[发明专利]涡轮机的旋转组件

说明书

技术领域

本发明涉及一种例如具体为飞机喷气发动机的涡轮机的旋转组件，以及一种包括这种组件的涡轮机。

背景技术

可以具体在涡轮机中找到的这种组件包括盘和叶片，该叶片从该盘径向延伸，并且该叶片的根部轴向地接合到该盘外周的空腔内并被径向地保持该盘外周的空腔中，与齿交替地布置。叶片也包括端部对端部地在圆周上布置的内部平台，从而一起限定在该涡轮机中循环的热气流的内极限。在该内部平台和根部之间的叶片部分被称为支柱。根据这一规定，空间在两个相邻支柱之间形成，并且形成支柱间或叶片间的空腔。该平台可在其上游和下游端部延伸到壁内以轴向和局部地封闭该叶片间空腔，该壁朝内侧径向地延伸。所称的孔底空腔也形成在径向空间中，该径向空间在叶片根部和孔的底部之间形成。

为了确保涡轮机的正确操作，冷却空气例如从低压或高压压缩机获得，并且从盘的上游或下游发送到该孔底空腔，以确保盘的冷却和保护后者免于加热，由来自在两个相邻平台之间循环的射流的热气引起该加热。

此外，当上述的旋转组件被布置在涡轮转子的上游时，在该盘和一个上游定子元件之间形成环形空间。该环形空间因此在热气射流和涡轮机的内部元件之间提供直接连通。在这种情况下，冷却空气从盘上游供给并且也用于防止射流气体重新引入到该盘环形空间的上游。

在没有在叶片间空腔的上游应用特殊密封技术以及例如覆盖该平台的径向壁的地方，冷却空气可能在叶片之间的连接区域泄漏并且在叶片间空腔中循环。因此，这种冷却空气不参与通过孔底空腔对该盘的冷却，并且不有助于防止朝涡轮机的内部组件重新引入射流气体。这种空气泄漏需要在低压压缩机进行更多的空气采样，其降低了涡轮机的输出。

为了使这种空气泄漏最小化，如在GB2148404中，一种解决方案包括使用一个轴向安装在叶片根部上的环孔和该盘的齿部密封该叶片间空腔，从而覆盖被径向地定位在孔底空腔和叶片间空腔之间的区域，并通过法兰被紧密地保持在盘上。环形通道在该环的径向内侧被限定在法兰和该盘之间，用于从盘内侧朝孔底空腔引导冷却空气。该环因此在所述环形冷却空气通道和位于该环外侧的叶片间空腔之间提供绝缘。

然而，需要注意的是，在操作中，该叶片在该空腔中具有轴向自由度，其是可能的，一方面因为该叶片根部的轴向尺寸名义上必须小于盘的轴向尺寸以确保该叶片根部的端部不超过该空腔的轴向端部，从而避免在该叶片根部上施加例如通过被施加在盘上游表面的法兰所致使的轴向紧缩压力。此外，通过在盘和叶片之间的不均匀膨胀时该自由度成为可能，特别地当后者由陶瓷基复合材料(CMC)制成并且盘由金属合金制成时。

在操作中，该自由度从而导致在轴向地收紧在该盘齿上的环形密封环和叶片根部的轴向端部之间间隙的形成。供给到该孔底空腔内的一部分冷却空气因此流经这些间隙到叶片间空腔，并且不再履行在盘中冷却该空腔的其主要功能。

在文献GB2148404中，在环扇段中的连续托盘(在该文献的图2中，其中之一具有标记84)在该叶片根部和齿前面延伸，并且将该环孔或密封环挤压到一个由轴向肩部限定的空间。由于离心效应，当涡轮机操作时，环形密封紧密地挤压在该肩部上，从而提供所需的密封。在操作中，重大的压力施加到该密封(其具有S形或基本垂直翻转的ω扇段)并且该文献在第3页中描述了密封取决于其如何挤压。因此，该密封的疲劳可能使密封更不确定。此外，当离心效应不太重要或取消(机器停止)，该密封在其空间中可移动。损坏或不正确的定位可能发生。

发明内容

本发明旨在通过对这些问题提供一种简单、高效和经济的解决方案来防止这种情况以及确保密封。

为此，提供了一种涡轮机的旋转组件，包括盘，该盘的外周由交替的空腔和齿形成，以及叶片，该叶片从该盘径向地延伸并且该叶片的根部轴向地接合到并被径向地保持在该盘的空腔中，该盘的齿和叶片根部在其上游或下游的轴向端部包括轴向肩部，该轴向肩部端对端地在圆周上交替设置并且一起形成一个圆柱表面，该圆柱表面朝该盘内侧径向地面对并且使用一个与该盘一体制成的部件将环形密封保持在该圆柱表面上，其特征在于，所述部件在该肩部以下延伸并且将该环形密封径向地挤压在所述圆柱表面上。

因此，当该密封收紧环形部件确保如上所述的空气供给时，由于该密封与由该肩部形成的圆柱表面的连续接触，冷却空气能够不再朝叶片间空腔流动。

优选地，与该盘一体制成的密封保持部件包括一个安装有环形垫片的环形槽。因此，该接头将被正确地保持并且接触更小的压力，这有利于很长的寿命和效率。