用于在涡轮发动机的转子和定子之间密封的装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于转子部件与定子部件之间的密封装置，包括与至少两个上下游摩擦条相互作用的至少一个耐磨涂层(46)。在摩擦条的轴向上游，该密封装置包括周向壁(54)，该周向壁沿径向延伸超过涂层(46)的上游自由轴向密封表面(48a)，以释放上游摩擦条的自由端处的循环气体。

Device for sealing between rotor and stator of turbine engine

The invention relates to a sealing device for a rotor part and a stator part, including at least one wear-resistant coating (46) interacting with at least two upstream and downstream friction strips. In the axial upstream of the friction strip, the sealing device comprises a circumferential wall (54) extending radially beyond the free axial sealing surface (48A) upstream of the coating (46) to release the circulating gas at the free end of the upstream friction strip.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于在涡轮发动机的转子和定子之间密封的装置
本专利技术涉及一种飞行器燃气轮机的转子部件和定子部件之间的密封装置，其中气体将在所述飞行器燃气轮机中流动。在本申请中：-径向是指(大致)垂直于以下提到的X轴线；-周向是指围绕X轴线延伸；图8中的Y方向，-“外部”和“内部”(或“外”和“内”)分别指径向外部和径向内部，以及-迷宫密封唇部也将经常由《摩擦条(密封)》或《刀》平移。-轴向是指与旋转轴线平行的方向，特别是涡轮机的叶片；这因此是已经提到的X轴线，以及-“上游”和“下游”是参考涡轮机中气体运动的通常方向的轴向位置。
技术介绍
传统上，定子部件包括外壳，在所述外壳内侧是作为密封系统的一部分的周向附接的耐磨材料块，所述耐磨材料块限定了适于与转子叶片迷宫密封唇部配合的径向内涂层，所述转子叶片迷宫密封唇部可绕外壳内侧的轴线(X)旋转。具有耐磨内涂层的这种涡轮机外壁可具体由压缩机或涡轮壳体或环限定。另外，定子部件通常还包括耐磨材料块，其可限定适于与迷宫密封唇部配合的定子静叶片罩(或分配器)的径向内涂层。然而，由热应力和气动应力引起了叶片和壳体之间的相对运动。为了确保涡轮机的最佳可能效率，因此必须限制在通常处于上述的迷宫密封唇部位置的转子部件的动叶片或定子部件的静叶片与相反的耐磨材料涂层之间发生的气体泄漏。典型的迷宫密封唇部，或包括迷宫密封唇部和由耐磨材料制成的块或涂层的密封装置，旨在通过阻止气体沿下游方向轴向通过而防止或限制这种泄漏，只要旁通旋转叶片的气体并不分享涡轮功。事实上，如上所述，转子/定子密封控制是如上所述涡轮机的低压或高压(BP/HP)涡轮性能的基本要素，并且通常一方面通过LPTACC或HPTACC(低压或高压)系统(涡轮主动间隙控制阀)确保，其减少了径向转子/定子间隙，另一方面通过在叶片顶部以及中间环上设置的迷宫确保，其与对于给定径向间隙形成密封的阀相反。然而，这些迷宫密封唇部的有效性并不最优，并且取决于例如它们的数量、厚度和分级等几个参数。此外，由于零件制造公差等原因，存在过度的径向间隙。因此，尽管迄今为止已经研发了多种不完善的技术，特别地基于一种称为“分级坡度”的结构，但通过转子/定子密封区域的气流仍然很重要。
技术实现思路
