專利名稱：增壓器噴油管安裝的制作方法
技術領域：
本發明是根據美國海軍授予的合同N00019-02-C-3003在美國政府支持下進行的。美國政府對本發明享有特定權利。
本發明涉及渦輪發動機，特別涉及渦輪發動機增壓器(augmentor)。
背景技術：
在工業上后燃室或推力增壓器是公知的。存在多種結構。在典型的結構中，來自渦輪的廢氣在增壓器中心體上通過。附加燃料緊貼中心體引入并進行燃燒以提供附加推力。在某些結構中，增壓器中心體與渦輪中心體集成。在另一些結構中，增壓器中心體通過環繞二者之間的環形空間的管道與渦輪中心體分離。美國專利5,685,140和5,385,015顯示了示范性的集成式增壓器。
中心體可以包含用來作為燃燒源的燃燒室。為了引入附加燃料，在基本徑向延伸的葉片內定位多個噴油管。導向器緊貼尾錐體的上游端。作為備選或附加方案，對于燃燒室可以在這些葉片的相關葉片內定位多個點火器，以便點燃附加燃料。葉片的后緣可以作為用于在中心體周圍的流路上分配火焰的火焰穩定器元件。
與之獨立地，電石墨碳(electro-graphitic carbon)已經發展為用于各種用途。美國早期公開20050084190A1公開了由電石墨碳制成的可變葉片內徑(ID)襯圈。
發明內容
因而，本發明的一方面涉及一種渦輪發動機。在從上游到下游的氣體流路中定位中心體。增壓器具有上游和下游殼體段，上游殼體段的下游邊緣與下游殼體段的上游邊緣接觸。多個葉片定位在中心體的外側氣體流路內。增壓器噴油管燃料導管經中心體和第一葉片延伸，以便向中心體輸送燃料。封口安裝到噴油管上并定位在從上游殼體段的下游邊緣和下游殼體段的上游邊緣中的至少一個延伸的凹部內。該封口具有第一部分和以反閉鎖(backlocked)相互配合與第一部分接合的第二部分。
在下文的附圖和描述中闡述了本發明的一個或多個實施例的細節。從該描述和附圖以及從權利要求中，本發明的其它特征、目的和優點顯而易見。
圖1是飛機動力裝置的示意性縱向截面示意圖；圖2是圖1的動力裝置的增壓器的后視圖；圖3是圖2的增壓器的噴油管陣列和加燃料歧管的側視圖；圖4是圖3的噴油管陣列和歧管的前視圖；圖5是圖3和圖4的陣列的噴油管的部分分解示意圖；圖6是噴油管到中心體的封口的后視圖；圖7是圖6的封口的橫截面示意圖；圖8是圖6的封口的分解示意圖。
在各附圖中相同的附圖標記表示相同的元件。
具體實施例方式
圖1顯示了一種燃氣渦輪發動機10，其從上游到下游并從前到后包括風扇11、壓縮機12、燃燒器14、渦輪16以及增壓器18。進入風扇11的空氣在中心氣流20和支路氣流22之間進行分流。中心氣流20沿最初通過壓縮機12并隨后通過燃燒器14和渦輪16的路徑傳輸。最后，中心氣流20通過增壓器18，在此選擇性添加附加燃料19、與氣流20混合并燃燒以便向氣流20增加更多的能量，并因而從發動機噴嘴24射出更大的推力。因而，中心氣流20可以描述為沿基本平行于發動機10并經過壓縮機12、燃燒器14、渦輪16以及增壓器18的軸線26的路徑傳輸。支路空氣22同樣沿平行于發動機10的軸線26的路徑傳輸，通過沿發動機10外圍的環狀套管28，以便在噴嘴24或靠近噴嘴24處與氣流20合并。
