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轴向涡轮机的组件,相关的轴向涡轮机,组装方法和密封接头

阅读:312发布:2020-05-08

专利汇可以提供轴向涡轮机的组件,相关的轴向涡轮机,组装方法和密封接头专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且一种用于轴向 涡轮 机的组件,特别是用于飞机涡轮喷气 发动机 ,该组件包括:具有内表面(40)的环形壳体;成环形排的 定子 叶片 (26),其中至少一个定子导叶片(26)包括从固定平台(34)径向延伸的 翼型 件(50),固定平台(34)固定至壳体并具有多边形轮廓;其特征在于,还包括 垫片 (80),该垫片包括 框架 ,框架的轮廓与固定平台(34)的多边形轮廓相符,框架与固定平台(34)和壳体径向 接触 以确保密封。,下面是轴向涡轮机的组件,相关的轴向涡轮机,组装方法和密封接头专利的具体信息内容。

1.一种用于轴向涡轮机(2)的组件,特别是飞机涡轮喷气发动机,该组件包括:
具有内表面(40)的环形壳体(28);
成环形排定子叶片(26),其中至少一个定子叶片(26)包括从固定平台(34)径向延伸的翼型件(50),所述固定平台(34)固定至壳体(28)并具有多边形轮廓(58,59);和
其特征在于,还包括:
垫片(80、180、280、380、480、580),其包括框架(81、181、281、381、481、581),框架的轮廓与固定平台(34)的多边形轮廓(58、59)相匹配,所述框架(81、181、281、381、481、581)与固定平台(34)和壳体(28)径向接触以确保密封。
2.根据权利要求1所述的组件,其特征在于,所述框架(81、181、281、381、481、581)密封地限定径向地位于所述固定平台(34)和所述壳体(28)之间的凹穴(68),所述凹穴(68)基本上在固定平台(34)的大部分上延伸。
3.根据权利要求1或2所述的组件,其特征在于,所述框架(81、181、281、381、481、581)由沿着平台的侧面延伸的杆(82、84、86、88、182,184、186、188、282、284、286、288、382、382、
384、386、388)形成。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的组件,其特征在于,所述垫片(80、180、280、380、
480、580)的框架(81、181、281、381、481、581)具有平行四边形的总体外形,优选是矩形。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的组件,其特征在于,所述平台(34)具有穿过所述壳体(28)的孔(46)的固定销(36),并且,所述固定销(36)延伸穿过所述垫片(80、180、280、
380、480、580)。
6.根据权利要求5所述的组件,其特征在于,所述垫片(80、180、280、380)的一部分(90、
190、290、390)是复曲面或圆柱形的,并且围绕所述固定销(36)。
7.根据权利要求4和6所述的组件,其特征在于,部段(92、94、96、98、192、196、198、292、
296、298)连接所述复曲面或圆柱形部分(90、190、290、390)到框架(81、181、281、381)。
8.根据权利要求7所述的组件,其特征在于,所述部段(92、94、96、98、192、196、198、
292、296、298)包括沿涡轮机的周向方向定向的两个轴向部段(96、98、196、198、296、298)以及沿涡轮机的轴向方向定向的至少一个轴向部段(92、94、192、292)。
9.根据权利要求6至8所述的组件,其特征在于,所述复曲面或圆柱形部分(290、390)在所述垫片(180、280、380)的上游半部中被包围。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的组件,其特征在于,所述垫片(80、180、280、380、
