CN103899579A

CN103899579A - 具有内部切口的用于涡轮机定子的叶片保持板

Info

Publication number: CN103899579A
Application number: CN201310757394.0A
Authority: CN
Inventors: C·里米
Original assignee: Techspace Aero SA
Current assignee: Safran Aero Boosters SA
Priority date: 2012-12-24
Filing date: 2013-12-24
Publication date: 2014-07-02
Anticipated expiration: 2033-12-24
Also published as: EP2746538B1; US20140178193A1; EP2746538A1; RU2013156800A; CA2836434A1; US9771815B2; RU2671260C2; CN103899579B

Abstract

本发明涉及具有内部切口的用于涡轮机定子的叶片保持板。本发明涉及一种轴向涡轮机定子(2)，包括内壳(28)，具有环形的开口排；环形的叶片(26)排，所述叶片基本上分别沿径向延伸穿过所述开口，每个叶片包括位于壳体内部的切口(34)；至少一个叶片保持板(36)，***至少一个切口(34)中，所述板的固定装置位于切口中。固定装置包括至少一个舌状件(38)，所述舌状件具有形成支撑表面(40)的末端，所述支撑表面与在径向上直接位于相应切口上方的叶片(26)或叶片(26)之一的一部分接触。

Description

具有内部切口的用于涡轮机定子的叶片保持板

技术领域

本发明涉及轴向涡轮机的压缩机定子。更具体地说，本发明涉及一种用于轴向涡轮机压缩机定子的叶片保持构件。本发明还涉及一种轴向涡轮机。

背景技术

为了引导环形流，轴向涡轮机装配有限定出所述流的内侧和外侧的同轴壳体。在定子中，内部壳体实际上连接到定子叶片的内端。它们形成具有开口的柱形壁，定子叶片翼梢经由所述开口***从而锚定它们。

为了增强内壳和转子之间的密封，定子具有施加在其内部壳体上的可磨损材料层，转子具有相应的唇形密封件。在涡轮机运行期间，转子移动并变形，使得唇形密封件的径向末端刮擦相应的可磨损层。它们蚀刻出环形槽，环形槽由此形成迷宫式密封件。

叶片的内端延伸进可磨损材料层中，并在可磨损材料层中被锚定。它们具有位于可磨损材料层中的开口，保持构件位于所述开口中。

这些提高了叶片在壳体中的径向保持力。由于由此产生的锚定不再仅依赖于叶片和可磨损材料之间的结合，所以这种定子的寿命得以提高。在震动、吸入或风扇叶片脱落的情况下，定子叶片会有益地牢固地附接到它们的内壳。

专利EP1213483B1公开了一种定子级，其中叶片末端通过保持和加强件成对地连接起来。这些是V形的，并***形成在叶片末端的切口中。***时，V形的臂弯折，使得它们的末端能装配进切口中。然而，这种组装方法要求组装构件沿定子的主轴线非常长。这种结构可能与某些窄的内部定子壳体不相容。这种保持件的装配要求非常精确地将V形分支的每个末端手工地定位在相应的开口中。安装后，V形的顶端可以从可磨损材料层突出，其中，它被认为是保持嵌入。

专利EP1626163A2具有位于旋转机器的壳体中的叶片保持夹。所述夹***形成在叶片末端处的切口中，并嵌入施加到壳体内侧的可磨损材料层中。所述夹形成具有可变形L形侧构件的矩形板。它的自由端具有与叶片材料的窄带接合的钩。在与所述钩相反的一侧，所述材料的窄带接合位于夹体上的凹口。所述夹有效地将叶片固定到壳体。然而，为了它的实施必须需要一种弹性材料。另外，它具有大的轴向尺寸，从而能够变形并以大倾角安装在叶片上。这种类型的夹在组装期间还需要高精度，使得它采取校正线，以使钧恰当地接合。所述钩的接合运动必须是轻缓的，从而不会因为其厚度而损坏弹性材料。切口和钩在横向弹性元件上的组合不会使所述夹牢固地锁定在给定方向上。在施加可磨损材料的操作期间，所述夹可枢转并从可磨损材料层突出，特别是在它的覆盖厚度减少时。

