涡轮机的离心式压缩机的能够经由靠近其上游边缘的下游侧被刚性连接的罩以及包括该 ...的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及涡轮发动机中的离心式压缩机的罩的设计。本发明更具体地涉及用于将罩组装在涡轮发动机中以便在压缩机的外周处与涡轮发动机的壳体一起保持以下空间的密封的技术:所述空间意在用于所排放的气体并且由所述罩限定。
【背景技术】
[0002]涡轮发动机中的离心式压缩机的功能在于将高压空气源注入到燃烧室中。为此，转子具有外扩形状，从而吸收从轴流式压缩机输出的空气，以便将所述空气径向地引导到行进至燃烧室的回收管道中。罩形成定子，即用于空气绕转子流动的管道的外壁。
[0003]已知的是:将离心式压缩机处的空气排出以便将该高压空气作为用于涡轮发动机或航空设备的动力源来使用。形成在罩中的开口使得能够将压缩机的管道中的所述空气排出以便将其运送到以下回路中:所述回路待将空气分配至使用该空气的设备。为从这种排气方式充分获益，重要的是将回路密封。为此，罩被带至与壳体的围绕排气开口的部件密封接触，以便在分配高压空气的回路的输入口处产生回收空间。
[0004]然而，这种压缩机的罩是难以安装的部件。这是由于所述罩必须确保转子的叶片处的间隙尽可能小以便优化压缩机的效率。还必须确保管道上游和下游的连续性。相反地，与涡轮机的运行相关的机械应力和热应力会使罩所在的区域中的所有部件(尤其是转子叶片)产生严重的变形。
[0005]相当普遍的是，在具有最大半径的区域中通过定位在所述罩上的下游的环形凸缘将罩安装到壳体。然而，排气开口通常位于具有中间半径的区域中，该区域位于罩上的更上游。在这种情况下，将所述凸缘螺接到壳体使得能够容易地在排气开口的下游确保回收空间的密封。因此，问题在于确保罩和壳体的另一部件之间的接合点处的密封，从而在排气开口的上游将回收空间封闭。为此，如US7824151中描述的，密封必须通过部件和罩之间的接合点来确保，或者如EP2206882中提出的，密封必须通过简单的对中来确保。这些解决方案限制了泄露，但尤其由于部件在涡轮发动机的不同运行速度之间的变形而不能确保完全密封。对于压缩机以及对于用于排放高压空气的系统来说，这导致了压力的损失，并因此导致性能降低。
[0006]压缩机罩(诸如US2011/0002774和FR2931521中描述的那些压缩机罩)的一些设计使用了凸缘，该凸缘定位在压缩机的罩上的上游并被螺接到涡轮发动机的壳体以便能够固定所述罩。在这种情况下，对凸缘进行螺接在罩的上游确保空间的密封。如FR2931521中的情况，甚至可配置以下结构:所述结构在下游将围绕压缩机的罩的空间封闭。
[0007]然而，当凸缘被螺接在罩的上游部分上时(尤其为了确保在该区域中的密封性)，这在组装期间产生了对固定构件的可触及性问题。这是因为:在罩被定位成组装时结构的部件或凸缘阻碍触及所述构件，或者直接位于固定孔后方的空间最多由罩自身的形状来限制。在这种情况下，有必要将涡轮发动机的结构设计成使得:罩的凸缘的固定螺钉能够从位于离心式压缩机前方的轴流式压缩机的下游的腔可触及。
[0008]本发明的目标在于提出一种简单的解决方案，该解决方案通过使用夹紧构件通过罩的上游边缘容易地将罩固定到涡轮发动机的壳体，并且该解决方案能够在没有显著修改的情况下适于以下设计:其中，涡轮发动机的壳体在组装期间不允许触及罩的该部分。
【发明内容】
[0009]本发明涉及一种用于离心式压缩机的罩，罩意在被固定至涡轮发动机的壳体，罩在穿过压缩机的气体的流动方向上包括上游边缘和下游边缘，所述罩包括多个开口以及固定构件。所述罩的特征在于，上游固定构件相对于开口位于上游并且能够通过将固定工具穿过罩中的所述开口中的至少一个而被触及。
[0010]罩的便于组装的目标由本发明通过在罩被放置就位时允许从下游触及固定构件而实现。夹紧构件能够被预先定位在固定构件上，并且于是足以使固定工具穿过设置成可触及所述构件的开口，以便通过夹紧以抵靠壳体的方式将罩固定。
