本發(fā)明涉及一種用于渦輪發(fā)動機、較佳地具有渦輪機類型的渦輪發(fā)動機的轉子組件,以使得更佳地控制兩個同軸部件之間的徑向游隙。本發(fā)明主要聚焦于飛行器渦輪噴氣發(fā)動機的領域,但也可通常適用于任何類型的渦輪發(fā)動機,而不管是否是在航空領域中。
現(xiàn)有技術
在渦輪發(fā)動機的渦輪機中,轉子由空氣流驅動,該空氣流在轉子葉片處膨脹,在此種情況下,將該空氣流的其中一些能量放棄至后者。然而,通常清楚地是,通常稱為“旁路”的其中一些空氣流圍繞葉片的內(nèi)部和外部平臺流動并且因此并不在葉片處膨脹,由此降低渦輪機的性能。
為了限制避開葉片的無效空氣循環(huán),轉子的可動葉片的頂端通常裝配有刮擦件,這些刮擦件適合于刻劃由定子所帶有的可磨耗材料的軌道,以確保在可動葉片的頂端處的流密封。對于固定葉片設置類似的裝置(或噴嘴):稱為“迷宮式罩殼”的罩殼實際上設置在可動葉片的兩個葉輪之間并且具有適合于刻劃由固定葉片的根部所帶有的可磨耗材料的軌道的刮擦件,以確保在固定葉片的根部處的流密封。
然而,為了使得該系統(tǒng)高效,重要的是使得將可磨耗軌道的刮擦件分開的徑向游隙最小。如今,渦輪機中普遍存在的高且均勻溫度,一些元件的差異膨脹現(xiàn)象會出現(xiàn)并且改變一些部件之間、具體地說的是由不同材料制成的或者或多或少地位于空氣流附近且由此或大或小地經(jīng)受高溫的那些部件之間的游隙。例如,迷宮式罩殼的徑向移位小于固定葉片的徑向移位:因此,注意到將刮擦件分開的游隙會增大,這些刮擦件由通過固定葉片所帶有的可磨耗軌道的迷宮式罩殼所帶有,并且因此還注意到旁路循環(huán)會增大并且渦輪機的性能會降低。
為了解決此種問題并且糾正操作中的這些游隙,閥系統(tǒng)允許冷空氣能沿著渦輪機殼體的外壁循環(huán),以冷卻該殼體并且由此控制該殼體的膨脹,這對于徑向游隙有影響,其中固定葉片固定于該殼體。然而,此種系統(tǒng)具有這樣的缺點:收集相當量的新鮮空氣,而該新鮮空氣由此無法用于渦輪發(fā)動機的其它設備。
當前渦輪機的另一缺點在于:在迷宮式罩殼或具有可磨耗軌道的環(huán)部以及它們所安裝在其上的部件之間出現(xiàn)的差異膨脹會在這些部件之間的界面處產(chǎn)生顯著的機械應力,從而導致過早損壞并且由此縮短它們的使用壽命。
因此,實際上需要一種用于渦輪發(fā)動機的轉子組件,該轉子組件至少部分地避免上述已知構造所固有的缺點。
技術實現(xiàn)要素:
本發(fā)明涉及一種用于渦輪機或壓氣機類型的渦輪發(fā)動機的轉子組件,該轉子組件包括:轉子,該轉子包括至少兩個相繼的轉子級和轉子罩殼,這兩個相繼的轉子級裝配有多個可動葉片,且該轉子罩殼是環(huán)形的并且連接所述兩個相繼的轉子級;定子,該定子包括至少一個定子級和定子環(huán)部,該至少一個定子級裝配有多個固定葉片,這些固定葉片設置在所述兩個相繼轉子級之間,且該定子環(huán)部是環(huán)形的并且安裝在所述固定葉片上;其中,轉子罩殼和定子環(huán)部中的其中一個元件具有至少一個刮擦件,該至少一個刮擦件構造成與由所述元件中的另一個所帶有的可磨耗軌道協(xié)配;該轉子罩殼在其上游和下游端部的每個處包括軸向型接觸部分或者斜向型接觸部分,該軸向型接觸部分在對應轉子級的止擋件下方延伸,而該斜向型接觸部分抵靠在對應轉子級的斜向支承表面上。
在本文中,術語“縱向”、“橫向”、“下方”、“上方”、“之下”、“之上”以及它們的衍生詞相對于葉片的主要方向限定;術語“軸向”、“徑向”、“切向”、“內(nèi)部”、“外部”以及它們的衍生詞由此相對于渦輪發(fā)動機的主要軸線限定;“軸向平面”意指通過渦輪發(fā)動機的主要軸線的平面,而“徑向平面”意指垂直于此種主要軸線的平面;最后,術語“上游”和“下游”相對于渦輪發(fā)動機中的空氣循環(huán)來限定。
