本發(fā)明的領域是渦輪發(fā)動機密封板和包括這種板的渦輪發(fā)動機的領域。

背景技術：

參照圖1a，傳統(tǒng)地，渦輪發(fā)動機T包括高壓渦輪2和低壓渦輪3。

低壓渦輪包括數(shù)個渦輪級，這數(shù)個渦輪級包括至少一個轉子級4以及定子級5，轉子級即移動的輪葉組件，定子級即用于對在渦輪中流動的空氣流進行分布的固定輪葉組件。

渦輪的最后的級為轉子級，相對于渦輪發(fā)動機中的空氣流在下游緊跟該轉子級之后，為被稱作排氣殼體6的固定輪葉組件，該排氣殼體使得空氣流在經(jīng)由噴嘴被排放到大氣中之前變平直。氣體從上游到下游、在圖1a和圖1b中從左到右地流通。

為了確保渦輪發(fā)動機的航空性能，以及如在圖1b中所見，排氣殼體6包括擾流板60，該擾流板延伸到殼體的相對于通道中的空氣流而言的上游。

該擾流板與最后的轉子級4的分段的(sectored)下游擾流板組件40配合，以構成動態(tài)密封件，以防止在渦輪的通道中流動的空氣朝向位于擾流板下方的空間流動，并且反之亦然。

由最后的轉子級在運行期間的自然后移實現(xiàn)了密封，該自然后移沿渦輪發(fā)動機的旋轉軸線的方向將轉子的下游擾流板引導至疊置在排氣殼體的上游擾流板上。因為下游擾流板40為多件分段的部件以360°并置的組件并且擾流板60為單件的部件，所以兩個擾流板被認為是圍繞該軸線旋轉的兩個部件，并且結果是兩個擾流板40、60的覆蓋范圍不僅是軸向的，而且還是圓周的。

在渦輪的最后的轉子級超速的情況下，該級的后移可大于該級的常規(guī)的后移并且在排氣殼體的上游擾流板與轉子級之間產(chǎn)生接觸。

為了在這種情況下最大程度地保護渦輪發(fā)動機的完好性，設置了部件破裂的層級，使得尤其對排氣殼體的上游擾流板而言能夠不必與轉子級相對抗(oppose resistance)并且如果與轉子接觸能夠盡快地斷裂或折疊。

這種在接觸的情況下首先斷裂或折疊的能力被描述為部件的“保險”功能。

如在圖1b中很明顯的，排氣殼體的上游擾流板的當前的幾何結構不能確保該保險功能，因為該擾流板過于堅固而不能在與轉子接觸的情況下折疊。

因此，這種幾何結構從渦輪發(fā)動機的使用安全性的觀點來看是不滿足的。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是通過提出一種用于確保排氣殼體與轉子級之間的密封并且具有保險功能的元件來消除現(xiàn)有技術的缺點。

就這一點而言，本發(fā)明的目的是一種組件，該組件包括：

-排氣殼體，所述殼體圍繞渦輪發(fā)動機驅動軸線旋轉，并且包括緊固到支撐部的緊固凸緣，以及

-圍繞軸線旋轉的密封板，

該組件的特征在于，板被附接在排氣殼體的緊固凸緣上，并且具有徑向的部段，該徑向的部段包括：

-徑向內端部部分，

-徑向外端部部分，以及

-在兩個端部部分之間延伸的彎頭，

所述部分共同形成了介于80度到100度之間的角度，并且徑向外端部部分具有沿軸向方向的長度，該長度介于板的沿圍繞旋轉軸線的徑向方向測量的高度的15％到35％之間，并且徑向外端部部分基本平行于所述軸線延伸，以及，所述彎頭沿軸向方向成角度地向相對于渦輪發(fā)動機中的空氣流而言的下游敞開。

上文所描述的組件的一些優(yōu)選的但非限制性的特征如下：

-板的端部部分共同形成了90度的角度，徑向內端部部分相對于板的旋轉軸線基本徑向地延伸，

-板進一步包括中間部分，彎頭將徑向外端部部分與中間部分連接在一起，板進一步包括第二彎頭，該第二彎頭將中間部分與徑向內端部部分連接在一起，

-板的徑向內端部部分具有一長度，該長度介于板的沿圍繞旋轉軸線的徑向方向測量的高度的25％到45％之間，

-板的徑向外端部部分具有中點，該中點基本與徑向內端部部分對齊，

-板的中間部分包括徑向內區(qū)段、徑向外區(qū)段和構成板的第三彎頭的彎頭，所述彎頭將內區(qū)段與外區(qū)段連接在一起，第一彎頭和第二彎頭朝向板的相對于軸線的同一側敞開，并且第三彎頭朝向相反的一側敞開，

