本發(fā)明涉及葉輪機(jī)械除冰裝置領(lǐng)域。更具體地，本發(fā)明涉及除冰裝置，用于將軸流式葉輪機(jī)械壓縮機(jī)的進(jìn)氣處的分流鼻部除冰裝置。本發(fā)明還涉及軸流式葉輪機(jī)械，其具體是飛機(jī)的渦輪噴射發(fā)動(dòng)機(jī)。

背景技術(shù)：

在飛行時(shí)，飛機(jī)的渦輪噴射發(fā)動(dòng)機(jī)易于結(jié)冰。冰的沉積局部形成在某些表面上。冰層的厚度和尺寸增加，其趨于使得飛機(jī)變重。而且，這種沉積通過改變表面的幾何形狀而影響葉輪機(jī)械的運(yùn)行，所述表面用于引導(dǎo)渦輪噴射發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行所需的流動(dòng)。

壓縮機(jī)的進(jìn)氣部會(huì)在分流鼻部附近被阻礙。冰層的發(fā)展將并成轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄬竦姆e冰。葉輪機(jī)械的振動(dòng)會(huì)使得冰以固體塊的形式脫離。如果這在壓縮機(jī)進(jìn)氣部處發(fā)生，則這些冰塊會(huì)被壓縮機(jī)吸入，造成其葉片的損壞。為了避免該風(fēng)險(xiǎn)，分流鼻部裝配防冰或除冰裝置。

文件us2012/0192544a1公開了軸流式葉輪機(jī)械，其中壓縮機(jī)具有分流鼻部除冰裝置。該裝置通過在鼻部內(nèi)部讓熱空氣循環(huán)流動(dòng)而工作，隨后再將空氣噴射到壓縮機(jī)中。在再噴射之前，空氣通過管朝向內(nèi)部穩(wěn)壓室傳導(dǎo)。后者通過徑向凸緣界定，所述徑向凸緣焊接到環(huán)形板，以改善附接和密封。然而，焊接造成膨脹，其對板的正確定位有不利影響，由此降低對熱空氣流動(dòng)的控制。這對除冰效率有不利的影響。進(jìn)而，焊接部的密封是相對的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

技術(shù)問題

本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)存在的至少一個(gè)問題。更具體地，本發(fā)明的目的是改善除冰鼻部的密封。本發(fā)明的目的還在于提出簡單、魯棒、便宜、可靠的方案，以改善性能且易于制造和控制。

技術(shù)方案

本發(fā)明涉及用于葉輪機(jī)械的分流鼻部的除冰裝置，特別是用于壓縮機(jī)，裝置包括分流鼻部，該分流鼻部包括內(nèi)徑向凸緣且其成形為將葉輪機(jī)械的主流動(dòng)和次流動(dòng)分開，遮罩布置在分流鼻部內(nèi)部，除冰環(huán)形空間在鼻部和遮罩之間，特別是用于讓除冰流體循環(huán)流動(dòng)，且分隔部將環(huán)形空間環(huán)狀地分開，應(yīng)注意分隔部包括附接到分流鼻部的內(nèi)凸緣的外徑向凸緣。

在具體實(shí)施例中，裝置還可以包括一個(gè)或幾個(gè)以下特點(diǎn)，其可以單獨(dú)存在或作任何技術(shù)上的組合：

分流鼻部包括用于使得分隔部中心定位的器件，中心定位器件優(yōu)選被布置為實(shí)現(xiàn)分隔部在中心定位器件中的壓配合。

分隔部包括環(huán)形中心定位加厚部分，其與其與中心定位器件成圓形地接觸，和/或中心定位器件包括具有表面狀況ra的內(nèi)管狀表面，該ra等于或小于3.00μm，優(yōu)選等于或小于1.60μm。

