專利名稱：渦輪罩片的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及航空器等的燃氣渦輪發(fā)動機，尤其涉及燃氣渦輪發(fā)動機的渦輪罩的罩片。
背景技術：
航空器等的燃氣渦輪發(fā)動機的渦輪設有多級渦輪罩，用于抑制熱燃氣對渦輪箱的影響。渦輪罩直接暴露于熱燃氣，從而在那里可能作用嚴重的熱應力。一般地，為了避免額外的熱應力，各渦輪罩都被分割。多個罩片(shroud segment)組合形成各渦輪罩。
各罩片都設有支承板，作為其主體，并以弧形形成。支承板的外表面由渦輪箱支撐。支承板的內表面一體地設有接觸元件，用于與旋轉的渦輪葉片接觸，該內表面形成為蜂窩狀或類似形狀。支承板還設有第一板部分和第二板部分。
支承板的兩個側表面都分別設有第一密封狹槽。第一密封狹槽容納第一塞縫片密封板(spline seal plate)，用于抑制熱燃氣向低壓渦輪箱的泄漏。
類似地，第二板部分的兩個側表面都分別設有與第一密封狹槽相通的第二密封狹槽。第二密封狹槽也容納第二塞縫片密封板，用于抑制熱燃氣向低壓渦輪箱的泄漏。
這種具有第一和第二塞縫片密封板的罩片有效地抑制熱燃氣向低壓渦輪箱的泄漏，從而防止低壓渦輪箱的過度加熱。
相關技術公開在日本專利申請公開號H09-329003中。
第一和第二塞縫片密封板可能從密封狹槽脫離開。為了避免脫離開，第一塞縫片密封板的前端應該彎曲，以對接布置在罩片前一級的渦輪噴嘴的外圈。然而，彎曲的第一塞縫片密封板變得更加剛硬，并喪失彈性。這導致抑制熱燃氣泄漏的效果降低。

發(fā)明內容
本發(fā)明實現了上述問題的解決，并用于提供一種罩片，其防止第一塞縫片密封板的離開，而無需彎曲第一塞縫片密封板。
根據本發(fā)明的一種技術方案，一種罩片，用于結合在燃氣渦輪發(fā)動機中，以抑制熱燃氣對燃氣渦輪發(fā)動機的渦輪箱的影響，設有支承板，其以弧形形成并由渦輪箱支撐，該支承板包括第一板部分及在第一板部分的軸向前端上一體地形成并徑向向內延伸的第二板部分；接觸元件，其一體地形成在支承板的內表面上，用于與旋轉渦輪葉片接觸；以及一對第一密封狹槽，用于容納一對第一塞縫片密封板，該第一密封狹槽在第一板部分的兩側上沿圓周形成，并且基本在跨過第一板部分的整個長度上延伸；一對第二密封狹槽，用于容納一對第二塞縫片密封板，該第二密封狹槽在第二板部分兩側上沿圓周形成，并基本在跨越第二板部分的整個長度上延伸；以及一對分別與第一密封狹槽和第二密封狹槽相通的密封空隙，該密封空隙分別包括從第二密封狹槽的前表面凹陷的對接表面，以容納第一塞縫片密封板的前端。
更優(yōu)選地，該罩片進一步設有一對插入第一密封狹槽中的第一塞縫片密封板以及一對插入第二密封狹槽中的第二塞縫片密封板。
更優(yōu)選地，由平行于第一密封狹槽的第一平面及平行于對接表面的第二平面所形成的角度設置為大于110度并小于125度。
更優(yōu)選地，該罩片進一步設有與支承板的前端面連接的前密封，以密封從支承板的徑向內側向渦輪箱的熱燃氣泄漏。
更優(yōu)選地，前密封構造為通過其彈性力的方式而穩(wěn)固地與布置在罩片前一級的渦輪噴嘴的外圈接觸。


圖1為圖5的箭頭I處的根據本發(fā)明的實施例的罩片的剖視圖；圖2為圖1的箭頭II處的繞罩片前端的罩片的放大視圖；圖3為罩片的正面圖；圖4為罩片的俯視圖；以及圖5為罩片安裝在其上的航空器的低壓渦輪的剖視圖。
具體實施例方式
下面將參考圖1至5描述本發(fā)明的實施例。在整個說明書中，方向的定義，比如前和后，與實際使用中的元件的方向一致。例如，前端在圖1和5中表示在左手邊。內和外通過鄰近和遠離渦輪發(fā)動機的軸線而定義。
現在參見圖5。航空器的渦輪發(fā)動機的低壓渦輪1設有渦輪箱3。渦輪箱3設有主渦輪箱5以及與渦輪箱5的后端一體連接的后渦輪箱7。主渦輪箱5的前端與高壓渦輪箱9連接。
用于調整熱燃氣的多個渦輪噴嘴13、15和17固定并容納在主渦輪箱5中。各渦輪噴嘴13、15和17都被分割為多個噴嘴段(nozzle segment)，其端與端對接而形成完整的環(huán)。多個渦輪轉子交替地與渦輪噴嘴13、15及17一起布置，并分別設有渦輪葉片19、21、23及25。渦輪轉子統(tǒng)一地旋轉，并連接到低壓壓縮機(未示出)的轉子以及風扇(未示出)的風扇轉子。渦輪罩27、29、31和33分別繞渦輪轉子布置。各渦輪罩27、29、31及33都被分割為多個罩片，其端與端對接而形成完整的環(huán)。