在此種轉子組件中,由于轉子罩殼、典型地稱為“迷宮式罩殼”的這些接觸部分,轉子罩殼安裝在轉子級之間,但轉子級的徑向膨脹運動并不會影響或者僅僅輕微地影響轉子罩殼的位置。
實際上,在軸向型接觸部分的情形中,當?shù)∷贂r,轉子級的止擋件抵抗重力來保持轉子罩殼,但當操作時,當整個轉子級在由空氣流所帶入的熱量作用下膨脹時,止擋件通過遠離轉子罩殼的接觸部分向外運動而向外移動:因此,轉子級的膨脹運動不會與轉子罩殼連通。
在斜向型接觸部分的情形中,此種接觸部分抵靠在轉子級的斜向支承表面上:這樣,當轉子級在熱量的作用下膨脹時,支承表面向外移動并且連同其帶動轉子罩殼。然而,同時,轉子組件在整體上也會軸向地膨脹,從而增大將兩個相繼轉子級分開的距離:因此,轉子罩殼的斜向型接觸部分沿著轉子級的斜向表面滑動且由此向內(nèi)并向下運動??梢虼藢χС斜砻婧徒佑|部分的斜度進行調(diào)節(jié),以控制轉子罩殼的總體徑向移位,該總體徑向移位是這兩個貢獻之和;尤其是可顯著地消除此種徑向移位。
因此,轉子級的膨脹、通常是顯著的膨脹對于轉子罩殼的徑向位置不再有或者幾乎不再有影響:此種位置則僅僅由專屬于轉子罩殼的特性(尤其是其熱膨脹系數(shù))和該轉子罩殼的溫度所管理。這樣,通過作用在這些參數(shù)上、尤其是通過選擇低熱膨脹系數(shù)的材料,可易于控制轉子罩殼的位置并且限制將刮擦件和重合的可磨耗帶分開的游隙。
此外,由于此種構造,轉子罩殼和轉子級能差異地膨脹,而不會在這些部件之間的界面處產(chǎn)生徑向機械應力,這會延長轉子組件的使用壽命。
此外,在軸向型接觸情形中的止擋件、或者在斜向型接觸情形中的接觸表面防止空氣流圍繞轉子罩殼流動并且進入盤間空間。
在一些實施例中,轉子構造成使得軸向地阻擋轉子罩殼或者將該轉子罩殼拉向穩(wěn)定軸向位置。這確保罩殼的軸向位置在轉子組件的操作期間穩(wěn)定并且這持續(xù)確保盤間空間的密封。具體地說,通過構造,在斜向型接觸的情形中,轉子級的斜向支承表面將在該表面上滑動的轉子罩殼自動地拉向穩(wěn)定位置。
在一些實施例中,轉子罩殼包括端部部分,該端部部分形成軸向型接觸部分,該軸向型接觸部分向外徑向地延伸并且接合到鉤狀部分中,該鉤狀部分則從對應轉子級的基部部分向內(nèi)軸向地行進。該鉤狀部分軸向地阻擋轉子罩殼,但由于鉤狀件的中空部所形成的止擋件,而留下相對軸向移位。
在一些實施例中,轉子罩殼包括端部部分,該端部部分形成軸向型接觸部分,該軸向型接觸部分軸向地延伸并且接合到突部下方,該突部從對應轉子級的基部部分軸向地行進。
在一些實施例中,轉子級的止擋件從可動葉片的根部或者從連接可動葉片的根部的下壁或凸緣延伸。當轉子級的基部部分是下壁或凸緣時,該下壁或凸緣持續(xù)地或分段地沿著該元件較佳地延伸360°。
在一些實施例中,斜向型接觸部分具有與對應轉子級的斜向支承表面相同的斜度。
在一些實施例中,斜向型接觸部分相對于轉子組件的主要軸線的斜度是在15和75°之間、較佳地在35和65°之間。在此種數(shù)值范圍中,轉子罩殼由于轉子組件的軸向膨脹所引起的沿著斜向接觸表面向內(nèi)的滑動相當精確地補償由轉子級的徑向膨脹所引起的向外移位。
在一些實施例中,轉子級的斜向支承表面是從轉子級的基部部分、較佳地從可動葉片的根部或者從連接可動葉片的根部的下壁或凸緣行進的突部的外表面。該突部可采取環(huán)形溝槽的形式,該環(huán)形溝槽持續(xù)地或分段地延伸360°。
在一些實施例中,轉子級的斜向支承表面是支承罩殼的外表面,該支承罩殼連接于轉子級的基部部分或者形成該基部部分的一體部分。此種支承罩殼較佳地在360°上連續(xù)或者分開。
