專利名稱：用于在具有后燃室的渦輪機噴嘴入口處密封輔助流的系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及對具有較低稀釋率且裝有后燃室的航空用渦輪機的主翼進行冷卻的問題。
背景技術：
更確切地說，本發明涉及一種航空用渦輪機，在渦輪下游，其包括通過至少一個噴嘴延伸的后燃室，所述后燃室通過放在殼體內的熱保護襯板徑向限定，所述殼體和所述襯板一起限定出環形通道，在工作時，所述環形通道中流動著輔助流體，固定在所述殼體上的環形隔膜被布置在所述通道的下游端，所述噴嘴包括鉸接到所述殼體上游端的多個翼片，每個翼片內側面裝有熱保護板，所述熱保護板與所述翼片共同作用，以形成一個通路，將所述隔膜傳送的冷空氣供給到所述通路中。
現代軍用發動機工作時，渦輪出口溫度總是較高，因而導致在后燃模式工作時，噴嘴翼片處的溫度也總是較高，目前已達到常規材料的最大溫度極限。為了使翼片有適當的壽命，有必要使它們的溫度保持在該極限溫度之下。
翼片溫度的增加還會使發動機固體部分的紅外信號增強，為確保飛機適當保持安全，或使它更安全，也有必要降低該溫度。
在熱保護襯板下游使用輔助空氣流是一種避免能量損失的方法，以通過對流來冷卻噴嘴翼片。
但是，該流體在后燃室靜止部分和噴嘴移動部分之間的輸送必須以盡可能密封的方式進行。
美國專利No.4 645 217揭示了一種設置在后燃室殼體和支撐翼片的可軸向移動圓柱套筒之間的柔性密封墊片。在套筒上滑動且固定到殼體上的該墊片由兩塊疊加板和能耐高溫的織物構成，所述板具有交替的軸向狹槽，所述織物夾在兩板之間。放在兩個連續狹槽間的一個板的部分的端部被彎曲到另一個板的邊緣上以封閉所述織物。該文獻中并沒有教示出該類墊片可以在靜止環形部分和鉸接到所述部分上的一組翼片之間提供滿意的密封。
發明內容
本發明的目的是提供一種如引言中所述的渦輪機，其中，可以消除輔助空氣的泄漏，特別是朝著外側，在環形通道和翼片的通路之間的泄漏，從而避免降低發動機性能。
此目的是這樣實現的供給到所述通路的冷空氣由環形導管來提供，所述導管由第一柔性環形墊片在外側上和由第二柔性環形墊片在內側面上限定出，在工作時，在輔助流的壓力推動下，所述第一柔性環形墊片保持與殼體下游內側面和翼片上游內側面的滑動接觸并受壓，第二柔性環形墊片上游端固定到隔膜的徑向內部區，其下游端受壓與保護板的上游內側面的滑動接觸。
這樣，在工作時，在輔助流的壓力推動下，第一墊片被保持住以便滑動壓靠著殼體的下游內側面和翼片的上游內側面，從而防止冷輔助流泄漏到外面。第一墊片的定位自然取決于翼片的角度定位，并取決于各部件之間任何可能的膨脹差異。
為了在隔膜和熱保護板間產生密封，優選在兩部分間設置第三柔性環形墊片，所述第三墊片被保持在上游抵靠所述隔膜，其下游端滑動壓靠所述保護襯墊。
每一環形墊片由多個區段構成，每一所述區段包括兩個疊加的板，所述板連在一起且在周向偏移，以使兩相鄰區段的邊重疊，每一板在下游具有多個軸向的狹槽，狹槽由另一板來封閉。
所述狹槽延伸過所述墊片的至少一半的軸向長度，且所述區段的板由焊接或釬焊粘合在一起。
墊片的這些不同布置為墊片壁提供了良好的密封和理想的硬度。
所述隔膜由槽鋼環構成，所述槽鋼環的凸緣向上游延伸，所述槽鋼環的腹板包括有孔，徑向外凸緣通過裝置固定到殼體上，在所述凸緣和所述殼體之間留有環形溝道，所述第一墊片的上游端容納在所述溝道中，且具有間隙。