480、580),特别是所述框架(81、181、281、381、481、581),形成封闭和密封的环,该环内接于固定平台(34)的多边形轮廓(58、59)中。
11.根据权利要求1至10中的一项所述的组件,其特征在于,所述垫片(280)包括下游增强凸片(284),其优选地主要在所述涡轮机的周向方向上延伸。
12.根据权利要求1至11中的一项所述的组件,其特征在于,所述垫片(80、180、280、
380、480、580)至少部分地由泡沫聚合物和/或弹性体制成。
13.根据权利要求1至12中的一项所述的组件,其特征在于,所述固定平台是第一叶片(26)的平台(34),所述垫片(80、180、280、380、480、580)与和第二叶片的平台(34)相关联的相同垫片(80、180、280、380、480、580)接触,第二叶片邻近于第一平台。
14.根据权利要求1至13中的一项所述的组件,其特征在于,垫片(380)插置在壳体(28)与相邻叶片的若干个平台(34)之间,所述垫片(300)与相邻叶片的所述若干个平台(34)中的每一个的多边形轮廓相符。
15.根据权利要求1至14中的一项所述的组件,其特征在于,所述壳体(28)包括内表面(40),其具有成环形排的小平面(42)用于接收定子叶片(26),平台(34)的外部径向表面(56)相对于相关联的小平面(42)倾斜,和/或垫片(80,180,280,380,480,580)的径向厚度在下游比上游更大。
16.根据权利要求1至15中的一项所述的组件,其特征在于,耐磨材料(38)层设置在所述壳体(28)的内表面(40)上,特别是在所述小平面(42)的上游和/或下游,并与平台(34)和/或垫片(80、180、280、380、480、580)轴向隔开。
17.一种具有低压压缩机(4)的轴向涡轮机(2),其特征在于,所述压缩机(4)包括根据权利要求1至16中任一项所述的组件,并且,所述壳体(28)至少部分地由具有有机基质的复合材料制成,并与垫片(80、180、280、380、480、580)接触。
18.一种用于组装涡轮机的组件的方法,其特征在于,该组件是根据权利要求1至16中的一项所述的,并且该方法包括将垫片(80、180、280、380、480、580)放置在壳体(28)和叶片平台(34)(26)之间的步骤(a),以及将叶片(26)固定到壳体(28)的步骤(b),在此期间,垫片(80、180、280、380、480、580)在叶片(26)的平台(34)和壳体(28)之间被径向压缩。
19.根据权利要求18所述的方法,其特征在于,所述垫片(80、180、280、380、480、580)在下游比在上游被更大程度地压缩。
20.根据权利要求18或19所述的方法以及根据权利要求5所述的组件,其特征在于,所述步骤(b)的固定包括将螺母(74)紧固在所述固定销(36)上,以压缩所述垫片(80、180,
280、380、480、580)。
21.一种用于平台的垫片(480),用于固定轴向涡轮机(2)、特别是飞机涡轮喷气发动机的定子叶片,所述固定平台(34)具有多边形轮廓(58,59),该垫片(480)包括:框架(481),其轮廓适合于与固定平台(34)的多边形轮廓(58,59)匹配,以及热成型螺柱(483),螺柱(483)是模制插入件(480)。
22.根据权利要求21所述的垫片,其特征在于,所述螺柱包括孔,优选是通孔,其能够与设置在平台(34)上的销配合。
23.一种用于平台的垫片(480),用于固定轴向涡轮机(2)、特别是飞机涡轮喷气发动机的定子叶片,所述固定平台(34)具有多边形轮廓(58,59),该垫片(480)包括:框架(581),其轮廓适合于与固定平台(34)的多边形轮廓(58,59)匹配,以及至少在框架(581)的一部分上的粘合元件(583),粘合元件(583)由盖(585)覆盖
24.根据权利要求24的垫片,其特征在于,粘合元件(583)是设置在框架(581)的所述部分上的粘合层,其能够与平台(34)接触。
25.根据权利要求21至24中的一项所述的垫片,其特征在于,其与根据权利要求1至16中的一项所述的用于涡轮机的组件的垫片相符。