本专利技术的目的是避免这些情况。因此，提出一种在飞行器燃气轮机的转子部件和定子部件之间的密封装置，其中，气体必须沿下游方向流动，所述转子部件适于相对于所述定子部件绕轴线(X)旋转，所述密封装置包括至少一个耐磨材料涂层，所述涂层：-附接到所述定子部件，-并且适于与至少两个，分别轴向地上游和下游的迷宫密封唇部配合，所述迷宫密封唇部在所述转子部件的末端部分上径向地突出，所述涂层和所述至少两个迷宫密封唇部分别具有径向地，至少两个分别地轴向上游和下游的自由轴向密封表面以及相应的自由端，所述下游迷宫密封唇部的自由端和所述下游自由轴向密封表面位于径向位置(径向面对)，所述径向位置每个都与上游迷宫密封唇部的自由端相比以及与上游自由轴向密封表面(径向面对)更远更远离轴线(X)；所述装置的特征在于，所述至少两个迷宫密封唇部相对于涡轮机的该区域中气流的方向的轴向上游，所述密封装置包括周向壁，所述周向壁径向地延伸超过所述涂层的上游自由轴向密封表面，径向地渗透所述气流，因此形成一种对上游气流的基本横向障碍，从而在上游迷宫密封唇部的自由端形成气体在循环中的分离。与没有这种特征组合的结构相比，并且因此特别地与都位于相同半径上的涂层的轴向表面的解决方案相比，所有的涂层都位于相同的半径(称为“直”)上，通过上述的分级和所述周向壁获得了相当大的密封增益，所述周向壁通过形成下壁径向地渗透到气流内。这使得可以形成流的良好分离，甚至朝上游迷宫密封唇部的端部。这导致与具有任何其他形式的迷宫密封唇部/涂层密封表面对相比更小的泄漏横截面，并且导致旁路气体流速的增加。然而，已经发现的是，在实施上述解决方案时可能存在涉及所遭遇的热和气动条件的实际问题，假设在地面和飞行中可能存在的多个情况。因此特别提出促进优化的定位：-径向地，所述壁，或下壁，应该仍然延伸到轴向地面对上游迷宫密封唇部的一部分，所述部分径向地定位在距所述上游迷宫密封唇部的自由端一定距离处；和/或-所述周向壁应该轴向地定位在或朝涂层的上游自由轴向密封表面的轴向上游端定位，和/或，-从涂层上游的自由轴向密封表面，该周向壁应该在大于或等于1.5mm的径向距离上延伸，和/或-从所述涂层的相同上游轴向密封表面，所述周向壁应该在优选地1.25mm和5mm之间的径向距离上径向地延伸，-和/或参见下文，某些报告应符合：1≤D1/D2≤1.5，1≤L2/L1≤4，1≤L3/L1≤3。试验已经表明，与上述的解决方案相比，压降(因此泄漏)增加约10％，涂层的自由轴向密封表面均定位在相同半径(称为“平直”)上，并且没有形成下壁的周向壁。出于也与以上相比的考虑，并且即使通过在上游迷宫密封唇部的端部分离所寻求产生的大部分能量耗散在迷宫密封唇部以下发生，也提出一种在旋转叶片以及转子顶部的应用：-转子部件的末端部分应包括一个在上游端设置有朝上游面对的扰流器的叶片平台，至少两个迷宫密封唇部在所述末端部分上径向地突出，以及-所述周向壁应该径向地与所述扰流器相反但有一定距离地延伸。因此，所述周向壁将充分地在上游迷宫密封唇部的上游，从而防止由于上述热和气动条件而在移动过程中发生接触的风险，并径向地插入在两个成形的气流引导表面之间：-通过扰流器(其通常向上游延伸超出所述周向壁)。-以及通过在该周向壁的下游延伸的涂层的上游自由轴向密封表面。另一需要考虑的因素是该周向壁批量生产、组装和维护(更换)的便利性。因此，还提出：-所述周向壁应该由从所述涂层的上游自由轴向密封表面径向地突出的在所述涂层上形成的超高度限定，和/或-该壁应该与所述涂层集成在一起。出于类似原因，还提出：-涂层应具有栅格结构，所述栅格括单独地具有轴向尺寸的径向栅格，以及-周向壁的轴向厚度应该大于与所述轴线(X)横向地定位在相同圆周上的栅格的所述轴向尺寸。这将使机械强度和可靠性与组装和维护的便利性结合起来。另一考虑因素涉及优化在上游迷宫密封唇部端部的流动分离的形成。因此，还提出：-至少所述上游迷宫密封唇部沿上游自由轴向密封表面的方向应该相对于轴线(X)沿上游方向倾斜，并且在其长度的至少一部分上径向地向轴线倾斜；-所述上游迷宫密封唇部的自由端应该与所述上游自由轴向密封表面的轴向上游部分径向相对地定位。第二考虑使得可以在涂层端部的很大轴向长度上利用气流上分离的径向效应。还提出的是，所述至少两个相应的轴向轴向上游和下游轴向自由密封表面应该具有在它们之间的径向连接壁(即垂直于X轴线)。