這種布置可確保工作時上游端在輔助流的壓力推動下被保持住。
反之，所述第二墊片的上游端通過將所述支撐板固定到所述凸緣上的鉚釘夾持在支撐板和徑向內凸緣的徑向內側面之間。
所述第三墊片的上游端由鉚釘固定到所述支撐板的徑向內側面，且所述鉚釘具有滑動壓靠在所述保護襯墊的外側面的鉚釘頭。
根據本發明的另一特性，每個熱保護板由一個單緊固裝置固定到相關翼片上，在繞所述緊固裝置轉動的過程中，所述翼片和所述板被防止通過軸向滑道和導軌系統彼此相對移動，所述保護板在其上游端和其徑向內側面上具有一個軸向凸起的表面，通過在噴嘴整個環形工作范圍內與第二墊片的下游端相接觸來提供密封。
在閱讀下面通過實例并參考附圖給出的說明后，本發明的優點和特點將更加明顯，其中圖1是在包括有本發明渦輪機軸的平面上的半剖圖，示出了后燃室的后部和與后燃室對齊放置的漸縮-漸擴噴嘴。
圖2為放大圖，示出了輔助流環形通道的上游部分和噴嘴的下游部分，以及這兩部分之間柔性墊片的布置。
圖3A-3C是墊片區段的透視圖。
圖4是沿圖3的IV-IV線上的剖面，顯示了一個墊片區段。
圖5為用于對翼片進行熱保護的板的仰視圖。
圖6為熱保護板的外側面視圖。
圖7為從里面看時，一組主翼片的噴嘴的視圖。
圖8為沿圖7中VIII-VIII線觀察時，一組主翼片的剖面圖。
具體實施例方式
圖1和圖2示出了包含有軸線X的一種航空用渦輪機的后部1，由熱保護襯板3徑向限定出的后燃室2位于渦輪的下游且在圖中未示出，襯板本身放置在環形殼體內。在殼體4和襯板3之間限定出環形通道5，環形通道5中流動著輔助流體F，且在通道下游端具有固定到殼體4上的隔膜6。
在后燃室2下游設置有軸向對稱的噴嘴7。
此噴嘴7特別包括多個與從動翼片9相交替的主動翼片8(見圖7和圖8)，翼片在內側面上具有熱保護板10，翼片8、9和保護板之間限定出通路11，用于容納由隔膜6傳送的冷空氣，以在熱保護板10下游形成保護流。
翼片8和9在其上游端鉸接到臂12上，臂12固定到殼體4上，且它們由例如驅動器13來驅動，驅動器13軸向移動一個控制環14，控制環14在被控翼片8的外側面上設有輪子15，輪子15和凸輪表面16共同作用。在本發明的范圍內也可用其他裝置來驅動主翼片8和9。
在圖1中，可以看出，在主翼片8和9下游，噴嘴7包括輔助翼片20的第二環，以形成漸縮-漸擴噴嘴。但是本發明也可以使用只是漸縮的噴嘴。
從圖2中可以更清楚地看出，隔膜6由顛倒90度的槽鋼環構成，所述槽鋼環具有向上游軸向延伸進通道5中的凸緣21和22，且具有徑向延伸的腹板23，此腹板具有供輔助流F穿過的孔24。
固定裝置26將徑向外凸緣21固定在殼體4上，中間插有墊圈或簧片形式的墊片25，從而在凸緣21和殼體4間在墊片下游限定出環形溝道27。
但是，如下所述，徑向內凸緣22被布置在離熱保護襯板3的下游端3a很遠的位置，以使各柔性密封墊片固定到此位置。
上述限定出的溝道27被設計成容納第一柔性環形密封墊片30的上游部分30a，且帶有空隙。墊片下游部分30b通常為向下游漸縮的圓錐形，端部30c滑動支撐在翼片8、9的圓形上游部8a上。
可以觀察到，當發動機工作時，在環形通道5中流動的輔助流F的壓力作用下，第一墊片30一定程度上可軸向移動，移動幅度取決于其硬度。
這種布置可以確保第一墊片30的上游部分30a以正向壓靠在殼體4的內側面，并且，在噴嘴7的整個角度工作范圍內，確保第一墊片30下游端30c以正向壓靠翼片8和9上游內表面。因此第一墊片30作用在噴嘴7的鉸鏈上，以在輔助流F和外側之間提供密封。