在一些實施例中,轉子罩殼包括端部部分,該端部部分向外徑向地延伸并且接合到鉤狀部分中,該鉤狀部分則從轉子級的基部部分向內(nèi)軸向地行進。這是固定此種支承罩殼的位置的方式。
在一些實施例中,該轉子包括驅動裝置,該驅動裝置用于當轉子級轉動時、驅動轉子罩殼旋轉。在操作中,轉子罩殼穩(wěn)固地隨著轉子級轉動,這確保轉子的適當操作。
在一些實施例中,該驅動裝置包括驅動突部,對于這些突部中的一些,驅動突部由連接于轉子級的元件所帶有,而對于這些突部中的另一些,驅動突部由轉子罩殼所帶有并且構造成彼此協(xié)配,從而當轉子級轉動時驅動轉子罩殼旋轉。這樣,當轉子級轉動時,轉子級的突部推動并驅動轉子罩殼的突部,而不會阻礙轉子罩殼的徑向移位自由度。
在一些實施例中,每個轉子級包括盤,對應轉子級的可動葉片安裝在該盤上,盤間罩殼連接兩個相繼轉子級的盤,且驅動裝置包括驅動突部,對于這些驅動突部中的一些,驅動突部設置在盤間罩殼上,而對于這些驅動突部中的另一些,驅動突部設置在轉子罩殼下方并且構造成彼此協(xié)配,從而在轉子級轉動時驅動轉子罩殼旋轉。轉子罩殼可尤其是包括凸片,這些凸片沿盤間罩殼的方向向內(nèi)延伸,并且與盤間罩殼的凸臺協(xié)配。
在一些實施例中,一定的游隙留在轉子罩殼的驅動突部的端部和盤間罩殼之間。這樣,轉子罩殼并不支承在盤間罩殼上并且由此當盤間罩殼膨脹時不會徑向地移動。
在一些實施例中,該驅動裝置包括驅動突部,對于這些突部中的一些,驅動突部設置在支承罩殼上,而對于這些突部中的另一些,驅動突部設置在轉子罩殼下方并且構造成彼此協(xié)配,從而當轉子級轉動時驅動轉子罩殼旋轉。這些突部較佳地彼此溝槽嚙合。
在一些實施例中,該驅動裝置包括驅動突部,對于這些突部中的一些,驅動突部由轉子級的基部部分所帶有,而對于這些突部中的另一些,驅動突部由轉子罩殼所帶有并且構造成彼此協(xié)配,從而當轉子級轉動時驅動轉子罩殼旋轉。這些突部較佳地彼此溝槽嚙合。
在一些實施例中,可磨耗軌道由定子環(huán)部所帶有并且所述至少一個刮擦件由轉子罩殼所帶有。發(fā)明人實際上還已注意到,反向構造是不太有利的。
在一些實施例中,轉子罩殼由具有陶瓷基質的復合材料制成。此種材料較輕、耐熱性良好并且具有與金屬的膨脹系數(shù)相比較低的膨脹系數(shù)。材料的良好耐熱性尤其是會減小或甚至抵消盤間空間的冷卻循環(huán)并且由此減少空氣向上游流出,從而改進渦輪發(fā)動機的性能。
在一些實施例中,可動葉片并且更一般地是轉子級由金屬制成。
在一些實施例中,定子環(huán)部借助緊固裝置安裝在固定葉片上,這些緊固裝置包含多個徑向槽以及多個銷,每個槽均制造在定子環(huán)部的徑向凸片或者連接于固定葉片的徑向凸片中,且每個銷均由定子環(huán)部的徑向凸片或者連接于固定葉片的徑向凸片所帶有并且構造成接合到所述徑向槽的對應槽中。
在此種轉子組件中,由于此種緊固裝置,定子環(huán)部安裝在固定葉片上,但該定子環(huán)部的徑向膨脹/收縮運動與固定葉片的徑向膨脹/收縮運動完全不相關。實際上,例如由于較高的溫度或者具有較高膨脹系數(shù)的材料,當固定葉片的膨脹大于定子環(huán)部的膨脹時,緊固裝置的銷能自由地在徑向槽中運動并且由此并不將它們的運動傳遞至定子環(huán)部。
因此,定子環(huán)部和固定葉片能差異地膨脹,而不會在這些部件之間的界面處產(chǎn)生徑向機械應力,這會延長轉子組件的使用壽命。
