專(zhuān)利名稱(chēng)：用雙方向作用的條帶型密封件對(duì)艙室空氣空腔密封的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)，從上游側(cè)到下游側(cè)(文中上游方向和下游方向是根據(jù)初級(jí)流動(dòng)的循環(huán)流動(dòng)方向而定義的)，該發(fā)動(dòng)機(jī)依次包括高壓壓縮機(jī)、擴(kuò)壓器隔柵、以及一燃燒室，所述高壓壓縮機(jī)包括一外殼管，其在徑向上為所述初級(jí)流動(dòng)界定出了流動(dòng)管道，且與一沿徑向向外延伸的環(huán)形結(jié)構(gòu)相連接，在壓縮機(jī)所述外殼管的軸向延長(zhǎng)線上，所述隔柵包括一外殼體，該外殼體與一面朝向后方的圓錐形支柱相連接，錐形支柱界定了所述燃燒室在上游側(cè)的端部，所述錐形支柱自身被連接到一個(gè)向上游延伸的外套殼上，且該外套殼利用緊固裝置固定到所述環(huán)形結(jié)構(gòu)上，所述錐形支柱、所述外套殼、以及所述環(huán)形結(jié)構(gòu)圍成了一個(gè)環(huán)繞著所述隔柵的腔室，在所述錐形支柱上制有一個(gè)空氣泄放孔，以便于使燃燒室的端部與所述腔室相通，所述外套殼上設(shè)置有用于泄放空氣的出氣口，且在所述環(huán)形結(jié)構(gòu)與隔柵的所述外殼體之間設(shè)置密封裝置，以將所述腔室與初級(jí)流動(dòng)的管道隔絕開(kāi)。
背景技術(shù)：
在裝備有至少一臺(tái)噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的飛機(jī)上，艙室消耗的空氣是在燃燒室的末端處的一個(gè)區(qū)域泄放出去的，在該區(qū)域中，排氣對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)總體效率的負(fù)面影響最小。放氣工作是利用制在錐形支柱上的泄放孔來(lái)完成的，這就使得為泄放空氣而設(shè)置的出氣口的安裝變得容易。這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要在高壓壓縮機(jī)的管道與位于擴(kuò)壓器隔柵上方的腔室之間形成相對(duì)密封。
由于隔柵與壓縮機(jī)外殼管之間在軸向上存在1.5mm數(shù)量級(jí)的相對(duì)位移、且在徑向上也存在大致同一數(shù)量級(jí)的相對(duì)位移，上述的密封更加難于實(shí)現(xiàn)，出現(xiàn)相對(duì)位移的原因在于發(fā)動(dòng)機(jī)的各個(gè)部件在高壓、高溫的環(huán)境中會(huì)產(chǎn)生熱力學(xué)響應(yīng)和機(jī)械響應(yīng)，其中，所述的高壓可達(dá)到30bar，溫度可達(dá)到650℃。
就目前的技術(shù)而言，適于在壓縮機(jī)和隔柵外殼之間形成密封的方案是這樣的設(shè)置一個(gè)密封件，其是由條帶制成的，且頂擠著一些彈簧而與其實(shí)現(xiàn)對(duì)擠密封。這種密封技術(shù)實(shí)際上允許兩部件之間產(chǎn)生足夠大的位移。
圖1表示了這樣的現(xiàn)有技術(shù)，圖中表示出了一噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)高壓壓縮機(jī)1的最后一級(jí)，在初級(jí)流動(dòng)F1的流動(dòng)方向上，最后一級(jí)壓縮機(jī)從上游到下游依次包括一固定輪葉環(huán)2，在徑向方向上其從一外殼體3向內(nèi)延伸；一隨后的轉(zhuǎn)動(dòng)葉片環(huán)4，其被安裝在一壓縮機(jī)轉(zhuǎn)輪的外周面上，并向外延伸，直至達(dá)到壓縮機(jī)外管殼6為止，外管殼6與外殼3在徑向上共同圍出了初級(jí)流動(dòng)的流動(dòng)管道，外管殼6與一環(huán)形結(jié)構(gòu)7相連接，在經(jīng)過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)軸線的平面內(nèi)，該環(huán)形結(jié)構(gòu)的剖面構(gòu)造為V形，其在徑向上向外延伸，且被螺栓固定到發(fā)動(dòng)機(jī)的外殼上。
