具有加压腔的涡轮制造技术

本发明专利技术涉及涡轮(7)，其包括能够沿两个相对的旋转方向围绕纵轴(X)枢转的第一转子(25)和第二转子(27)，所述第一转子(25)包含径向外转鼓(29)，叶片(26)从所述径向外转鼓径向向内延伸，所述第一转子(25)和所述第二转子(27)由定子环形部分(31)围绕，其特征在于，所述定子环形部分(31)与所述转鼓(29)界定通过密封构件(44)彼此分隔开的至少一个上游环形空腔(40)和一个下游环形空腔(42)。(40)和一个下游环形空腔(42)。(40)和一个下游环形空腔(42)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有加压腔的涡轮


[0001]本文涉及涡轮发动机例如涡轮风扇发动机的涡轮中的冷却装置。

技术介绍

[0002]图1表示双涵道双体涡轮机(dual
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flow,dual
‑
body turbomachine)1。涡轮发动机的轴线标记为X且对应于旋转部分的旋转轴。接下来，术语轴向和径向是相对于轴线X定义的。
[0003]沿着气流方向从上游到下游，涡轮发动机1包含风扇2、低压压气机3、高压压气机4、燃烧室5、高压涡轮6和低压涡轮7。
[0004]来自风扇2的空气分成在环形初级流动路径9中流动的初级流(primary flow)8和在环形初级流动路径10周围的环形次级流动路径11中流动的次级流10(secondary flow)。
[0005]低压压气机3、高压压气机4、燃烧室5、高压涡轮6和低压涡轮7布置在初级流动路径9中。
[0006]高压涡轮6的转子和高压压气机4的转子经由第一轴杆12可旋转地耦合，以便形成高压线轴。
[0007]低压涡轮7的转子和低压压气机3的转子经由第二轴杆13可旋转地耦合以便形成低压线轴，风扇2能够直接或经由例如周转齿轮系连接到低压压气机3的转子。
[0008]如图2中最佳地示出，低压涡轮7具体来说包含不同的连续级，包含活动轮14和固定部分。活动轮包含圆盘15，所述圆盘上安装叶片16。叶片16的端部由用耐磨材料制成的固定环17围绕，所述环17紧固到涡轮的壳体18。分配器19位于活动轮14的下游。分配器19和环17经由从壳体18的径向内表面延伸的凸缘或挂钩20安装在壳体上。
[0009]为了保证涡轮发动机的高效率，应限制不穿过不同级的活动轮14的空气流，即，应限制叶片16的径向外端与由耐磨材料制成的环17之间的泄漏。为此目的，应控制此界面处的间隙，此间隙取决于壳体18的温度，且确切地说，取决于所述壳体18的包含支撑环17的挂钩或凸缘20的区域的温度。
[0010]来自燃烧室5的初级气流具有高温并会加热位于下游的部分，例如涡轮6、7的固定部分和活动部分。
[0011]为了控制上述间隙且避免涡轮的不同固定部分和活动部分出现任何过早劣化，有必要提供可以易于整合到涡轮发动机的环境中的有效冷却构件。
[0012]申请人名下的专利申请FR 3 021 700公开了一种用于冷却低压涡轮7的壳体18的装置21，如图3所示，所述装置包含紧固在涡轮发动机的固定壳体上的歧管外壳22，每个歧管外壳22形成轴向延伸的通道。
[0013]另外，装置21包含在歧管外壳22的任一侧上周向延伸的管道23，也称为轨道。每个管道23包含通向歧管外壳22的通道的进气口和朝向壳体18的排气孔口，使得冷却空气可以在通过与壳体18相对的孔口排放之前进入歧管外壳22，然后进入管道23，以便冷却管道。由于使空气冲击壳体18，因此这特别称为冲击冷却。此装置称为LPTACC(代表“低压涡轮主动
间隙控制”)。
[0014]最近发展已引起所谓的反向旋转涡轮的发展。此涡轮包含第一转子和第二转子，所述第一转子包含由叶轮形成的一级或多级，所述第一转子在第一旋转方向上围绕涡轮发动机的轴线X旋转；所述第二转子包含由叶轮形成的一级或多级，所述第二转子在与第一旋转方向相反的第二旋转方向上围绕轴线X旋转。
[0015]第一转子包含径向外转鼓，叶片从所述径向外转鼓径向向内延伸。第二转子包含径向内转鼓，叶片从所述径向内转鼓径向向外延伸。
[0016]应确保冷却转子，尤其第一转子的径向外转鼓。
[0017]事实证明，使用如上所述的LPTACC型冷却装置是无关紧要的。实际上，使用固定轨道来冲击冷却旋转转鼓是无效的，因为在转鼓旋转期间，边界空气层围绕转鼓，来自轨道的孔口的空气流通过转鼓的旋转和所述边界层而剪切，从而显著地降低冷却效率。
[0018]在当前技术中，径向外转鼓与外环形壳体界定环形空间，所述环形空间由高压压气机中抽吸的空气供给冷却空气，这样会降低压气机的效率。此外，由于在第一转子的下游端存在与涡轮的总膨胀相等的压力差，所以存在高活塞效应。