通過使多個鉚釘60穿過在墊片40和50上游端、凸緣22的上游端和夾在第二墊片40和第三墊片50間的環形支撐板61中形成的孔，從而使隔膜6的徑向內凸緣22夾持第二柔性環形墊片40的上游端40a和第三柔性環形墊片50的上游端50a。鉚釘60具有鉚釘頭62，鉚釘頭滑動支撐著熱保護襯板3的外側面，他們在所述襯板3的最大軸向膨脹過程中像滑板一樣起作用，他們在后燃室的各種操作模式中還用于對中。
第二墊片40的上游端40a夾在支撐板61和凸緣22的徑向內表面之間。優選地，墊圈63圍繞著鉚釘60，墊圈63被夾在支撐板61和凸緣22之間，以在這兩部分之間產生溝道，第二墊片40的上游端40a插在此溝道中，所述上游端40a具有與墊片圈63共同作用的切口，以將第二墊片40在周向精確定位。
第二墊片40還具有下游部分40b，其為向下游漸縮的圓錐狀，且具有下游端40c，此下游端40c抵靠在熱保護板10的上游內側面。
第三墊片50的上游端50a固定在鉚釘60上，且第三墊片的下游端50c滑動支撐壓靠著熱保護襯墊3的外側面。第三墊片50的作用是保證隔膜6和熱保護襯墊3之間的密封。
圖3和4示出了墊片30、40和50中每一個墊片的構造。
如圖3A到3C和圖4中所示，每一墊片由多個沿周向局部重疊的區段70構成。通過將兩塊周向偏離一定距離的金屬板71和72疊加而形成每個區段70，所述距離對應于兩相鄰區段70的重疊距離。每一板71和72通過壓力成形，然后在其軸向長度的基本一半上切割產生軸向切口73。此后用于形成區段70的兩個板71和72被疊加，且具有周向偏移，以使這些板中的任一個中的狹槽73與其他板中的狹槽周向交替。且他們最好通過焊接或釬焊剛性粘合在一起。但是，各個區段70并未粘合在一起，這樣，如果區段磨損，就很容易更換。
為了在翼片8和9的整個操作角度范圍內的都能得到密封，在第二墊片40和翼片8和9的熱保護板10中，熱保護板10在其與第二墊片40的下游端40c接觸的表面80處都具有合適的形狀。
如圖5和6所示，對于每塊板10，表面80沿軸向凸出，并沿周向稍微凹陷。
每個熱保護板10通過一個單固定點，例如通過埋在保護板10的凹槽82中的螺釘81固定在相應的翼片8或9上。螺釘放在所述板的中心下游部分，構成了靜止橋，所述板10可圍著此橋自由膨脹。為了橫向和徑向固定它，在其外側面上設有軸向導軌83，導軌83與設在相應翼片8或9的內側面上的滑道共同作用。
權利要求
1.一種航空用渦輪機，在渦輪下游，其包括通過至少一個噴嘴(7)延伸的后燃室(2)，所述后燃室通過放在殼體(4)內的熱保護襯板(3)徑向限定，所述殼體和所述襯板一起限定出環形通道(5)，在工作時，所述環形通道中流動著輔助流體，固定在所述殼體(4)上的環形隔膜(6)被布置在所述通道(5)的下游端，所述噴嘴(7)包括鉸接到所述殼體(4)上游端的多個翼片(8)，每個翼片內側面裝有熱保護板(10)，所述熱保護板與所述翼片共同作用，以形成一個通路(11)，將所述隔膜(6)傳送的冷空氣供給到所述通路(11)中；其特征在于，供給到所述通路(11)的冷空氣由環形導管來提供，所述導管由第一柔性環形墊片(30)在外側上和由第二柔性環形墊片(40)在內側面上限定出，在工作時，在輔助流的壓力推動下，所述第一柔性環形墊片(30)保持與殼體(4)下游內側面和翼片(8)上游內側面的滑動接觸并受壓，第二柔性環形墊片(40)上游端(40a)固定到隔膜(6)的徑向內部區，其下游端(40c)受壓與保護板(10)的上游內側面的滑動接觸。