本领域技术人员还了解一种包含弯折指的叶片保持板。这种板用于***两个相邻叶片的孔中，所述指在叶片间延伸。为了确保保持，所述指抵着叶片之一朝着板弯折。为了仔细地弯曲所述指，要求一定程度的精确性。这种指特别薄，导致其脆弱。另外，所述指朝外指向。它的顶端的位置不受控制，并且它能穿过环形的可磨损材料层。通过这样的突起，它可以接触转子唇形密封件。

发明内容

技术问题

本发明旨在解决现有技术中存在的至少一个问题。本发明还旨在提供一种将叶片保持构件固定在切口中的替代方法。本发明还旨在提高叶片保持构件的稳定性。本发明还旨在简化将叶片保持构件组装在形成于叶片末端的切口内的操作。本发明还旨在减小叶片保持构件的尺寸。

技术方案

本发明涉及一种轴向涡轮机的定子，包括：内壳，具有环形的开口排；环形的叶片排，所述叶片基本上分别沿径向延伸通过所述开口，每个叶片包括位于壳体内部的切口；至少一个叶片保持板，***至少一个切口中，用于固定所述板的装置位于切口中，其中所述固定装置包括至少一个舌状件，所述舌状件具有形成支撑表面的末端，所述支撑表面与在径向上直接位于相应切口上方的叶片的一部分接触。

根据本发明的有利实施例，所述定子包括施加到内壳内部、包围所述保持板的可磨损材料层。

根据本发明的有利实施例，所述保持板主要由金属材料制成，金属材料是比如钢合金、铝合金或钛合金。

根据本发明的有利实施例，所述保持板的长度在10mm和150mm之间，优选在30mm和100mm之间，更优选在40mm和70mm之间。

根据本发明的有利实施例，所述保持板在其横向方向上的宽度在5mm和40mm之间，优选在10mm和30mm之间，更优选在15mm和20mm之间。

根据本发明的有利实施例，支撑表面可以弯曲，以便与可以是凹形或凸形的叶片表面配合。

根据本发明的有利实施例，所述支撑表面或至少一个支撑表面形成支撑线。

根据本发明的有利实施例，叶片的与舌状件的支撑表面接触的一部分位于切口和内壳之间。

根据本发明的有利实施例，支撑表面沿基本平行于所述板的中间平面(mean plane)的叶片延伸。

根据本发明的有利实施例，所述舌状件设计成大致沿主轴向变形轴线伸展。

根据本发明的有利实施例，所述舌状件是可弹性变形的，以便在所述板***切口中之后占据其支撑位置。

根据本发明的有利实施例，所述舌状件是可弹性变形的，以允许舌状件从基本上位于所述板范围内的位置引入。

根据本发明的有利实施例，所述舌状件与所述板一体形成，并在所述板中切割出，所述切口优选是大致U形的。

根据本发明的有利实施例，所述舌状件的边缘包含在保持板的轮廓内，所述边缘优选地远离所述轮廓。

根据本发明的有利实施例，所述板或至少一个板跨过至少两个相邻叶片的切口，并优选地包括在相反方向上指向的两个舌状件。

根据本发明的有利实施例，两个舌状件均分别与彼此面对的两个叶片之一的表面协作。

根据本发明的有利实施例，两个舌状件均分别与彼此背对的两个叶片之一的表面协作。

根据本发明的有利实施例，定子包括在相反方向上指向的至少两个舌状件，所述两个舌状件分别与叶片的两个表面之一协作。

根据本发明的有利实施例，所述板具有构造成抵靠叶片一侧的末端，所述舌状件与所述叶片的相对表面或另一叶片的相应表面接触。

上述四种模式可以组合。实际上，可以设想的是，在一个保持板上提供多于两个的舌状件，所述舌状件或这些舌状件的一部分可根据所述方法之一或它们的任意组合构造。

根据本发明的有利实施例，所述舌状件的支撑表面经由在壳体的相应开口处施加到所述叶片的弹性材料接触相应的叶片表面，所述弹性体将所述叶片保持在壳体内和／或在所述叶片和壳体之间提供密封件。

本发明还涉及具有定子的涡轮机，其中所述定子是根据本发明所述的定子。

有益效果

本发明提出了一种具有改进的稳定性的叶片保持构件。其定位精度同样得以提高。固定装置通过支撑表面实现固定和取向功能，从而简化了保持构件。当保持构件仅接触一个叶片时，保持构件的稳定性也得以提高。

