CN111655974B - 包括已安装的分流叶片的涡轮间壳体 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种涡轮间壳体(1)，其包括：内护罩(10)、外护罩(20)以及在内护罩(10)与外护罩(20)之间延伸的一组臂(2)；以及定位在臂(2)之间的一组分流叶片(30)，每个分流叶片(30)包括内平台(33)和外平台(36)。内护罩(10)包括用于滑动地接纳一个或多个内平台(33)的至少一个内凹槽(11)。外护罩(20)包括用于滑动地接纳一个或多个外平台(36)的至少一个外凹槽(21)。涡轮间壳体进一步包括用于在内凹槽(11)和外凹槽(21)中锁定分流叶片(30)的锁定装置(4，5)。分流叶片使用在相应肋部(12，22)中延伸的多个榫头(39)进行布置。

Description

包括已安装的分流叶片的涡轮间壳体

技术领域

本发明总体上涉及一种涡轮机，特别是涉及一种涵道涡轮机，并且更具体地涉及一种在这种涡轮机中执行涡轮分配器功能的涡轮叶片框架(涡轮叶片的结构)类型的涡轮间壳体。

背景技术

涵道涡轮机通常沿气体流动方向从上游到下游包括风扇、环形的主流动路径和环形的次级流动路径。因此，由风扇吸入的空气的质量被分成在主流动路径中进行循环的主流以及与主流同心并且在次级流动路径中进行循环的次级流。

主流动路径穿过主体，该主体包括一个或多个压缩机级(例如低压压缩机和高压压缩机)、燃烧室、一个或多个涡轮级(例如高压涡轮和低压涡轮)以及排气喷嘴。

按照本身已知的方式，涡轮机还包括涡轮间壳体，该涡轮间壳体的毂部被安装在高压涡轮壳体与低压涡轮壳体之间。涡轮间毂部包括整流罩(或整流罩)，该整流罩包括内护罩和外护罩以及臂，该内护罩和外护罩共同界定了高压涡轮与低压涡轮之间的流动路径，该臂在内护罩与外护罩之间径向地延伸。

整流罩可以具有单轮廓构造并且仅包括臂。可替代地，整流罩可以具有多轮廓构造，并且除了臂之外还包括分流叶片(或分流器)。在这种情况下，一个或多个分流叶片被插入在臂之间，并且与较粗且具有长的弦的臂相比，该一个或多个分流叶片具有小的弦。在此，弦可以被理解为在其与外护罩的连接处对臂或分流叶片的前缘和后缘进行连接的部段。

单轮廓构造更常规且更易于制造。然而，臂的集成可能是困难的，因为通过臂对气流进行偏转的需要会导致强烈弯曲的空气动力学轮廓。在多轮廓构造中，气流的偏转是经由臂的下游部分以及分流叶片进行的，这允许在臂的上游部分中维持几乎对称的轮廓。另外，多轮廓构造具有显著的空气动力学优化潜力，因为该多轮廓构造包括能够根据需要进行调整的大量参数。然而，更难以实现具有多轮廓构造的整流罩。通常，该具有多轮廓构造的整流罩通过铸造或通过安装分流叶片来获得。

文献EP 2 860 354、EP 2 835 503和GB 1 058 759描述了一种用于涡轮机的涡轮间壳体，该涡轮间壳体包括内护罩、外护罩、一组臂以及在臂的下游处安装在内护罩和外护罩上的一组分流叶片。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于多轮廓型涡轮机的涡轮间壳体，与常规的涡轮间壳体相比，该涡轮间壳体易于以适中的成本进行生产并且其维护变得容易。

为此，本发明提出了一种用于涡轮机的涡轮间壳体，该涡轮间壳体包括：

-内护罩、外护罩以及在内护罩与外护罩之间径向地延伸的一组臂，内护罩和外护罩围绕纵向轴线同轴地延伸，

-沿周向被定位在臂之间的一组分流叶片，每个分流叶片包括根部和头部，该根部设置有被固定至内护罩上的内平台，该头部设置有被固定至外护罩上的外平台。

内护罩包括被构造成滑动地接纳一个或多个内平台的至少一个内凹槽。外护罩包括被构造成滑动地接纳一个或多个外平台的至少一个外凹槽。此外，涡轮间壳体进一步包括用于在内凹槽和外凹槽中阻挡分流叶片的装置。

