專利名稱：用于在渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子中平臺(tái)的密封件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多線軸領(lǐng)域，特別是雙線軸、渦輪噴氣飛機(jī)領(lǐng)域，尤其是總體上涉及渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
雙線軸渦輪噴氣飛機(jī)包括燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，通過(guò)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的燃?xì)饬鞣Q作主氣流，用于驅(qū)動(dòng)風(fēng)輪，風(fēng)輪提供的氣流稱作旁氣流。當(dāng)風(fēng)輪設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)的前面時(shí)，它將排放抽吸的空氣，抽吸的空氣被分為兩同軸流一是主氣流及另外是旁氣流。主氣流的空氣被再次壓縮后在燃燒室與燃料混合，以產(chǎn)生帶有高能量的燃?xì)饬?，該高能量的燃?xì)饬鳛樵O(shè)置在下游的渦輪提供動(dòng)力。其中一個(gè)渦輪通過(guò)軸與其驅(qū)動(dòng)的風(fēng)輪轉(zhuǎn)子相連。在民用飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)中旁氣流主要是提供發(fā)動(dòng)機(jī)的推動(dòng)力，從而導(dǎo)致風(fēng)輪的直徑非常大。風(fēng)輪轉(zhuǎn)子包括葉輪，葉輪的轂被固定在驅(qū)動(dòng)軸上，輪緣包括大體面向軸向的葉片槽。軸方向是發(fā)動(dòng)機(jī)軸的方向。葉片在它們的根部嚙合在各個(gè)槽中，并形成風(fēng)輪轉(zhuǎn)子。風(fēng)輪葉片包括葉根、帶有空氣動(dòng)力外形的葉型、及在葉根和葉型之間的支柱。為了在轉(zhuǎn)子的輪緣和氣流之間形成邊界面，并確保主氣流的連續(xù)性，中間平臺(tái)設(shè)置在葉片之間。由于不同于上游壓縮級(jí)并因?yàn)槿~片的尺寸相當(dāng)大，風(fēng)輪轉(zhuǎn)子平臺(tái)不會(huì)形成葉片的整體部分，而是分開部分。應(yīng)該注意到，在風(fēng)輪轉(zhuǎn)子入口和出口之間會(huì)顯著增加氣流的內(nèi)徑。在平臺(tái)的葉片之間設(shè)置有間隙以允許后者在發(fā)動(dòng)機(jī)的不同工作階段期間移動(dòng)有限的范圍。該間隙由彈性體密封件塞住，該彈性體沿著平臺(tái)側(cè)邊附著并靠在鄰接的葉片上。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，密封件是從一端至另一端的帶有固定外形的伸長(zhǎng)形狀。在橫向上， 它包括三部分用于附著到平臺(tái)的部分，柔韌部分，和確保與鄰接部件的表面相接觸而形成的球狀部分。柔韌部分允許密封件適合各個(gè)平臺(tái)邊與面對(duì)葉片表面之間的距離。應(yīng)該注意到，在它們被安裝到渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)上而工作某個(gè)周期之后，它們具有磨損和破損區(qū)。結(jié)果是在風(fēng)輪葉根部的密封件損壞。損壞的密封件會(huì)影響流量和風(fēng)輪直接下游處壓縮機(jī)級(jí)的效率。它還影響湍振容限。因此，在渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的生命周期中，密封件是需要定期更換的部件，以保證后者的
最佳工作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提高渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的平臺(tái)和葉片之間的密封效果，該渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子帶有自由中間平臺(tái)以減少密封件被更換頻率。密封件破損是由于變形產(chǎn)生的應(yīng)力，所述變形是在渦輪機(jī)的不同工作階段期間由平臺(tái)和葉片之間相對(duì)周向和軸向運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的。申請(qǐng)人:的目標(biāo)是僅改變密封件，而不作用于轉(zhuǎn)子部件。