專利名稱：渦輪罩片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及航空器等的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，尤其涉及燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪罩的罩片。
背景技術(shù)：
航空器等的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪設(shè)有多級(jí)渦輪罩，用于抑制熱燃?xì)鈱?duì)渦輪箱的影響。渦輪罩直接暴露于熱燃?xì)猓瑥亩谀抢锟赡艹惺芎艽蟮臒釕?yīng)力。一般地，為了避免額外的熱應(yīng)力，各渦輪罩都被分割。多個(gè)罩片(shroud segment)組合形成各渦輪罩。
各罩片都設(shè)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(nèi)表面一體地設(shè)有接觸元件，用于與旋轉(zhuǎn)的渦輪葉片接觸，該內(nèi)表面形成為蜂窩狀或類似形狀。
最后一級(jí)的渦輪罩周圍的渦輪箱可以暴露于具有高能量的熱燃?xì)獾臎_擊中。這可導(dǎo)致局部和劇烈的升溫，并造成渦輪箱的強(qiáng)度降低。為避免這一現(xiàn)象，渦輪進(jìn)一步在最后一級(jí)渦輪罩的后側(cè)設(shè)有噴氣罩(jet cover)。
噴氣罩代替渦輪箱而暴露于熱燃?xì)鈬姎?，從而防止渦輪箱的局部升溫。罩片進(jìn)一步防止渦輪箱受到熱燃?xì)獾挠绊憽?br> 相關(guān)技術(shù)公開(kāi)在日本專利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)H11-62509中。

發(fā)明內(nèi)容
噴氣罩有效地防止渦輪箱的升溫。然而，設(shè)置噴氣罩導(dǎo)致渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的重量的增加和結(jié)構(gòu)的復(fù)雜。而且，最后一級(jí)的渦輪罩的后側(cè)具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，因此噴氣罩的安裝需要精細(xì)的工作。
本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了上述問(wèn)題的解決，并用于提供一種罩片，該罩片有效地抑制由熱燃?xì)鈬姎鈱?dǎo)致的渦輪箱的局部升溫而不具有噴氣罩。
根據(jù)本發(fā)明的一種技術(shù)方案，一種罩片，用于結(jié)合在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中，該燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)具有渦輪箱以及與渦輪箱后端連接以抑制熱燃?xì)鈱?duì)渦輪箱及后渦輪箱的影響的后渦輪箱，設(shè)有以弧形形成并由渦輪箱支撐的支承板、一體地形成在支承板的內(nèi)表面上以用于與旋轉(zhuǎn)渦輪葉片接觸的接觸元件；以及從支承板的后端伸出并徑向向內(nèi)傾斜以將后渦輪箱與熱燃?xì)鈬姎馄帘伍_(kāi)的噴氣護(hù)罩。
更優(yōu)選地，噴氣護(hù)罩一體地形成在支承板的后端上。
更優(yōu)選地，接觸元件一體地設(shè)有后接觸元件，該后接觸元件布置在接觸元件的后部中，并從接觸元件徑向向內(nèi)突出。再更優(yōu)選地，接觸元件與噴氣護(hù)罩構(gòu)造為滿足不等式0.25m[k[0.42m，其中m為噴氣護(hù)罩從后接觸元件的徑向突出的長(zhǎng)度，k為后接觸元件從接觸元件的徑向突出的長(zhǎng)度。
更優(yōu)選地，該罩片還設(shè)有連接在罩片外表面上的前片簧和后片簧，以分別可插入渦輪箱上設(shè)置的凹槽中。


圖1為圖5的箭頭I處的根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的罩片的剖視圖；圖2為罩片的正面圖；圖3為罩片的俯視圖；圖4為表示兩個(gè)罩片之間的對(duì)接狀態(tài)的放大正面圖；以及圖5為罩片安裝其上的航空器的低壓渦輪的剖視圖。
具體實(shí)施例方式
