[发明专利]风扇组件、相应的燃气涡轮发动机和安装方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2012年6月29日提交的、序列号为61/666,773的美国临时专利申请的优先权和权益，上述申请的公开内容通过引用完整地合并于本文中。

背景技术

本发明的领域总体上涉及燃气涡轮发动机，并且更具体地涉及用于减小燃气涡轮发动机中的叶片尖端泄漏的方法和组件。

燃气涡轮发动机的风扇壳体在正常发动机操作期间与风扇协同地引导轴向气流，防止释放的风扇叶片径向地或向前脱离，并且在飞鸟撞击事件期间限制低压轴的径向偏转和叶片尖端。

风扇在燃气涡轮发动机中常规地用于迫使一次气流通过发动机的压缩机和涡轮并且迫使二次气流通过环形径向向外的旁通管道。必要的是旋转风扇叶片和风扇外壳的内表面之间的间隙保持在可接受范围内以优化风扇效率。

为了在至少一些已知的燃气涡轮发动机中保持风扇气流性能，风扇的叶轮叶片和风扇的外壳(例如，壳体)之间的间隙被设定为近距离。紧间隙便于防止围绕叶片尖端通过尖端间隙的反向流动泄漏。在风扇叶轮的下游的更高空气压力倾向于朝着上游往回驱动流动，并且这在尖端间隙处被观察到。

在一些操作条件(例如但不限于极端操作条件)下，紧间隙可能导致叶片外壳干涉并且会导致场中的风扇部件的故障。通过修整(trim)叶片尖端以增加间隙已解决这样的干涉。然而，增加间隙增加围绕叶片尖端的泄漏流动并且减小风扇组件的性能。对风扇性能的影响是双重的：叶轮工作面积减小和尖端间隙增加，其将允许在主流动的相反方向上的流动泄漏。可以通过调节叶片桨距角、例如通过扭转每个叶片的尖端并且让叶片翼展的剩余部分跟随而在某种程度上重新获得由前者导致的性能的损失。

发明内容

在一个实施例中，一种风扇组件包括转子，所述转子具有毂和从所述毂径向向外延伸的多个转子叶片。每个转子叶片包括在每个叶片的径向远端处的叶片尖端。所述转子叶片尖端限定转子直径。所述风扇组件也包括与所述叶片尖端大致轴向对准的第一圆柱形壳体，所述第一壳体包括大于所述转子直径的第一内径。所述风扇组件还包括联接到所述多个转子叶片中的至少一个所述叶片的尖端的刷式密封组件，所述刷式密封组件配置成在所述风扇组件的第一操作模式期间接触所述壳体段，所述刷式密封组件配置成在所述风扇组件的第二操作模式期间避免与所述壳体段接触。

在另一实施例中，一种燃气涡轮发动机具有圆柱形风扇壳体，所述圆柱形风扇壳体具有从上游入口开口延伸到下游出口开口的纵向中心线轴线。所述燃气涡轮发动机也具有可旋转地安装在所述风扇壳体内的转子叶片。所述转子叶片具有在通过所述风扇壳体的流体流动的方向上的前缘和后缘。所述转子叶片在所述前缘的方向上围绕所述中心线轴线旋转。所述转子叶片具有在径向远端处的叶片尖端。所述转子叶片包括联接到所述叶片尖端的至少一部分的刷式密封组件。

在又一实施例中，提供一种用于将刷式密封组件安装到燃气涡轮发动机的风扇的风扇叶片尖端的方法。所述刷式密封组件具有基部和从所述基部与水平线以小于90度的角延伸的刷尖端。所述方法包括铣削围绕转子叶片的前缘的所述叶片尖端的段以产生配置成接收所述刷式密封组件的铣削尖端。所述方法也包括将粘合剂施加到所述铣削尖端使得所述粘合剂配置成将所述刷式密封组件的所述基部结合到所述叶片尖端。所述方法也包括将所述刷式密封组件的所述基部插入所述铣削尖端中使得所述刷尖端在所述叶片的后缘的方向上与水平线以小于90度的角延伸。

附图说明

图1是包括转子叶片的示例性高旁通涡轮风扇燃气涡轮发动机的示意图。

图2是在热运转状态下与图1的转子叶片一起使用的刷式密封组件的放大侧视图。

图3是在冷运转状态下与图1的转子叶片一起使用的刷式密封组件的放大侧视图。

图4是在热运转状态下与图1的转子叶片一起使用的刷式密封组件的放大侧视图。

图5是在冷运转状态下与图1的转子叶片一起使用的刷式密封组件的放大侧视图。

图6是包括转子叶片的示例性高旁通涡轮风扇燃气涡轮发动机的放大侧视图，示出刷密封区域。

具体实施方式

以下具体实施方式作为例子而不是作为限制举例说明本发明的实施例。可以预料本发明具有在工业、商业和住宅应用中提供旋转部件和静止部件之间的增强密封的一般应用。