上述涡轮间壳体的某些优选但非限制性的特征如下，这些特征可被单独或组合使用：

-至少一个肋部形成在每个内凹槽和每个外凹槽中，每个内平台和每个外平台包括从所述平台突出的凸部，该凸部被构造成穿入内凹槽的肋部或相应的外凹槽的肋部中，以便在所述内凹槽和外凹槽中径向地阻挡分流叶片。

-每个内平台和每个外平台具有上游面和下游面并且包括两个凸部，所述凸部中的第一凸部从上游面延伸，而所述凸部中的第二凸部从下游面延伸，并且其中，每个内凹槽和每个外凹槽具有上游边界和下游边界，肋部形成在每个上游边界和每个下游边界中并且被构造成接纳相关联的凸部。

-阻挡装置包括：形成在内护罩和内平台中的一组孔口以及一组防旋转销，每个防旋转销一方面被插入到内护罩的孔口和内平台的孔口中；和形成在外护罩和外平台中的一组孔口以及一组防旋转销，每个防旋转销一方面被插入到外护罩的孔口和外平台的孔口中。

-臂与内护罩和外护罩一体地形成并且形成为一体件。

-臂沿纵向轴线的方向在比分流叶片大的长度上延伸。

-每个臂和每个分流叶片具有弦，臂的弦大于分流叶片的弦。

-涡轮间壳体被扇区化，使得内护罩和外护罩各自包括多个环形扇区。

-内护罩和外护罩的每个环形扇区包括轴向边缘，每个轴向边缘被构造成与内护罩或外护罩的另一环形扇区的相关联的轴向边缘相对地固定，并且其中，内护罩和外护罩的每个环形扇区的内凹槽和外凹槽通到所述环形扇区的轴向边缘上。和/或

-涡轮间壳体包括单个臂和至少两个分流叶片、优选为三个分流叶片，该单个臂与内护罩的环形扇区之一以及外护罩的环形扇区之一一体地形成并且形成为一体件。

附图说明

通过阅读下面的详细描述并参考通过非限制性示例给出的附图，本发明的其他特征、目的和优点将更好地显现，并且在附图中：

图1是根据本发明的涡轮间壳体扇区的示例的下游的透视图，该涡轮间壳体包括臂和三个分流叶片。

图2是下游的透视图，示出了图1的涡轮间壳体扇区的分流叶片中的两个分流叶片的安装。

图3a是图1的不具有分流叶片的涡轮间壳体扇区的仰视图。

图3b是图1的不具有分流叶片的涡轮间壳体扇区的俯视图。

图4是可用于根据本发明的涡轮间壳体的分流叶片的示例性实施例的透视图。

图5是在分流叶片处的涡轮间壳体的示例性实施例的截面图。

具体实施方式

根据本发明的涡轮间壳体1包括：

-内护罩10、外护罩20以及在内护罩10与外护罩20之间径向地延伸的一组臂2。内护罩10和外护罩20围绕纵向轴线X同轴地延伸。

-一组分流叶片30，其包括被固定至内护罩10上的根部31以及被固定至外护罩20上的头部32。

分流叶片30沿周向被定位在臂2之间。特别地，一个或多个分流叶片30可以在两个相邻的臂2之间延伸。应当注意，常规上，每个分流叶片30的弦比每个臂2的弦短。此外，每个分流叶片30包括被固定在其根部31上的内平台33以及被固定在其头部32上的外平台36。

内护罩10包括被构造成滑动地接纳一个或多个内平台33的至少一个内凹槽11，并且外护罩20包括被构造成滑动地接纳一个或多个外平台36的至少一个外凹槽21。

最后，涡轮间壳体1包括用于在凹槽中阻挡分流叶片30的装置4、5。

在本说明书中，当部分靠近纵向轴线X(而不是远离纵向轴线X)时，该部分将由“内”而不是“外”表示。在垂直于纵向轴线X的平面中延伸且与该纵向轴线X相交的轴线或方向将由“径向”表示。平行于纵向轴线X的轴线或方向将由“轴向”表示。

最后，相对于涡轮间壳体中的气体流动方向定义了上游和下游。

因此，分流叶片30经由其内平台33和其外平台36被安装和固定在涡轮间壳体1的其余部分上，这允许简化涡轮间壳体1的制造以及维护操作。

实际上，使分流叶片30滑入与内护罩10和外护罩20相关联的内凹槽11和外凹槽21中以便定位所述分流叶片30，然后在该位置使用阻挡装置4、5将这些分流叶片固定至涡轮间壳体1的其余部分，就足够了。

