[发明专利]用于涡轮发动机的压缩机外壳

说明书

用于涡轮机械的压缩机外壳(50)，该外壳(50)包括:‑包括径向内表面(52.1)的壳(52)；‑上游套圈(54)；和‑下游套圈(56)；每个套圈(54，56)具有能够限定气流(18)的相应的内表面(54.5，56.5)，并且每个套圈(54，56)具有面向所述壳(52)的内表面(52.1)的外表面(54.1，56.1)，套圈(54，56)以悬臂方式附接到所述壳并被轴向布置以便由轴向间隙(58)分开。本发明还涉及一种涡轮机械，其包括这种外壳和一排(76)可变定子叶片(78)。

技术领域

本发明涉及涡轮机械的设计，特别是飞机涡轮喷气发动机或飞机涡轮螺旋桨发动机的设计。本发明特别地涉及压缩机的外壳(casing)。

背景技术

在轴流式涡轮机械中，特别是在其压缩机中，气流被交替的转子叶片和定子叶片压缩。定子叶片从界定气流路径的罩径向向内延伸。EP 1 426 559A1描述了这种轴流式涡轮机械的压缩机结构的示例。保持定子叶片的罩具有上游和下游凸缘，以将罩附接到位于罩上游的风扇外壳和位于罩下游的压缩机间外壳。因此，罩一方面是在它所附接的各种外壳之间传递轴向力和扭矩的矢量，另一方面它支撑压缩机内部的定子叶片所承受的力。这两个力源会产生应力集中区域，特别是在叶片固定到罩上的区域。确保这些应力区域机械强度的常用方法是为罩提供额外的厚度或提供增强部件，从而提供额外重量。

发明内容

技术问题

本发明的目的是克服上述缺点，特别是提供一种更轻的压缩机和涡轮机械，而不降低它们的机械强度。

技术方案

本发明的目的是一种用于涡轮机械、特别是用于飞机涡轮喷气发动机的压缩机外壳，该外壳的显著之处在于它包括:包括径向内表面的壳；上游套圈；和下游套圈，每个套圈具有能够限定气流的相应内表面，并且每个套圈具有面向壳的内表面的相应外表面，套圈以悬臂方式固定到壳上，并且以在它们之间具有轴向间隙的方式轴向布置，每个套圈包括相应的远端轴向端，这些远端轴向端限定了它们之间的所述轴向间隙，并且套圈仅在与它们的远端轴向相对的它们各自的近端处连接到壳。

换句话说，该技术方案旨在将外壳由于其在涡轮机械中的中间位置而必须传递的外力与由外壳内的叶片引起的力分离。

通过“面向”，我们是指套圈的外表面和壳的内表面之间的径向接近性。套圈的外表面可以在套圈和壳之间的紧固件处接触所述壳，并且可以以少量的安装间隙隔开。这种突出(overhang)避免了套圈的外表面和壳的内表面之间的摩擦，从而避免了力从套圈传递到所述壳。如下所述，悬臂可以是套圈的轴向长度的大约80％。

套圈之间的轴向间隙不仅仅是允许叶片彼此靠近安装以吸收一定制造公差的间隙。该间隙是有意的间隙，旨在防止两个套圈之间的任何轴向接触，以避免力从一个套圈传递到另一个套圈。换句话说，每个套圈仅与套圈的壳和叶片接触；并且每个套圈的力平衡因此受限于套圈上或其支撑的定子叶片上的气流引起的力、附连到所述壳的反作用力和重力。

根据本发明的有利实施例，外壳可以包括一个或多个以下特征，这些特征是孤立的或以任何技术上可能的组合获得的:

-套圈之间的轴向间隙是这样的尺寸的使得当所述壳在压缩机的最大允许热机械条件的作用下被压缩时，套圈保持轴向彼此间隔。由于即使在涡轮机械运行期间也需要轴向间隙，因此其应以这样的方式设计使得间隙即使在极端运行条件下也存在。因此，该间隙被设计为所述壳的极端变形的结果，是针对压缩机允许的最大热机械条件计算的。这些边界条件是本领域技术人员已知的；

-套圈彼此独立地附接在所述壳上。因此，套圈在所述壳的不同区域附接到所述壳上；