下面將參考圖1至5描述本發(fā)明的實(shí)施例。在整個(gè)說(shuō)明書(shū)中，方向的定義，比如前和后，與實(shí)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(nèi)和外通過(guò)鄰近和遠(yuǎn)離渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的軸線而定義。
現(xiàn)在參見(jiàn)圖5。航空器的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的低壓渦輪1設(shè)有渦輪箱3。渦輪箱3設(shè)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(diào)整熱燃?xì)獾亩鄠€(gè)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(gè)噴嘴段(nozzle segment)，其端與端對(duì)接而形成完整的環(huán)。多個(gè)渦輪轉(zhuǎn)子交替地與渦輪噴嘴13、15及17一起布置，并分別設(shè)有渦輪葉片19、21、23及25。渦輪轉(zhuǎn)子統(tǒng)一地旋轉(zhuǎn)，并連接到低壓壓縮機(jī)(未示出)的轉(zhuǎn)子以及風(fēng)扇(未示出)的風(fēng)扇轉(zhuǎn)子。渦輪罩27、29、31和33分別繞渦輪轉(zhuǎn)子布置。各渦輪罩27、29、31及33都被分割為多個(gè)罩片，其端與端對(duì)接而形成完整的環(huán)。
具有能量的熱燃?xì)鈴娜紵?未示出)提供到低壓渦輪1，以旋轉(zhuǎn)渦輪轉(zhuǎn)子，低壓壓縮機(jī)和風(fēng)扇連接到渦輪轉(zhuǎn)子。從而，低壓渦輪1從熱燃?xì)庵刑崛∧芰?，并將它轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)低壓壓縮機(jī)和風(fēng)扇的能量。
圖1至4中所示的罩片35分割自渦輪罩33，其布置在低壓渦輪1的最后一級(jí)處。各罩片35設(shè)有以弧形形成的支承板37。前片簧41連接在支承板37的外表面上，并可滑動(dòng)地配合到主渦輪箱5上設(shè)置的前槽39。在支承板37的外表面上，還有一個(gè)后片簧45連接在前片簧41的后部中。后片簧45可滑動(dòng)地配合到主渦輪箱5上設(shè)置的后槽43。
支承板37由插入前槽39中的前片簧41與插入后槽43中的后片簧45支撐。支承板37的前端構(gòu)造為支撐在罩片35前面并鄰近罩片35布置的渦輪噴嘴17的外圈47。
在支承板37的外表面上設(shè)有沿其寬度方向延伸的連接板49。如圖3中所示，連接板49的兩端都從支承板49突出，以分別形成第一連接片51與第二連接片53。如圖4中所示，第一連接片51和第二連接片53形成為互補(bǔ)形狀，從而第一連接片51接合并支撐鄰近的支承板37的第二連接片53。
支承板37的內(nèi)表面一體地設(shè)有蜂巢57，用于接觸旋轉(zhuǎn)渦輪葉片25的端鰭(tip fin)55。蜂巢57的前端設(shè)有臺(tái)階部分57a。蜂巢57的后端一體地設(shè)有后蜂巢61。后蜂巢61從蜂巢57沿徑向向內(nèi)稍微突出。
支承板37的后端部分進(jìn)一步延伸并沿徑向向內(nèi)傾斜，以形成噴嘴護(hù)罩(jet shield)63，用于防護(hù)后渦輪箱7免受從后蜂巢61與后端鰭59之間的間隙通過(guò)的燃?xì)鈬姎釰的影響。
前蜂巢57、后蜂巢61與噴氣護(hù)罩63構(gòu)造為滿足下面所述的特定關(guān)系。為了有效地減弱燃?xì)鈬姎鈿饬?，后蜂?1的突出應(yīng)該為長(zhǎng)于噴氣護(hù)罩63的關(guān)系。如圖1中所示，優(yōu)選地應(yīng)該滿足不等式0.25m[k，其中m為噴氣護(hù)罩63從后蜂巢61的徑向突出的長(zhǎng)度，k為后蜂巢61從前蜂巢57的徑向突出的長(zhǎng)度。為了避免設(shè)置過(guò)長(zhǎng)的突出，徑向突出的長(zhǎng)度k應(yīng)該較小。優(yōu)選地應(yīng)該滿足不等式k[0.42m。因此，前蜂巢57、后蜂巢61與噴氣護(hù)罩63構(gòu)造為滿足不等式0.25m[k[0.42m。
如圖1至3中所示，片突緣(segment flange)45的前端設(shè)有凹部65，由此，固定到主渦輪箱5的銷釘67被接合，從而其相對(duì)旋轉(zhuǎn)被釘住。