已经发现的是，在制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种航空器气体涡轮机的转子部件(8,18,38b；35,36)与定子部件(9,43；440)之间的密封装置，其中气体沿下游方向循环，转子部件适于绕轴线(X)相对于所述定子部件旋转，该密封装置包括至少一个由耐磨材料制成的涂层(46)：/n-连接到定子部件(9,43；440)，以及/n-适于与至少两个分别为轴向上游和下游迷宫密封唇部(40a，40b)配合，径向突出在转子部件(8,18,38b；35,36)的末端部分上，/n所述涂层(46)和所述至少两个迷宫密封唇部(40a、40b)沿径向分别具有至少两个轴向上游和下游自由轴向密封表面(48a、48b)，以及各自的自由端(50a、50b)，所述下游迷宫密封唇部(40b)的自由端(50b)和所述下游自由轴向密封表面(48b)所处的径向位置都比所述上游迷宫密封唇部(40a)的自由端(50a)和所述上游自由轴向密封表面(48a)更远离所述轴线(X)，/n其特征在于，所述至少两个迷宫密封唇部(40a，40b)相对于气流方向的轴向上游，密封装置(50)包括通过径向穿透气流(70)而径向延伸超过所述涂层(46)的上游自由轴向密封表面(48a)的周向下壁(54)，从而对来自上游的气流形成大致横向的障碍，以在上游迷宫密封唇部(40a)的自由端形成循环气体的分离。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170424 FR 17535351.一种航空器气体涡轮机的转子部件(8,18,38b；35,36)与定子部件(9,43；440)之间的密封装置，其中气体沿下游方向循环，转子部件适于绕轴线(X)相对于所述定子部件旋转，该密封装置包括至少一个由耐磨材料制成的涂层(46)：
-连接到定子部件(9,43；440)，以及
-适于与至少两个分别为轴向上游和下游迷宫密封唇部(40a，40b)配合，径向突出在转子部件(8,18,38b；35,36)的末端部分上，
所述涂层(46)和所述至少两个迷宫密封唇部(40a、40b)沿径向分别具有至少两个轴向上游和下游自由轴向密封表面(48a、48b)，以及各自的自由端(50a、50b)，所述下游迷宫密封唇部(40b)的自由端(50b)和所述下游自由轴向密封表面(48b)所处的径向位置都比所述上游迷宫密封唇部(40a)的自由端(50a)和所述上游自由轴向密封表面(48a)更远离所述轴线(X)，
其特征在于，所述至少两个迷宫密封唇部(40a，40b)相对于气流方向的轴向上游，密封装置(50)包括通过径向穿透气流(70)而径向延伸超过所述涂层(46)的上游自由轴向密封表面(48a)的周向下壁(54)，从而对来自上游的气流形成大致横向的障碍，以在上游迷宫密封唇部(40a)的自由端形成循环气体的分离。


2.根据权利要求1所述的装置，其中，沿径向，所述下壁(54)仍然沿轴向与沿径向位于与所述上游迷宫密封唇部的自由端(50a)相距一距离处的所述上游迷宫密封唇部(40a)的一部分(400)相对地延伸。


3.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述下壁(54)沿轴向位于或朝向所述涂层(46)的上游自由轴向密封表面(48a)的轴向上游端。


4.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述下壁(54)与所述涂层(46)相结合。


5.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述下壁(54)由形成在所述涂层(46)上的超高限定，该超高从所述密封装置的上游自由轴向表面(47a、48a、48c、72a)沿径向突出。


6.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，至少所述上游迷宫密封唇部(40a)朝向所述上游自由轴向密封表面，相对于轴线(X)以及该轴线的径向，沿上游方向倾斜，至少超过其长度的一部分。


7.根据权利要求6所述的装置，其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：巴普蒂斯特·玛丽·奥宾·皮埃尔·茹伊，若瑟兰·吕克·弗洛朗·西卡尔，马修·查尔斯·让·维尔迪尔，洛伊茨·法比安·弗朗索瓦·维拉尔，
申请(专利权)人：赛峰航空器发动机，
类型：发明
国别省市：法国;FR