遮罩包括附接到內(nèi)凸緣的外環(huán)形環(huán)，外凸緣被軸向布置在內(nèi)凸緣和環(huán)之間。

分隔部基本上沿分流鼻部的整個(gè)軸向長度延伸。

分流鼻部包括環(huán)形鉤狀物，外遮罩和/或分隔部軸向接合在該環(huán)形鉤狀物中。

分隔部的上游邊緣包括上游環(huán)形加厚部分，具有用于除冰流體的通道，和/或分隔部的上游邊緣與鉤狀物的背部齊平或成圓形接觸。

裝置包括在內(nèi)凸緣和外凸緣之間和/或外凸緣和環(huán)之間的密封環(huán)形接口，潛在地通過密封墊圈密封。

裝置包括用于除冰流體的進(jìn)給管，特別是熱氣體，經(jīng)過分流鼻部的每一個(gè)凸緣且與環(huán)形空間連通。

裝置具有在分流鼻部和遮罩之間的圓形排出部，排出部潛在地通過分隔部與環(huán)形空間流體連通。

裝置包括至少一個(gè)且優(yōu)選幾個(gè)裝配螺栓，將外凸緣附接到內(nèi)凸緣，且潛在地附接到遮罩。

裝置布置為使得分隔部，潛在地與中心定位器件組合，將環(huán)形空間分為至少三個(gè)環(huán)形子空間。

遮罩包括軸向半部，特別是上游半部，其不與分隔部接觸。

遮罩包括成環(huán)形排的葉片，所述葉片徑向地向內(nèi)延伸，所述排優(yōu)選布置在內(nèi)凸緣上游和/或在遮罩和在所述葉片附近的分隔部之間沒有接觸。

遮罩包括內(nèi)環(huán)密封件，特別是用可磨損材料制造的密封件，其優(yōu)選布置在內(nèi)凸緣的下游。

分流鼻部具有分離表面，其能將流動(dòng)分開，該表面具有回轉(zhuǎn)輪廓，在鼻部的前邊緣處具有的曲率半徑r等于或小于5.00cm，優(yōu)選等于或小于1.00cm，且更優(yōu)選等于或小于0.30cm。

分隔部特別是軸向地經(jīng)過環(huán)形空間。

遮罩和分隔部彼此在軸向部分上軸向重疊，在該處裝置具有將遮罩和分隔部分開的管狀隔間。

外環(huán)形環(huán)朝向遮罩的外部徑向地延伸。

鼻部的中心定位器件和/或內(nèi)凸緣徑向地向內(nèi)地延伸。

鼻部具有前邊緣，例如形成在環(huán)形鉤狀物上。

鉤狀物軸向向下打開。

一個(gè)或多個(gè)固定螺栓軸向經(jīng)過內(nèi)凸緣和/或外凸緣和/或環(huán)。

環(huán)包括至少一個(gè)外殼狀部，潛在地包括讓進(jìn)給管通過的殼狀部。

在拆解狀態(tài)下，中心定位器件的內(nèi)部直徑為比分隔部區(qū)域的直徑小至少0.30mm，所述分隔部的區(qū)域的目的是與中心定位器件協(xié)作。直徑的這種差實(shí)現(xiàn)壓配合，特別是對于0.50m到2m，例如1.7m的中心定位器件的內(nèi)部直徑來說。

包括鼻部、分隔部和遮罩在內(nèi)的至少兩個(gè)且優(yōu)選三個(gè)元件具有相等的膨脹系數(shù)。

中心定位器件軸向布置在鼻部的下游凸緣和前邊緣之間。

分流鼻部的內(nèi)徑向凸緣為下游凸緣，中心定位器件具有或是徑向中心定位凸緣。

本發(fā)明還涉及用于葉輪機(jī)械的分流鼻部的除冰裝置，特別是用于壓縮機(jī)，裝置包括分流鼻部，其成形為將葉輪機(jī)械的主流動(dòng)和次流動(dòng)分開，遮罩布置在環(huán)形壁內(nèi)部，除冰環(huán)形空間在鼻部和遮罩之間，特別是用于讓除冰流體循環(huán)流動(dòng)，且分隔部將環(huán)形空間環(huán)狀地分開，應(yīng)注意鼻部包括用于使得分隔部中心定位的器件，所述分隔部布置為優(yōu)選密封地實(shí)現(xiàn)壓配合。