此外,固定葉片的膨脹、通常是顯著的膨脹對于定子環(huán)部的徑向位置沒有更多影響:該位置僅由定子環(huán)部特有的特性決定,基本上由其溫度和熱膨脹系數(shù)決定,而不再取決于彼此安裝的不同部件的長鏈尺寸。這樣,通過作用在這些參數(shù)上、尤其是通過選擇低熱膨脹系數(shù)的材料,可易于控制定子環(huán)部的位置并且限制將刮擦件和可磨耗重合帶分開的游隙。此外,僅僅出于控制這些游隙的目的,殼體的冷卻系統(tǒng)會是多余的,這是因為定子環(huán)部不再徑向地連接于殼體,這會節(jié)省用于其它設備的新鮮空氣。
在任何情形中,須強調(diào)的是,如果定子環(huán)部繞轉子組件的主要軸線自由地移動以徑向膨脹/收縮,則此種緊固裝置會切向地阻擋定子環(huán)部:此種定子環(huán)部會由此無法轉動并且保持附連于定子。連接于固定葉片并且由定子環(huán)部所帶有的徑向凸片也可相對于固定葉片軸向地楔住定子環(huán)部。
此外,如果至少兩個徑向槽指向兩個不同的方向,則此種緊固裝置使得轉子環(huán)部在轉子組件的主要軸線上自動地對中。
在一起實施例中,緊固裝置的每個徑向槽均形成在定子環(huán)部的徑向凸片中。
在一些實施例中,緊固裝置的每個銷均由連接于固定葉片的徑向凸片所帶有。
在一些實施例中,噴嘴環(huán)部將固定葉片的根部相組合,該噴嘴環(huán)部包括徑向凸緣,該徑向凸緣具有緊固裝置的至少一些銷和/或緊固裝置的至少一些徑向槽形成在該徑向凸緣中。此種噴嘴環(huán)部可連續(xù)360°、分開或者分段。該徑向凸緣由此延伸360°并且防止在緊固裝置的高度處的空氣通過,這排除了包括多個單獨的和不連續(xù)凸片的構造。
在一些實施例中,噴嘴環(huán)部分段并且該噴嘴環(huán)部的每個區(qū)段均具有銷。每個區(qū)段較佳地包括三到五個固定葉片。
在一些實施例中,定子環(huán)部包括第一徑向凸緣,該第一徑向凸緣具有緊固裝置的至少一些銷和/或緊固裝置的至少一些徑向槽形成在該第一徑向凸緣中。該定子環(huán)部可連續(xù)360°或分開;此種徑向凸緣由此延伸360°并且防止在緊固裝置的高度處的空氣通過,這排除了包括多個單獨的和不連續(xù)凸片的構造。此外,可將此種徑向凸緣壓抵于噴嘴環(huán)部的徑向凸緣,以更容易地相對于固定葉片軸向地楔住定子環(huán)部。
在一些實施例中,定子環(huán)部包括第二徑向凸緣,連接于固定葉片的每個徑向凸片均構造成接合在定子環(huán)部的第一徑向凸緣和第二徑向凸緣之間。連接于固定葉片的較佳地采取徑向凸緣形狀的徑向凸片接合在定子環(huán)部的第一凸緣和第二凸緣之間,以確保相對于固定葉片軸向地阻擋轉子環(huán)部。
在一些實施例中,定子環(huán)部的第二徑向凸緣是實心的、也就是說并不具有開口。因此,更進一步阻止通過緊固裝置的空氣循環(huán)。
在一些實施例中,至少一些徑向槽是徑向地延伸的橢圓形孔。
在一些實施例中,至少一些徑向槽是從它們的相應徑向凸片的邊緣徑向地延伸的橢圓形凹口。
在一些實施例中,緊固裝置的徑向槽在剛好地在圍繞定子環(huán)部的徑向平面中均勻地隔開。這確保具有至少一些對稱性的構造,使得定子環(huán)部更容易對中并且改進該定子環(huán)部在操作中的性能。
在一些實施例中,定子環(huán)部由具有陶瓷基質的復合材料制成。此種材料較輕、耐熱性良好并且具有與金屬的膨脹系數(shù)相比較低的膨脹系數(shù)。
在一些實施例中,固定葉片和噴嘴環(huán)部由金屬制成。
在一些實施例中,定子環(huán)部和轉子罩殼具有彼此接近的熱膨脹系數(shù),該熱膨脹系數(shù)較佳地等于±10%、更佳地等于±5%。這樣,這兩個自支承部件在操作中基本上以相同的方式運動。
在一些實施例中,定子環(huán)部和轉子罩殼由相同的材料制成。
