[發(fā)明專利]用于覆蓋軸向渦輪機(jī)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子葉片排的端部的外罩

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210142291.9
• 申請(qǐng)日: 2012-03-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102654141B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: J-F·科特奎斯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 賽峰航空助推器股份有限公司
• 主分類號(hào): F04D29/52
• 分類號(hào): F04D29/52
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所11105
• 代理人: 吳俊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于覆蓋轉(zhuǎn)子葉片排的翼梢的外罩(housing)，所述外罩具有在葉片翼梢和外罩之間的密封裝置。更具體地，本發(fā)明涉及一種用于軸向渦輪機(jī)壓縮機(jī)(axial?turbomachine?compressor)的外罩。本發(fā)明還涉及一種包括這樣的外罩的軸向渦輪機(jī)壓縮機(jī)。

背景技術(shù)

美國(guó)專利文件6,406,256B1公開(kāi)了一種位于軸向渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子和定子之間的旋轉(zhuǎn)密封件。具體地說(shuō)，該文件闡述了解決在覆蓋較寬溫度范圍的運(yùn)行條件下葉片翼梢和外殼體之間的間隙變化的補(bǔ)償問(wèn)題，此類間隙變化典型地存在于渦輪機(jī)的渦輪部分中。密封裝置包括圍繞轉(zhuǎn)子葉片翼梢布置的分節(jié)段的殼體。每一節(jié)段通過(guò)指形件而被保持在定子外罩壁內(nèi)，這些指形件在彼此相對(duì)的方向上與外罩壁上相應(yīng)槽成角度，與在外罩壁上相應(yīng)的槽一起起作用。在不同節(jié)段溫度升高的情況下，外罩壁上相應(yīng)的槽會(huì)輕微地膨脹和延長(zhǎng)。這種延長(zhǎng)會(huì)引起移動(dòng)指形件遠(yuǎn)離它們的初始停止位置。因?yàn)橹感渭c外罩壁上相應(yīng)的槽是成角度的，所以這些指形件會(huì)徑向地從轉(zhuǎn)子移開(kāi)，這會(huì)有效地拉動(dòng)節(jié)段向上，從而補(bǔ)償由于溫度升高引起的節(jié)段葉片翼梢閉合。此補(bǔ)償設(shè)備是引人關(guān)注的，但是缺乏對(duì)除了由溫度變化以外的其它現(xiàn)象引起的間隙變化的補(bǔ)償。實(shí)際上，位于轉(zhuǎn)子葉片排和殼體之間的間隙還會(huì)根據(jù)它們的旋轉(zhuǎn)速度而變化，也會(huì)受到由于操縱負(fù)荷(與渦輪機(jī)狀態(tài)變化有關(guān)的陀螺轉(zhuǎn)矩)和外來(lái)物體(例如鳥(niǎo))的吸入引起的任何偏差的影響。在轉(zhuǎn)子和定子之間的偏差會(huì)改變?nèi)~片翼梢和殼體之間的物理間隙，以致于葉片翼梢在個(gè)別區(qū)段上會(huì)碰到殼體，而在相反區(qū)段上間隙會(huì)顯著增大。

美國(guó)專利2008/0159850A1公開(kāi)了一種在軸向渦輪機(jī)的渦輪段的轉(zhuǎn)子和定子之間的旋轉(zhuǎn)密封件。該專利闡述了解決殼體溫度高和必須冷卻該殼體的問(wèn)題。所提及的解決方案大體上由快速緊固裝置、推動(dòng)組件和殼體拆卸組成。更具體地，它包括提供分節(jié)段的殼體，在該殼體中每個(gè)節(jié)段具有徑向地指向定子外側(cè)的楔形橫截面圓周肋。所述肋與相應(yīng)的大致在定子外罩壁上的凹槽部分結(jié)合起作用。可選地，彈簧可以被放置在外罩壁上來(lái)向節(jié)段施加力，該力朝向轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)中心大致徑向地作用。此彈簧用于在所述槽表面和相應(yīng)的楔形截面肋表面之間施加接觸力以確保一定程度的緊密。密封件也可以側(cè)向布置在肋上，位于與殼體內(nèi)表面相對(duì)的節(jié)段表面和外罩壁的內(nèi)表面之間。因?yàn)闇u輪機(jī)在高溫下工作，所以這些密封件由固體材料制成。該方案的優(yōu)勢(shì)在于通過(guò)相對(duì)于外罩壁的簡(jiǎn)單平移運(yùn)動(dòng)就能夠很容易地替換殼體的不同組成節(jié)段。與該專利圖3可能表明的相反，殼體的組成節(jié)段不能徑向地移動(dòng)，更不必說(shuō)對(duì)于任何偏差或任何間隙變化的補(bǔ)償了。

