[发明专利]用于涡轮机涡轮的喷嘴

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于例如飞机涡轮喷气发动机或涡轮螺旋桨发动机这样的涡轮机的涡轮的喷嘴。

背景技术

涡轮机涡轮包括多个级，每个级具有叶轮和喷嘴。每个叶轮包括盘，该盘在其外周边上承载大致径向的叶片，不同轮的盘通过适合方式沿公共轴线相互连接并连接到涡轮转子的驱动轴。

每个喷嘴包括一内环形平台和和一外环形平台，带有大致径向的导片在它们之间延伸。喷嘴的外平台包括用于接合和紧固到涡轮外壳上的机构。内环形平台承载耐磨材料的环形元件，用于与转子元件的外环形扫刷配合以形成迷宫型密封。该密封用于确保空气沿轴向流过在喷嘴内周边与涡轮转子之间的环形空间。

在现有技术中，耐磨材料元件由通过径向壁被连接到喷嘴内平台的环形环承载。所述环、径向壁以及喷嘴的内平台形成为具有相当大厚度并由此具有相对较大重量的单一铸件。

这种现有技术具有另一主要缺点。在工作中，喷嘴导片暴露于涡轮流动部分中的热气体流。流动部分中的气体温度相对较高，通常在900℃的量级，而在喷嘴内平台与转子之间的区域的温度较低，例如，约为700℃。所述平台和支撑耐磨元件机构的厚度使它们呈现出相当大的热惰性，而且结合其所承受的较低温度而言，不利于喷嘴导片的热膨胀，这些导片于是承受高程度机械应力。这在导片中产生可见的裂纹和裂缝，导致其使用寿命显著缩短。

已经提出将耐磨元件紧固到金属片部件上，金属片部件自身通过螺母－螺栓或类似类型的紧固件紧固到内平台的内径向边沿。不幸的是，这样的紧固件意味着其占据相对较大量的轴向和径向空间，而且其使用显著增大了喷嘴的尺寸和重量。

发明内容

本发明的具体目的是，针对这些问题提供一种简单、有效和经济的解决方案。

对此，本发明提供一种用于涡轮机的涡轮喷嘴，所述喷嘴包括：两个环形平台，分别为内平台和外平台，所述内平台和外平台通过大致径向的导片相连，所述内平台承载耐磨材料环形元件以与所述涡轮机的转子的环形扫刷配合以形成迷宫型密封，所述喷嘴的特征在于：所述耐磨材料环形元件由沿径向安装在所述内平台内的大致为L形、S形或C形截面的环形金属片扇形承载，每个金属片扇形通过硬焊或熔焊而在其外周边紧固到所述内平台并且在其内周边紧固到耐磨材料元件或紧固到被紧固于耐磨材料元件的金属片部件。

与现有技术相比，本发明可显著减少用于耐磨材料元件的支撑机构的重量和所述机构的厚度和热惰性。金属片扇形的厚度显著小于现有技术中所用铸件的厚度。

而且，金属片扇形以简单方式通过熔焊或硬焊而直接紧固到喷嘴的内平台上，而不使用任何沉重和庞大的螺母－螺栓类型的紧固机构。喷嘴的导片因而在工作中更自由地热膨胀，由此减小应力并能够延长喷嘴的使用寿命。

优选地，每个金属片扇形包括具有柱形内周边边沿的径向壁，并且通过其外周边边缘紧固到所述内平台上。每个金属片扇形的径向壁的外周边可压靠和紧固到所述平台的内径向肋上。在变例中，每个金属片扇形具有柱形外周边边沿，所述外周边边沿压靠和紧固到所述内平台的内表面上。

所述耐磨材料元件可紧固到所述金属片扇形的柱形边沿的内表面，或者可选地紧固到第二个大致柱形的金属片部件的扇形，所述扇形装配到和紧固到第一个金属片扇形的柱形边沿的内表面。

有利地，金属片扇形具有朝向相邻转子盘延伸的边沿，以限制热气体沿径向从涡轮流动部分向内流入容纳迷宫型密封的环形间隙中。所述金属片扇形的边沿可例如由通过硬焊或熔焊紧固到所述金属片扇形的金属片环形件形成。

本发明喷嘴的内平台优选由扇化柱形壁形成，所述平台的扇形为铸件并承载密封条，所述密封条在一端熔焊或硬焊到平台扇形并在另一端以滑动接触方式压靠相邻的平台扇形，所述相邻的平台扇形与承载所述耐磨材料元件的金属片扇形对准。

本发明还提供一种涡轮机涡轮，其特征在于，其包括前述类型的喷嘴。本发明还提供一种涡轮机，例如飞机涡轮喷气发动机或涡轮螺旋桨发动机，其特征在于，其包括装配有至少一个前述喷嘴的涡轮。

附图说明

通过阅读以下通过非限制性示例方式并参照附图提供的描述，将会更好地理解本发明，而且本发明的其它细节、特征和优点将更清楚地显现，其中：

图1是包括现有技术喷嘴的涡轮机的低压涡轮的轴向截面的示意性半视图；

图2是装配有本发明喷嘴的涡轮机的低压涡轮的局部示意性半视图；和

图3是对应于图2并显示出本发明变例的视图。

具体实施方式