本發(fā)明還涉及一種用于渦輪機或壓氣機類型的渦輪發(fā)動機的轉子組件,該轉子組件包括:轉子,該轉子包括至少兩個相繼的轉子級和轉子罩殼,這兩個相繼的轉子級裝配有多個可動葉片,且該轉子罩殼是環(huán)形的并且連接所述兩個相繼的轉子級;定子,該定子包括至少一個定子級和定子環(huán)部,該至少一個定子級裝配有多個固定葉片,這些固定葉片設置在所述兩個相繼轉子級之間,且該定子環(huán)部是根據(jù)上文所述實施例的任一個的定子環(huán)部并且安裝在所述固定葉片上,其中,轉子罩殼和定子環(huán)部中的其中一個元件具有至少一個刮擦件,該至少一個刮擦件構造成與由所述元件中的另一個所帶有的可磨耗軌道協(xié)配。
本發(fā)明還涉及一種渦輪發(fā)動機,該渦輪發(fā)動機包括根據(jù)前述實施例的任一個的轉子組件。
上述特征和優(yōu)點以及其它特征和優(yōu)點從對所提出的轉子組件和渦輪發(fā)動機的實施例的以下詳細描述中顯而易見。此種詳細描述參照所附的視圖。
附圖說明
所附的視圖是示意性的并且尤其是旨在說明本發(fā)明的原理。
在這些視圖中,從一個附圖至另一個附圖,相同的元件(或元件的各部分)由相同的附圖標記所標識。此外,屬于不同的實施例但具有類似功能的元件(或元件的各部分)在附圖中由加上100、200等的附圖標記來標識。
圖1是渦輪噴氣發(fā)動機的示例的軸向剖視圖。
圖2是轉子組件的第一示例的軸向剖視圖。
圖3是轉子組件的第二示例的軸向剖視圖。
圖4是轉子組件的第三示例的軸向剖視圖。
圖5是轉子組件的第四示例的軸向剖視圖。
圖6是可分罩殼的第一示例的徑向剖視圖。
圖7是可分罩殼的第二示例的徑向剖視圖。
圖8是可分罩殼的第三示例的徑向剖視圖。
具體實施方式
為了使得本發(fā)明更具體,下文參照附圖詳細地描述轉子組件的示例。值得提醒的是,本發(fā)明并不僅僅局限于這些示例。
在根據(jù)通過其主要軸線a的垂直平面的剖面中,圖1示出根據(jù)本發(fā)明的雙流式渦輪噴氣發(fā)動機1。從上游至下游,該渦輪噴氣發(fā)動機包括風扇2、低壓壓氣機3、高壓壓氣機4、燃燒室5、高壓渦輪機6以及低壓渦輪機7。
在根據(jù)相同軸向平面的剖面中,圖2示出根據(jù)第一實施例的該低壓渦輪機7的一部分。間接地顯然的是,本發(fā)明會相當類似地適用于高壓渦輪機6。該渦輪機7從上游至下游依次包括多個轉子級10a、10b和定子級11,每個轉子級10a、10b均緊跟有定子級11。出于簡化的目的,這里僅僅示出第一轉子級10a、定子級11以及第二轉子級10b。
每個轉子級10a、10b均包括多個可動轉子葉片20,每個可動轉子葉片均包括葉片21和根部22并且安裝在聯(lián)接于渦輪發(fā)動機1的軸的盤40上。每個定子級11均由此包括多個固定定子葉片30,每個定子葉片均包括葉片31并且安裝在渦輪機7的外部殼體上。
在該實施例中,轉子葉片20和定子葉片30基本上包括金屬材料。
每個轉子級10a、10b的盤40均由稱為盤間罩殼的金屬罩殼41成對地連接在一起。這些罩殼41在這里通過兩個半罩殼41a、41b形成,每個半罩殼均從盤40延伸并且在它們的接觸點處螺接于彼此。
第一轉子級10a的葉片20的根部22由形成平臺24的葉片根部的環(huán)形結構23、上游擾流板25和下游擾流板26連接。環(huán)形的凸緣27也附連于葉片根部22的下游表面,以將它們相連結。所有這些元件均較佳地由金屬材料制成。平臺24限定在渦輪機7中流動的空氣流的內(nèi)部限制。
第二轉子級10b的葉片20的根部22也裝配有類似葉片根部的環(huán)形結構23、上游擾流板25和下游擾流板26,該環(huán)形結構形成平臺24。