增壓器包括基本繞軸線26對稱并形成為發動機中樞的一部分的中心體30。示范性中心體具有主要部分32和其下游的尾錐體34。周向排布的葉片36具有前端37和末端38，并且在中心體30和渦輪排氣缸(TEC)40之間基本呈徑向延伸。各葉片可以是前主體部分42和后緣箱44的組裝件。該葉片具有周向相對的第一和第二側面46和48(圖2)。后緣箱44可以容納用以引入附加燃料19的噴油嘴(在下文中討論)。中心體可容納用以燃燒燃料的燃燒室50，以便轉而開始燃燒燃料19。燃燒室50和噴油嘴可以由經或沿一個或多個葉片延伸到中心體的一個或多個供應導管(未示出)供油。如迄今為止所描述的，該發動機結構可以是本教導所適用的多種現有發動機結構中的一種。然而，該教導同樣適用于不同的發動機結構。
圖3和圖4顯示了增壓器加燃料系統60的部分，該系統包括用于向噴油管64的陣列饋送燃料的歧管62。歧管62可以定位在中心體30內。圖5進一步顯示了示范性噴油管64的細節。示范性噴油管是具有第一和第二導管66和68的雙導管噴油管。導管66和68通過具有分別接收該導管的一對孔的擋塊69彼此固定。導管具有安裝在噴油管擋塊70的出口的近端部分(例如，通過釬焊或焊接)。擋塊70具有承載用于與歧管62連接的入口的內側端。示范性擋塊70包括內側槽和外側槽74和76。內側槽74接收用于與中心體結構接合的封口(未圖示)。外側槽76接收相關葉片的第一和第二側面的半部。各噴油管帶有多個噴嘴80和磨損擋塊82。各噴嘴具有用于排放燃料的相關噴流的孔81。各磨損擋塊具有接收相關噴嘴的中心孔83。而現有技術的系統將磨損擋塊、噴嘴和噴油管作為單一或集成結構(例如，通過焊接或釬焊)提供，示范性磨損擋塊82以其它方式形成。在示范性實施例中，各噴嘴80與相關導管66或68的相關軸套84集成(例如通過釬焊或焊接)。然而，磨損擋塊82由相對葉片和噴嘴的相鄰材料優先磨損的材料形成。通過夾持器88安裝磨損擋塊82，以便沿噴嘴軸線86往復運動。彈簧90(例如，壓縮在擋塊82和相關導管之間)可以將擋塊82向外偏置。除了對配合細節的優先磨損，用作磨損元件的電石墨材料可以在磨損界面沉積一薄層石墨。這種沉積物進一步用于減小磨損率。
圖6進一步顯示將噴油管64封裝到中心體30的封口100的細節。如上文提到的，封口包圍該噴油管并且鎖定在圖5的凹槽74內。凹槽74在第一凸緣102和其內側的第二凸緣104之間(圖7)。噴油管64通過中心體殼體內的孔并且封口100容納在該孔內。該孔由一方面從中心體的主要部分32的后/下游邊緣108向前/向上游延伸的凹部106和另一方面尾錐體34(在圖6中移除以顯示封口)的前向邊緣110(圖1)組合而成。凹部106具有形成孔各相關表面的第一和第二橫向表面112和114以及前向/上游端面116。尾錐體邊緣110(圖6中未顯示)形成了孔的下游表面。在截面圖中，孔和凹部106是半橢圓形(obround)，側面112和114是直的，而端面106是半圓的。側面112和114彼此平行并在橫剖面上具有一定方向120。在示范性實施例中，該方向與導管長度的局部徑向方向122和局部方向124都不平行。具體地，如下文所討論的方向120和方向124在相反方向上偏離徑向。
封口100的外圍126與中心體孔互補，以便允許封口在孔內往復移動(例如，在方向120上)。因而示范性外圍為非直角、非圓形的柱面。封口中心孔表面128與凸緣102和104之間的擋塊70的截面互補。封口具有外側面和內側面130和132。
