渦輪機(jī)的離心式壓縮機(jī)的能夠經(jīng)由靠近其上游邊緣的下游側(cè)被剛性連接的罩以及包括該 ...的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及渦輪發(fā)動機(jī)中的離心式壓縮機(jī)的罩的設(shè)計(jì)。本發(fā)明更具體地涉及用于將罩組裝在渦輪發(fā)動機(jī)中以便在壓縮機(jī)的外周處與渦輪發(fā)動機(jī)的殼體一起保持以下空間的密封的技術(shù):所述空間意在用于所排放的氣體并且由所述罩限定。
【背景技術(shù)】
[0002]渦輪發(fā)動機(jī)中的離心式壓縮機(jī)的功能在于將高壓空氣源注入到燃燒室中。為此，轉(zhuǎn)子具有外擴(kuò)形狀，從而吸收從軸流式壓縮機(jī)輸出的空氣，以便將所述空氣徑向地引導(dǎo)到行進(jìn)至燃燒室的回收管道中。罩形成定子，即用于空氣繞轉(zhuǎn)子流動的管道的外壁。
[0003]已知的是:將離心式壓縮機(jī)處的空氣排出以便將該高壓空氣作為用于渦輪發(fā)動機(jī)或航空設(shè)備的動力源來使用。形成在罩中的開口使得能夠?qū)嚎s機(jī)的管道中的所述空氣排出以便將其運(yùn)送到以下回路中:所述回路待將空氣分配至使用該空氣的設(shè)備。為從這種排氣方式充分獲益，重要的是將回路密封。為此，罩被帶至與殼體的圍繞排氣開口的部件密封接觸，以便在分配高壓空氣的回路的輸入口處產(chǎn)生回收空間。
[0004]然而，這種壓縮機(jī)的罩是難以安裝的部件。這是由于所述罩必須確保轉(zhuǎn)子的葉片處的間隙盡可能小以便優(yōu)化壓縮機(jī)的效率。還必須確保管道上游和下游的連續(xù)性。相反地，與渦輪機(jī)的運(yùn)行相關(guān)的機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力會使罩所在的區(qū)域中的所有部件(尤其是轉(zhuǎn)子葉片)產(chǎn)生嚴(yán)重的變形。
[0005]相當(dāng)普遍的是，在具有最大半徑的區(qū)域中通過定位在所述罩上的下游的環(huán)形凸緣將罩安裝到殼體。然而，排氣開口通常位于具有中間半徑的區(qū)域中，該區(qū)域位于罩上的更上游。在這種情況下，將所述凸緣螺接到殼體使得能夠容易地在排氣開口的下游確保回收空間的密封。因此，問題在于確保罩和殼體的另一部件之間的接合點(diǎn)處的密封，從而在排氣開口的上游將回收空間封閉。為此，如US7824151中描述的，密封必須通過部件和罩之間的接合點(diǎn)來確保，或者如EP2206882中提出的，密封必須通過簡單的對中來確保。這些解決方案限制了泄露，但尤其由于部件在渦輪發(fā)動機(jī)的不同運(yùn)行速度之間的變形而不能確保完全密封。對于壓縮機(jī)以及對于用于排放高壓空氣的系統(tǒng)來說，這導(dǎo)致了壓力的損失，并因此導(dǎo)致性能降低。
[0006]壓縮機(jī)罩(諸如US2011/0002774和FR2931521中描述的那些壓縮機(jī)罩)的一些設(shè)計(jì)使用了凸緣，該凸緣定位在壓縮機(jī)的罩上的上游并被螺接到渦輪發(fā)動機(jī)的殼體以便能夠固定所述罩。在這種情況下，對凸緣進(jìn)行螺接在罩的上游確?？臻g的密封。如FR2931521中的情況，甚至可配置以下結(jié)構(gòu):所述結(jié)構(gòu)在下游將圍繞壓縮機(jī)的罩的空間封閉。