-板的第一彎頭在外端部部分與中間部分的外區(qū)段之間形成介于5度到15度之間的角度，并且第三彎頭在中間部分的兩個區(qū)段之間形成介于60度到80度之間的角度，

-板的第一彎頭和第三彎頭與板的沿軸向方向的端部相對應，并且第一彎頭與徑向內端部部分之間的沿軸向方向測量的距離基本與第一彎頭與第三彎頭之間的沿軸向方向測量的距離的四分之一相對應，

-殼體包括突出的擾流板，該擾流板平行于軸線延伸到殼體的相對于空氣流而言的上游，并且板的第三彎頭在擾流板的相對于空氣流而言的下游，

-組件進一步包括殼體支撐部，殼體被緊固凸緣固定到殼體支撐部，并且旋轉的板被固定在凸緣與殼體支撐部之間，以及

-板的高度介于旋轉軸線(Y-Y)與板的徑向外端部部分之間的距離的15％到35％之間。

根據(jù)第二方面，本發(fā)明還提出了一種包括如上文所描述的組件的渦輪發(fā)動機。

根據(jù)本發(fā)明的密封板具有用于在排氣殼體與渦輪級之間產(chǎn)生密封和作為保險作用的幾何結構。

事實上，板的第一彎頭產(chǎn)生了外端部區(qū)段，該外端部區(qū)段沿軸向方向與排氣殼體的上游擾流板和轉子級的下游擾流板疊置。

這種幾何結構還給予了板柔韌性，使該板在轉子過度后移的情況下相對于渦輪發(fā)動機中的空氣的流向下游后移，同時保護了殼體。以這種方式該板確保了保險的作用。

第二彎頭在幾何結構上相對于翻邊點(flanging point)重新調整板的外部分。

最后，使具有第三彎頭的板硬化改變了該板的特有振動頻率，以將該特有振動頻率從渦輪發(fā)動機的運行頻率去除。事實上，具有三個彎頭的金屬板比僅具有兩個彎頭的金屬板更為剛性。

附圖說明

本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將通過以下說明來呈現(xiàn)，以下說明完全是說明性的和非限制性的，并且必須結合附圖來考慮，在附圖中：

已說明過的圖1a示意性地示出了渦輪發(fā)動機的示例，

也是已說明過的圖1b以局部截面的形式示出了渦輪發(fā)動機的位于排氣殼體處的視圖，

圖2a和圖2b以徑向截面的形式示出了板的兩個實施例的視圖，

圖3a和圖3b以徑向截面的形式示出了渦輪發(fā)動機組件的視圖，該渦輪發(fā)動機組件包括排氣殼體以及分別根據(jù)圖2a和圖2b的實施例的板，

圖3c示出了圖2b和圖3b的實施例的板在置于上游的轉子級發(fā)生最大后移的情況下的變形。

具體實施方式

傳統(tǒng)地，氣體穿過渦輪發(fā)動機從上游流動到下游，或者在本申請的圖示中從左流動到右。

圖3a和圖3b示出了渦輪發(fā)動機組件1，該渦輪發(fā)動機組件包括低壓渦輪轉子級10(在圖3b中所見)和排氣殼體20，這兩個部件圍繞渦輪發(fā)動機的軸線X-X旋轉，該軸線被示意性地示出以對相對于該軸線的方向進行說明，排氣殼體被置于轉子級的相對于渦輪發(fā)動機中的空氣流而言的下游。