通過(guò)觀察破損的密封件可以發(fā)現(xiàn)位于平臺(tái)下游的部分密封件易于翻轉(zhuǎn)。該翻轉(zhuǎn)在非翻轉(zhuǎn)部分密封件的過(guò)渡區(qū)域中產(chǎn)生相當(dāng)大的變形。該區(qū)域是能夠?qū)е旅芊饧植繐p壞的施力位置。分析表明，該變形的一個(gè)來(lái)源是來(lái)自密封件間隔的位置一它們不是平行地朝向發(fā)動(dòng)機(jī)的軸，而是急劇傾斜，從而導(dǎo)致從上游到下游平臺(tái)直徑的增加一密封件所經(jīng)受的應(yīng)力在其長(zhǎng)度內(nèi)不均勻。在下游部分的離心力大于上游部分，從而在上游和下游之間引起不同變形。在平臺(tái)和葉片表面之間，從上游到下游的非常量間隙增加了這種作用。該間隙在下游方向減小了，密封件的球狀部分在周向被推向平臺(tái)的內(nèi)側(cè)。因此發(fā)現(xiàn)密封件的下游部分很可能被壓向平臺(tái)。從這點(diǎn)出發(fā)，本發(fā)明試圖利用密封件克服這些缺點(diǎn)，所述密封件用于處于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子兩相鄰葉片之間的中間平臺(tái)。所述密封件為具有上游端和下游端的伸長(zhǎng)形狀，在橫向或?qū)挾壬?，其包括接觸部分、附著部分、及在接觸部分和附著部分之間的柔韌部分。密封件是值得注意的，其中，密封件的外形在其兩端之間具有變化橫剖面的形狀。接觸部分的橫剖面為球形，并從一端到另一端減小。通過(guò)選擇密封件的形狀，以限制最大應(yīng)力值，從而防止可能超過(guò)密封件損壞限度的變形，所述密封件的形狀是在工作中其承受的應(yīng)力的函數(shù)。當(dāng)密封件的剖面從一端至另一端不是常數(shù)時(shí)，所述的密封件具有可變的剖面。它僅在部分長(zhǎng)度上減小。接觸部分的形狀為橢圓，更具體地為圓形。柔韌部分從一端至另一端也是可變的，不是常量，以更好地適應(yīng)外形。通過(guò)在至少一端逐漸變細(xì)，可進(jìn)一步提高密封件的強(qiáng)度。錐形體在于以斜面切割密封件。本發(fā)明還涉及渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的中間平臺(tái)，其包括至少沿一縱側(cè)邊確定的這樣的密封件。根據(jù)本發(fā)明具體實(shí)施例，平臺(tái)被設(shè)置為軸向安裝到轉(zhuǎn)子的輪緣上，以便使轉(zhuǎn)子的一軸端的直徑具有大于另一軸端的直徑。平臺(tái)設(shè)置有密封件，其中，最小的剖面在較大直徑一側(cè)。更具體而言，由于平臺(tái)具有上游軸端和下游軸端，下游軸端的直徑大于上游軸端的直徑，密封件具有上游區(qū)域D和下游區(qū)域E，上游區(qū)域D具有不變的剖面和其長(zhǎng)度為密封件長(zhǎng)度的1/2至2/3之間，下游區(qū)域E的橫剖面在下游方向減小。平臺(tái)被優(yōu)選地設(shè)置安裝在渦輪噴氣飛機(jī)的風(fēng)輪轉(zhuǎn)子上。本發(fā)明還涉及包括所述的中間平臺(tái)的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子，更具體地地涉及渦輪噴氣飛機(jī)風(fēng)輪轉(zhuǎn)子。


參照附圖，下描述本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，但不限于這個(gè)例子，其中圖1示出了兩線軸渦輪噴氣飛機(jī)的部分風(fēng)輪轉(zhuǎn)子的等體積透視圖；圖2示出了帶有側(cè)向密封件的平臺(tái)的透視圖；圖3表示與圖2的方向III-III的剖面相應(yīng)的密封件的剖面；圖4示出了現(xiàn)有技術(shù)密封件的可能變形的仿真；圖5示出了帶有根據(jù)本發(fā)明可變外形的密封件的、在D-D和E-E方向上剖面的透視圖。
具體實(shí)施例方式圖1示出了構(gòu)成兩線軸發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)輪轉(zhuǎn)子的部件的局部透視圖。圓盤1在其輪緣10 上包括槽11，其相對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)軸XX大體朝向軸向，圖中示出了 5個(gè)槽。槽具有燕尾形剖面， 帶有朝向軸XX的縱長(zhǎng)邊。葉片通過(guò)一敞開端滑進(jìn)槽中。所示的單個(gè)葉片2處于插入槽中。 葉片2包括葉根21、支柱22和葉型20。