[0007]然而，當(dāng)凸緣被螺接在罩的上游部分上時(shí)(尤其為了確保在該區(qū)域中的密封性)，這在組裝期間產(chǎn)生了對固定構(gòu)件的可觸及性問題。這是因?yàn)?在罩被定位成組裝時(shí)結(jié)構(gòu)的部件或凸緣阻礙觸及所述構(gòu)件，或者直接位于固定孔后方的空間最多由罩自身的形狀來限制。在這種情況下，有必要將渦輪發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成使得:罩的凸緣的固定螺釘能夠從位于離心式壓縮機(jī)前方的軸流式壓縮機(jī)的下游的腔可觸及。
[0008]本發(fā)明的目標(biāo)在于提出一種簡單的解決方案，該解決方案通過使用夾緊構(gòu)件通過罩的上游邊緣容易地將罩固定到渦輪發(fā)動機(jī)的殼體，并且該解決方案能夠在沒有顯著修改的情況下適于以下設(shè)計(jì):其中，渦輪發(fā)動機(jī)的殼體在組裝期間不允許觸及罩的該部分。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明涉及一種用于離心式壓縮機(jī)的罩，罩意在被固定至渦輪發(fā)動機(jī)的殼體，罩在穿過壓縮機(jī)的氣體的流動方向上包括上游邊緣和下游邊緣，所述罩包括多個(gè)開口以及固定構(gòu)件。所述罩的特征在于，上游固定構(gòu)件相對于開口位于上游并且能夠通過將固定工具穿過罩中的所述開口中的至少一個(gè)而被觸及。
[0010]罩的便于組裝的目標(biāo)由本發(fā)明通過在罩被放置就位時(shí)允許從下游觸及固定構(gòu)件而實(shí)現(xiàn)。夾緊構(gòu)件能夠被預(yù)先定位在固定構(gòu)件上，并且于是足以使固定工具穿過設(shè)置成可觸及所述構(gòu)件的開口，以便通過夾緊以抵靠殼體的方式將罩固定。
[0011]有利地，這種布置與意在用于排放空氣的開口相應(yīng)。因此，罩首先意在通過將壓縮機(jī)的區(qū)域中的空氣排放以參與到高壓空氣分配系統(tǒng)。在這種情況下，所述開口必然被正確地定位并被確定尺寸以便不干擾壓縮機(jī)的運(yùn)行，并且還不需要修改罩在該區(qū)域中的設(shè)計(jì)。
[0012]優(yōu)選地，用于離心式壓縮機(jī)的罩的所述上游固定構(gòu)件包括外凸緣和穿過所述凸緣的固定孔，單元意在與螺釘和螺母類型的夾緊構(gòu)件配合，所述夾緊構(gòu)件能夠由固定工具驅(qū)動。凸緣中的孔易于加工并易于定位在凸緣上。廣泛使用的螺釘和螺母系統(tǒng)使得能夠通過以抵靠殼體的方式將所述罩夾緊而容易地對罩進(jìn)行固定。例如，由于每個(gè)上游固定構(gòu)件限定出與用于將其夾緊的可移動夾緊構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)相應(yīng)的軸線，所以所述軸線穿過罩中的所述開口中的至少一個(gè)。具體地，在固定是由螺接實(shí)現(xiàn)的情況下，這使得能夠使用主軸扳手而不需要使用復(fù)雜的機(jī)構(gòu)。
[0013]有利地，所述外凸緣形成完全包圍所述罩的壁。被布置成在固定構(gòu)件被夾緊時(shí)在所述開口的上游確保密封地圓周連接至殼體的一部分的所述凸緣使得能夠防止來自壓縮機(jī)的、穿過罩中的開口的空氣在渦輪發(fā)動機(jī)的運(yùn)行期間從從前方溢出。首先，這防止接納穿過罩中的開口溢出的空氣的空間與渦輪發(fā)動機(jī)的上游階段連通并且防止干擾渦輪發(fā)動機(jī)的運(yùn)行。此外，在上文引用的文獻(xiàn)中已經(jīng)描述的器件使得能夠確保罩和其最大半徑的區(qū)域(開口的下游)中的殼體之間的連接的密封性。因此，在渦輪發(fā)動機(jī)的運(yùn)行期間，由于壓力將變得均衡，所以以下事實(shí)對壓縮機(jī)的效率沒有不利影響:壓縮機(jī)中的流動經(jīng)由用于使固定工具能夠穿過的開口與罩的外部連通。類似地，考慮到用于在其他設(shè)備中使用的空氣的排放，該區(qū)域中的泄露的缺乏有助于在空氣分配回路中保持增壓。