一旦分流叶片30在内凹槽11和外凹槽21中就位，内平台33的径向外部面33a和外平台36的径向内部面36a就以延续内护罩10和外护罩20的方式延伸，以便重新构成流动路径。此外，内平台33和外平台36完全填充内凹槽和外凹槽，以便不留有能够产生压降的空腔。

为了便于涡轮间壳体1的生产，可以将涡轮间壳体扇区化，也就是说，内护罩10和外护罩20可以分别由多个环形扇区形成，每个环形扇区承载一个或多个臂2。于是，每个环形扇区包括两个轴向边缘3并且在其轴向边缘3处成对地固定在一起，以便形成内护罩10和外护罩20。

内凹槽11和外凹槽21各自通到形成内护罩10和外护罩20的环形扇区的轴向边缘3之一上，以便允许将内平台33和外平台36插入到相关联的内凹槽11和外凹槽21中。

优选地，每个环形扇区仅包括一个臂2。然而，每个环形扇区可以包括在相关联的臂2的两侧上延伸的两个内凹槽11(相应地，两个外凹槽21)(参见例如图3b)。于是，每个凹槽通到相关联的轴向边缘3中。然而，应当注意，相同的凹槽可以接纳多个分流叶片30。例如，图1和图2示出了涡轮间壳体扇区的示例，该涡轮间壳体扇区包括臂，该臂的一侧被一个分流叶片30包围，而另一侧被两个分流叶片30包围。

至少一个肋部12、22形成在每个内凹槽11和每个外凹槽21中，并且每个内平台33和每个外平台36包括相关联的凸部39。

更具体地，每个内凹槽11(相应地，每个外凹槽21)由内壁13(相应地，外壁23)和外周边界界定，该外周边界包括上游边界14、24和下游边界15、25。肋部12、22通过在轴向边缘3中的、内凹槽11的轴向边缘(相应地，外凹槽21的轴向边缘)处开口而形成在内凹槽11(相应地，外凹槽21)的上游边界14、24和下游边界15、25两者中。

此外，分流叶片30的内平台33(相应地，外平台36)具有被构造成与内凹槽11(相应地，外凹槽21)的上游边界14相对的上游面34、37以及被构造成与内凹槽11(相应地，外凹槽21)的下游边界15相对的下游面35、38。该分流叶片进一步包括从内平台的上游面34(相应地，外平台36的上游面37)突出并且被构造成在上游边界14、24的肋部12、22中滑动的凸部39，以及从内平台33的下游面35(相应地，外平台36的下游面38)突出并且被构造成在下游边界15、25的肋部12、22中滑动的凸部39。因此，凸部39和相关联的肋部12、22允许在内凹槽11和外凹槽21中引导分流叶片30并且防止这些分流叶片径向移位。

为了允许分流叶片30相对于内护罩10和外护罩20滑动，内凹槽11和外凹槽21的径向截面在形成所述护罩10、20的环形扇区的轴向边缘3之间是不变的。

阻挡装置4、5被构造成一旦分流叶片30在内凹槽11和外凹槽21中就位就将这些分流叶片阻挡就位。

为此，阻挡装置可以包括：

-形成在内护罩10和内平台33中的一组孔口4以及一组防旋转销5，每个防旋转销一方面被插入到内护罩10的孔口4和内平台33的孔口4中，和

-形成在外护罩20和外平台36中的一组孔口以及一组防旋转销，每个防旋转销5一方面被插入到外护罩20的孔口4和外平台36的孔口4中。

在附图中所示的示例性实施例中，在内护罩10和外护罩20中为每个分流叶片30形成孔口4。因此，涡轮间壳体1包括与分流叶片30一样多的防旋转销5。

在一个实施例中，孔口5是圆形的，并且具有垂直于内护罩10(相应地，外护罩20)的对称轴线。

臂2继而与内护罩10和外护罩20一体地形成(或者至少与这些臂固定至其上的内护罩10和外护罩20的环形扇区一体地形成)。为此，臂2可以与内护罩10和外护罩20一体地铸造。可替代地，臂2可以被安装和固定在内护罩10和外护罩20上。