示范性封口100由咬合、反閉鎖接合的兩個工件形成。圖8進一步顯示了示范性封口100的細節。如上文所提到的，封口100具有分別為半圓形且平的上游端和下游端140和142，用來接合相關孔表面116和110。封口100還具有用于分別接合孔/凹部第一和第二側面112和114的第一和第二側面144和146。示范性封口形成在第一和第二工件150和152內。在前向/上游端140，第一工件150具有接收第二工件的相應突起156的槽口或切口154。緊接其后部/下游并延伸到封口中心孔157，第一工件150具有由第二工件的槽口159接收的突起158。這些突起/槽口形成防止兩個封口半部150和152橫向分離的半燕尾反閉鎖相互配合連接。類似地，在封口后部，存在由槽口或切口164和166接收的突起160和162。這兩個半部繞擋塊70咬合成接合，半部的彈性變形允許偏心咬合接合。這種咬合接合通過解咬合可逆。在備選實施例中(例如采用倒鉤而不是半燕尾接合)，該接合是不可逆的，需要破壞性移除封口。可以采用其它實施例(例如，需要用于非破壞性移除的脫扣工具)。當繞噴油管安裝封口半部150和152時，通過在方向124上平移，凸緣102和104的靠近可防止封口半部的分離。
示范性封口材料基本為單晶電石墨碳。而示范性中心體和尾錐體材料為基于鎳的超合金，電石墨碳具有有利的優先磨損屬性。此外，電石墨碳相對用于其它應用的聚合物以及其它非金屬的犧牲磨損材料具有有利的溫度穩定性。因而，隨著熱循環、振動以及類似情況引起封口和中心體的相對運動，封口優先磨損。最后，磨損足以需要替換封口。備選封口可以不是單晶(例如，具有攜帶電石墨碳外部的金屬芯)。封口不必防止所有的泄漏。特別是隨時間推移，在封口和其相關中心體孔之間將出現間隙。然而，封口的作用是相對其不存在時所出現的情況減小經過該孔的主要氣流。
已經描述了本發明的一個或多個實施例，但應該理解在不脫離本發明的精神和范圍的情況下可進行各種修改。因而其它實施在后續權利要求的范圍內。
權利要求
1.一種渦輪發動機增壓器，包括位于從上游到下游的氣體流路內的中心體，所述中心體包括上游和下游殼體段，所述上游殼體段的下游邊緣與所述下游殼體段的上游邊緣接觸；定位在所述中心體的外側氣體流路內的多個葉片；經所述中心體和所述葉片的第一葉片延伸以便向所述中心體輸送燃料的增壓器噴油管燃料導管；以及安裝在所述噴油管上并定位在從所述上游殼體段的下游邊緣和及所述下游殼體段的上游邊緣中的至少一個延伸的凹部內的封口，所述封口包括第一部分；以及以反閉鎖相互配合與所述第一部分接合的第二部分。
2.根據權利要求1所述的渦輪發動機增壓器，其特征在于所述封口外圍基本成形為非直角、非圓形的柱體。
3.根據權利要求1所述的渦輪發動機增壓器，其特征在于所述封口的平面形狀的特征在于具有直的第一端、至少部分為圓形的第二端以及第一和第二直側面。
4.根據權利要求3所述的渦輪發動機增壓器，其特征在于所述封口平面形狀第二端為半圓形。
5.根據權利要求3所述的渦輪發動機增壓器，其特征在于所述封口平面形狀第一端密封所述下游殼體段的上游邊緣。
6.根據權利要求1所述的渦輪發動機增壓器，其特征在于所述封口包括電石墨碳。
7.根據權利要求1所述的渦輪發動機增壓器，其特征在于所述下游殼體段為尾錐體。