第一和第二轉子級10a、10b的葉片20也由稱為迷宮式罩殼的罩殼50連接。此種環(huán)形的迷宮式罩殼50通過稱為“輪廓織造”的織造方法由具有3d織造陶瓷基質(cmc)的復合材料制成?!拜喞椩臁笔且环N已知的軸對稱形式的纖維織物的織造技術,其中,纖維結構在需要經(jīng)線的心軸上織造,該心軸具有根據(jù)所要制造的纖維織物的輪廓所限定的外部輪廓。
定子級11的葉片30的根部由噴嘴環(huán)部32連接,該噴嘴環(huán)部由若干連續(xù)的區(qū)段形成并且繞主要軸線a以360°延伸。由金屬制成的噴嘴環(huán)部32具有上游突部33和下游突部34,該上游突部和下游突部能夠與轉子級10a和10b的上游擾流板26和下游擾流板25形成阻擋。該噴嘴環(huán)部還具有徑向凸緣35,該徑向凸緣沿著噴嘴環(huán)部32正好徑向地向內(nèi)延伸。
可磨耗環(huán)部保持器60連接于噴嘴環(huán)部32:該環(huán)部保持器包括圓柱形旋轉的軸向部分61,該軸向部分具有可磨耗材料的軌道62以及徑向地向外延伸的兩個徑向凸緣63和64。這兩個徑向凸緣63、64在它們之間限定空隙65,該空隙的寬度基本上對應于分配環(huán)部32的徑向凸緣35的寬度。下游徑向凸緣64是實心的,而上游徑向凸緣63包括若干徑向孔66,這些徑向孔繞主要軸線a均勻地隔開:徑向孔66可例如相對于噴嘴環(huán)部32的每個區(qū)段的中部設置。
可磨耗環(huán)部保持器60通過接合噴嘴環(huán)部30的徑向凸緣35在空隙65中和安裝部件67而安裝在噴嘴環(huán)部30上,該部件經(jīng)由可磨耗環(huán)部保持器60的上游凸緣63的徑向孔66夾持在該徑向凸緣35中。這阻擋可磨耗環(huán)部保持器60相對于噴嘴環(huán)部32的軸向和切向位置,并且使得該可磨耗環(huán)部保持器的徑向移位自由。
迷宮式罩殼具有刮擦件51,該刮擦件的頂端與可磨耗環(huán)部保持器60的可磨耗軌道62接觸,以阻止在固定葉片30的根部處的空氣通過。此種可磨耗環(huán)部保持器60也由3d織造cmc制成;較佳地選擇與迷宮式罩殼50的材料相同的材料,以在這兩個部件之間具有相同的熱膨脹系統(tǒng),并且由此確保持續(xù)地控制將可磨耗軌道62的刮擦件51隔開的游隙。
在該第一示例中,迷宮式罩殼50根據(jù)軸向/軸向構造安裝在轉子級10a、10b之間。在其具有刮擦件51的中間部分59中基本上軸向地定向的罩殼50沿其下游端部的方向向外伸直,以在該罩殼的下游端部處形成徑向地延伸的軸向型接觸部分52。該接觸部分52軸向地支承抵靠于下游轉子級10b的葉片根部23的結構的下壁28并且接合在鉤狀部分71中,該鉤狀部分軸向地行進且然后從該下壁28徑向地向內(nèi)行進,且該鉤狀部分71由此比罩殼50的接觸部分52更靠外定位:迷宮式罩殼50的軸向位置現(xiàn)相對于下游轉子級10b被阻擋,但它們的相對徑向移位保持自由。該鉤狀部分71相對于渦輪機7的軸線a對稱地旋轉,并且由此在迷宮式罩殼50的整個周緣上具有恒定的輪廓。
迷宮式罩殼50的上游端部具有第二軸向型接觸部分53,該第二軸向型接觸部分在溝槽72下方、也就是說更靠內(nèi)軸向地延伸,該溝槽從上游轉子級10a的凸緣27軸向地行進并且繞軸線a延伸360°:該可動葉片20可徑向地膨脹,而不會導致迷宮式罩殼50移位。此外,當渦輪機7軸向地膨脹時,迷宮式罩殼50跟隨下游轉子級10b的軸向運動,但該迷宮式罩殼的上游端部持續(xù)地覆蓋溝槽72,從而限制盤間空間中空氣流的通過。
迷宮式罩殼50還包括凸片54,這些凸片繞軸線a均勻地設置并且從其內(nèi)表面朝向金屬盤間罩殼41延伸。該罩殼具有凸臺42,這些凸臺在與腳部54相同的徑向平面中繞軸線a均勻地設置:于是,當轉子轉動時,這些凸臺42進入到與凸片54接觸并且驅動迷宮式罩殼50連同整個轉子一起轉動。然而,間隙留在凸片54和盤間罩殼41之間,以使得盤間罩殼41在其膨脹時不會徑向地推動迷宮式罩殼50。
