專利名稱：具有熱適應性的阻礙密封裝置的制作方法
〔技術領域〕本發(fā)明涉及燃氣渦輪發(fā)動機，更具體地說，本發(fā)明涉及一種用于燃氣渦輪發(fā)動機的靜密封裝置。
〔背景技術〕燃氣渦輪發(fā)動機包括一個向燃燒室提供壓縮空氣的壓縮機，在燃燒室中，空氣與燃料混合并燃燒而產生熱的燃氣。這些氣體向下游流到一個或多個渦輪中，渦輪從其中吸取能量來驅動壓縮機并提供有用功，例如為飛機提供動力。在渦輪風扇發(fā)動機中，其通常包括設置在核心發(fā)動機前部的風扇，高壓渦輪為核心發(fā)動機的壓縮機提供動力。低壓渦輪設置在高壓渦輪的下游來為風扇提供動力。
發(fā)動機具有經過壓縮機、燃燒室和渦輪用于熱的燃氣的初級流動通道。此外，還具有用于其它目的的次級流動通道，例如，冷卻氣流、油箱增壓等，以及與發(fā)動機初級流動通道隔離開的各種封閉腔。
在現有技術中，通常需要在燃氣渦輪發(fā)動機的熱區(qū)域內的各個位置并靠近初級流動通道的地方設置阻礙密封裝置，以避免熱的燃氣被吸入發(fā)動機腔。典型的阻礙密封裝置具有L形橫截面，該橫截面包括一個例如在兩個靜止結構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位于流動通道附近的軸向延伸的腿部。阻礙密封裝置的工作特性是，靠近流動通道的軸向腿部將在高溫下進行工作，而凸緣部分則通常在較低的溫度下進行工作。軸向腿部通常為一個圓筒形的凸緣，其中產生的熱應力是破壞性的，并會使密封裝置的軸向腿部產生翹曲或低循環(huán)疲勞破裂。
因此，需要一種在高溫條件下具有較長使用壽命的阻礙密封裝置。
〔發(fā)明內容〕本發(fā)明就是出于這種需要來提供一種用于燃氣渦輪發(fā)動機的密封裝置，其包括一個具有L形橫截面的環(huán)形環(huán)，該L形橫截面具有一個徑向延伸的腿部和一個軸向延伸的腿部。在軸向腿部上設有多個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)于現有技術的優(yōu)點可從下面結合附圖所詳細描述的說明書和權利要求書中得出。
〔


〕在本申請文件的結論部分中特別指出了本發(fā)明的主題，并對此提出了明確的權利要求。通過結合附圖對本發(fā)明的詳細描述可更好地理解本發(fā)明，其中圖1是燃氣渦輪發(fā)動機的局部橫截面圖。
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。
〔具體實施方式
〕如圖所示，其中，在全文中，相同的標號表示相同的部件，圖1是燃氣渦輪發(fā)動機的局部橫截面圖。圖中所示的特定部件只是出于示例的目的給出的，本發(fā)明可等效地應用于類似結構的其它部件中。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)動機縱向軸線(未示出)的一個環(huán)形結構。環(huán)形渦輪中間支架14貼靠著外殼12，并通過緊固裝置16固定在外殼上。外殼12和渦輪中間支架14分別都具有一個基本上徑向延伸的結合面，在圖1中分別用標號13和15表示。外殼12具有設置在其徑向內部的環(huán)形凸緣56。在圖示實施例中，緊固裝置16為螺母18和螺栓20。當然也可采用可將兩個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)來代替螺母18和螺栓20，或者，外殼12或支架14中的一個具有內螺紋孔，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，并具有一個弧形噴嘴帶54，噴嘴帶54具有構成熱氣流動通道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徑向向內延伸。大致為環(huán)形的渦輪殼體24設置在外殼12徑向向內的位置上，并具有構成熱氣流動通道27的一部分邊界的表面25。在外殼12和渦輪殼體24之間的空間內形成一個環(huán)形空腔28，在渦輪中間支架14和渦輪噴嘴22之間的空間內形成環(huán)形空腔29。翼形50具有一個可接納經入口(未示出)來自空腔29的冷卻氣流的內腔52。冷卻空氣在冷卻了翼形50的內部之后，經出口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有一個環(huán)形阻礙密封裝置30。該阻礙密封裝置30大致是一個具有大致L形截面的圓環(huán)。阻礙密封裝置30具有一個形成一個徑向延伸腿部32的圓周凸緣和另一個形成一個軸向延伸腿部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上設有環(huán)形布置的波紋38。波紋38包括相對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，從而在溫度變化過程中可進行收縮和膨脹而不會發(fā)生翹曲或破裂。波紋38的數量和尺寸可進行變化來滿足特定的需求。
徑向腿部32具有多個通孔36，在將徑向腿部32布置在結合面13和15之間時，通孔36可允許緊固裝置16穿過。在徑向腿部上還設有另外的孔37，該孔包括用于接納緊固件(未示出)頭部的埋頭沉孔(見圖3)。阻礙密封裝置30可利用穿過埋頭沉孔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)動機的過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還可包括一個或多個槽39，所述槽可允許冷卻空氣從空腔29經渦輪中間支架14上的通道(未示出)通過徑向腿部32流動到渦輪外殼12中的通道(未示出)中然后到達空腔28，并對其進行測量。在圖示實施例中，槽39沿徑向伸長。阻礙密封裝置30可通過公知的方法進行制造，并由任何可承受發(fā)動機工作溫度的材料例如鎳基或鈷基合金制成。一種適當的材料是符合SAE標準牌號AMS5608的高溫鈷合金。