在壓縮機(jī)1的下游側(cè)，設(shè)置了一個(gè)擴(kuò)壓器隔柵10，其接收來(lái)來(lái)自于壓縮機(jī)1的壓縮空氣，并將其輸送向燃燒室11。在壓縮機(jī)1外管殼6的軸向延長(zhǎng)線上，隔柵10具有一外殼體12，其與一圓錐形的支柱13相連接，該支柱面朝向噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的后方，該錐形支柱13構(gòu)成了燃燒室11上游端的壁板，且其徑向外側(cè)區(qū)域被連接到一外套殼14上，外套殼14在向著上游的方向上延伸，并具有一上游凸緣15，通過(guò)該凸緣，可使用螺栓將由燃燒室和擴(kuò)壓器組成的組件固定到環(huán)形結(jié)構(gòu)7的徑向外凸緣16上。
這樣一來(lái)，在軸向上，由環(huán)形結(jié)構(gòu)7和錐形支柱13就圍成了一個(gè)環(huán)繞著擴(kuò)壓器隔柵10的腔室20，而在徑向上，該腔室的外側(cè)是由外套殼14限定的，其內(nèi)側(cè)是由壓縮機(jī)外管殼6的下游部分6a和外殼體12的上游部分12a限定的，其中，一間隙21將下游部分6a和上游部分12a分隔開(kāi)。
錐形支柱13上具有空氣泄放孔22，其位于燃燒室的端部上，且外套殼14上設(shè)置有一個(gè)出氣口23，其用于輸送一定量空氣來(lái)向飛機(jī)的艙室供氣或冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)的其它部件。
如圖2中詳細(xì)表示的那樣，利用由條帶30制成的一扇段形密封件，在壓縮機(jī)管道與腔室20之間實(shí)現(xiàn)了密封，其中，條帶30上貼襯著對(duì)頂?shù)拿芊饧?1，該扇段形密封件被安裝在擴(kuò)壓器隔柵外套殼12上游部分12a的外周面上。為此目的，在該上游部分12a的整個(gè)圓周上由兩凸緣圍成一溝槽32，其中，上游側(cè)的凸緣由標(biāo)號(hào)33a指代，下游側(cè)的標(biāo)號(hào)由33b指代，這兩個(gè)凸緣上鉆制有孔洞，用于穿入緊固鉚釘34。利用彈簧35使條帶30和對(duì)置密封件31與上游側(cè)凸緣33a的下游側(cè)表面保持支承接觸關(guān)系，并由鉚釘34將它們保持到一起。與此類(lèi)似，彈簧35也被鉚釘34保持著。環(huán)形結(jié)構(gòu)7的徑向內(nèi)側(cè)部分具有一環(huán)形突出部40，其在軸向上延伸到腔室20中，從圖2可看出，在壓縮機(jī)1的外管殼6與擴(kuò)壓器的外殼體12之間不存在任何軸向位移的情況下，環(huán)形突出部的端部位于上游凸緣33a的上方。
在將突出部40與上游凸緣33a分開(kāi)的環(huán)形區(qū)域處，彈簧35頂承在密封件上。另外，腔室20中的氣壓略大于間隙21處管道中的氣壓。
在突出部40側(cè)面和上游凸緣33a的側(cè)面上，為密封件30所設(shè)置的支承點(diǎn)為凸起的形狀。在圖2所示的結(jié)構(gòu)中，彈簧35與密封件30兩表面之間壓力差的合力將平板狀的條帶30頂壓在那些側(cè)面上，從而實(shí)現(xiàn)了密封。
如圖4和圖5所示，在某些飛行階段，條帶30與突出部40之間的頂承會(huì)留出一個(gè)泄露間隙，尤其是當(dāng)突出部40移動(dòng)而經(jīng)過(guò)溝槽32的上方時(shí)。在兩相鄰的彈簧之間，條帶30從突出部處離開(kāi)，此時(shí)，只有兩表面之間的壓力差(該作用力是很小的)可阻止該分離的出現(xiàn)。從而，在條帶與突出部40的端部之間形成了一個(gè)漏氣間隙41。
從圖3可見(jiàn)，與上述情況相反，當(dāng)擴(kuò)壓器隔柵10遠(yuǎn)離壓縮機(jī)1時(shí)，利用條帶30的變形，壓力差所產(chǎn)生的作用力和彈簧35的作用力能實(shí)現(xiàn)正確的密封。
圖2中的雙箭頭代表了外套殼6的下游端與擴(kuò)壓器隔柵10外殼體12的上游端之間的軸向和徑向相對(duì)位移。
