封部件32可接合或組裝到載體30中。接著，噴嘴18可組裝成使得它與密封部件32接合。軸向凸緣33然后可向下彎曲，從而形成第二凸緣。然后，第二凸緣用于相對(duì)于噴嘴18固定載體30和密封部件32。噴嘴18、載體30和密封部件然后可與襯套12接合。在又一個(gè)備選組裝方法中，第二凸緣50以圖2和4所示的構(gòu)造預(yù)先彎曲。然后，密封部件32可與載體30組裝或接合。在噴嘴部分分段(未示出)的情況下，可通過使噴嘴與沒有第二凸緣50的區(qū)域?qū)?zhǔn)，然后同步(clock)(使噴嘴18相對(duì)于中心軸線旋轉(zhuǎn))噴嘴18，使得第二部分26的后面51與第二凸緣50的前面48對(duì)準(zhǔn)來獨(dú)立地安裝各個(gè)噴嘴節(jié)段。優(yōu)選地，同步可發(fā)生在安裝噴嘴18的最后節(jié)段(未示出)時(shí)。
[0053]圖13和14分別示出圖6和9所示的實(shí)施例的組裝。密封載體130的第一部件134被指引成與襯套112接合，使得徑向凸緣140的前面158可與襯套112的接觸部分160接觸。同時(shí)或隨后，使密封部件132的第一端部152與載體130的徑向凸緣140的后面162接合。載體130的第二部件136被指引成與噴嘴118接合，使得第二部件136的前徑向凸緣142、后徑向凸緣144和軸向凸緣146基本上包圍噴嘴118的第二部分126。隨后，第二部件136和噴嘴118在組裝在一起時(shí)沿軸向方向(如由箭頭176所示)被引導(dǎo)，同時(shí)回彈性部分166、166’，且更具體而言，長形部件168、168’沿徑向方向(如由箭頭178指出的)彎曲。長形部件168、168’的徑向偏斜允許第二部件136被指引成與密封部件132的第二端部154接合。更具體而言，密封部件132的第二端部154與第二部件136的前徑向凸緣142的前面164接合。如圖7和10所示，長形部件168、168’各自分別包括鉤形部分174、174’。鉤形部分174、174’可構(gòu)造成當(dāng)噴嘴118和第二部件136向后方方向軸向地移動(dòng)時(shí)，通過與第二部件136接合來抵抗噴嘴118的軸向移動(dòng)。備選組裝方法包括將密封部件132接合于載體134，以便密封部件132的前面152與載體134的后面162接觸。然后，第二部件136可與組件接合，使得第二部件136的前面164與后密封面154接觸。噴嘴118可在第二部件136的接合之前、期間或之后接合。噴嘴118應(yīng)當(dāng)接合成使得徑向部分126在徑向凸緣142與144之間由第二部件136包圍。
[0054]如在本文中所述的密封組件128不限于密封燃燒襯套112與第一級(jí)噴嘴118之間的空間127。更正確而言，如在本文中所述的密封組件128可構(gòu)造成在第一渦輪構(gòu)件與第二渦輪構(gòu)件之間密封。密封組件可構(gòu)造成提供密封，其中期望優(yōu)選為在徑向方向上提供密封。而且，在本文中提到的渦輪構(gòu)件不僅僅限于在飛行器中使用的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，而且還可涉及用于其它應(yīng)用(諸如使用燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的其它類型的機(jī)器)的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中的渦輪構(gòu)件。
[0055]盡管已經(jīng)通過各種優(yōu)選實(shí)施例的描述示出了本發(fā)明，且盡管已經(jīng)相當(dāng)詳細(xì)地描述了這些實(shí)施例，但 申請(qǐng)人:并不意圖將所附權(quán)利要求的范圍約束于或以任何方式限制于此種細(xì)節(jié)。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員，另外的優(yōu)點(diǎn)和改型將是清楚的。本發(fā)明的各種特征可取決于用戶的需要和偏好而單獨(dú)地使用或以任何組合使用。這已經(jīng)是本發(fā)明的描述(連同實(shí)施如當(dāng)前已知的本發(fā)明的優(yōu)選方法)。然而，本發(fā)明自身應(yīng)當(dāng)僅僅由所附權(quán)利要求限定。
【權(quán)利要求】
1.一種渦輪，包括: 第一渦輪構(gòu)件，所述第一渦輪構(gòu)件為具有第一熱膨脹系數(shù)的第一材料； 第二渦輪構(gòu)件，所述第二渦輪構(gòu)件為具有第二熱膨脹系數(shù)的第二材料，所述第二渦輪構(gòu)件鄰近所述第一渦輪構(gòu)件； 所述第一渦輪構(gòu)件與所述第二渦輪構(gòu)件之間的空間； 密封組件，所述密封組件密封所述空間，其中，所述密封組件的至少一部分具有大致類似于所述第一渦輪構(gòu)件或所述第二渦輪構(gòu)件中的至少一者的熱膨脹系數(shù)，以從而在所述第一渦輪構(gòu)件和所述第二渦輪構(gòu)件的熱膨脹或熱收縮期間保持所述空間中的密封。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪，其特征在于: 所述第一渦輪構(gòu)件為燃燒器的襯套；并且 所述第二渦輪構(gòu)件為第一級(jí)噴嘴。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的渦輪，其特征在于: 所述密封組件的第一部分與所述襯套接合；并且 所述密封組件的第二部分與所述噴嘴接合。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的渦輪，其特征在于，所述密封組件還包括: 密封部件；和 密封載體，所述密封載體包圍所述密封部件的至少一部分，使得所述密封部件被隔離與所述襯套或所述噴嘴中的至少一者的接觸。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的渦輪，其特征在于，還包括: 屏障，所述屏障適于提供用于所述密封部件的至少一部分的隔熱。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的渦輪，其特征在于，所述密封部件包括卷曲部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的渦輪，其特征在于: 所述密封部件定位成使得所述密封部件的第一端部與所述密封載體聯(lián)接，并且所述密封部件的第二端部與所述噴嘴或所述襯套中的一者聯(lián)接。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的渦輪，其特征在于，所述密封載體具有大致類似于所述第一渦輪構(gòu)件或所述第二渦輪構(gòu)件中的至少一者的熱膨脹系數(shù)，以從而在所述第一渦輪構(gòu)件和所述第二渦輪構(gòu)件的熱膨脹或熱收縮期間保持所述空間中的密封。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的渦輪，其特征在于，所述密封載體還包括: 所述襯套與所述密封的第一端部之間的第一部件；和 所述噴嘴與所述密封的第二端部之間的第二部件。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的渦輪，其特征在于: 所述第一部件包括所述襯套與所述密封的所述第一端部之間的第一凸緣、和從所述第一部件沿軸向延伸的第二凸緣；并且 所述第二部件包圍所述噴嘴的一部分。
【文檔編號(hào)】F01D11/00GK104033191SQ201410007914
【公開日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年1月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月8日
【發(fā)明者】陳祖健, V.H.S.科雷亞, D.漢沃克, R.普羅克托爾 申請(qǐng)人:通用電氣公司