本發(fā)明還涉及葉輪機(jī)械壓縮機(jī)，特別是低壓壓縮機(jī)，包括除冰裝置，應(yīng)注意裝置是如本發(fā)明所述的裝置，分流鼻部優(yōu)選界定壓縮機(jī)的進(jìn)氣部。

本發(fā)明還涉及葉輪機(jī)械，特別是飛機(jī)渦輪噴射發(fā)動(dòng)機(jī)，包括除冰裝置，應(yīng)注意該裝置是本發(fā)明所述的裝置，葉輪機(jī)械優(yōu)選包括布置在分流鼻部上游的風(fēng)扇和/或葉輪機(jī)械優(yōu)選包括根據(jù)本發(fā)明的壓縮機(jī)。

根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，風(fēng)扇能在飛行中為飛機(jī)提供功率。

通常，本發(fā)明每一個(gè)目的的有利實(shí)施例還適用于本發(fā)明的其他目的。在可能的情況下，本發(fā)明的每一個(gè)目的可與其他目的組合。

優(yōu)點(diǎn)

本發(fā)明有助于在確保除冰流體的流量保持在給定范圍的同時(shí)保持裝置的密封。預(yù)定范圍針對不同操作溫度和葉輪機(jī)械的不同振動(dòng)水平來確保。分隔部保持與其葉片附近的遮罩分開，這限制了振動(dòng)的傳遞。

該方案簡單，因?yàn)槠涫褂脤⒄谡指浇拥奖遣克璧穆菟ā蝹€(gè)附接操作就可將三個(gè)元件連接在一起。

中心定位器件設(shè)計(jì)為還提供與環(huán)形分隔部的圓形密封。1.60μm的粗糙度ra進(jìn)一步改善密封。該組裝方法提供了一種密封，其足夠用于所使用的流體和壓力，盡管膨脹現(xiàn)象趨向于使得分隔部和中心定位器件之間的接觸打開。

附圖說明

圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的軸流式葉輪機(jī)械。

圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明的葉輪機(jī)械壓縮機(jī)。

圖3是根據(jù)本發(fā)明的分流鼻部的分解等軸視圖。

圖4是根據(jù)本發(fā)明的分流鼻部除冰裝置的回轉(zhuǎn)輪廓的橫截面。

具體實(shí)施方式

如下所述，術(shù)語“內(nèi)”和“外”是指相對于軸流式葉輪機(jī)械的旋轉(zhuǎn)軸線的位置。軸向方向?qū)?yīng)于沿葉輪機(jī)械的旋轉(zhuǎn)軸線運(yùn)轉(zhuǎn)的方向。徑向方向垂直于旋轉(zhuǎn)軸線。上游和下游是指葉輪機(jī)械中流動(dòng)的主方向。

圖1是軸流式葉輪機(jī)械的簡化顯示。在該具體情況下，其是雙流動(dòng)渦輪噴射發(fā)動(dòng)機(jī)。渦輪噴射發(fā)動(dòng)機(jī)2具有稱為低壓壓縮機(jī)4的第一壓縮級，稱為高壓壓縮機(jī)6的第二壓縮級，燃燒室8，和一個(gè)或多個(gè)渦輪機(jī)級10。在運(yùn)行時(shí)，經(jīng)由中心軸傳遞到轉(zhuǎn)子12的渦輪機(jī)10的機(jī)械功率使得兩個(gè)壓縮機(jī)4和6運(yùn)動(dòng)。后者具有與多排定子葉片相關(guān)的多排轉(zhuǎn)子葉片。轉(zhuǎn)子繞其旋轉(zhuǎn)軸線14的旋轉(zhuǎn)由此使得空氣流動(dòng)產(chǎn)生且逐漸壓縮直到其進(jìn)入燃燒室8。

入口風(fēng)扇16聯(lián)接到轉(zhuǎn)子12且產(chǎn)生空氣流動(dòng)，其被分為經(jīng)過葉輪機(jī)械的上述不同級的主流動(dòng)18和在與渦輪機(jī)出口處與主流動(dòng)重新匯合之前沿該機(jī)械經(jīng)過環(huán)形管道(被部分地顯示)的次流動(dòng)20。次流動(dòng)可被加速以產(chǎn)生推力的反作用。主流動(dòng)18和次流動(dòng)20為徑向同中心的環(huán)形流動(dòng)。