26.根据权利要求18至20中的一项所述的方法,其特征在于,所述垫圈(480、580)是根据权利要求21至24中的一项所述的,将所述垫片(480、580)放置在所述壳体(28)和所述叶片(26)的平台(34)之间的步骤(a)包括将垫片(480、580)与平台(34)预组装的子步骤。
27.根据权利要求26所述的方法,与根据权利要求22所述的垫片(480)结合,其特征在于,所述预组装子步骤包括将所述螺柱(483)固定至设置在所述平台(34)上的销。
28.根据权利要求26所述的方法,与根据权利要求23所述的垫片(580)结合,其特征在于,所述预组装子步骤包括移除所述盖(585),以及通过将所述垫片(580)粘附到所述平台(34)上来进行固定。

说明书全文

轴向涡轮机的组件,相关的轴向涡轮机,组装方法和密封接头

技术领域

[0001] 本发明涉及一种轴向涡轮发动机组件。更具体地,本发明涉及一种涡轮发动机壳体和在其径向端部之一上设置平台叶片。本发明还涉及具有这种组件的涡轮发动机。

背景技术

[0002] 文献EP 2 930 308 A1描述了一种涡轮发动机压缩机,其中壳体的壁由复合材料制成,并且在其内表面上具有用于固定定子叶片的平坦的小面。为此,叶片设置有在每个叶片的外径向端处布置的平台,每个所述平台接触所述小面。这使得可以减小壳体的壁与叶片之间的应集中。在壳体壁的内表面上提供一层耐磨材料。这层耐磨材料布置在平台之间,并确保气流引导表面的连续性。然而,发现这种布置不足以密封流动,并且特别地,在某些压力和温度条件下在平台和壳体的壁之间会出现漏气。这主要影响涡轮发动机的性能,并且会影响叶片附接的机械强度的耐久性。

发明内容

[0003] 技术问题
[0004] 本发明旨在解决现有技术中遇到的至少一个问题。更具体地,本发明旨在提高涡轮发动机的效率并确保叶片到壳体的附接的可靠性。
[0005] 技术方案
[0006] 本发明涉及一种用于轴向涡轮机的组件,特别是用于飞机涡轮喷气发动机的组件,该组件包括:具有内表面的环形壳体;成环形排的定子叶片,其中至少一个定子叶片包括从固定平台径向延伸的翼型件,所述固定平台固定至壳体并且具有多边形轮廓;特别之处在于,它还包括垫片,该垫片包括框架,框架的轮廓与固定平台的多边形轮廓匹配,所述框架与固定平台和壳体径向接触,以便彼此密封。
[0007] 叶片和平台可以整体制造。壳体可以至少部分地由具有有机基质的复合材料制成。
[0008] 根据本发明的优选实施例,框架密封地限定了径向地布置在固定平台和壳体之间的凹穴,所述凹穴特别地在固定平台的大部分上延伸。
[0009] 根据本发明的优选实施例,框架由沿着平台的侧面延伸的杆形成。
[0010] 根据本发明的优选实施例,垫片的框架具有总体外形,其为平行四边形,优选为矩形。可替代地,所述形状可以是梯形、长圆形、圆形等。优选地,在与叶片的径向方向正交的平面中的截面中,垫片的总体外形与平台的形状相对应。
[0011] 根据本发明的优选实施例,平台具有固定销,该固定销穿过壳体中的孔,并且固定销穿过垫片。
[0012] 根据本发明的优选实施例,垫片的一部分是复曲面的或圆柱形的,并且包围固定销。复曲面部分可以是长圆形、椭圆形或圆形。
[0013] 根据本发明的优选实施例,部分将复曲面或圆柱形部分连接到框架。
[0014] 根据本发明的优选的实施方式,这些部段包括沿涡轮机的周向方向定向的两个周向部段和沿涡轮机的轴向定向的至少一个轴向部段。
[0015] 根据本发明的优选实施例,周向部段的横截面比轴向段的横截面大于轴向部段的横截面,周向部段的轴向尺寸大于轴向部段的周向尺寸。周向部段和轴向部段在径向上的厚度可以相同。周向部段的轴向尺寸和/或轴向部段的周向尺寸可以大于部段的厚度。
[0016] 根据本发明的优选实施例,复曲面或圆柱形部分在垫片的上游半部中是封闭的。
[0017] 根据本发明的优选实施例,垫片包括下游加强条带,其优选地主要在涡轮机的周向方向上延伸。
[0018] 根据本发明的优选实施例,垫片至少部分地由泡沫聚合物和/或弹性体制成。
[0019] 根据本发明的优选实施例,固定平台是第一叶片的平台,所述垫片与和第二叶片的平台关联的同样的垫片接触,第二叶片的平台邻近第一平台。特别地,当垫片具有平行四边形形状时,它们各自可具有沿着涡轮机的轴线定向的两侧,每侧与相邻平台的垫片的一侧接触。