應(yīng)當(dāng)指出的是，這種安裝于外殼體12上密封系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)使得燃燒室/擴(kuò)壓器組件能通過(guò)如下的操作而被組裝到壓縮機(jī)上即在軸向上相對(duì)于壓縮機(jī)進(jìn)行位移，然后再將外凸緣15和16用螺栓緊固起來(lái)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在腔室與初級(jí)流動(dòng)的管道之間實(shí)現(xiàn)精確的密封，而不論間隙如何變化、被密封區(qū)域兩表面之間的壓力差如何變動(dòng)。
本發(fā)明借助于如下的方案而實(shí)現(xiàn)了上述的目的密封裝置包括一第一密封件和一第二密封件，兩密封件均為扇段型式，且是由貼襯著對(duì)置密封件的條帶構(gòu)成，并受到彈簧的作用力，所述第一密封件被安裝到一第一溝槽內(nèi)，該溝槽是環(huán)繞著擴(kuò)壓器隔柵外套殼的上游部分而設(shè)置的，該第一密封件的條帶支承在一第一突出部的下游端上，其中的第一突出部與環(huán)形結(jié)構(gòu)制為一體，所述第二密封件被裝配到一第二溝槽內(nèi)，第二溝槽被設(shè)置在所述環(huán)形結(jié)構(gòu)的下方，第二密封件的條帶支承在與所述環(huán)形結(jié)構(gòu)一體的一第二突出部的上游端、以及與外套殼所述上游部分一體的一第三突出部的上游端上。
安裝一個(gè)反向作用的第二密封件的設(shè)計(jì)能達(dá)到如下的效果可對(duì)壓差作用方向的所有改變作出響應(yīng)，而且，由于在兩密封件之間形成了一個(gè)氣密過(guò)渡倉(cāng)而使氣壓梯度變得非常小，從而為氣體的通過(guò)另外增加了難度，進(jìn)而可增強(qiáng)密封系統(tǒng)。
第一溝槽是由一上游凸緣和一下游凸緣圍成的，利用緊固在所述兩凸緣上的鉚釘而保持著第一密封件和第一彈簧，并在所述上游凸緣的上游側(cè)表面上制有第三突出部。
環(huán)形結(jié)構(gòu)包括一朝向后方的、在徑向上位于內(nèi)側(cè)的部分，第二溝槽是由所述部分和一第三凸緣圍成的，第三凸緣位于上游凸緣的上方，第一突出部從所述第三凸緣的徑向內(nèi)端向下游方向延伸，另外，該徑向內(nèi)端還具有一第二突出部，其向上游方向延伸，且第二密封件支承在該突出部上。


在閱讀了下文參照附圖所作的示例性描述之后，可清楚地認(rèn)識(shí)到本發(fā)明其它的優(yōu)點(diǎn)和特征，在附圖中圖1到圖5表示的是現(xiàn)有技術(shù)，其中圖1是一個(gè)經(jīng)過(guò)噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)軸線的半剖面圖，表示了壓縮機(jī)和擴(kuò)壓器的下游部件，圖中表示出了與燃燒室端部相通的腔室、以及根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的密封件安裝結(jié)構(gòu)，其中，空氣是從所述腔室泄放出去到飛機(jī)的艙室中的，密封件被安裝在該腔室與初級(jí)流動(dòng)的管道之間；圖2以放大的比例表示了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的密封件的結(jié)構(gòu)；
圖3表示出了當(dāng)壓縮機(jī)外管殼與擴(kuò)壓器隔柵外套殼之間的間隙增大時(shí)密封件發(fā)生變形的情形；圖4表示了當(dāng)間隙減小時(shí)同一密封件產(chǎn)生的變形；圖5中的軸測(cè)圖表示了密封件在間隙減小時(shí)的情形，該附圖表示出了漏氣間隙；圖6表示了由本發(fā)明提出的密封系統(tǒng)，其用于將空腔與初級(jí)流動(dòng)的管道隔絕起來(lái)；以及圖7表示了將壓縮機(jī)體與擴(kuò)壓器/燃燒室組件緊固到一起的方式。
具體實(shí)施例方式
圖1到圖5表示的是現(xiàn)有技術(shù)，在本文的背景技術(shù)部分已對(duì)此作了詳細(xì)描述，下面將不再作任何介紹。
圖6表示了由本發(fā)明提出的密封系統(tǒng)，其用于將腔室20與初級(jí)流動(dòng)F1的管道隔絕開(kāi)。在該附圖中，圍成腔室20的各個(gè)元件的標(biāo)號(hào)與圖1到圖5中對(duì)應(yīng)元件的標(biāo)號(hào)是相同的。
