[发明专利]用于涡轮机的涡轮喷嘴

说明书

技术领域

本发明涉及一种涡轮喷嘴，用于涡轮机，例如飞机涡轮螺旋桨发动机或涡轮喷气发动机。

背景技术

涡轮机包括涡轮级，每个涡轮级包括叶片转子轮和喷嘴，其中每个喷嘴为扇形，即，由首尾相继沿周向设置的多个喷嘴扇区构成。

每个喷嘴包括两个共轴的环形台，一个位于另一个之内，所述台利用大致径向的片相连。外台包括紧固装置，用于紧固到涡轮的外壳，内台连接到大致径向的环形隔离部，环形隔离部承载位于喷嘴内台的径向内侧的耐磨材料元件。耐磨材料元件与由涡轮转子承载的环形擦扫器配合以形成迷宫型的密封。

当耐磨材料元件磨损时，有必要在维护工作过程中将其更换为新元件。在现有技术中，这些元件通过硬焊紧固到喷嘴内台的环形隔离部。更换耐磨材料元件要求完全拆卸喷嘴扇区，每个喷嘴扇区被机加工以去除磨损的耐磨元件，新耐磨元件硬焊到环形隔离部。然后，有必要在每个喷嘴扇区上沉积抗氧化涂层。因此，更换喷嘴耐磨元件的工作耗时且昂贵。

而且，喷嘴扇区以少量的周向间隙相互分开，以适应其台在工作中的热膨胀。喷嘴扇区在工作中还承受相对较高程度的动态应力和振动，这可导致扇区的变形和蠕动运动。

已经提出，借助于在喷嘴内台扇区上形成的轴向推挤机构而强化喷嘴，台扇区的推挤机构被设计为与在相邻内台扇区上形成的对应机构配合，以在工作中限制喷嘴的变形。

在现有技术中，这些推挤机构包括：已知为“钴铬钨硬质合金”的极硬材料，所述极硬材料通过激光焊接方法(“钴铬钨硬质合金化”)被设置就位，这种方法耗时、昂贵且难以实施，还具有分配器扇区受损的风险。这种技术也不适于台形状过于复杂(如3D台)的特定喷嘴。

发明内容

本发明的具体目的在于，针对现有技术的问题通过简化对喷嘴耐磨材料元件的更换和通过不需要对喷嘴扇区钴铬钨硬质合金化而提供简单、有效且低成本的解决方案。

为此，本发明提供一种用于涡轮机的涡轮喷嘴，所述喷嘴呈扇形并由首尾相继设置的扇区构成，每个扇区包括两个共轴的环形台，分别为内台和外台，所述台通过大致径向的片连接在一起，所述内台连接到大致径向的环形隔离部，所述喷嘴的特征在于：每个扇区的环形隔离部的内周边结彩或形成钝锯齿形，并包括与中空部分交替的实体部分，耐磨材料元件紧固到连续的环形支撑部，所述环形支撑部包括紧固装置，用于紧固到所述扇区的环形隔离部，所述支撑部能够在所述隔离部上沿周向滑动并能够在安装和拆卸位置与锁定位置之间进行角度移动，在所述锁定位置，所述紧固装置与所述扇区的环形隔离部的实体部分配合，以将所述支撑部保持在所述隔离部上。

不同于现有技术的是，本发明的耐磨元件支撑部被可移除地安装在隔离部上，由此有利于更换磨损的耐磨元件。这足以使环形支撑部在扇区隔离部上转动并将支撑部更换为承载新耐磨元件的新支撑部。将支撑部重新安装在扇区隔离部上更为简单快速，因为这可在已经在涡轮机中就位的成组的喷嘴上执行。

本发明还用于简化形成为铸件的每个喷嘴扇区的制造，因为耐磨元件支撑部现在独立于扇区而提供。

喷嘴隔离部的重量也减小，因为其为结彩或形成钝锯齿形。

环形支撑部不为扇形，其在喷嘴的所有扇区上沿周向延伸，由此能够使喷嘴扇区强化，并在工作中限制其振动和蠕动运动而同时允许其沿周向伸展。因此，不再需要通过钴铬钨硬质合金化在喷嘴扇区的轴向推挤机构上沉积硬材料，由此可省略所述费时且昂贵的操作，并避免在执行所述困难操作时喷嘴扇区受损的风险。

根据本发明的另一特征，所述支撑部为轨道形式，且由金属片制成，其可特别地用于使喷嘴显著轻于现有技术喷嘴。

所述紧固装置可以限定环形槽部分，所述环形槽部分沿径向向外开放并在其中容纳处于所述锁定位置的所述喷嘴扇区的隔离部的实体部分。有利地，每个这些环形槽部分均具有：一个周向端，该周向端开放以在喷嘴扇区的隔离部的至少一个实体部分上接合所述紧固装置；和一相反的周向端，该相反的周向端关闭以防止所述支撑部在所述隔离部上沿一个方向转动。所述紧固装置可以具有大致L形或U形的截面，并可以沿所述支撑部的周界规则地分布。在安装位置，每个隔离部优选地通过紧固装置保持夹紧，以限制支撑部在工作中的振动。

所述紧固装置优选地由金属片制成，并装配和紧固到所述环形支撑部上，例如通过硬焊或熔焊紧固。在示例中，所述紧固装置通过折叠金属片件形成。