组装操作得以简化。保持构件的固定操作得到固定装置所抵靠的抵接表面的辅助。它们的紧凑形式能使它们变强，并减小切口的尺寸。保持构件可针对小定子而调节，因为调节其尺寸不会弱化固定装置。

本发明消除了对比如钩的附接装置的需求，附接装置要求一定程度的精确性以匹配叶片。不管叶片尺寸如何，保持构件的手工装配是简单的。

附图说明

图1示出了根据本发明的轴向涡轮机。

图2示出了根据本发明的涡轮机压缩机的视图。

图3示出了根据本发明第一实施例的定子沿图2的3-3线截取的剖视图。

图4是根据本发明第一实施例的保持构件的平面图。

图5是根据本发明第二实施例的保持构件的平面图。

图6是根据本发明第三实施例的保持构件的平面图。

具体实施方式

在下面的描述中，术语“内”和“外”指的是相对于轴向涡轮机的旋转轴线的位置。

图1示出轴向涡轮机。在该情况下，它是双路式涡轮喷气发动机。涡轮喷气发动机2包括第一压缩级(所谓的低压压缩机4)、第二压缩级(所谓的高压压缩机6)、燃烧室8以及一个或多个涡轮级10。在运行中，涡轮机10的机械动力通过中心轴传递到转子12，并驱动两个压缩机4和6。减速机构可以增加传递到压缩机的旋转速度。或者，不同的涡轮级均能够通过同心轴连接到压缩机级。压缩机包括与定子叶片排相关联的多个转子叶片排。转子绕其旋转轴线14的旋转会产生气流，并且逐渐地将空气压缩到燃烧室8的入口。

入口风扇，通常称为“风扇”16，联接到转子12，并产生气流，该气流分为一次流18和二次流20，一次流18通过上面提及的涡轮机的各级，二次流20沿机器的长度通过环形导管(部分地示出)，然后在涡轮机出口处与一次流汇合。一次流18和二次流20是环形流，并被引导通过涡轮机的外罩。为此，外罩具有可以设在内部或者外部的柱形壁或壳体。

图2是例如图1的轴向涡轮机2的低压压缩机4的截面图。可以看到风扇16的一部分，同样可以看到位于一次流18和二次流20之间的分流器鼻部(splitter nose)22。转子12包括若干转子叶片排24，例如三排。

低压压缩机4包括若干定子，例如四个，每个定子包括定子叶片26排和附接到叶片的内壳28。定子与风扇16或者转子叶片排相关联，用于使气流变直，从而将所述流的速度转换为压力。

定子叶片26基本上从外壳体沿径向延伸，并且可用销固定。定子叶片彼此等距，并且在所述流中具有相同的角取向。有利地，这些叶片是相同的。可选地，叶片之间的间隔能局部地变化，它们的角取向也能局部地变化。一排中的一些叶片可以不同于其它叶片。

每个内壳28具有U形区段，在其空腔中有可磨损材料层30。叶片的末端进入空腔。它们具有穿过它们的切口。切口部分地填充有可磨损材料30。切口可以基本上排列成环形，或者可以形成轴向偏移的多个组。其中一个组可以以径向偏移设计。

图3是根据第一实施例的定子沿图2的3-3线截取的剖视图。定子可以是低压压缩机的上游定子。

为了保证定子叶片26关于它们的内壳28的径向保持，定子包括至少一个叶片保持构件36。优选地，每个叶片连接到保持构件。保持构件36是板状的，优选是平坦的。优选地，保持构件36是板。保持构件36包括主体。它的厚度基本上不变。它具有主轴和垂直于其主轴的横轴。它具有大致平行四边形形状，优选具有矩形形状。它具有主表面。

保持构件36***至少一个叶片34的切口中，优选至少两个。保持构件36的数量可以等于定子叶片26的数量，或者少于或等于定子叶片26数量的一半。

保持构件36定位成使它的主表面基本上垂直于定子的径向方向。它的主轴垂直于叶片翼梢32的表面取向。如此，根据叶片的高度优化了对叶片的保持和锚定。

在施加可磨损材料层30之前，保持构件36滑入一个或多个切口34中。为了在施加时保持就位，保持构件包括舌状件38形式的固定装置。舌状件38是倾斜的，以提供在至少一个叶片上的支撑，便于它们的***和调整。

