[发明专利]涡轮机组压气机导向叶片组件

说明书

本发明涉及用于压气机，特别地高压压气机的导向叶片组件，该压气机设计用于航空器的涡轮机组，诸如涡轮喷气发动机。

通常，用于涡轮喷气发动机的压气机包括沿着发动机的纵向轴线对准以及交替地由形成压气机转子的可移动的级和形成定子的固定的级所构成的多个连续的级，该可移动的级的叶片组件通过相对于所述轴线偏转气流而加速气流，该固定的级的叶片组件部分地转换压力下的流速和将所述流导向顺次的可移动的级。

高压压气机定子的最后一级或多级是扇区化导向叶片组件，在扇体一个接一个连续组装在外部安装壳中后，其主要形成两个同心壳环，一个外壳环和一个内壳环，在壳环之间布置叶片组件的叶片，在双流涡轮轴发动机中，在主气流级，气流通过该叶片组件的叶片。外壳环提供有连接装置，诸如(弯曲形式的)周缘接合边缘，根据流的方向称为前和后，用于连接压气机定子的外壳，而内壳环在连接用于有关转子的密封装置的其外侧上具有耐磨装置。

在涡轮喷气发动机中，导向叶片组件是静态地(气动力和机械力通过外壳)以及动态地(例如，涉及瞬时发动机工作相期间明显的振动)工作的部件，并且因此使用Haig曲线提前限定它们的尺寸，该Haig曲线可以确定它们的机械强度和疲劳抗性。

使用该曲线，由此确定对于在所述部件的点处给定的静态应力，在该点处的最大容许的动态应力。此外，由经验已知要求最大可能的最大动态应力，以能够容许发动机上更大的振动应答。

在常规固定的导向叶片组件的情况下，最大静态应力的区域和动态应力的区域位于导向叶片组件上相同的地方，即，在组装的扇体所形成的圆柱形外壳环的后面。因此，大大地减小了容许的动态应力，因为最大的静态应力位于在相同的地方，这限制导向叶片组件的工作可能性和其疲劳抗性，特别地在持续振动的发动机速度时。

本申请人的专利FR2945331公开了用于最佳化动态应力的方案，所述方案包括在焊接到壁上的至少一些叶片的后边缘和后缘之间，在上部壳环的圆柱形壁中钻马蹄形孔，以使壳环局部地更“柔性”。这允许相当大地减小弯曲的后边缘的转接半径中静态应力，以增加最大的动态应力和提高动态运转中导向叶片组件的疲劳极限。

尽管当在叶片的后缘和外壳环的后周缘边缘之间存在足够的空间以在那里钻孔时，这种类型的方案是得到准许的，但是如果空间不充足，这种方案是不可能的，因为它将要求也要钻孔通过后边缘，以通过壳环的壁。这种方案将消弱导向叶片组件太多，并且由此不适于这种类型的导向叶片组件。

本发明的目的是克服这种缺陷。

因此，用于涡轮机组的扇区化的压气机导向叶片组件具有包括组装的扇体的类型，该扇体形成两个同心壳环，一个内壳环和一个外壳环，在壳环之间设置叶片，该叶片的前缘和后缘相对于压气机中循环的气流分别地接近壳环的前和后横向面，其外壳环外部提供有用于安装所述扇体的外壳的连接装置。

根据本发明，这种导向叶片组件是值得注意的，因为所述的连接装置包括根据权利要求1的特征。

因此，通过轴向地偏移垂直于叶片的连接装置，静态应力，也就是说壳的气动力和应力不再集中和位于在外壳环的后面或下游部分，而是在叶片的区域中，并且由此与还位于导向叶片组件的外壳环的后面部分的区域中的动态应力分离。通过相对于壳偏移壳环的连接装置，在分离的这些应力中，其不再被叠加，外壳环的后面部分受到更小的载荷，因为它没有静态应力，并且现在仅受到动态应力。因此，该后面的部分可以以增加的最大容许的动态应力和由此以更高的振动发动机速度工作，在那里没有损坏的风险。通过这种方式，提高了导向叶片组件的振动能力，换而言之抗给定的气动力刺激的能力。

所述外壳的连接装置包括相对于通过叶片的流方向的前周缘边缘和后周缘边缘，该前周缘边缘位于所述扇体的外壳环的上游前横向面，该后周缘边缘偏移外壳环的下游横向面，并且突出地位于叶片的前缘和后缘之间。

有利地，所述偏移的后周缘边缘基本上突出地位于叶片的前缘和后缘之间叶片中心处。因此，静态应力不仅偏移壳环的后面，而且因为材料体积，所以也被减小，其中引起静态应力在后边缘、壳环和叶片之间经过的力更大，在该位置叶片的厚度最大。

在另一个实施方式中，所述外壳的连接装置包括在外壳环的周缘上提供和突出地位于叶片的前缘和后缘之间的环形凸缘。在分离应力方面的结果与前面的实施方式相似，外壳环的后面不再受到静态应力。

优选地，所述连接凸缘突出地位于叶片前缘和后缘的中心处，在通过增加材料体积而减小静态应力方面产生了与以前相同的优点。

特别地，所述后周缘边缘或所述凸缘在所有扇体上可以连续地或不连续地延伸。