專利名稱：用于在渦輪發動機的轉子中平臺的密封件的制作方法
技術領域：
本發明涉及多線軸領域，特別是雙線軸、渦輪噴氣飛機領域，尤其是總體上涉及渦輪發動機領域。
背景技術：
雙線軸渦輪噴氣飛機包括燃氣渦輪發動機，通過燃氣渦輪發動機的燃氣流稱作主氣流，用于驅動風輪，風輪提供的氣流稱作旁氣流。當風輪設置在發動機的前面時，它將排放抽吸的空氣，抽吸的空氣被分為兩同軸流一是主氣流及另外是旁氣流。主氣流的空氣被再次壓縮后在燃燒室與燃料混合，以產生帶有高能量的燃氣流，該高能量的燃氣流為設置在下游的渦輪提供動力。其中一個渦輪通過軸與其驅動的風輪轉子相連。在民用飛機發動機中旁氣流主要是提供發動機的推動力，從而導致風輪的直徑非常大。風輪轉子包括葉輪，葉輪的轂被固定在驅動軸上，輪緣包括大體面向軸向的葉片槽。軸方向是發動機軸的方向。葉片在它們的根部嚙合在各個槽中，并形成風輪轉子。風輪葉片包括葉根、帶有空氣動力外形的葉型、及在葉根和葉型之間的支柱。為了在轉子的輪緣和氣流之間形成邊界面，并確保主氣流的連續性，中間平臺設置在葉片之間。由于不同于上游壓縮級并因為葉片的尺寸相當大，風輪轉子平臺不會形成葉片的整體部分，而是分開部分。應該注意到，在風輪轉子入口和出口之間會顯著增加氣流的內徑。在平臺的葉片之間設置有間隙以允許后者在發動機的不同工作階段期間移動有限的范圍。該間隙由彈性體密封件塞住，該彈性體沿著平臺側邊附著并靠在鄰接的葉片上。根據現有技術，密封件是從一端至另一端的帶有固定外形的伸長形狀。在橫向上， 它包括三部分用于附著到平臺的部分，柔韌部分，和確保與鄰接部件的表面相接觸而形成的球狀部分。柔韌部分允許密封件適合各個平臺邊與面對葉片表面之間的距離。應該注意到，在它們被安裝到渦輪發動機上而工作某個周期之后，它們具有磨損和破損區。結果是在風輪葉根部的密封件損壞。損壞的密封件會影響流量和風輪直接下游處壓縮機級的效率。它還影響湍振容限。因此，在渦輪發動機的生命周期中，密封件是需要定期更換的部件，以保證后者的
最佳工作。
發明內容
本發明的目的是提高渦輪發動機轉子的平臺和葉片之間的密封效果，該渦輪發動機轉子帶有自由中間平臺以減少密封件被更換頻率。密封件破損是由于變形產生的應力，所述變形是在渦輪機的不同工作階段期間由平臺和葉片之間相對周向和軸向運動導致的。申請人:的目標是僅改變密封件，而不作用于轉子部件。通過觀察破損的密封件可以發現位于平臺下游的部分密封件易于翻轉。該翻轉在非翻轉部分密封件的過渡區域中產生相當大的變形。該區域是能夠導致密封件局部損壞的施力位置。分析表明，該變形的一個來源是來自密封件間隔的位置一它們不是平行地朝向發動機的軸，而是急劇傾斜，從而導致從上游到下游平臺直徑的增加一密封件所經受的應力在其長度內不均勻。在下游部分的離心力大于上游部分，從而在上游和下游之間引起不同變形。在平臺和葉片表面之間，從上游到下游的非常量間隙增加了這種作用。該間隙在下游方向減小了，密封件的球狀部分在周向被推向平臺的內側。因此發現密封件的下游部分很可能被壓向平臺。從這點出發，本發明試圖利用密封件克服這些缺點，所述密封件用于處于渦輪發動機轉子兩相鄰葉片之間的中間平臺。所述密封件為具有上游端和下游端的伸長形狀，在橫向或寬度上，其包括接觸部分、附著部分、及在接觸部分和附著部分之間的柔韌部分。密封件是值得注意的，其中，密封件的外形在其兩端之間具有變化橫剖面的形狀。接觸部分的橫剖面為球形，并從一端到另一端減小。通過選擇密封件的形狀，以限制最大應力值，從而防止可能超過密封件損壞限度的變形，所述密封件的形狀是在工作中其承受的應力的函數。當密封件的剖面從一端至另一端不是常數時，所述的密封件具有可變的剖面。它僅在部分長度上減小。接觸部分的形狀為橢圓，更具體地為圓形。柔韌部分從一端至另一端也是可變的，不是常量，以更好地適應外形。通過在至少一端逐漸變細，可進一步提高密封件的強度。