為確保通過也確保了保險功能的部件來對轉子級的通道進行密封，渦輪發(fā)動機組件還包括附接到排氣殼體的密封板30。

該板是以一個單件材料制成的圍繞軸線Y-Y旋轉的部件，當板被安裝在組件中時，該軸線與渦輪發(fā)動機的旋轉軸線X-X重合。

板可通過車削或沖壓來制成，并且有利地是由哈氏合金(X)制成的。

圖2a和圖2b以徑向截面的形式示出了這種根據(jù)兩個實施例的板的視圖，第二實施例是優(yōu)選的。

板包括在其整個周界上相同的徑向部段。

板的徑向部段包括徑向內端部部分32和徑向外端部部分34，這兩個部分共同形成了介于80度到100度之間的角度，并且有利地，該角度等于90度。

根據(jù)優(yōu)選的實施例，徑向內端部部分32相對于板的旋轉軸線基本徑向地延伸，徑向外端部部分34基本平行于該軸線延伸。如在下文所描述的，當板被固定在組件1中時，板的外端部部分34平行于渦輪發(fā)動機的旋轉軸線X-X延伸，并且該外端部部分能夠疊置在排氣殼體的上游擾流板上。

回到圖2a和圖2b，板還包括在兩個端部部分之間延伸的第一彎頭31。

徑向外端部部分34具有長度L₃₄，該長度介于板的沿相對于旋轉軸線的徑向方向測量的高度H的15％到35％之間。有利地，部分34的沿軸向方向的長度L₃₄介于板的高度的18％到25％之間，例如大約為板的高度的20％。

板進一步具有最小厚度，以使該板容易變形，以確保該板的保險功能。有利地，板的厚度e小于0.5mm，優(yōu)選地，該厚度介于0.3mm到2mm之間。

有利地，如在圖2a和圖2b中所見的，板30進一步包括中間部分36和第二彎頭33。

中間部分36被布置在端部部分32、34之間，并且第一彎頭33將中間部分36連接到徑向外端部部分34，第二彎頭33將中間部分36連接到徑向內端部部分32。

該第二彎頭33在幾何結構上通過補償軸向偏移相對于翻邊點重新調整板30的外部部分。作為變型，板30因此能夠安裝有無彎頭33的徑向部分，以賦予該板大致為L形的形狀。

在端部與第二彎頭33之間，徑向內端部部分32沿徑向方向具有長度L₃₂，該長度介于板30的沿徑向方向測量的總高度H的25％到45％之間，并且有利地，該長度大約介于該總高度的30％到35％之間。

板20的兩個彎頭31、33相對于圍繞板的旋轉軸線的徑向方向朝向相反的側敞開，即，板在兩個彎頭處的曲率的中心處于圍繞軸線的徑向方向的兩側上。

優(yōu)選地，板是一致的(conformed)，以使得徑向外端部部分34具有中點，該中點基本與徑向內端部部分32對齊，因此是沿相對于軸線的徑向方向進行對齊的。在實施例中，部分32的沿徑向方向的延伸部與部分34相交于一點，使得沿軸向方向的長度L₃₄以47％在上游和53％在下游的方式分布。

這例如是為了如下角度的值而實現(xiàn)的：

-第一彎頭31的角度α，該角度如在圖2a中的是在徑向外端部部分34與中間部分36之間測量的，該角度介于80°到100°之間，以及

-第二彎頭33的角度β，該角度是在中間部分36與相對于軸線的徑向方向之間測量的，該角度介于0°到20°之間。

根據(jù)在圖2b中示出的替代性實施例，板30的中間部分36包括徑向內區(qū)段36a和徑向外區(qū)段36b，以及連接這兩個區(qū)段的彎頭35，該彎頭形成了板30的第三彎頭35。

在該實施例中，第一彎頭31和第二彎頭33朝向關于相對于軸線的徑向方向的同一側敞開，并且第三彎頭35朝向相反的一側敞開。

第一彎頭31形成了角度α'，該角度如在圖2b中的是在徑向外端部部分34與中間部分的外區(qū)段36b之間測量的，該角度介于5度到15度之間，優(yōu)選地等于10°。

第二彎頭33形成了角度β'，該角度是在徑向方向與中間部分36的內區(qū)段36a之間測量的，該角度介于10度到40度之間，優(yōu)選地為30度。

第三彎頭35形成了角度γ，該角度是在中間部分36的兩個區(qū)段36a、36b之間測量的，該角度介于60°到80°之間，優(yōu)選地等于70°。

有利地，板是一致的，以使得徑向外端部部分34總是具有與徑向內端部部分32對齊的中點。在示例性實施例中，部分32的沿徑向方向的延伸部與部分34相交于一點，使得沿軸向方向的長度L₃₄以47％在上游和53％在下游的方式分布。