每个舌状件38包括与相应定子叶片26协作的延长的支撑表面40。舌状件38沿径向延伸，优选地沿内壳28的方向延伸。所述支撑表面或所述支撑表面至少之一与板的主体间隔开。由此，舌状件38使得可维持板36的主表面相对于叶片26的高度的垂直度。这优化了它的抗剪切性。舌状件38可以是弯的。沿它们的长度可形成弯曲部，从而使得它们更具柔性。因此，可以更容易地调节支撑表面40的位置。

延长的表面用作支撑表面提供了比点接触更多的稳定性。支撑表面40的主轴大致沿轴向，该方向对应于这样的轴线，当保持构件36装配在仅一个切口中时，保持构件有绕该轴线旋转的风险。在可磨损层的高度与保持构件36相同的构造中，不存在保持构件旋转并从可磨损层突出的风险。

因此，固定装置降低了保持构件36在其切口34中的活动性。它们还意味着固定保持构件。它们可设计成沿至少一个方向、优选沿三个正交方向限制保持构件36的平移。它们可设计成限制保持构件36绕至少一个轴线、优选绕三个正交轴线的旋转。

保持构件36的主体可以抵靠至少一个叶片的切口34的轮廓，这有助于保持构件36的定位和可能的固定。保持构件36的宽度可以基本上被调节到切口34的宽度。保持构件36在其固定装置38处测量的高度大于切口34的高度。保持构件36的主体的厚度可基本上小于切口34的高度。保持构件36的几何形状的这些方面允许其关于切口34被调节，以提高稳定性。

固定装置38可以与仅一个定子叶片26协作，或者与至少两个相邻的定子叶片26协作。定子可以包括位于叶片26和它在内壳28中的开口之间的界面处的弹性材料42。优选地，弹性材料位于叶片和其各自开口之间的每个界面处。弹性材料42提供定位和密封的功能。它可以是硅树脂材料。它形成向内延伸的密封条(bead)。有利地，该密封条在定子叶片26周围被斜切。所述斜切设计成当展开舌状件38时，支撑表面40与其接触。斜切的表面是通过相关舌状件38的操作被支撑表面40扫过的圆弧。

保持构件36生产或制造成其固定装置38主要容纳在其主体的厚度内中。弯折固定装置。在组装保持构件36时，保持构件***切口34中，然后它的固定装置38***作者弯曲直到固定装置与叶片接触为止。然后展开固定装置。舌状件是弯曲的。该组装操作易于执行，这是因为操作者通过沿径向按压固定装置38来制成弯曲部。易于从外部接近这些固定装置。该操作要求很低的准确度，并且不需要注重细节。保持构件36的这种定位和固定被快速地执行。

根据本发明的替代实施例，保持构件生产或制造成展开其固定装置。固定装置从保持构件的主体突出。在组装期间，保持构件***至少一个切口中，然后使固定装置弯曲。在保持构件36位于其最终位置时，固定装置38与叶片协作，并定位保持构件36，同时允许维持至少一个旋转轴线的取向。

固定装置38可以包括均具有支撑表面40的第一固定装置和第二固定装置。支撑表面40沿不同方向取向，优选地沿相反方向取向。优选地，第一和第二固定装置的支撑表面40均与不同的叶片协作。

图4是根据本发明第一实施例的叶片保持构件36的平面图。

固定装置38切入保持构件36的主体。它们的轮廓可以局部地对应于保持构件36的轮廓，或者与保持构件36的轮廓相距一定距离。固定装置38的切口44可以是大致L形或U形。

固定装置38可以包括两个舌状件38，优选是矩形。它们都具有主方向。每个舌状件具有两个相对侧，一个连接到主体，另一个包括支撑表面40。后者的长度大于3.00mm，优选大于5.00mm，更优选大于12.00mm。支撑表面的长度大于保持构件36的(沿主轴)长度的10％，更优选大于20％，再优选大于30％。特别地，尤其机械间隙，这些比例提高了保持构件36相对于装配有保持构件的叶片的稳定性。

这种形式的保持构件36特别适合于锚定两个相邻叶片。它还可用于锚定至少第三相邻叶片。为此，相应地，它可被简单地加长。

图5是根据本发明第二实施例的叶片保持构件的平面图。图5中相同或相似的元件具有与前面附图中相同的附图标记，但这些数字均加上100。

保持构件136具有大致矩形形状。它的第一和第二固定装置138沿保持构件136的主轴朝向彼此延伸。在高度上，它们位于保持构件136的主体的相同侧。固定装置包括两个舌状件138，切口144与舌状件相距一定距离，或者附接到舌状件，以获得制造方面的经济性。