圖3示出類似于第一示例的轉子組件107的第二示例,除了迷宮式罩殼150及其在轉子級110a和110b之間的安裝以外,迷宮式罩殼150在這里根據(jù)斜向/軸向構造安裝。
在該第二示例中,迷宮式罩殼150的下游端部類似于第一示例中的下游端部:該迷宮式罩殼還包括軸向型接觸部分152,該軸向型接觸部分徑向地延伸并且接合在鉤狀部分171中,該鉤狀部分軸向地行進且然后從下游轉子級110b的葉片根部123的結構的下壁128徑向地向內(nèi)行進。
然而,該迷宮式罩殼的上游端部形成斜向型接觸部分154,該斜向型接觸部分沿斜向方向延伸,且該斜向型接觸部分的斜度相對于渦輪機107的主要軸線a形成約40°的角度γ。該斜向接觸部分154抵靠在突部173的外表面173a上,該外表面從第一轉子級110b的凸緣127行進。該外表面173a根據(jù)與接觸部分154的斜度相同的傾斜斜度延伸,并且由此相對于主要軸線a形成約40°的相同角度γ。
因此,當?shù)谝晦D子級110a膨脹時,此種膨脹的軸向分量趨于使得罩殼150沿著突部173的斜向表面173a下降,這會由于第一轉子級110a的此種膨脹的徑向分量而補償罩殼150的上升運動:迷宮式罩殼150的徑向位置基本上保持不變。該突部173較佳地相對于渦輪機107的軸線a對稱地旋轉,并且由此在迷宮式罩殼150的整個周緣上具有恒定的輪廓。
用于驅動迷宮式罩殼150轉動的裝置也與第一示例的裝置不同。這里,凸片154也由迷宮式罩殼150所帶有,但這些凸片指向下游轉子級110b的盤140,以與設置在該盤140的上游表面上的凸臺142協(xié)配。
圖4示出類似于第一示例的轉子組件207的第三示例,除了迷宮式罩殼250及其在轉子級210a和210b之間的安裝以外,迷宮式罩殼250在這里根據(jù)軸向/斜向構造安裝。
在該第三示例中,迷宮式罩殼250的上游端部類似于第一示例中的上游端部:該迷宮式罩殼還包括軸向型接觸部分253,該軸向型接觸部分在溝槽272下方、也就是說更靠內(nèi)軸向地延伸,該溝槽從上游轉子級210a的凸緣227軸向地行進。
然而,該迷宮式罩殼的下游端部具有斜向型構造,該斜向型構造的形式不同于第二示例的形式。這里,下游轉子級210b還包括轉動對稱的支承罩殼274,該支承罩殼包括鉤狀部分275和斜向支承部分276,該鉤狀部分徑向地延伸并且接合在與第一示例的鉤狀部分相類似的鉤狀部分271中,該斜向支承部分的外表面276a形成斜向支承表面,該斜向支承表面的斜度相對于渦輪機207的主要軸線a形成約55°的角度μ。
迷宮式罩殼250在其下游端部處包括斜向型接觸部分255,該斜向型接觸部分沿斜向方向延伸,并且該斜向型接觸部分的斜度相對于主要軸線a形成約55°的相同角度μ,并且該斜向型接觸部分抵靠在支承罩殼276的支承表面276a上。類似地,該斜向支承表面276a在罩殼250的由于轉子級210b的膨脹的徑向和軸向分量所引起的徑向移位上產(chǎn)生一定的補償。
用于驅動迷宮式罩殼250轉動的裝置也與第一和第二示例的裝置不同。這里,對應的凹槽256和277分別設置在迷宮式罩殼250的斜向接觸部分255的內(nèi)表面和支承罩殼276的支承表面276a上。
圖5示出類似于第一示例的轉子組件307的第四示例,除了迷宮式罩殼350及其在轉子級310a和310b之間的安裝以外,迷宮式罩殼350在這里根據(jù)斜向/斜向構造安裝。