所形成的葉根21被容納在帶側(cè)凸出的槽11中， 通過(guò)側(cè)凸出葉根21在徑向向外方向被壓在槽的縱向邊上，所述槽朝向軸XX。葉根承受由楔子3產(chǎn)生的壓力，楔子3沿槽11的底部組裝地滑到葉根21的下面。用于將葉片固定到圓盤上的裝置還包括用于將葉片分別相對(duì)圓盤軸向鎖定的裝置，在本例中沒(méi)有示出。風(fēng)輪葉片沒(méi)有一體的平臺(tái)，不像渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)上其它壓縮機(jī)葉片那樣。中間平臺(tái)的作用是相對(duì)葉片部分地自由移動(dòng)。圖1示出了平臺(tái)4。轉(zhuǎn)子包括多個(gè)象葉片似的平臺(tái)。它們?cè)O(shè)置在兩個(gè)相鄰葉片之間。平臺(tái)4包括板40，其大體上為截頭圓錐體形狀，用于限定表面部分，表面部分位于主氣流徑向內(nèi)側(cè)，主氣流在兩個(gè)相鄰葉片之間被引導(dǎo)。其在三個(gè)點(diǎn)被固定在圓盤上，并包括三個(gè)徑向突耳，三個(gè)徑向突耳在圖2中可清楚地看到。上游突耳43由銷子(未示出)軸向穿過(guò)并被固定到圓盤上游面的上游法蘭13上。中間突耳45也是在徑向上由銷子(未示出)固定到位于兩槽之間圓盤邊緣的徑向突耳15上。第三突耳47連接到壓縮機(jī)直接下游的滾筒上，共同稱作“增壓器”(未示出)。突耳17支撐圓盤一增壓器連接。銷子沿著軸XX方向，并使平臺(tái)在軸向和徑向固定。為了保證氣流和轉(zhuǎn)子內(nèi)部體積之間的密封，由彈性件制成的密封件5和6沿著平臺(tái)設(shè)置。圖3示出了一個(gè)密封件，圖3為III-III方向的剖面。密封件6包括三個(gè)部分附著部分61、柔韌連接部分62和接觸部分63。通過(guò)將附著部分61粘結(jié)在沿平臺(tái)的板40的側(cè)邊設(shè)置的槽中，可將密封件固定到平臺(tái)上。接觸部分優(yōu)選的為球形剖面，優(yōu)選的為橢圓形或圓環(huán)形；它的形狀保證與鄰接部件有良好的相切接觸，但它還給密封件提供了硬度，并為其提供滿足接觸的慣性。連接部分62較接觸部分要窄，并是柔韌的以允許適合密封。如圖 3所示，接觸部分伸過(guò)平臺(tái)的邊，以與鄰接的葉片表面相接觸。當(dāng)密封件在其整個(gè)長(zhǎng)度上具有不變的形狀時(shí)，可以發(fā)現(xiàn)其變形處于不均勻狀態(tài)， 這種變形產(chǎn)生的應(yīng)力會(huì)損壞密封件。圖4示出了變形的仿真，其中，密封件很可能持續(xù)在工作中。其上有三個(gè)區(qū)。第一區(qū)域A，其位于平臺(tái)的上游部分，當(dāng)它處于平臺(tái)的位置上并向外壓向鄰接葉片的支柱時(shí)，密封件的形狀與所期望的形狀相對(duì)應(yīng)。在區(qū)域C中，密封件被翻轉(zhuǎn)，接觸部分63不是向外擠壓，而是向平臺(tái)折疊，并在后者下面。這種非期望的位置是由于離心力加上支柱產(chǎn)生的側(cè)應(yīng)力所致。在區(qū)域A和C之間的中間區(qū)域B承受最大變形，并是損壞的部位。本發(fā)明的方案在于可使密封件的外形變化，以考慮密封件所經(jīng)受的應(yīng)力的不均勻性。圖5在長(zhǎng)度方向和剖面上示出了具有可變外形的這種密封件16。與現(xiàn)有技術(shù)一樣，密封件從一端至另一端具有三個(gè)部分的剖面。它包括附著部分、 柔韌部分和接觸部分。在長(zhǎng)度方向，可看見(jiàn)上游端和下游端，上游和下游對(duì)應(yīng)平臺(tái)的端部，密封件被設(shè)置在平臺(tái)上。在這兩個(gè)端部之間，密封件包括兩個(gè)區(qū)域分別是區(qū)域D和E。在上游區(qū)域D， 外形保持不變并對(duì)應(yīng)截面D-D的外形，具有附著部分161，其用于被粘結(jié)到平臺(tái)的相對(duì)應(yīng)的槽中；在附著部分和接觸部分之間具有寬度L的柔韌部分162 ；及本實(shí)施例的接觸部分 163，其具有圓環(huán)剖面，其表面積為S。區(qū)域D的長(zhǎng)度大體上是密封件長(zhǎng)度的1/2至2/3之間。在區(qū)域D下游的區(qū)域E，其外形是可變的。沿密封件剖面E-E的橫截面示出了與附著部分161相同形狀和尺寸的附著部分161’。柔韌部分162’具有長(zhǎng)度L’，L’ < L。接觸部分163’的剖面也是圓環(huán)形，但其表面S’小表面S。通過(guò)減小接觸部分的寬度和/或剖面，也減小了密封的慣量。在這個(gè)區(qū)域?qū)⒚芊饧D(zhuǎn)的力也就減小了。