錐形體在于以斜面切割密封件。本發明還涉及渦輪發動機轉子的中間平臺，其包括至少沿一縱側邊確定的這樣的密封件。根據本發明具體實施例，平臺被設置為軸向安裝到轉子的輪緣上，以便使轉子的一軸端的直徑具有大于另一軸端的直徑。平臺設置有密封件，其中，最小的剖面在較大直徑一側。更具體而言，由于平臺具有上游軸端和下游軸端，下游軸端的直徑大于上游軸端的直徑，密封件具有上游區域D和下游區域E，上游區域D具有不變的剖面和其長度為密封件長度的1/2至2/3之間，下游區域E的橫剖面在下游方向減小。平臺被優選地設置安裝在渦輪噴氣飛機的風輪轉子上。本發明還涉及包括所述的中間平臺的渦輪發動機轉子，更具體地地涉及渦輪噴氣飛機風輪轉子。
參照附圖，下描述本發明的一個實施例，但不限于這個例子，其中圖1示出了兩線軸渦輪噴氣飛機的部分風輪轉子的等體積透視圖；圖2示出了帶有側向密封件的平臺的透視圖；圖3表示與圖2的方向III-III的剖面相應的密封件的剖面；圖4示出了現有技術密封件的可能變形的仿真；圖5示出了帶有根據本發明可變外形的密封件的、在D-D和E-E方向上剖面的透視圖。
具體實施例方式圖1示出了構成兩線軸發動機風輪轉子的部件的局部透視圖。圓盤1在其輪緣10 上包括槽11，其相對發動機軸XX大體朝向軸向，圖中示出了 5個槽。槽具有燕尾形剖面， 帶有朝向軸XX的縱長邊。葉片通過一敞開端滑進槽中。所示的單個葉片2處于插入槽中。 葉片2包括葉根21、支柱22和葉型20。所形成的葉根21被容納在帶側凸出的槽11中， 通過側凸出葉根21在徑向向外方向被壓在槽的縱向邊上，所述槽朝向軸XX。葉根承受由楔子3產生的壓力，楔子3沿槽11的底部組裝地滑到葉根21的下面。用于將葉片固定到圓盤上的裝置還包括用于將葉片分別相對圓盤軸向鎖定的裝置，在本例中沒有示出。風輪葉片沒有一體的平臺，不像渦輪發動機上其它壓縮機葉片那樣。中間平臺的作用是相對葉片部分地自由移動。圖1示出了平臺4。轉子包括多個象葉片似的平臺。它們設置在兩個相鄰葉片之間。平臺4包括板40，其大體上為截頭圓錐體形狀，用于限定表面部分，表面部分位于主氣流徑向內側，主氣流在兩個相鄰葉片之間被引導。其在三個點被固定在圓盤上，并包括三個徑向突耳，三個徑向突耳在圖2中可清楚地看到。上游突耳43由銷子(未示出)軸向穿過并被固定到圓盤上游面的上游法蘭13上。中間突耳45也是在徑向上由銷子(未示出)固定到位于兩槽之間圓盤邊緣的徑向突耳15上。第三突耳47連接到壓縮機直接下游的滾筒上，共同稱作“增壓器”(未示出)。突耳17支撐圓盤一增壓器連接。銷子沿著軸XX方向，并使平臺在軸向和徑向固定。為了保證氣流和轉子內部體積之間的密封，由彈性件制成的密封件5和6沿著平臺設置。圖3示出了一個密封件，圖3為III-III方向的剖面。密封件6包括三個部分附著部分61、柔韌連接部分62和接觸部分63。通過將附著部分61粘結在沿平臺的板40的側邊設置的槽中，可將密封件固定到平臺上。接觸部分優選的為球形剖面，優選的為橢圓形或圓環形；它的形狀保證與鄰接部件有良好的相切接觸，但它還給密封件提供了硬度，并為其提供滿足接觸的慣性。連接部分62較接觸部分要窄，并是柔韌的以允許適合密封。如圖 3所示，接觸部分伸過平臺的邊，以與鄰接的葉片表面相接觸。當密封件在其整個長度上具有不變的形狀時，可以發現其變形處于不均勻狀態， 這種變形產生的應力會損壞密封件。圖4示出了變形的仿真，其中，密封件很可能持續在工作中。其上有三個區。第一區域A，其位于平臺的上游部分，當它處于平臺的位置上并向外壓向鄰接葉片的支柱時，密封件的形狀與所期望的形狀相對應。在區域C中，密封件被翻轉，接觸部分63不是向外擠壓，而是向平臺折疊，并在后者下面。這種非期望的位置是由于離心力加上支柱產生的側應力所致。在區域A和C之間的中間區域B承受最大變形，并是損壞的部位。