[發明專利]軸流式渦輪機的殼體及包括該殼體的軸流式渦輪機

有效

• 申請號: 201410235799.2
• 申請日: 2014-05-30
• 公開（公告）號: CN104213947B
• 公開（公告）日: 2018-05-29
• 發明（設計）人: A.德克萊
• 申請（專利權）人: 賽峰航空助推器股份有限公司
• 主分類號: F01D25/24
• 分類號: F01D25/24;F01D25/26
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 吳艷

本發明涉及軸流式渦輪機的低壓壓縮機的環形外部殼體(30)。殼體(30)包括具有有機基底的復合材料的環形壁(32)。殼體(30)包括徑向地延伸的成環形排的葉片(26)，葉片(26)包括固定于環形壁(32)的平臺(28)。殼體(30)還包括具有安裝裝置(48)的徑向環形凸緣(36)，所述安裝裝置設計為允許殼體(30)裝配在渦輪機中。環形凸緣(36)附連到環形壁(32)并且限制用于葉片的平臺(28)的環形插入區域(43)。本發明減少了殼體的制造成本并且支持環形凸緣和葉片平臺之間的力的傳遞，這具有減小環形壁中應力的優勢。

技術領域

本發明涉及軸流式渦輪機的殼體。更特別地，本發明涉及用于軸流式渦輪機的環形壓縮機殼體，該軸流式渦輪機由復合材料制成并且支撐環形排的葉片。

背景技術

為了減少飛機渦輪噴氣發動機的重量，一些部件由復合材料制成。特別地，結構部件、例如外部環形殼體可由復合材料制成。除了支撐成排的定子葉片之外，這種殼體一般用于安裝其它結構發動機部件。因此，它必須具有充足的機械強度。

在低壓壓縮機殼體的情況下，殼體與分流前端(splitter nose)相接觸。但是，后者易于吸收外來的物體。因此殼體必須具有一些柔性以及彈性以便能夠變形并且經受住沖擊而不會破裂。

固定于殼體的葉片可以通過釘在殼體的內表面中的平臺固定。葉片受到與流體的流動有關的力并且傳遞殼體必須經受住的載荷。另外，殼體必須經受來自用來緊固葉片的固定裝置的力以及任何合成的應力集中。應當強調的是，殼體通常與也產生應力集中的多組固定裝置相接觸。

專利EP 2402615 A1公開了一種用于軸流式渦輪機的外部壓縮機殼體。殼體包括環形壁和兩個徑向凸緣、一個在上游而另一個在下游。殼體由復合材料制成。它支撐成環形排的多個定子葉片。每個葉片具有通過固定裝置緊固于環形壁的外部平臺。

標準作法是徑向凸緣附連到渦輪機的分流前端和中間殼體。這可以通過將螺栓插入到在徑向凸緣中所鉆的孔中來實現。當發動機運行時這些孔特別地受到應力，而且由于機械夾緊力和/或振動可能會發生脫離(pullout)。

為了阻止脫離的發生，可以使凸緣顯著地加厚。但是，這種解決方案傾向于增加殼體的重量，從而減少了通過使用復合方案而產生的所期望的重量減輕。此外，這種解決方案的機械強度是有限的并且應力集中仍然存在。

為了加強所述壁，標準作法是建造具有復合壁和金屬徑向凸緣的環形殼體。

專利FR 2282537 A1公開了一種具有軸流式渦輪機的外部殼體的壓縮機。殼體包括成環形排的葉片以及交替(alternating)的環形間隔器和葉片保持環。保持環由金屬制成并收縮到環形間隔器中。這些由輕金屬制成從而抵抗機械應力。殼體容納圍繞保持環和環形間隔器的復合環形壁。所述復合壁被制作在其上裝配有所述保持環和間隔器的心軸上。心軸的使用意味著在設備和人力方面的相當大的花費。將連續的纖維纏繞到心軸上的時間在制造時間方面是昂貴的。雖然該殼體包括復合材料，但是由于它的金屬部件，它仍然非常重。此外，固定葉片的方法是復雜的。它基于多個需要代價大的調節的機械界面。

發明內容

本發明的目標是解決至少一個現有技術中存在的技術問題，更具體地，本發明旨在減少制造復合殼體的成本。本發明也旨在減小渦輪機殼體的復合環形壁中的機械應力。

本發明涉及軸流式渦輪機、尤其是壓縮機的殼體，包括復合材料制成的環形壁，其內表面包括環形區域，徑向延伸的成排的葉片平臺插入在所述環形區域中，至少一個環形附連凸緣徑向地延伸，其中環形凸緣附連到環形壁并且限制葉片平臺插入區域。

術語“附連到環形壁的環形凸緣”指的是例如通過固定裝置固定在環形壁上的環形凸緣。