而且，沿軸向方向，板30具有兩個端部，這兩個端部分別與第一彎頭31和第三彎頭35相對應。有利地，沿軸向方向測量的第一彎頭31與徑向內端部部分32之間的距離d₁基本與沿軸向方向測量的第一彎頭31與第三彎頭33之間的距離D的四分之一相對應。結果是沿軸向方向測量的徑向內端部部分32與第三彎頭35之間的距離d₂與第一彎頭31與第三彎頭35之間的距離的四分之三相對應。之前所定義的比d₁/D和d₂/D具有邊界，考慮到d₁+d₂＝D，該邊界大約為20％，或0.2≤d₁≤0.3以及0.7≤d₂/D≤0.8。

參照圖3a和圖3b，現(xiàn)將描述包括這種板30的渦輪發(fā)動機T的組件1。

這種組件包括排氣殼體20，該排氣殼體包括多個安裝在支撐環(huán)21上的固定的輪葉。殼體進一步包括圓周的擾流板22，該擾流板在環(huán)和輪葉的相對于渦輪發(fā)動機中的空氣流而言的上游延伸。

組件進一步包括移動的輪葉組件10，該輪葉組件形成了渦輪發(fā)動機的轉子級。這種輪葉組件包括多個安裝在支撐環(huán)11上的輪葉。

該輪葉組件進一步包括分段的擾流板(每個輪葉一個擾流板)的組件，該分段的擾流板的組件形成了在環(huán)和輪葉的相對于渦輪發(fā)動機中的空氣流的方向而言的下游延伸的擾流板12。

組件進一步包括排氣殼體支撐部42。排氣殼體包括緊固凸緣23，殼體通過該緊固凸緣使用螺栓連接安裝在支撐部42上。

最后，組件包括板30，該板在緊固凸緣處被附接在殼體上。板具有大的徑向延伸部并且在緊固凸緣處被連接到殼體的事實賦予了該板以可觀的柔韌性。

有利地，為了限制緊固凸緣中的鉆孔的數(shù)量，有利地，板通過被夾在凸緣與支撐部42之間而被安裝。

一旦該板就位，板的高度H(按照相對于軸線X-X的徑向方向所量取的)就介于旋轉軸線X-X與板的徑向外端部部分之間的距離D_x的15％到35％之間。

由于密封板對通道建立了密封，所以殼體的擾流板不需要帶有在轉子運行時疊置在轉子的下游擾流板上的相當大的軸向延伸部。結果是，殼體的上游擾流板可具有相對于現(xiàn)有技術減小至50％的軸向延伸部。

最后，板的第一彎頭31成角度地向相對于渦輪發(fā)動機中的空氣流而言的下游敞開，并且板的尺寸被設置以使得：沿徑向方向，殼體20的上游擾流板22相對于板30的徑向外端部部分34位于徑向內部，并且有利地沿軸向方向與第一彎頭相對。這使得如果與轉子級接觸，則板30朝向排氣殼體20后移，而不會同樣地與殼體接觸。

在板包括兩個彎頭31、33(圖2a)的實施例中，第二彎頭33則成角度地向相對于空氣流而言的上游敞開。

因此，很明顯的是，在渦輪發(fā)動機運行期間，對以下的方面而言板的幾何結構是有利的：

-徑向外端部部分確保了轉子的通道的密封，因為當該徑向外端部部分運行時，其軸向地以及周緣地(circumferentially)被疊置在轉子下游擾流板和轉子上游擾流板上，

-板的柔韌性使其在轉子發(fā)生導致該轉子過度移動的超速的情況下滿足保險的作用。

在板包括第三彎頭35(圖2b)的實施例中，該彎頭成角度地向相對于流而言的上游敞開，而第二彎頭33向下游敞開。有利地，如在圖3b中的，第三彎頭35相對于排氣殼體20的上游擾流板22被定位在徑向內部，即，參照圖3b，該第三彎頭沿徑向方向在擾流板下方(朝向軸線X-X設置)，并且相對于空氣流在擾流板22的下游。

第三彎頭35使板30硬化，這改變了該板的特有頻率，以將該特有頻率從發(fā)動機的運行頻率中去除。這在渦輪發(fā)動機運行時避免了板的過度振動。

參照圖3c，該圖示出了在轉子發(fā)生了導致該轉子異常移動的超速的情況下的板30的變形。明確的是，板由于其在上文所詳述的幾何結構而未與排氣殼體接觸。