然而,在該第四示例中,迷宮式罩殼350的上游端部類似于第二示例中的上游端部:該迷宮式罩殼也包括斜向型接觸部分354,該斜向型接觸部分沿斜向方向延伸,并且該斜向型接觸部分的斜度相對于渦輪機307的主要軸線a形成約40°的角度γ,且該斜向型接觸部分抵靠在突部373的外表面373a上,該外表面從第一轉子級310a的凸緣327行進。
迷宮式罩殼350的下游端部類似于第三示例中的下游端部:迷宮式罩殼還包括斜向型接觸部分355,該斜向型接觸部分沿斜向方向延伸,并且該斜向型接觸部分的斜度相對于主要軸線a形成約55°的相同角度μ,并且該斜向型接觸部分類似于第三示例的斜向型接觸部分抵靠在支承罩殼374的支承表面376a上。
用于驅動迷宮式罩殼350轉動的裝置再次與第四示例的裝置不同。這里,從迷宮式罩殼350行進、且更精確地說從該迷宮式罩殼的中間部分359和該迷宮式罩殼的接觸部分354之間的相交部行進的齒357嚙合在凸緣327的凹槽378中。這些凹槽較佳地在這里機械加工在突部373的下方部分中。
在這些示例的每個中,迷宮式罩殼50較佳地連續(xù)360°,以使得該迷宮式罩殼繞主要軸線a自支承在渦輪機7中。但還可設計可分或分段式迷宮式罩殼450,以使得簡化該迷宮式罩殼的安裝或者減小切向機械應力。
但是,在此種情形中,緊固連接裝置應在罩殼450的區(qū)段450a、450b之間放置就位。此類裝置在圖6至9中示出。
圖6中示出的第一方案是以夾具的形式進行密封:這包含在迷宮式罩殼450的織造期間產(chǎn)生超長長度491;之后,這些長度會反向折疊以產(chǎn)生鉤部,該鉤部用于也裝配有反向折疊凸片496的干膠片495,該干膠片495確保密封。
該密封干膠片495也可由cmc制成,這限制了對于溫度的差異膨脹或耐受的問題。
在驅動轉動期間,密封干膠片495不僅在離心力的作用下而且在迷宮式罩殼450的區(qū)段450a、450b的打開的作用下壓抵于迷宮式罩殼450,并且實現(xiàn)良好的密封。
此外,不同鉤部491的長度根據(jù)在操作期間將區(qū)段450a、450b分開的空間的最大開度定尺寸,以使得在任何操作時刻,干膠片495由罩殼450保持并且另一方面在區(qū)段450a、450b的操作期間不會有過大應力施加在干片495上。
軸向阻擋件可設置成迷宮式罩殼450的反向折疊鉤部491上的小凹口的形式。
圖7中示出的第二方案是由迷宮式罩殼550的斷續(xù)部592保持的密封干膠片595:該方案極其類似于前述方案并且以相同的方式起作用,除了在該情形中,干膠片595由凸片592保持,這些凸片通過迷宮式罩殼550的織造結構的斷續(xù)來獲得。
第三方案使用裝配有分支697的干膠片695。在離心力的作用下,干膠片695壓抵于迷宮式罩殼的區(qū)段650a、650b,以產(chǎn)生密封。
干膠片695和區(qū)段650a、650b的保持和驅動轉動能借助鋸齒狀緊固裝置來確保,該鋸齒狀緊固裝置類似于在法國專利申請fr1357776中描述的并且尤其是在本申請的圖6和7中示出的裝置:在此種鋸齒狀緊固裝置中,干膠片695的分支697和698以及迷宮式罩殼650的區(qū)段650a、650b接納在鋸齒狀輪廓的城齒之間,終止在這些元件的軸向和切向阻擋件中,并且保持它們根據(jù)徑向方向的運動自由度。
本申請中描述的模式或實施例借助說明性但非限制的示例給出,且鑒于此種解釋,技術人員能夠容易地修改這些模式或實施例或者設想其它模式或實施例,而同時仍落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
此外,這些模式或實施例的不同特征能單獨地使用或者能組合在一起。當組合時,這些特征可以是如上所述的或者不同的,本發(fā)明并不局限于本申請中描述的特定實施例。具體地說,除非另有表述,與模式或實施例相關地描述的特征可類似地適用于另一模式或實施例。