圖2是軸流式葉輪機(jī)械的壓縮機(jī)的橫截面，例如圖1中的那個(gè)。壓縮機(jī)可以是低壓壓縮機(jī)4。圖顯示了分流鼻部22和風(fēng)扇16的一部分，其在主流動(dòng)18的主噴射和次流動(dòng)20的次噴射之間共享從葉輪機(jī)械而來的流動(dòng)。轉(zhuǎn)子12包括多排轉(zhuǎn)子葉片24，在該情況下是三個(gè)。

低壓壓縮機(jī)4包括幾個(gè)引導(dǎo)葉片，在該情況下是四個(gè)，其每一個(gè)包含一排定子葉片26。引導(dǎo)葉片與風(fēng)扇16有關(guān)或與一排轉(zhuǎn)子葉片有關(guān)，以引導(dǎo)空氣流動(dòng)，例如將流動(dòng)速度轉(zhuǎn)換為靜態(tài)壓力。定子葉片26基本上從外殼體或從外遮罩28徑向地延伸。殼體和外遮罩28包括內(nèi)部密封器件30，其每一個(gè)圍繞該一排轉(zhuǎn)子葉片24且與之相關(guān)?？赡p材料的環(huán)形層30施加到外遮罩28的內(nèi)表面?？赡p材料是在與轉(zhuǎn)子葉片24接觸時(shí)傾向于損壞的材料，以確保轉(zhuǎn)子葉片不被損壞。

為了保護(hù)壓縮機(jī)4不受分流鼻部22周圍結(jié)冰現(xiàn)象的影響，其裝配有除冰裝置32，該除冰裝置作用在鼻部上，且潛在地作用在被稱為入口引導(dǎo)葉片(igv)的壓縮機(jī)4的入口葉片26上。管34的除冰裝置32供應(yīng)除冰流體。除冰裝置32能防止冰的形成，或熔化已經(jīng)形成的冰。除冰裝置可以交替地運(yùn)行。

圖3是除冰裝置32的等軸視圖，如圖2所示。

分流鼻部22具有環(huán)形外壁36。后者的外表面38引導(dǎo)且接觸流動(dòng)(18；20)。在上游，其具有圓形的前邊緣40，該前邊緣使得進(jìn)入葉輪機(jī)械的流動(dòng)被分流為主流動(dòng)18和次流動(dòng)20。在上游端部處，該壁36的形狀為環(huán)形鉤狀物42。其還包括前邊緣40且將流動(dòng)分流(18；20)。其向回彎以保持外遮罩28。在下游，潛在地在其下游端部處，壁36具有內(nèi)下游附接凸緣44。中心定位凸緣46布置在前邊緣40和下游內(nèi)凸緣44之間。鼻部22的這些凸緣(44；46)徑向地向內(nèi)地延伸且是環(huán)形的。

外遮罩28附接到鉤狀物42。其具有與鉤狀物的內(nèi)表面接觸的上游管狀表面，其能實(shí)現(xiàn)中心定位。凹槽沿該表面的厚度形成，以形成用于除冰流體的排出通道。遮罩28具有外部附接環(huán)48，用于使用螺栓(未示出)附接下游內(nèi)凸緣44。這些螺栓與軸向?qū)?zhǔn)孔口50接合。

壁36和遮罩28一起限定除冰空間52，用于對分流鼻部22除冰的流體經(jīng)過該除冰空間。該空間通過分隔部54而被分隔空間，分隔部也稱為穩(wěn)壓室。其可以為大致管狀分隔部。該分隔部54可以將空間劃分為形成子空間(56；58；60)的至少兩個(gè)環(huán)形隔間。