下面將描述根據(jù)本實(shí)施例的罩片35的工作方式和效果。
噴氣護(hù)罩63承受燃?xì)鈬姎釰。從而，具有噴氣護(hù)罩63的罩片35替代現(xiàn)有技術(shù)的噴氣罩而防止后渦輪箱7直接暴露于燃?xì)鈬姎釰及由其造成的局部加熱。
從前蜂巢57伸出的后蜂巢61使流經(jīng)蜂巢57與后端鰭59之間的間隙的燃?xì)鈬姎釰減弱。如上所述，前蜂巢57、后蜂巢61與噴氣護(hù)罩63構(gòu)造為滿足不等式0.25m[k[0.42m，其中m為噴氣護(hù)罩63從后蜂巢61的徑向突出的長(zhǎng)度，k為后蜂巢61從前蜂巢57的徑向突出的長(zhǎng)度。因而，盡管后蜂巢61防止了過(guò)載，但燃?xì)鈬姎釰在撞擊噴氣護(hù)罩63前還是被有效地減弱。
噴氣護(hù)罩63與支承板37的后端一體地形成，從而防止噴氣護(hù)罩63的分離與位移。
除了前述防止后渦輪箱7的局部升溫的功能外，形成渦輪罩27的多個(gè)罩片35還將低壓渦輪箱3與熱燃?xì)馄帘伍_(kāi)，從而防止低壓渦輪箱3的過(guò)度升溫。
前述功能可以沒(méi)有附加元件地實(shí)現(xiàn)。由于省略了這種附加元件，所以可獲得低壓渦輪1的重量減輕。而且，能夠使低壓渦輪1具有長(zhǎng)壽命，從而渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)具有長(zhǎng)壽命。
盡管本發(fā)明通過(guò)參考本發(fā)明的某些實(shí)施例而被如上地描述，但本發(fā)明并不限于上述實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)上述教導(dǎo)，會(huì)做出上述實(shí)施例的改進(jìn)和變化。
工業(yè)適用性本發(fā)明提供不具有噴氣罩的罩片，其有效抑制渦輪箱的升溫。
權(quán)利要求
1.一種罩片，用于結(jié)合在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中，該燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)具有渦輪箱以及與渦輪箱后端連接以抑制熱燃?xì)鈱?duì)渦輪箱及后渦輪箱的影響的后渦輪箱，具有支承板，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(nèi)表面上，用于與旋轉(zhuǎn)渦輪葉片接觸；以及噴氣護(hù)罩，其從支承板的后端伸出并徑向向內(nèi)傾斜，以將后渦輪箱與熱燃?xì)鈬姎馄帘伍_(kāi)。
2.如權(quán)利要求1所述的罩片，其特征在于，噴氣護(hù)罩一體地形成在支承板的后端上。
3.如權(quán)利要求1所述的罩片，其特征在于，接觸元件一體地包括后接觸元件，該后接觸元件布置在接觸元件的后部中，并從接觸元件徑向向內(nèi)突出。
4.如權(quán)利要求3所述的罩片，其特征在于，接觸元件與噴氣護(hù)罩構(gòu)造為滿足不等式0.25m[k[0.42m，其中m為噴氣護(hù)罩從后接觸元件徑向突出的長(zhǎng)度，k為后接觸元件從接觸元件徑向突出的長(zhǎng)度。
5.如權(quán)利要求1所述的罩片，其特征在于，進(jìn)一步具有連接在罩片外表面上的前片簧和后片簧，以分別可插入渦輪箱上設(shè)置的凹槽中。
全文摘要
一種罩片，用于結(jié)合在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中，該燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)具有渦輪箱以及與渦輪箱后端連接以抑制熱燃?xì)鈱?duì)渦輪箱及后渦輪箱的影響的后渦輪箱，設(shè)有以弧形形成并由渦輪箱支撐的支承板、一體地形成在支承板的內(nèi)表面上以用于與旋轉(zhuǎn)渦輪葉片接觸的接觸元件；以及從支承板的后端伸出并徑向向內(nèi)傾斜以將后渦輪箱與熱燃?xì)鈬姎馄帘伍_(kāi)的噴氣護(hù)罩。
文檔編號(hào)F01D11/12GK1816683SQ200480018950
公開(kāi)日2006年8月9日 申請(qǐng)日期2004年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月4日
發(fā)明者田中崇 申請(qǐng)人:石川島播磨重工業(yè)株式會(huì)社