密封系統(tǒng)包括一第一密封件50，其被安裝在擴(kuò)壓器隔柵10外殼體12上游部分12a的外周面上，該第一密封件與圖2所示現(xiàn)有技術(shù)中的密封件相類(lèi)似；以及一第二密封件60，其位于第一密封件的上游，且同樣為條帶型，且由壓縮機(jī)環(huán)形結(jié)構(gòu)7上的徑向內(nèi)側(cè)部分7a支承著。
為此目的，其延伸方向基本上平行于錐形支柱13的部分7a具有一第三凸緣70，其位于上游凸緣33a的上方，并向徑向內(nèi)側(cè)延伸，該凸緣的徑向內(nèi)端部具有一第一突出部71，其向下游方向延伸，并具有一第二突出部72，其向上游方向延伸。
第一密封件50的條帶30支承在第一突出部71的自由端上。利用鉚釘34將這些條帶被夾持在分隔開(kāi)上游凸緣33a和下游凸緣33b的溝槽32中，且利用彈簧35將這些條帶頂承在上游凸緣33a的下游表面上、以及第一突出部71的自由端上，與上文情況類(lèi)似，彈簧35也被鉚釘34保持著，且支承在下游凸緣33的上游表面上。
第三凸緣70與環(huán)形結(jié)構(gòu)的部分7a共同圍成了一條溝槽73，其與溝槽32具有相同的功能。由第三凸緣70支承著的銷(xiāo)體保持著第二密封件60的條帶30和對(duì)置密封件31的徑向外側(cè)區(qū)域。
在第三凸緣的上游，部分7a還包括突出片74，其用于借助于鉚接將第二彈簧75保持定位，這些第二彈簧向第二密封件60的條帶30和對(duì)置密封件31施加作用力，從而使這些條帶不僅支承在第二突出部72的上游端上、而且支承在第三突出部76上，其中，第三突出部76被制在上游凸緣33a上游側(cè)表面的外周面上。
兩密封件50、60的作用方式都與圖1到圖5所示現(xiàn)有技術(shù)中密封件的方式相同，但卻作用在相反的方向上。
為了防止這兩密封件的之一出現(xiàn)圖4和圖5所示的構(gòu)造，第一突出部71和第二突出部72的延伸程度被設(shè)計(jì)成這樣不論兩元件在工作過(guò)程中的軸向位移如何變化，兩突出部都始終位于上游凸緣33a的上方。換言之，將第一突出部71端部與第二突出部72端部分離開(kāi)的距離小于上游凸緣33a的厚度，其中，凸緣33a的厚度被第三突出部76的長(zhǎng)度加大了。
圖7表示了在由擴(kuò)壓器和燃燒室構(gòu)成的組件與壓縮機(jī)這兩個(gè)部件被組裝到一起之前時(shí)、組件上第一密封件50以及壓縮機(jī)上第二密封件的構(gòu)造。
兩部件被設(shè)置成在軸向上分開(kāi)一定距離，從而，通過(guò)使二者在軸向上相互靠近可將第一密封件50頂承到第一突出部71上、并將第二密封件60頂承到第三突出部76上。當(dāng)環(huán)形結(jié)構(gòu)7的凸緣16與外套殼14的凸緣15處于相互并排對(duì)齊的狀態(tài)時(shí)，可利用螺栓將二者緊固起來(lái)。這樣就實(shí)現(xiàn)了組件的“密閉”。
權(quán)利要求
1.一種噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)，從上游側(cè)到下游側(cè)，上游方向和下游方向是由初級(jí)流動(dòng)的循環(huán)流動(dòng)方向定義的，該發(fā)動(dòng)機(jī)依次包括高壓壓縮機(jī)(1)、擴(kuò)壓器隔柵(10)、以及一燃燒室，所述高壓壓縮機(jī)包括一外殼管(6)，其在徑向上為所述初級(jí)流動(dòng)界定出了流動(dòng)管道，且與一沿徑向向外延伸的環(huán)形結(jié)構(gòu)(7)相連接，在壓縮機(jī)所述外殼管(6)的軸向延長(zhǎng)線上，所述隔柵包括一外殼體(12)，該外殼體與一面朝向后方的圓錐形支柱(13)相連接，錐形支柱界定了所述燃燒室在上游側(cè)的端部，所述錐形支柱自身被連接到一個(gè)向上游延伸的外套殼(14)上，且該外套殼利用緊固裝置固定到所述環(huán)形結(jié)構(gòu)(7)上，所述錐形支柱、所述外套殼、以及所述環(huán)形結(jié)構(gòu)圍成了一個(gè)環(huán)繞著所述擴(kuò)壓器隔柵(10)的腔室(20)，在所述錐形支柱(13)上制有