[0020] 根据本发明的优选实施例,垫片布置在壳体与相邻叶片的多个平台之间,所述垫片与相邻叶片的所述多个平台中的每个平台的多边形轮廓相符。例如,若干相邻对的平台和小平面可以共用同一垫片。
[0021] 根据本发明的优选实施例,壳体包括内表面,其具有成环形排的小平面用于接收定子叶片,平台的外部径向表面相对于相关联的小平面倾斜和/或垫片的径向厚度下游比上游更大。由于平台和小平面的两个相应表面之间的非直接接触,它们可以不平行,因为它们彼此不接触。因此,可以但不是必须的,垫片在下游具有比上游更大的厚度,上游是空气流的压力最大的部位。
[0022] 根据本发明的优选实施例,在壳体的内表面上,特别是在小平面的上游和/或下游,并且在距平台和/或垫片一轴向距离处,设置一层耐磨材料。
[0023] 本发明还涉及一种具有低压压缩机的轴向涡轮机,其特殊之处在于,该压缩机包括根据上述实施例之一所述的组件,并且该壳体至少部分地由与垫片接触的具有有机基质的复合材料制成。
[0024] 本发明还涉及一种组装用于涡轮机的组件的方法,其特殊之处在于,该组件是上述实施例中的一个,并且该方法包括:将垫片安装在壳体和叶片的平台之间的步骤(A),和将叶片固定到壳体的步骤(B),在此期间,垫片在叶片的平台和壳体之间径向压缩。
[0025] 根据本发明的优选实施例,垫片在下游比在上游被更大程度地压缩。
[0026] 根据本发明的优选实施例,固定步骤(b)包括拧紧固定销上的螺母,以产生垫片的压缩。
[0027] 为了在组装期间更好地保持垫片,提供在组装到壳体之前允许其粘附到平台上的装置是有用的。
[0028] 因此,本发明还涉及一种垫片,其用于固定轴向涡轮机(特别是飞机涡轮喷气发动机)的定子叶片的平台,所述固定平台具有多边形轮廓,该垫片包括:框架,其轮廓能够匹配固定平台的多边形轮廓和热成型螺柱
[0029] 根据本发明的优选实施例,螺柱是垫片的模制插入件。
[0030] 根据本发明的优选实施例,螺柱包括孔,优选是通孔,其能够与设置在平台上的销配合。
[0031] 本发明还涉及一种用于平台的垫片,该平台用于固定轴向涡轮机(特别是飞机涡轮喷气发动机)的定子叶片,所述固定平台具有多边形轮廓,该垫片包括:框架,其轮廓适合于与固定平台的多边形轮廓匹配,以及至少在框架的一部分上的粘合元件。
[0032] 根据本发明的优选实施例,粘合元件是设置在框架的一部分上的、适于与平台接触的粘合层。
[0033] 根据本发明的优选实施例,粘合元件被盖覆盖
[0034] 根据本发明的优选实施例,所述组装方法的特殊之处在于,所述垫片根据上述实施例之一所述,将垫片放置在壳体和叶片平台之间的位置的步骤(a)包括将垫片预组装到平台的子步骤。
[0035] 根据本发明的优选实施例,所述预组装子步骤包括将螺柱固定到设置在平台上的销上。
[0036] 根据本发明的优选实施例,所述预组装子步骤包括移除盖,并通过将垫片经由粘合元件粘附至平台来进行固定。
[0037] 根据本发明的优选实施例,叶片的平台包括彼此接触的多边形的侧面。
[0038] 根据本发明的优选实施例,平台的多边形轮廓包围框架的轮廓。
[0039] 根据本发明的优选实施例,框架形成连续的环,和/或轮廓是封闭的。
[0040] 根据本发明的优选实施例,垫片,特别是框架,形成封闭和密封的环,该环内接在固定平台的多边形轮廓中。
[0041] 根据本发明的优选实施例,所述环在其整个圆周上与平台和壳体径向接触。
[0042] 本发明还涉及一种用于涡轮机的组件,该组件包括外壳和定子叶片,定子叶片包括成环形排的相同的定子叶片,至少一个定子叶片包括固定在壳体的内表面上的固定平台,以及从平台径向延伸的翼型件;其特殊之处在于,它还包括形成平台外边缘的垫片,和/或形成沿着平台轮廓的凸起(bead)的垫片;所述垫片与平台和壳体接触。
[0043] 根据另一方面,本发明涉及一种轴向涡轮机(特别是飞机涡轮喷气发动机)组件,该组件包括:壳体,该壳体包括在其内表面上具有平坦小平面的管状壁,每个小平面包括至少一个孔;至少一排成环形排的定子叶片,每个定子叶片包括基本上径向延伸的翼型件和在翼型件的外径向端处的固定平台;每个叶片附接平台包括穿过相关联的小平面的附接销,该组件的特殊之处在于,在该平台上设置被附接销穿透的垫片。