技术实现思路

[0019]本文涉及一种涡轮，其包括能够沿两个相对的旋转方向围绕纵轴枢转的第一转子和第二转子，所述第一转子包含径向外转鼓，叶片从所述径向外转鼓径向向内延伸，所述第一转子和所述第二转子由定子环形部分围绕，其特征在于，所述定子环形部分与转鼓界定通过密封构件彼此分隔开的至少一个上游环形空腔和一个下游环形空腔，所述上游环形空腔连接到用于以第一压力供应冷却空气的第一构件，并且所述下游环形空腔连接到用于以小于第一压力的第二压力供应冷却空气的第二构件。
[0020]以此方式，通过高压空气向上游环形空腔供应冷空气，以便能够吹扫上游环形空腔并且对其加压。这允许避免来自流动路径的热空气流出转鼓。由于高压空气供应会降低涡轮发动机的效率，因为它通常被吸入压气机中，因此目的是提供最小值且因此为具有小体积的环形空腔加压。
[0021]向下游环形空腔供应具有低压空气的冷却空气，此空气证实对涡轮发动机的效率的影响小得多。这种冷却空气价格低廉并且可以用于大型安装。然而，此冷却空气的低供应压力不允许吹扫整个环形空间，即上游环形空腔和下游环形空腔，这解释了通过密封构件分隔两个空腔。在外转鼓的下游，空气膨胀并且来自次级流动路径的轻微加压的空气仍然可以加入初级流动路径。
[0022]上游环形空腔可以是形成于涡轮的上游端处的环形空腔。此上游环形空腔围绕径向外转鼓的上游端。
[0023]通过密封构件分隔两个环形空腔允许限制涡轮上的“活塞”效应。紧接在第一转子的环形叶片行下游定位密封构件实现限制活塞效应与用高压空气吹扫上游环形空腔之间的最佳折衷。
[0024]根据另一特征，第一冷却空气供应构件具有低于第二空气供应构件的第二温度的第一温度。
[0025]上游环形空腔可以与叶片在其内部延伸的环形空气流动路径流体连通，环形流动
路径径向向外被第一转子的转鼓界定并且径向向内被第二转子的径向内转鼓界定。
[0026]下游环形空腔可以与叶片在其内部延伸的环形空气流动路径流体连通。
[0027]转鼓的上游端可以与定子环形部分界定第一环形空气通路，所述第一环形空气通路具有叶片在其内部延伸的环形空气流动路径。
[0028]第一转子的转鼓的下游端可以与定子环形部分界定第二环形通路，所述第二环形通路具有叶片在其内部延伸的环形空气流动路径。
[0029]至少一个环形外壳可以形成于第一转子的至少一个叶片与第一转子的转鼓的接合点处。
[0030]第一环形外壳可以与上游环形空腔流体连通。所述第一外壳可以与上游环形空腔径向相对地布置。
[0031]所述第一环形外壳可以形成于布置在第一转子的转鼓的上游端处的叶片处。所述第一外壳可以与叶片在其中径向延伸的环形空气流动路径流体连通。
[0032]第二环形外壳可以与下游环形空腔径向相对地布置。第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种涡轮发动机，例如飞机涡轮螺旋桨发动机或涡轮喷气发动机，所述涡轮发动机包括涡轮(7)，所述涡轮包括能够沿两个相对的旋转方向围绕纵轴(X)枢转的第一转子(25)和第二转子(27)，所述第一转子(25)包含径向外转鼓(29)，叶片(26)从所述径向外转鼓径向向内延伸，所述第一转子(25)和所述第二转子(27)由定子环形部分(31)围绕，其特征在于，所述定子环形部分(31)与所述转鼓(29)界定通过密封构件(44)彼此分隔开的至少一个上游环形空腔(40)和一个下游环形空腔(42)，所述上游环形空腔(40)连接到用于在第一压力下供应冷却空气的第一构件(48)，并且所述下游环形空腔连接到用于在低于所述第一压力的第二压力下供应冷却空气的第二构件(50)，所述第一冷却空气供应构件(48)连接在用于抽吸压气机中空气的第一构件(52)的上游，优选地高压压气机中，和/或其中所述第二冷却空气供应构件(50)连接在用于抽吸朝所述定子环形部分(31)径向向外延伸的环形次级空气流动路径(34)中的空气的第二构件(54)的上游。2.根据权利要求1所述的涡轮发动机，其特征在于，所述上游环形空腔(40)与所述叶片(26)在其内部延伸的环形空气流动路径(34)流体连通，所述环形流动路径(34)径向向外被所述第一转子(25)的所述转鼓(29)界定并且径向向内被所述第二转子(27)的径向内转鼓(30)界定。3.根据权利要求2所述的涡轮发动机，其特征在于，所述第一转子(25)的所述转鼓(29)的上游端与所述定子环形部分(31)界定第一环形空气通路(5...

【专利技术属性】
技术研发人员：马西厄，
申请(专利权)人：赛峰飞机发动机公司，
类型：发明
国别省市：