[0014]有利地，凸緣中的每個(gè)固定孔能夠通過穿過罩中的所述開口中的至少一個(gè)來接納夾緊螺釘。這使得能夠例如在將罩安裝到殼體上之后使螺釘穿過。在一個(gè)變型中，如果凸緣中的孔被定位在連接至殼體的螺柱上，那么開口使得能夠穿過螺母并使得能夠?qū)⑺雎菽赴惭b到螺柱上。
[0015]優(yōu)選地，所述凸緣靠近罩的上游邊緣而延伸。
[0016]在特定的實(shí)施例中，離心式壓縮機(jī)的罩還包括用于保持抵靠渦輪發(fā)動機(jī)的殼體的下游凸緣，所述凸緣在所述開口和下游邊緣之間被緊固到罩的外壁并且形成密封構(gòu)件。通過使用被布置成確保抵靠殼體的圓周連接的密封的下游保持凸緣使得能夠容易地調(diào)節(jié)罩以便確保對用于接納排放的空氣的空間進(jìn)行完全的密封，并使其能夠容易地進(jìn)行組裝。有利地，該凸緣被螺接到渦輪發(fā)動機(jī)的殼體上。
[0017]本發(fā)明還涉及一種渦輪發(fā)動機(jī)，所述渦輪發(fā)動機(jī)包括具有上述的罩的離心式壓縮機(jī)，所述渦輪發(fā)動機(jī)的殼體被布置成在夾緊構(gòu)件被擰緊時(shí)形成到罩的上游凸緣的密封連接。
[0018]有利地，殼體被布置成與所述罩一起形成至少一個(gè)封閉空間，所述至少一個(gè)封閉空間對穿過罩中的開口的空氣進(jìn)行回收。
[0019]有利地，罩中的開口中的至少一些和所述空氣回收空間被設(shè)計(jì)成參與到空氣排放系統(tǒng)中。
【附圖說明】
[0020]根據(jù)閱讀參照附圖的以下說明，本發(fā)明將被更好的理解，并且本發(fā)明的其它細(xì)節(jié)、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更清楚，在附圖中:
[0021]圖1為包括根據(jù)本發(fā)明的罩的渦輪發(fā)動機(jī)壓縮機(jī)的第一實(shí)施例的軸向截面。
[0022]圖2是圖1的、罩的上游固定區(qū)域中的放大圖，該放大圖示出了螺釘和螺母的分解視圖。
[0023]圖3為渦輪發(fā)動機(jī)的軸向截面，圖3示出了圖1的處于組裝階段期間的罩。
【具體實(shí)施方式】
[0024]參考圖1，本發(fā)明涉及離心式壓縮機(jī)的罩1，罩I形成管道的徑向外壁，轉(zhuǎn)子葉輪3的葉片2在管道中旋轉(zhuǎn)。單元關(guān)于以下軸線具有旋轉(zhuǎn)對稱性:該軸線未示出，但是該軸線相對于圖1是水平的并且在所示的部件的下方。通過關(guān)于該軸線旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子通過其軸向定向的輸入口4將空氣吸入，以便將所述空氣通過其徑向定向的輸出口5在較高壓力下進(jìn)行噴射。以通常的方式，所述壓縮機(jī)將其壓縮的空氣排放到意在供給燃燒室的徑向回收管道6中，燃燒室未示出但位于參考圖1的右手側(cè)上并在上游通過軸流式壓縮機(jī)7供給。
[0025]罩I是關(guān)于壓縮機(jī)的對稱軸線旋轉(zhuǎn)的部件，具有最小空隙的罩I的形狀遵循由葉片2的徑向端部掃掠的表面。此外，罩I被布置成使得罩I的上游前緣8確保與軸流式壓縮機(jī)7的管道的徑向外壁9的形狀上的連續(xù)性，并且使得罩I的下游后緣10確保與回收管道6的壁11的形狀上的連續(xù)性。
[0026]將罩固定在渦輪發(fā)動機(jī)的殼體上應(yīng)當(dāng)使得能夠以足夠精確的方式將所述罩定位以便考慮到上述的應(yīng)力，并且還使得能