[0044] 根据另一方面,本发明涉及一种轴向涡轮机(特别是飞机涡轮喷气发动机)的组件,该组件包括:具有翼型件的叶片,和用于附接到套圈或壳体的平台,翼型件具有前缘、后缘和将前缘连接到后缘的外倾线(camber line);该组件的特殊之处在于,它包括能够与平台的表面和所述套圈或所述壳体的表面接触的垫片,该垫片的厚度根据外倾线的方向变化。
[0045] 技术效果
[0046] 垫片的存在允许更简单和更灵活的设计:在已知系统中必须与平台连续的耐磨材料层可以放置在远处,因为该层不再是密封功能所必需的。而且,由于密封的存在,制造公差可以扩大,因此加工和定位小平面和叶片的平台的表面的精度不再重要。附图说明
[0047] 图1示出根据本发明的轴向涡轮机;
[0048] 图2是涡轮机压缩机的图示;
[0049] 图3示出根据本发明的涡轮机压缩机壳体的轴向视图;
[0050] 图4示出具有与壳体的小平面接触的平台的定子叶片;
[0051] 图5示出叶片的顶部视图;
[0052] 图6示出其上固定有叶片的壳体的一部分;
[0053] 图7示出垫片的实施例的顶部视图;
[0054] 图8示出根据第二实施例的垫片的等距视图;
[0055] 图9示出垫片的第三实施例;
[0056] 图10示出图9的垫片的等距视图;
[0057] 图11示出垫片的第四实施例;
[0058] 图12示出垫片的第五实施例;
[0059] 图13示出垫片的第六实施例。

具体实施方式

[0060] 在下面的描述中,术语“内部”和“外部”指相对于轴向涡轮机的旋转轴线的定位。轴向方向沿着旋转轴线,并且径向方向垂直于轴向方向。沿周向考虑横向方向,该方向可以垂直于轴线。
[0061] 图1表示双流涡轮喷气发动机2(涡轮机)。涡轮喷气发动机2包括低压压缩机4、高压压缩机6、燃烧室8和涡轮10。在运行中,涡轮机10经由中心轴传递给转子12的机械动力使两个压缩机4和6运动。
[0062] 所述压缩机包括与成排的定子叶片相关联的若干排转子叶片。因此,转子绕其旋转轴线14的旋转使得可以产生空气流,该空气流逐渐压缩直到至燃烧室8。
[0063] 扇16联接至转子12并产生空气流,该空气流被划分为主流18和副流20。主流18和辅流20是环形流,它们由可以是内部和/或外部的圆柱形隔板或套圈引导。
[0064] 图2是诸如图1的轴向涡轮机的压缩机的剖视图。该压缩机可以是低压压缩机4。我们可以看到风扇16的部分和用于主流18和副流20的分离喷嘴22。转子12可包括若干排转子叶片24。
[0065] 低压压缩机4包括至少一个整流器,该整流器包含环形排的定子叶片26。每个整流器与风扇16或一排转子叶片24相关联,以使气流变直,从而将气流的速度转换成压力。
[0066] 该压缩机包括至少一个壳体28。壳体28可以具有大致圆形或管状的形状。它可以是外部压缩机壳体,也可以由复合材料制成,从而可以减轻其质量,同时优化其刚性。壳体28可包括固定凸缘30,例如用于固定分离喷嘴22和/或固定壳体28到涡轮机的中间风扇壳体的环形固定凸缘30。然后,壳体执行分离喷嘴22和中间壳体32之间的机械连接的功能。壳体还执行例如使用其环形凸缘使分离喷嘴22相对于中间壳体居中的功能。环形凸缘30可以由复合材料制成并且可以包括固定孔(未示出)以允许通过螺栓紧螺栓进行组装。凸缘
30可包括定心表面,例如定心孔。
[0067] 壳体28可以包括通常为圆形或弧形的壁32,其轴向边缘可以由凸缘30界定。壁32可具有围绕旋转轴线14的轴对称性。壁32可以由复合材料以及基质和增强物制成。壁32可以具有尖顶(ogive)形状,其半径沿轴线14变化。
[0068] 壳体可以由半壳或半壳体形成,其轴向平面分开。半壳使用轴向凸缘连接。
[0069] 定子叶片26在用于容纳叶片的环形区域的位置处从壁32基本径向地延伸。这些区域可以包括固定器件,例如环形凹槽或固定孔。叶片26可以单独地附接到壁,或者形成附接到壁32的叶片的段。壁在不同排和/或相同排的若干叶片之间形成机械连接。