保持构件136设计成装配在单个叶片上，它的固定装置138能保证连同单个叶片的固定与稳定性。通过加长这种保持构件136，还能锚定其它相邻叶片。

图6是根据本发明第三实施例的叶片保持构件的平面图。图6中相同或相似的元件具有与前面附图中相同的附图标记，但这些数字均加上200。特定数字用于新项目。

保持构件236具有设计成抵靠定子叶片并与舌状件238组合来提供固定的末端246。末端可以形成抵接部，比如横向肩部。每个具有不连续的支撑表面240。舌状件238的支撑表面240和肩部相对于保持构件236的主体具有不同的高度。在指定方向上的固定更加稳定。肩部和舌状件238在组装期间是牢固的且不太可能被损坏。

Claims

1.轴向涡轮机定子(2)，包括：

-内部壳体(28)，具有环形的开口排，

-环形的叶片(26)排，所述叶片基本上分别沿径向延伸穿过所述开口，每个叶片包括位于壳体内部的切口(34)，

-至少一个叶片保持板(36，136，236)，***至少一个切口(34)中，所述板的固定装置位于所述切口中，

其中

所述固定装置包括至少一个舌状件(38，138，238)，所述舌状件具有形成支撑表面(40，140，240)的末端，所述支撑表面与在径向上直接位于相应切口上方的叶片(26)的一部分接触。

2.根据权利要求1所述的定子，其中所述叶片(26)的与舌状件(38，138，238)的支撑表面(40，140，240)接触的一部分位于切口(34)和内部壳体(28)之间。

3.根据权利要求1或2所述的定子，其中所述支撑表面(40，140，240)沿基本上平行于板(36，136，236)的中间平面的叶片延伸。

4.根据权利要求1-3任一项所述的定子，其中所述舌状件(38，138，238)设计成大致沿主轴向变形轴线变形。

5.根据权利要求1-4任一项所述的定子，其中所述舌状件(38，138，238)是可弹性变形的，以便在板(36，136，236)***切口中之后占据舌状件的支撑位置。

6.根据权利要求1-4任一项所述的定子，其中所述舌状件(38，138，238)是可弹性变形的，使得舌状件能从基本位于所述板(36，136，236)的范围内的位置***。

7.根据权利要求1-6任一项所述的定子，其中所述舌状件(38，138，238)与板(36，136，236)一体形成，并从所述板切割出，所述切口优选是大致U形的。

8.根据权利要求1-7任一项所述的定子，其中所述舌状件(38，138，238)的边缘位于板(36，136，236)的轮廓内，所述边缘优选与所述轮廓间隔开。

9.根据权利要求1-8任一项所述的定子，其中所述板(36，136，236)或至少一个板(36，136，236)穿过至少两个相邻叶片(26)的切口(34)，并优选地包括在相反方向上指向的两个舌状件(38，138)。

10.根据权利要求9所述的定子，其中两个舌状件(38)分别与彼此面对的两个叶片(26)之一的表面协作。

11.根据权利要求9所述的定子，其中两个舌状件(38)分别与彼此背对的两个叶片(26)之一的表面协作。

12.根据权利要求1-11任一项所述的定子，其中所述定子包括在相反方向上指向的至少两个舌状件(138)，所述两个舌状件分别与叶片(26)之一或叶片(26)的两个表面之一协作。

13.根据权利要求1-9任一项所述的定子，其中所述板(236)具有构造成抵靠叶片(26)或叶片(26)之一的一个表面的末端(246)，所述舌状件(238)与所述叶片(26)的相对表面或另一叶片的相应表面接触。

14.根据权利要求1-13任一项所述的定子，所述舌状件(38，138，238)的支撑表面经由在壳体(28)的相应开口处施加到所述叶片的弹性材料(42)接触相应叶片(26)，所述弹性体(42)将所述叶片(26)保持在内壳(28)中和／或在所述叶片(26)和壳体(28)之间提供密封件。

15.包括定子的涡轮机(2)，其中所述定子是根据权利要求1-14任一项所述的定子。