專利FR2636373A1涉及在燃?xì)廨啓C(jī)中不同的熱膨脹的問(wèn)題，更具體地，涉及對(duì)于在轉(zhuǎn)子葉片翼梢和相關(guān)殼體之間的間隙變化的補(bǔ)償。所提及的方案單個(gè)閉合環(huán)狀套，該閉合環(huán)狀套借助一系列補(bǔ)償器利用空氣波紋管安裝在轉(zhuǎn)子箱上。壓縮后的空氣被供向補(bǔ)償器以向殼體施加徑向力，進(jìn)而控制在葉片翼梢和殼體之間的徑向間隙。雖然該解決方案在技術(shù)上令人感舉并且可能有效，但是自身局限于均勻地補(bǔ)償在整個(gè)圓周范圍的間隙。因此，在轉(zhuǎn)子和定子之間有偏差情況下，不能補(bǔ)償間隙變化。另外，該方案需要控制空氣壓力的裝置，這使得實(shí)施該方案相對(duì)昂貴和容易失效。

發(fā)明內(nèi)容

在渦輪機(jī)的壽命中，增大間隙的不可逆因素之一是轉(zhuǎn)子軸線相對(duì)于定子出現(xiàn)偏差，從而間隙在一側(cè)縮小而在另一側(cè)加大。

對(duì)于渦輪機(jī)，存在至少兩個(gè)可逆的并受限于運(yùn)行持續(xù)時(shí)間的偏差來(lái)源：第一，偏差來(lái)源與操縱負(fù)荷(與渦輪機(jī)姿態(tài)變化有關(guān)的回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩)相關(guān)，以及第二，與外來(lái)物體(例如鳥(niǎo))的吸入有關(guān)。另一方面，可逆的且可修復(fù)的輕微偏差可能發(fā)生在渦輪機(jī)壽命期間。此輕微偏差由與轉(zhuǎn)子的孤立損壞有關(guān)的不平衡引起，不論是偶然或非偶然。當(dāng)偏差發(fā)生時(shí)，易碎(可磨損的)材料的薄層不可逆地從工作表面脫落；這導(dǎo)致間隙的不可逆增加，從而同樣導(dǎo)致渦輪機(jī)性能不可逆地下降。

除了由空氣動(dòng)力學(xué)的性能損失引起的問(wèn)題，轉(zhuǎn)子軸相對(duì)于定子的偏差引起在初級(jí)流動(dòng)通道內(nèi)的可磨損顆粒釋放，這可能引起發(fā)動(dòng)機(jī)損壞(具體地，由渦輪上的通風(fēng)孔被堵塞引起)。

此外，如果出現(xiàn)較大偶然偏差，轉(zhuǎn)子箱必須能保證高能運(yùn)動(dòng)部分不會(huì)穿透。因此，轉(zhuǎn)子箱的結(jié)構(gòu)應(yīng)設(shè)計(jì)為能夠承受這樣的極限情況。

本發(fā)明的一個(gè)目的是提供在軸向渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子和定子之間的密封件，從而克服至少一個(gè)上面提及的問(wèn)題。更具體地，本發(fā)明的目的是提供與轉(zhuǎn)子和定子之間的偏差相適應(yīng)的在軸向渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子和定子之間的密封件。更具體地，本發(fā)明的目的是提出一種解決軸向渦輪機(jī)壓縮機(jī)的上述問(wèn)題之方案。