[0070] 定子叶片26各自包括固定平台34,固定平台34可以设置有固定销36,诸如螺杆或任何其他等同器件。壁可包括在叶片的平台34之间的耐磨材料38的环形层,以便在主流18和壁32之间形成屏障。
[0071] 壳体28或至少其壁32可以由复合材料制成。复合材料可以使用预浸渍的纤维增强物来生产,纤维增强物可以通过高压釜或注射来硬化。注射可以包括用可能是有机的树脂(例如环树脂)浸渍纤维增强物。浸渍可以根据RTM类型(Resin Transfer Moldin:树脂传递模制)的方法进行。
[0072] 纤维增强物可以是可能在三个维度上的编织的预成型件,或者可以包括不同的纤维片或纤维折叠物的堆叠体或缠绕体,其可以在壁上以及在至少一个或多个凸缘上延伸。板层(plies)可以包括纤维和/或石墨纤维和/或玻璃纤维,以避免电腐蚀,和/或凯夫拉尔(kevlar)纤维和/或碳纤维。由于提到的材料,涡轮机壳体的厚度可以在3到5毫米之间,直径大于1米。
[0073] 图3示出了轴向涡轮机壳体的半壳,壳体例如是外部压缩机壳体,其可以是低压压缩机。该壳体从上游轴向观察。本教导可以应用于涡轮机的任何壳体,例如风扇壳体或涡轮机壳体。
[0074] 壁32具有弯曲的内表面40。内表面40可以沿着圆形壁的圆周和/或在轴向方向上包括连续的曲率。内表面40可以围绕涡轮机的旋转轴线14是圆形的,并且可与所述轴线相对。壁32或至少内表面40可以是环形的,可以是大致管状。取决于圆周,内表面40的曲率可以是单调的,并且可以是恒定的。曲率可以轴向变化,例如在下游更弯曲(曲率半径更小)。内表面40可以是圆锥形表面部分、球形表面部分、可以是球形的或这些表面中的每个的组合。
[0075] 壁32可包括小平面(face)42,其可沿着壁32的周向布置成至少一环形排。每个小平面42限定平坦的表面。一排的小平面42可以规则地按度分布。壁32可包括沿壁32轴向间隔开的多个环形排的小平面42。至少一个或每个小平面42与壁的内表面40齐平。“齐平”可以理解为小平面是平整的和/或延伸和/或接触内表面。
[0076] 小平面42可具有不同的形状,同一排的小平面可具有相同的形状。每排可以具有不同形状的小平面。小平面42可以具有盘形、椭圆形。小平面42的平均直径可以逐渐变化,它们可以朝壁32的具有最小直径的端部的方向增大,在图2所示的示例中是从上游到下游的方向。
[0077] 同一排的小平面42可以彼此远离。然后它们可以被具有连续曲率的内表面部分40分开。同一排的每个小平面42都可以被内表面40围绕。同一排的小平面42可以彼此相切,它们可以在接触点处接触。或者,同一排的小平面可横向切割。这些小平面可以沿着接合线44连接。
[0078] 一个或每个小平面42可包括固定器件,例如固定孔46,其可与叶片固定销配合。优选地,每个固定孔46设置在相关联的小平面的中心处。固定孔46可布置成一个或多个环形排。这些可以沿壁32轴向分布。
[0079] 至少一个或每个轴向凸缘48可以与壁32以及至少一个或每个环形凸缘30是一体的。可替代地,至少一种类型的凸缘,或者每个凸缘可以被附接到壁。例如,壁可以由复合材料制成,并且凸缘可以是金属的并且固定到壁上。
[0080] 图4表示涡轮机叶片,例如低压压缩机整流器的定子叶片26。叶片也可以是涡轮叶片。
[0081] 叶片26包括主体或翼型件(airfoil)50,其形成旨在在主流(primary flow)中延伸的轮廓表面。它的形状允许改变气流。翼型件从前缘60轴向地延伸到后缘62。“下表面”和“上表面”的面将前缘60连接到后缘62,并且平均拱曲面(average camber)(在图5中用64表示)被限定为与这两个面等距。
[0082] 用于将叶片26固定至壳体的壁的平台34可具有板的一般形式。它可以包括至少一个或两个较小厚度的区域52,并且可以包括较高厚度的区域54。较高厚度的区域54可以由较小厚度的区域52围绕,或设置在两个较小厚度的区域52之间。固定销36可从平台沿与叶片的翼型件50相反的方向延伸。该平台或每个平台34包括旨在面向小平面的外部径向支撑表面56。
[0083] 图5表示从外部径向观察(或相对于图4中的视图从上方观察的)的叶片平台的模型。虚线示出在平台34的另一侧的叶片的翼型件50。平台模型可以在一排叶片和另一排叶片之间不同。