在适当的情况下，可以将内平台33的径向内部面和外平台36的径向外部面局部地挖空以便减轻涡轮间壳体1的总重量，但在形成有孔口的区域中除外(参见图4)。

Claims (9)

1.一种用于涡轮机的涡轮间壳体(1)，所述涡轮间壳体包括：

-内护罩(10)、外护罩(20)以及在所述内护罩(10)与所述外护罩(20)之间径向地延伸的一组臂(2)，所述内护罩(10)和所述外护罩(20)围绕纵向轴线(X)同轴地延伸，

-沿周向被定位在所述臂(2)之间的一组分流叶片(30)，每个分流叶片(30)包括根部(31)和头部(32)，所述根部设置有被固定至所述内护罩(10)上的内平台(33)，所述头部设置有被固定至所述外护罩(20)上的外平台(36)，

所述内护罩(10)包括被构造成滑动地接纳一个或多个内平台(33)的至少一个内凹槽(11)，

所述外护罩(20)包括被构造成滑动地接纳一个或多个外平台(36)的至少一个外凹槽(21)，

所述涡轮间壳体进一步包括用于在所述内凹槽(11)和所述外凹槽(21)中阻挡所述分流叶片(30)的装置(4，5)，

所述涡轮间壳体的特征在于：

-每个内平台(33)和每个外平台(36)具有上游面(34，37)和下游面(35，38)并且包括两个凸部(39)，所述凸部(39)中的第一凸部从所述上游面(34，37)延伸，所述凸部(39)中的第二凸部从所述下游面(35，38)延伸，

-每个内凹槽(11)和每个外凹槽(21)具有上游边界(14，24)和下游边界(15，25)，肋部(12，22)形成在每个上游边界(14，24)和每个下游边界(15，25)中并且被构造成接纳相关联的凸部(39)，以便在所述内凹槽和所述外凹槽(11，21)中径向地阻挡所述分流叶片(30)。

2.根据权利要求1所述的涡轮间壳体(1)，其中，所述阻挡装置(4，5)包括：

-形成在所述内护罩(10)和所述内平台(33)中的一组孔口(4)以及一组防旋转销(5)，每个防旋转销(5)一方面被插入到所述内护罩(10)的孔口(4)和所述内平台(33)的孔口(4)中，和

-形成在所述外护罩(20)和所述外平台(36)中的一组孔口(4)以及一组防旋转销(5)，每个防旋转销(5)一方面被插入到所述外护罩(20)的孔口(4)和所述外平台(36)的孔口(4)中。

3.根据权利要求1或2所述的涡轮间壳体(1)，其中，所述臂(2)与所述内护罩(10)和所述外护罩(20)一体地形成。

4.根据权利要求1或2所述的涡轮间壳体(1)，其中，所述臂(2)沿所述纵向轴线(X)的方向在比所述分流叶片(30)大的长度上延伸。

5.根据权利要求1或2所述的涡轮间壳体(1)，其中，每个臂(2)和每个分流叶片(30)具有弦，所述臂的弦大于所述分流叶片(30)的弦。

6.根据权利要求1或2所述的涡轮间壳体(1)，其中，所述涡轮间壳体(1)被扇区化，使得所述内护罩(10)和所述外护罩(20)各自包括多个环形扇区。

7.根据权利要求6所述的涡轮间壳体(1)，其中，所述内护罩(10)和所述外护罩(20)的每个环形扇区包括轴向边缘(3)，每个轴向边缘被构造成与所述内护罩(10)或所述外护罩(20)的另一环形扇区的相关联的轴向边缘(3)相对地固定，并且其中，所述内护罩(10)和所述外护罩(20)的每个环形扇区的所述内凹槽(11)和所述外凹槽(21)通到所述环形扇区的轴向边缘(3)上。

8.根据权利要求6所述的涡轮间壳体(1)，其中，所述涡轮间壳体包括单个臂(2)和至少两个分流叶片(30)，所述单个臂与所述内护罩(10)的环形扇区之一以及所述外护罩(20)的环形扇区之一一体地形成。

9.根据权利要求6所述的涡轮间壳体(1)，其中，所述涡轮间壳体包括单个臂(2)和三个分流叶片(30)，所述单个臂与所述内护罩(10)的环形扇区之一以及所述外护罩(20)的环形扇区之一一体地形成。

Images