分隔部54具有外環(huán)形凸緣62，其徑向地向外地延伸，且使用用于將遮罩28連結(jié)到鼻部22的螺栓，使得外環(huán)形凸緣附接到環(huán)48且附接到下游內(nèi)凸緣44。這有助于節(jié)省附接器件且簡化組件，因?yàn)閱蝹€(gè)操作就可實(shí)現(xiàn)所有三個(gè)元件的附接。

外凸緣62軸向布置在環(huán)48和下游內(nèi)凸緣44之間。其形成三層堆疊結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)改善剛度。它們之間的界面被密封，以容納除冰流體的流動(dòng)，且環(huán)密封件(未示出)可以插置。鼻部22、分隔部54和遮罩28可以用相同的鈦合金制造。每一個(gè)部件可以為單件部件。開口64經(jīng)過下游內(nèi)凸緣44和外凸緣64，以接收進(jìn)給管。

圖4顯示了分流鼻部22的橫截面，如圖3所示。定子葉片26顯示為連接到外遮罩28，代表附接到遮罩的成排葉片。

在輪廓上，在該情況下，環(huán)形空間52被分為三個(gè)環(huán)形子空間(56；58；60)。上游外子空間56通過中心定位凸緣46和分隔部54的上游部分界定。在隨主流動(dòng)18再噴射之前其接收除冰流體66。下游外子空間58中有管經(jīng)過且以鼻部的凸緣(44；46)為框架。內(nèi)子空間沿基本上分隔部54的整個(gè)長度延伸。其保持遮罩28和分隔部54之間的徑向間隙，其提供徑向熱絕緣。這有助于容納遮罩28的熱膨脹。

進(jìn)給管34分配除冰流體66。管34可以具有單件部分，其軸向通過鼻部的每一個(gè)凸緣(44；46)，用于改進(jìn)密封。除冰流體66有利地是熱氣體，例如從低壓壓縮機(jī)獲取。流體66可以從高壓壓縮機(jī)或渦輪機(jī)獲取。

使用虛線顯示除冰流體66的路徑。其經(jīng)過環(huán)形空間52，且特別是通過上游外子空間56。該隔間中熱氣體的存在有助于加熱鼻部22，且具體是加熱其壁36。如果在其上已經(jīng)形成了任何冰，則其將通過經(jīng)壁36的熱傳導(dǎo)而熔化。流體66可以從裝置經(jīng)由排出部68排放。為此，流體66進(jìn)入鉤狀物42且分別在遮罩28和分隔部54的上游邊緣周圍運(yùn)動(dòng)。通過進(jìn)入其中，熱流體66接觸鉤狀物42且將前邊緣40附近的部分加熱。熱流體隨后朝向定子葉片26重新噴射，以實(shí)現(xiàn)抗結(jié)冰的效果。

在葉片26的下游，遮罩28攜帶可磨損層30。該層布置在下游凸緣44和/或外凸緣62的下游。其可以在分隔部54的下游開始布置，這將保護(hù)分隔部54不受除冰熱量的影響。因此，其可以包括聚合物。

前邊緣形成圓形葉片。其可以位于垂直于旋轉(zhuǎn)軸線14的平面中。鼻部的分離表面38可以具有繞軸線14回轉(zhuǎn)的輪廓。在前邊緣處輪廓的曲率半徑r等于或小于6cm，且優(yōu)選等于或小于4.00mm。

鼻部22包括用于分隔部54的中心定位器件。其可以是它的中心定位凸緣46。中心定位器件46包括管狀表面，其保持環(huán)形分隔部54，確保同中心。中心定位器件46和分隔部54之間的裝配可以是壓配合。在這些元件被拆解時(shí)，在它們的、被設(shè)計(jì)為協(xié)作的區(qū)域中存在至少0.30mm的直徑差。分隔部54的外部直徑基本上大于中心定位器件46的內(nèi)部直徑?？稍诜指舨康沫h(huán)形過厚部分上測量直徑的差。中心定位器件被設(shè)計(jì)為用50n到1000n的軸向力使得分隔部裝配到鼻部中，優(yōu)選是100n到500n的力。機(jī)械壓配合有助于維持外子空間之間的密封，甚至在膨脹差使得鼻部22打開的情況下也可以。