一個(gè)空氣泄放孔(22)，以便于使燃燒室的端部與所述腔室(22)相通，所述外套殼上設(shè)置有用于泄放空氣的出氣口(23)，且在所述環(huán)形結(jié)構(gòu)(7)與隔柵的所述外殼體(12)之間設(shè)置密封裝置，以將所述腔室(20)與初級(jí)流動(dòng)的管道隔絕開(kāi)，其特征在于密封裝置包括第一密封件(50)和第二密封件(60)，兩密封件均為扇段型式，且是由貼襯著對(duì)置密封件的條帶構(gòu)成，并受到彈簧的作用力，所述第一密封件(51)被安裝到第一溝槽(32)內(nèi)，該溝槽是環(huán)繞著擴(kuò)壓器隔柵外殼體(12)的上游部分(12a)而設(shè)置的，在第一彈簧(35)的作用下，該第一密封件的條帶支承在一第一突出部(71)的下游端上，其中的第一突出部與環(huán)形結(jié)構(gòu)(7)制為一體，所述第二密封件(60)被裝配到一第二溝槽(73)內(nèi)，第二溝槽被設(shè)置在所述環(huán)形結(jié)構(gòu)(7)的下方，在第二彈簧(75)的作用下，第二密封件的條帶支承在與所述環(huán)形結(jié)構(gòu)一體的一第二突出部(72)的上游端、以及與外殼體所述上游部分(12a)一體的一第三突出部(76)的上游端上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于第一溝槽(32)是由一上游凸緣(33a)和一下游凸緣(33b)圍成的，利用緊固在所述兩凸緣上的鉚釘(34)而保持著第一密封件和第一彈簧，并在所述上游凸緣(33a)的上游側(cè)表面上形成第三突出部(76)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于環(huán)形結(jié)構(gòu)(7)包括一朝向后方的、在徑向上位于內(nèi)側(cè)的部分(7a)，第二溝槽(73)是由所述部分(7a)和一第三凸緣(70)圍成的，第三凸緣(70)位于上游凸緣(33a)的上方，第一突出部(71)從所述第三凸緣(70)的徑向內(nèi)端向下游方向延伸，該徑向內(nèi)端還帶有第二突出部(72)，其向上游方向延伸，且第二密封件(60)支承在該第二突出部上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于第二彈簧(75)被固定到所述環(huán)形結(jié)構(gòu)(7)上制出的突出片(74)上，且該固定結(jié)構(gòu)獨(dú)立于利用銷(xiāo)桿將第二密封件(60)的條帶和對(duì)置密封件固定到第二溝槽(73)內(nèi)的結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明涉及對(duì)一腔室的密封，空氣從該腔室流出到艙室中，該腔室一方面是由壓縮機(jī)的外殼管(6)和與殼管相連接的環(huán)形結(jié)構(gòu)(7)圍成的，另一方面是由擴(kuò)壓器隔柵的外殼體(12)和一支柱(13)界定的，支柱被連接到所述外殼體、以及一發(fā)動(dòng)機(jī)外套殼(14)上，外套殼與環(huán)形結(jié)構(gòu)(7)緊固到一起。一第一密封件(51)被安裝到一第一溝槽(32)內(nèi)，該溝槽是環(huán)繞著擴(kuò)壓器隔柵外殼體(12)的上游部分(12a)而設(shè)置的，該第一密封件的條帶支承在一第一突出部(71)的下游端上，其中的第一突出部與環(huán)形結(jié)構(gòu)(7)制為一體。一第二密封件(60)被裝配到一第二溝槽(73)內(nèi)，第二溝槽被設(shè)置在所述環(huán)形結(jié)構(gòu)(7)的下方，第二密封件的條帶支承在與所述環(huán)形結(jié)構(gòu)一體的一第二突出部(72)的上游端、以及外殼體上游部分(12a)上制出的一第三突出部(76)的端部上。
文檔編號(hào)F04D29/08GK1598271SQ20041007919
公開(kāi)日2005年3月23日 申請(qǐng)日期2004年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月19日
發(fā)明者吉勒·勒普雷特, 貝特朗·蒙維爾 申請(qǐng)人:Snecma發(fā)動(dòng)機(jī)公司