在工作中，燃氣經熱氣流動通道27大致沿箭頭A(圖1)所示的方向流動。單獨的冷卻氣流流入到空腔29。冷卻空氣流入翼形50的內腔52，將其中的熱量帶走，并如箭頭B所示經出口26流出翼形50。用過的冷卻空氣經出口26沿徑向流出。不受約束離開的氣流會使外殼12的凸緣56過熱。阻礙密封裝置30的軸向腿部34形成了從出口26流出氣流的一個障礙，從而促使用過的冷卻氣流沿徑向向內離開凸緣56，并引導其經過間隙58并返回到流動通道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。在工作過程中，當軸向腿部34的溫度比密封裝置30的其余部分的溫度高很多時，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量并同時保持較低的應力水平。因此，密封裝置30就不會象現有技術的結構那樣具有破壞性的熱應力，從而使用壽命長。
上面對用于燃氣渦輪發(fā)動機的一種密封裝置進行了描述，該密封裝置包括一個環(huán)形的環(huán)，所述環(huán)具有L形橫截面，該L形橫截面具有一個徑向延伸的腿部和一個軸向延伸的腿部。在軸向腿部上設有多個波紋，從而使其在圓周方向具有柔性。盡管上面是對特定實施例進行的描述，但顯然，在不脫離本發(fā)明宗旨和所附權利要求書的范圍的情況下，本領域技術人員可做出各種的變型。
權利要求
1.一種用于燃氣渦輪發(fā)動機的密封裝置(30)，其包括一個周向延伸的環(huán)，所述環(huán)具有一個徑向延伸的腿部(32)和一個軸向延伸的腿部，所述軸向延伸的腿部(34)包括多個波紋(38)。
2.根據權利要求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環(huán)形排列的交替的凸形和凹形波浪。
3.根據權利要求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.根據權利要求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孔(36)。
5.根據權利要求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長槽(39)。
6.根據權利要求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埋頭沉孔(37)。
7.一種用于燃氣渦輪發(fā)動機的連接組件，其包括一個具有第一徑向延伸結合面的大致為環(huán)形的第一元件；一個具有第二徑向延伸結合面的大致為環(huán)形的第二元件；一個設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)設置在所述第一結合面和所述第二結合面之間，其中，所述軸向延伸的腿部(34)在圓周方向設有波紋。
8.根據權利要求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.根據權利要求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孔(36)。
10.根據權利要求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長槽(39)。
11.根據權利要求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埋頭沉孔(37)。
12.一種用于燃氣渦輪發(fā)動機的連接組件，其包括一個具有第一徑向延伸結合面的大致為環(huán)形的渦輪支架(14)；一個設置在所述渦輪支架(14)的軸向后部并具有第二徑向延伸結合面的大致為環(huán)形的渦輪外殼(12)；一個設置在所述渦輪支架(14)的徑向內側的環(huán)形渦輪噴嘴(22)，所述渦輪噴嘴(22)包括一個中空的翼形和一個弧形帶(54)，所述帶(54)具有一個形成于其上的出口(26)；一個環(huán)形渦輪殼體(24)，該渦輪殼體具有形成氣體流動通道的表面，所述渦輪殼體(24)設置在所述渦輪外殼(12)的徑向內側，從而在所述渦輪外殼(12)和所述渦輪殼體(24)之間形成一個環(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)與所述流動通道和所述環(huán)形空腔流體連通；一個設置在所述渦輪支架(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)設置在所述第一結合面和所述第二結合面之間，所述軸向延伸的腿部(34)設置成可改變從所述出口(26)流出的流體的流動方向，其中，所述軸向延伸的腿部(34)包括環(huán)形排列的波紋(38)。
13.根據權利要求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.根據權利要求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孔(36)。
15.根據權利要求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長槽(39)。
16.根據權利要求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埋頭沉孔(37)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于燃氣渦輪發(fā)動機的密封裝置，其包括一個具有L形橫截面的環(huán)形環(huán)，該L形橫截面具有一個徑向延伸的腿部(32)和一個軸向延伸的腿部。在軸向延伸的腿部(34)上設有多個波紋(38)以便于使其在圓周方向具有柔性。
文檔編號F01D11/00GK1421593SQ02152778
公開日2003年6月4日 申請日期2002年11月28日 優(yōu)先權日2001年11月28日
發(fā)明者R·P·恰喬爾, T·K·波賽爾 申請人:通用電氣公司