通過(guò)對(duì)這樣改變的密封件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可以發(fā)現(xiàn)無(wú)變形情形，該變形會(huì)損壞密封件的整體性。優(yōu)選地，在柔韌部分和接觸部分之間的連接區(qū)域?yàn)槟A的、并且沒(méi)有銳邊，從而減小初始損壞的風(fēng)險(xiǎn)。上面已經(jīng)描述了對(duì)應(yīng)雙線軸渦輪噴氣飛機(jī)的風(fēng)輪轉(zhuǎn)子情況的實(shí)施例。在這種情況下，主氣流的內(nèi)徑在氣流的出口和入口之間保持相當(dāng)大的變化。此外，平臺(tái)和葉片之間的間隙也不是常量，它在上游和下游之間減小。本發(fā)明可更一般地應(yīng)用于任何具有相同設(shè)置的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)。
權(quán)利要求
1.一種密封件(16)，其用于處于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子兩相鄰葉片之間的中間平臺(tái)；所述密封件為具有上游端和下游端的伸長(zhǎng)形狀，在橫向或?qū)挾壬?，其包括接觸部分、附著部分、及在接觸部分和附著部分之間的柔韌部分；其特征在于，所述密封件的橫剖面在其兩端之間具有可變化形狀(161，162，163，161'，162'，163')；接觸部分的橫剖面具有球形 (163,163')，并從一端到另一端減小。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的密封件，其特征在于，接觸部分的橫剖面為橢圓形，更具體地為圓形。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求其中之一所述的密封件，其特征在于，至少一個(gè)上游端或下游端為錐形。
4.一種渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子的中間平臺(tái)，其至少沿一縱側(cè)邊包括前述權(quán)利要求其中之一所述的密封件。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的平臺(tái)，所述平臺(tái)被設(shè)置為軸向安裝到轉(zhuǎn)子的輪緣上，以使一軸端的直徑大于另一軸端的直徑，所述另一軸端帶有權(quán)利要求2至4其中之一所述密封件；最小的橫剖面在較大直徑一側(cè)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的平臺(tái)，所述平臺(tái)具有上游軸端和下游軸端，下游軸端的直徑大于上游軸端的直徑，密封件具有上游區(qū)域D和下游區(qū)域E，上游區(qū)域D具有不變的剖面和其長(zhǎng)度為密封件長(zhǎng)度的1/2至2/3之間，下游區(qū)域E的剖面在下游方向減小。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的平臺(tái)，其設(shè)置安裝在渦輪噴氣飛機(jī)的風(fēng)輪轉(zhuǎn)子上。
8.一種渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子，其包括如權(quán)利要求6-8其中之一所述的中間平臺(tái)。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的轉(zhuǎn)子，其中，渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子是渦輪噴氣飛機(jī)風(fēng)輪。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種密封件(16)，其用于設(shè)置在渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子兩相鄰葉片之間的中間平臺(tái)(4)；所述密封件為具有上游端和下游端的伸長(zhǎng)形狀，在橫向或?qū)挾确较蛏?，其包括接觸部分、附著部分、及在接觸部分和附著部分之間的柔韌部分；密封件的特征在于，所述密封件的橫剖面在其兩端之間具有可變化形狀(161，162，163，161′，162′，163′)。
文檔編號(hào)F01D11/00GK102245860SQ200980150196
公開日2011年11月16日 申請(qǐng)日期2009年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月12日
發(fā)明者卡羅爾·斯托徹米爾, 吉恩-伯納德·福格, 帕特里克·吉恩-路易斯·雷格海扎 申請(qǐng)人:斯奈克瑪