[0084] 平台34可具有大致四边形的形状,例如平行四边形、梯形或矩形。平台34的轮廓包括相反的横向边缘58以及上游和下游边缘59,所述相反的横向边缘58可以与同一排中的其他相邻叶片的横向边缘58接触。横向边缘58可以弯曲或拱起,以限制其在紧固了固件时的旋转。
[0085] 平台34由金属制成,优选地由钛制成。它也可以由有机基质复合材料制成。它可以与叶片26的翼型件一体制成。为了达到精确的形状,对它的轮廓进行了机加工,并可以进行磨削以满足严格的公差。
[0086] 较高厚度的区域54可以具有圆盘形状,固定销36可以布置在圆盘和/或矩形的中心。可替代地,销36可以偏心地布置而不是位于平台的中心。例如,销36的中心可以在上游侧位于平台的轴向尺寸的20%至50%的距离处。销36可以布置在平台的第一半部或上游三分之一中。
[0087] 图6表示固定到壁32的定子叶片26。
[0088] 壁32可具有大致恒定的厚度,例如在至少一个或每个小平面42的层面(level)处。其外表面70可以在每个小平面42的层面处弯曲,优选地以连续的曲率和/或轴向单调和/或周向上与每个小平面42一致。或者,壁32的外表面70可在与小平安面42相反的位置处包括平坦部分72。一个或每个平坦部分72可以平行于相关联的小平面42。平坦部分72形成平坦表面,其可以是光滑的。它可以在外表面70的曲率上形成不连续性。该平坦表面提供了用于固定销36的拧紧装置74的表面,拧紧装置优选为螺纹销36上的螺母74。
[0089] 每个平台34的外部径向表面56与小平面42相对。该表面56和该面对的小平面42可以平行并且具有基本相似的尺寸。替代地,表面42、56可以相对于彼此倾斜。平台的表面56可以不平坦。
[0090] 较高厚度的区域54与小平面42接触,并且销36进入小平面42的孔(在图3中标记为46)。
[0091] 可在表面42和56之间插入一层耐磨材料38。耐磨材料38可延伸到平台的边缘或与其相距轴向距离。
[0092] 这一或每个小平面42在内表面40上形成不连续。至少一个或每个小面42的轮廓可形成内表面的曲率的断裂线(line of rupture)。围绕每个小面42的全部,内表面的切线可以相对于小面42倾斜。小平面42可在内表面40上形成平坦部,该平坦部是向内的。壁在小平面和内表面之间具有材料的连续性,并且可以具有几何上的不连续性。
[0093] 在小平面42和表面56之间设置有由弹性材料制成的垫片80,以防止空气在平台和壳体之间泄漏。凹穴68由垫片80、平台34的外部径向表面56和壳体的壁32界定。
[0094] 尽管所示示例显示了带有小平面的壳体,但是该壳体可以没有设置小平面,因此表面56面对管状或圆筒壁32。
[0095] 垫片可以由条制成。它的外部轮廓可以至少部分地对应于表面56的轮廓,并且因此是多边形的形式,尤其是梯形、平行四边形或矩形。在图6中可见形成多边形的垫片82、84、86的三个部段。替代地,垫片可包括平面部分。
[0096] 表面42和56中的一个或两个可以具有凹部,例如凹槽,用于容纳垫片80的一个或多个部段。
[0097] 图7示出了在同一实施例中的垫片80。垫片80具有框架81,该框架81由形成矩形的上游外侧部段82和下游外侧部段84以及轴向外侧部段86、88组成。
[0098] 垫片可进一步包括复曲面部分(toric portion)90,其优选通过以90°布置的部段连接至框架81,特别是在该示例中,两个轴向部段92、94和两个周向部段96、98(即,主要沿圆周延伸)。复曲面部分90可以借助于十字形连接到框架81,十字形特别是由部段形成。
[0099] 在该示例中,复曲面部分90在垫片80的中心。可替代地,它可以向上游或下游偏移,即分别更靠近部段82或84。复曲面部分90也可以在周向上偏移,即,更靠近部段86或部段88。
[0100] 优选地,周向部段96、98的截面大于部段92、94的截面。如果这些部段全部具有相同的厚度(厚度是它们在垂直于图7的平面的径向上的尺寸),则周向部段96、98的截面更大,因为它们在轴向上的尺寸大于部段92、94的周向尺寸。
[0101] 框架81的下游部段84的厚度可以大于框架81的上游部段82的厚度。