2.根據權利要求1所述的渦輪機，其特征在于，還包括第三柔性環形墊片(50)，其用于在隔膜(6)和熱保護襯板(3)間產生密封，所述第三墊片被保持在上游抵靠所述隔膜(6)，其下游端(50c)滑動壓靠所述保護襯墊(3)。
3.根據權利要求1或2所述的渦輪機，其特征在于，每一環形墊片由多個區段(70)構成，每一區段包括兩個疊加的板(71、72)，所述板(71、72)連在一起且在周向偏移，以使兩相鄰區段的邊重疊，每一板在下游具有多個軸向的狹槽(73)，狹槽由另一板來封閉。
4.根據權利要求3所述的渦輪機，其特征在于，所述狹槽(73)延伸過所述墊片的至少一半的軸向長度。
5.根據權利要求3或4所述的渦輪機，其特征在于，所述區段(70)的板(71、72)通過焊接或釬焊連接在一起。
6.根據權利要求1-5中的任一項所述的渦輪機，其特征在于，所述隔膜(6)由槽鋼環構成，所述槽鋼環的凸緣(21、22)向上游延伸，所述槽鋼環的腹板(23)包括有孔(24)，徑向外凸緣(21)通過裝置固定到殼體(4)上，在所述凸緣和所述殼體之間留有環形溝道(27)，所述第一墊片(30)的上游端(30a)容納在所述溝道(27)中，且具有間隙。
7.根據權利要求6所述的渦輪機，其特征在于，所述第二墊片(40)的上游端(40a)通過將所述支撐板(61)固定到所述凸緣(22)上的鉚釘(60)夾持在支撐板(61)和徑向內凸緣(22)的徑向內側面之間。
8.根據權利要求2和7所述的渦輪機，其特征在于，所述第三墊片(50)的上游端(50a)由所述鉚釘(60)固定到所述支撐板(61)的徑向內側面。
9.根據權利要求7或8所述的渦輪機，其特征在于，所述鉚釘(60)具有滑動壓靠在所述保護襯墊(3)外側面的鉚釘頭(62)。
10.根據權利要求1-8中的任一項所述的渦輪機，其特征在于，每個熱保護板(10)由一個單緊固裝置(81)固定到相關翼片上，在繞所述緊固裝置轉動的過程中，所述翼片(8)和所述板(10)被防止通過軸向滑道和導軌系統(83)彼此相對移動，所述保護板(10)在其上游端和其徑向內側面上具有一個軸向凸起的表面(80)，通過在噴嘴(7)整個環形工作范圍內與第二墊片(40)的下游端(40c)相接觸來提供密封。
全文摘要
一種航空用渦輪機，其包括通過至少一個噴嘴(7)延伸的后燃室(2)，所述噴嘴包括鉸接到殼體上游端的多個翼片(8)，每個翼片內側面裝有熱保護板(10)，所述熱保護板與所述翼片共同作用，以形成一個通路(11)，將所述隔膜傳送的冷空氣供給到所述通路中。其特征在于，供給到所述通路的冷空氣由環形導管來提供，所述導管由第一柔性環形墊片(30)在外側上和由第二柔性環形墊片(40)在內側面上限定出，在工作時，在輔助流的壓力推動下，所述第一柔性環形墊片保持與殼體下游內側面和翼片上游內側面的滑動接觸并受壓，第二柔性環形墊片上游端(40a)固定到隔膜的徑向內部區，其下游端(40c)受壓與保護板的上游內側面的滑動接觸。
文檔編號F02C7/28GK1573054SQ200410047579
公開日2005年2月2日 申請日期2004年5月27日 優先權日2003年5月27日
發明者居伊·拉佩爾格, 紀堯姆·塞維, 雅克·羅什 申請人:Snecma發動機公司