本發明的方案在于可使密封件的外形變化，以考慮密封件所經受的應力的不均勻性。圖5在長度方向和剖面上示出了具有可變外形的這種密封件16。與現有技術一樣，密封件從一端至另一端具有三個部分的剖面。它包括附著部分、 柔韌部分和接觸部分。在長度方向，可看見上游端和下游端，上游和下游對應平臺的端部，密封件被設置在平臺上。在這兩個端部之間，密封件包括兩個區域分別是區域D和E。在上游區域D， 外形保持不變并對應截面D-D的外形，具有附著部分161，其用于被粘結到平臺的相對應的槽中；在附著部分和接觸部分之間具有寬度L的柔韌部分162 ；及本實施例的接觸部分 163，其具有圓環剖面，其表面積為S。區域D的長度大體上是密封件長度的1/2至2/3之間。在區域D下游的區域E，其外形是可變的。沿密封件剖面E-E的橫截面示出了與附著部分161相同形狀和尺寸的附著部分161’。柔韌部分162’具有長度L’，L’ < L。接觸部分163’的剖面也是圓環形，但其表面S’小表面S。通過減小接觸部分的寬度和/或剖面，也減小了密封的慣量。在這個區域將密封件翻轉的力也就減小了。通過對這樣改變的密封件進行實驗，可以發現無變形情形，該變形會損壞密封件的整體性。優選地，在柔韌部分和接觸部分之間的連接區域為磨圓的、并且沒有銳邊，從而減小初始損壞的風險。上面已經描述了對應雙線軸渦輪噴氣飛機的風輪轉子情況的實施例。在這種情況下，主氣流的內徑在氣流的出口和入口之間保持相當大的變化。此外，平臺和葉片之間的間隙也不是常量，它在上游和下游之間減小。本發明可更一般地應用于任何具有相同設置的渦輪發動機。
權利要求
1.一種密封件(16)，其用于處于渦輪發動機轉子兩相鄰葉片之間的中間平臺；所述密封件為具有上游端和下游端的伸長形狀，在橫向或寬度上，其包括接觸部分、附著部分、及在接觸部分和附著部分之間的柔韌部分；其特征在于，所述密封件的橫剖面在其兩端之間具有可變化形狀(161，162，163，161'，162'，163')；接觸部分的橫剖面具有球形 (163,163')，并從一端到另一端減小。
2.根據權利要求1所述的密封件，其特征在于，接觸部分的橫剖面為橢圓形，更具體地為圓形。
3.根據前述權利要求其中之一所述的密封件，其特征在于，至少一個上游端或下游端為錐形。
4.一種渦輪發動機的轉子的中間平臺，其至少沿一縱側邊包括前述權利要求其中之一所述的密封件。
5.根據前述權利要求所述的平臺，所述平臺被設置為軸向安裝到轉子的輪緣上，以使一軸端的直徑大于另一軸端的直徑，所述另一軸端帶有權利要求2至4其中之一所述密封件；最小的橫剖面在較大直徑一側。
6.根據前述權利要求所述的平臺，所述平臺具有上游軸端和下游軸端，下游軸端的直徑大于上游軸端的直徑，密封件具有上游區域D和下游區域E，上游區域D具有不變的剖面和其長度為密封件長度的1/2至2/3之間，下游區域E的剖面在下游方向減小。
7.根據前述權利要求所述的平臺，其設置安裝在渦輪噴氣飛機的風輪轉子上。
8.一種渦輪發動機轉子，其包括如權利要求6-8其中之一所述的中間平臺。
9.根據前述權利要求所述的轉子，其中，渦輪發動機轉子是渦輪噴氣飛機風輪。
全文摘要
本發明涉及一種密封件(16)，其用于設置在渦輪發動機轉子兩相鄰葉片之間的中間平臺(4)；所述密封件為具有上游端和下游端的伸長形狀，在橫向或寬度方向上，其包括接觸部分、附著部分、及在接觸部分和附著部分之間的柔韌部分；密封件的特征在于，所述密封件的橫剖面在其兩端之間具有可變化形狀(161，162，163，161′，162′，163′)。
文檔編號F01D11/00GK102245860SQ200980150196
公開日2011年11月16日 申請日期2009年12月10日 優先權日2008年12月12日
發明者卡羅爾·斯托徹米爾, 吉恩-伯納德·福格, 帕特里克·吉恩-路易斯·雷格海扎 申請人:斯奈克瑪