[0102] 图8示出根据第二实施例的垫片180的等距视图。相对于图7,垫片180的附图标记增加100。
[0103] 在该示例中,复曲面部分190仅通过三个部段192、196和198连接到由杆182、184、186、188形成的框架181。这一示例特别示出了沿着垫片180的厚度变化。下游部段184特别地具有比上游部段182更大的厚度。当表面42和56平行时,这允许垫片180在下游更大的压缩比。这也允许将垫片安装在不平行的两个表面42和56之间,垫片的可变厚度补偿了两个表面42和56之间的可变距离。
[0104] 图9和图10描述了根据第三实施例的垫片280。相对于图8,垫片280的附图标记增加100。复曲面部分290具有椭圆形状,并且不放置在垫片的中间,而是在上游半部中。复曲面部分290通过周向部段296、298和轴向部段292连接到框架281。提供加强条带284来代替下游部段。图10示出了该条带284并且突出显示了垫片的厚度在上游和下游之间的显着变化。条带284还可以补充下游部段(如先前实施例的部段184),该条带从该部段的上游或下游延伸,可在与之间隔一定距离处。框架281由部段282、286、288和条带284形成。
[0105] 两个相邻平台的垫片可以相互接触。两个相邻平台的垫片的轴向外侧部段86、88、186、188、286、288可以平行并且彼此接触。
[0106] 平台的轮廓的一侧可平行于相邻平台的一侧,并在该侧接触。
[0107] 可替代地,如图11所示,两个或更多个相邻的垫片可以形成对于多个平台共用的单个垫片380。
[0108] 这一垫片380包括对若干个平台共用的上游部段382和下游部段384。每个复曲面部分390设置成环绕相应平台的固定销,并且内侧部段设置成将复曲面部分390连接到上游部段382和下游部段384。复曲面部分390和相应内侧部段的布置对应于平台的轮廓。因此,复曲面部分中的一些可以位于不同的轴向位置,并且面对平台的垫片部分的尺寸可以更宽或更窄。垫片380不对称的事实可以用作涡轮机组装期间的机械编码。
[0109] 垫片可以遵循每个相邻叶片平台的多边形轮廓。因此,垫片由若干个框架381形成,并且两个相邻的框架可以共用一个部段。
[0110] 这种垫片380可以与环形排叶片中的若干叶片配合,例如两个或四个相邻叶片,或者与半壳体相对的所有叶片。可替代地,垫片可以与多个相邻的叶片配合,其中至少一个叶片固定到半壳体,并且至少另一个固定到另一个半壳体。垫片也可以是一排叶片的所有叶片共用的,并且可以是冠状的形式。
[0111] 图12和图13示出了根据本发明的垫片480、580。这可以具有在其他实施例中已经描述的各种元件(复曲面部分、舌部、若干平台共用的单个垫片等)。
[0112] 另外,垫片480具有热成型的螺柱483,其被制造为模制插入件。这些螺柱483优选地布置在垫片的框架481处。可替代地,可以将一个或多个螺柱放置在垫片480的其他位置。这些螺柱可以包括孔,该孔可以与平台上设置的销配合。销可以使得获得螺柱的紧密的组装。这允许将垫片预组装在平台上。可替代地,螺柱可设置有攻丝结构(tapping)以接收平台的螺纹杆。存在2个、4个或6个螺柱。螺柱可以具有相同或不同的尺寸,尤其是当垫片在下游较厚时,如图12所示。可替代地,也可以在垫片上设置单个螺柱。
[0113] 图13表示在其框架581上设置有粘合元件583的垫片580。该元件示意性地示出,并不遵守比例尺。粘合元件可以是胶或粘合层583,其可以被盖585覆盖。在组装期间,将盖585从垫片580移除,然后将垫片放置在平台上。为此,盖具有部分587,该部分587不与粘合器件粘合以便于将其移除。
[0114] 因此,垫片粘附到平台,并且便于将平台及其垫片安装在壳体中。
[0115] 上面示出的各种实施例的垫片可以完全由弹性体、聚合物或泡沫制成。一个或多个部段可以包括嵌入或涂覆有弹性体、聚合物或泡沫的刚性线(金属或其他)。
[0116] 本申请中提出的不同实施例的不同细节可以进行组合,除非明确描述为替代方案且这种组合在机械上是不可能的。
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