8.一種渦輪發動機增壓器，包括位于從上游到下游的氣體流路內中心體，所述中心體包括上游和下游殼體段，所述上游殼體段的下游邊緣與所述下游殼體段的上游邊緣接觸；定位在所述中心體的外側氣體流路內的多個葉片；經所述中心體和所述葉片的第一個延伸以便向所述中心體輸送燃料的增壓器噴油管燃料導管；以及安裝在所述噴油管上并定位在從所述上游殼體段的下游邊緣以及所述下游殼體段的上游邊緣中的至少一個延伸的凹部內并且包括電石墨碳材料的封口。
9.根據權利要求8所述的渦輪發動機增壓器，其特征在于所述封口包括第一部分；以及通過反閉鎖相互配合來接合所述第一部分的第二部分。
10.根據權利要求8所述的渦輪發動機增壓器，其特征在于所述封口基本包括所述電石墨碳材料。
11.一種相對于靜態結構來密封渦輪發動機增壓器噴油管的電石墨碳材料的用法。
12.根據權利要求11所述的用法，其特征在于所述電石墨碳材料與所述靜態結構縱向滑動接合。
13.根據權利要求11所述的用法，其特征在于所述電石墨碳材料鎖定在所述噴油管的第一和第二凸緣之間。
14.根據權利要求11所述的用法，其特征在于所述靜態結構為中心體。
15.根據權利要求11所述的用法，其特征在于所述電石墨碳材料形成為兩片分塊封口。
16.一種增壓器噴油管封口，包括第一部分；以及可在組裝結構中以反閉鎖相互配合接合到所述第一部分的第二部分。
17.根據權利要求16所述的封口，其特征在于所述封口的外圍成形為非直角非圓形柱體；所述封口的平面形狀的特征在于具有直的第一端、至少部分圓形的第二端以及第一和第二直側面。
18.根據權利要求16所述的封口，其特征在于所述封口的孔基本成形為非直角橢圓柱狀，非平行于所述封口的外圍。
19.根據權利要求16所述的封口，其特征在于所述封口包括電石墨碳。
20.一種用于改進具有葉片和中心體的渦輪發動機增壓器或改進所述增壓器結構的方法，所述方法包括在噴油管和所述中心體內的孔之間增設新型封口，所述新型封口包括電石墨碳。
21.根據權利要求20所述的方法，其特征在于所述孔由所述中心體的殼體的第一段內的凹部和所述殼體的第二段的邊緣組合而形成。
22.根據權利要求20所述的方法，其特征在于所述新型封口增設到舊封口的位置，所述舊封口不包括電石墨碳。
23.根據權利要求20所述的方法，其特征在于所述新型封口增設到舊封口的位置，所述舊封口包括合金體。
24.根據權利要求20所述的方法，其特征在于所述新型封口增設到舊封口的位置，所述舊封口包括開端式主體。
25.一種用于改進具有葉片和中心體的渦輪發動機增壓器或改進所述增壓器的結構的方法，所述方法包括在噴油管和所述中心體內的孔之間增加新型封口，所述新型封口包括第一部分；以及以反閉鎖相互配合以接合所述第一部分的第二部分。
全文摘要
一種燃氣渦輪發動機增壓器具有位于從上游到下游的氣體流路內的中心體。該增壓器具有上游和下游殼體段，上游殼體段的下游邊緣接觸下游殼體段的上游邊緣。多個葉片定位在中心體的外側氣體流路內。增壓器噴油管燃料導管經中心體和第一葉片延伸以便向中心體輸送燃料。封口安裝在噴油管上并定位在從上游殼體段的下游邊緣以及下游殼體段的上游邊緣中的至少一個延伸的凹部內。該封口具有第一部分和以反閉鎖相互配合接合第一部分的第二部分。
文檔編號F02K3/10GK1892007SQ20061007769
公開日2007年1月10日 申請日期2006年4月29日 優先權日2005年6月30日
發明者M·J·穆爾多恩, T·W·舍爾伍德, M·H·哈里斯, R·T·布魯克斯 申請人:聯合工藝公司