具有能量的熱燃氣從燃燒室(未示出)提供到低壓渦輪1，以旋轉渦輪轉子，低壓壓縮機和風扇連接到渦輪轉子。從而，低壓渦輪1從熱燃氣中提取能量，并將它轉換為驅動低壓壓縮機和風扇的能量。
圖1至4中所示的罩片35分割自渦輪罩27，其布置在低壓渦輪1的第一級處。各罩片35設有以弧形形成的支承板37。支承板37設有第一板部分37a和第二板部分37b，第二板部分37b形成在第一板部分37a的前端上并沿徑向向內。
片鉤43在支承板37的前端周圍沿環(huán)形一體地形成在其徑向外表面上。片鉤43可以緊密地配合到主渦輪箱5的前箱鉤39的環(huán)形凹槽41。具有C字截面形狀的C形夾45夾在前箱鉤39與片鉤43上，使片鉤43固定到前箱鉤39上。從而，支承板37的前端由主渦輪箱5支撐，沿軸向固定。
支承板37的后端、在主渦輪箱5的罩片35與后箱鉤49后面并鄰近罩片35與后箱鉤49的渦輪噴嘴13的外圈47相互可滑動地接合。從而，支承板37的后端由外圈47及后箱鉤49支撐，以沿軸向固定。這一支撐方式允許支承板37的熱位移。
具有弧形的突起51形成在支承板37的后端的徑向外表面上，以便可與在主渦輪箱5的徑向內表面上形成的后箱鉤49接合。突起51具有突起表面51fa和圓柱表面51fb，突起表面51fa垂直于渦輪軸線，并與后箱鉤49的軸向前表面49fa相對，圓柱表面51fb平行于渦輪軸線并與后箱鉤49的圓柱內表面49fb相對。圓柱表面51fb一體地設有環(huán)形突棱53，用于與圓柱內表面49fb接觸。
軸向間隙在突起51的突起表面51fa與后箱鉤49的軸向前表面49fa之間形成。軸向間隙構造為將在主渦輪箱5與支承板37之間流動的冷卻空氣CA的流速調節(jié)為預定的流速。另外，在突起51與后箱鉤49接合時，將軸向間隙設置為比穩(wěn)定狀態(tài)中的突起51的圓柱表面51fb與后箱鉤49的圓柱內表面49fb之間的徑向間隙窄。同時，冷卻空氣CA從低壓壓縮機提供，并經由形成在渦輪噴嘴11的外圈55上的傳導孔55h傳導，其中渦輪噴嘴11鄰近罩片37并在罩片37前面布置。
如圖1和4中所示，支承板37的后端設有凹部57，外圈47的調整片47a與其接合，使其相對旋轉被釘住。
支承板37的內表面一體地設有蜂巢59，用于與旋轉渦輪葉片19的端鰭19a接觸。蜂巢59并不限于蜂窩形狀的元件。其可由任何接觸元件替代。
如圖1中所示，第二板部分37b一體地設有以環(huán)形板形狀形成在其軸向前表面上的前密封61。前密封61抑制熱燃氣從支承板37的徑向內側向低壓渦輪箱3的泄漏，并進一步抑制冷卻空氣CA從傳導孔55h向支承板37的徑向內側的泄漏。前密封61具有彈性，并構造為通過彈性力的方式與渦輪噴嘴11的外圈55穩(wěn)定地接觸。
如圖1和2中所示，第一板部分37a的兩側表面都分別設有第一密封狹槽65。第一密封狹槽65容納第一塞縫片密封板63。第一塞縫片密封板63抑制熱燃氣向低壓渦輪箱3的泄漏，并進一步抑制冷卻空氣CA向支承板37的徑向內側的泄漏。
類似地，第二板部分37b的兩側表面都分別設有與第一密封狹槽65相通的第二密封狹槽69。第二密封狹槽69也容納第二塞縫片密封板67。第二塞縫片密封板67抑制熱燃氣向低壓渦輪箱3的泄漏，并進一步抑制冷卻空氣CA向支承板37的徑向內側的泄漏。
如圖1和4中所示，第一板部分37a的前端的兩側都設有一對密封空隙71。各密封空隙71都在相同側上與第一密封狹槽65及第二密封狹槽69相通。各密封空隙71都設有對接表面71f，從而第一塞縫片密封板63由此止停。對接表面71f從第二密封狹槽69的前表面69f稍微凹陷。如圖2中所示，由平行于對接表面71f的平面D1與平行于第一密封狹槽65的平面D2形成的角度υ設置為大于110度并小于125度。
下面將描述根據本實施例的罩片35的工作方式和效果。
在安裝第一塞縫片密封板63與第二塞縫片密封板67時，首先將渦輪罩27安裝在低壓渦輪箱3中，其次將各第二塞縫片密封板67的兩側插入一對互相鄰近的罩片35的密封空隙71中，最后再插入其第二密封狹槽69中。接下來，各第一塞縫片密封板63的兩端都插入一對罩片35的密封空隙71中，并進一步插入第一密封狹槽65中。由此，第一塞縫片密封板63與第二塞縫片密封板67就安裝到渦輪罩27。
第二塞縫片密封板67的端面對接第一塞縫片密封板63的側面，從而防止第二塞縫片密封板67從第二密封狹槽69離開。第一塞縫片密封板63的端面對接上對接表面71f，從而防止第一塞縫片密封板63從第一密封狹槽65離開。更具體地說，角度υ設置為大于110度，從而通過對接表面71f施加的其反作用力，而防止第一塞縫片密封板63的端面出去。另外，角度υ設置為小于125度，從而通過由對接表面71f施加的其反作用力，防止第一塞縫片密封板63的端面進入第二密封狹槽67。
像上述工作方式一樣，第一塞縫片密封板65和第二塞縫片密封板69抑制熱燃氣的泄漏，且多罩片35將低壓渦輪箱3與熱燃氣屏蔽開，從而低壓渦輪箱3的過度加熱得到抑制。而且，第一塞縫片密封板63、第二塞縫片密封板67等抑制冷卻空氣CA的泄漏，且其在主渦輪箱5與后面的支承板37之間的流動確保在其流速通過突起表面51fa與后箱鉤49的前表面49fa之間的間隙調節(jié)的狀態(tài)。從而，冷卻空氣CA有效地冷卻低壓渦輪箱3。
除了上述工作方式外，前密封61還抑制熱燃氣向低壓渦輪箱3的泄漏，從而進一步確保罩片35的屏蔽效果。前密封61還抑制冷卻空氣CA向支承板37內側的泄漏，從而進一步確保冷卻空氣CA的冷卻效果。
盡管本發(fā)明通過參考本發(fā)明的某些實施例而被如上地描述，但本發(fā)明并不限于上述實施例。本領域技術人員根據上述教導，會做出上述實施例的改進和變化。
工業(yè)適用性本發(fā)明提供一種罩片，其有效抑制熱燃氣的泄漏，并防止其第一塞縫片密封板的離開。
權利要求
1.一種罩片，用于結合在燃氣渦輪發(fā)動機中，以抑制熱燃氣對燃氣渦輪發(fā)動機的渦輪箱的影響，具有支承板，其以弧形形成并由渦輪箱支撐，該支承板包括第一板部分及在第一板部分的軸向前端上一體地形成并徑向向內延伸的第二板部分；接觸元件，其一體地形成在支承板的內表面上，用于與旋轉渦輪葉片接觸；以及一對第一密封狹槽，用于容納一對第一塞縫片密封板，該第一密封狹槽在第一板部分的兩側上沿圓周形成，并且基本在跨過第一板部分的整個長度上延伸；一對第二密封狹槽，用于容納一對第二塞縫片密封板，該第二密封狹槽在第二板部分兩側上沿圓周形成，并基本在跨越第二板部分的整個長度上延伸；以及一對分別與第一密封狹槽和第二密封狹槽相通的密封空隙，該密封空隙分別包括從第二密封狹槽的前表面凹陷的對接表面，以容納第一塞縫片密封板的前端。
2.如權利要求1所述的罩片，其特征在于，還具有一對插入第一密封狹槽中的第一塞縫片密封板；以及一對插入第二密封狹槽中的第二塞縫片密封板。
3.如權利要求1所述的罩片，其特征在于，由平行于第一密封狹槽的第一平面與平行于對接表面的第二平面所形成的角度為大于110度并小于125度。
4.如權利要求1所述的罩片，其特征在于，還具有與支承板的前端面連接的前密封，以密封從支承板的徑向內側向渦輪箱的熱燃氣泄漏。
5.如權利要求4所述的罩片，其特征在于，其中前密封構造為通過其彈性力的方式而穩(wěn)固地與布置在罩片前一級的渦輪噴嘴的外圈接觸。
全文摘要
一種罩片，用于結合在燃氣渦輪發(fā)動機中，以抑制熱燃氣對燃氣渦輪發(fā)動機的渦輪箱的影響，設有具有第一和第二板部分的支承板，其以弧形形成并由渦輪箱支撐；接觸元件，其一體地形成在支承板的內表面上，用于與旋轉渦輪葉片接觸；一對第一密封狹槽，用于容納一對第一塞縫片密封板；一對第二密封狹槽，用于容納一對第二塞縫片密封板；以及一對分別與第一密封狹槽和第二密封狹槽相通的密封空隙。該密封空隙分別設有從第二密封狹槽的前表面凹陷的對接表面，以容納第一塞縫片密封板的前端。
文檔編號F01D9/04GK1816682SQ200480018949
公開日2006年8月9日 申請日期2004年7月2日 優(yōu)先權日2003年7月4日
發(fā)明者田中崇 申請人:石川島播磨重工業(yè)株式會社