[0011]有利地，这种布置与意在用于排放空气的开口相应。因此，罩首先意在通过将压缩机的区域中的空气排放以参与到高压空气分配系统。在这种情况下，所述开口必然被正确地定位并被确定尺寸以便不干扰压缩机的运行，并且还不需要修改罩在该区域中的设计。
[0012]优选地，用于离心式压缩机的罩的所述上游固定构件包括外凸缘和穿过所述凸缘的固定孔，单元意在与螺钉和螺母类型的夹紧构件配合，所述夹紧构件能够由固定工具驱动。凸缘中的孔易于加工并易于定位在凸缘上。广泛使用的螺钉和螺母系统使得能够通过以抵靠壳体的方式将所述罩夹紧而容易地对罩进行固定。例如，由于每个上游固定构件限定出与用于将其夹紧的可移动夹紧构件的旋转相应的轴线，所以所述轴线穿过罩中的所述开口中的至少一个。具体地，在固定是由螺接实现的情况下，这使得能够使用主轴扳手而不需要使用复杂的机构。
[0013]有利地，所述外凸缘形成完全包围所述罩的壁。被布置成在固定构件被夹紧时在所述开口的上游确保密封地圆周连接至壳体的一部分的所述凸缘使得能够防止来自压缩机的、穿过罩中的开口的空气在涡轮发动机的运行期间从从前方溢出。首先，这防止接纳穿过罩中的开口溢出的空气的空间与涡轮发动机的上游阶段连通并且防止干扰涡轮发动机的运行。此外，在上文引用的文献中已经描述的器件使得能够确保罩和其最大半径的区域(开口的下游)中的壳体之间的连接的密封性。因此，在涡轮发动机的运行期间，由于压力将变得均衡，所以以下事实对压缩机的效率没有不利影响:压缩机中的流动经由用于使固定工具能够穿过的开口与罩的外部连通。类似地，考虑到用于在其他设备中使用的空气的排放，该区域中的泄露的缺乏有助于在空气分配回路中保持增压。
[0014]有利地，凸缘中的每个固定孔能够通过穿过罩中的所述开口中的至少一个来接纳夹紧螺钉。这使得能够例如在将罩安装到壳体上之后使螺钉穿过。在一个变型中，如果凸缘中的孔被定位在连接至壳体的螺柱上，那么开口使得能够穿过螺母并使得能够将所述螺母安装到螺柱上。
[0015]优选地，所述凸缘靠近罩的上游边缘而延伸。
[0016]在特定的实施例中，离心式压缩机的罩还包括用于保持抵靠涡轮发动机的壳体的下游凸缘，所述凸缘在所述开口和下游边缘之间被紧固到罩的外壁并且形成密封构件。通过使用被布置成确保抵靠壳体的圆周连接的密封的下游保持凸缘使得能够容易地调节罩以便确保对用于接纳排放的空气的空间进行完全的密封，并使其能够容易地进行组装。有利地，该凸缘被螺接到涡轮发动机的壳体上。
[0017]本发明还涉及一种涡轮发动机，所述涡轮发动机包括具有上述的罩的离心式压缩机，所述涡轮发动机的壳体被布置成在夹紧构件被拧紧时形成到罩的上游凸缘的密封连接。
[0018]有利地，壳体被布置成与所述罩一起形成至少一个封闭空间，所述至少一个封闭空间对穿过罩中的开口的空气进行回收。
[0019]有利地，罩中的开口中的至少一些和所述空气回收空间被设计成参与到空气排放系统中。
【附图说明】
[0020]根据阅读参照附图的以下说明，本发明将被更好的理解，并且本发明的其它细节、特征和优点将变得更清楚，在附图中:
[0021]图1为包括根据本发明的罩的涡轮发动机压缩机的第一实施例的轴向截面。
[0022]图2是图1的、罩的上游固定区域中的放大图，该放大图示出了螺钉和螺母的分解视图。
[0023]图3为涡轮发动机的轴向截面，图3示出了图1的处于组装阶段期间的罩。
【具体实施方式】
[0024]参考图1，本发明涉及离心式压缩机的罩1，罩I形成管道的径向外壁，转子叶轮3的叶片2在管道中旋转。单元关于以下轴线具有旋转对称性:该轴线未示出，但是该轴线相对于图1是水平的并且在所示的部件的下方。通过关于该轴线旋转，转子通过其轴向定向的输入口4将空气吸入，以便将所述空气通过其径向定向的输出口5在较高压力下进行喷射。以通常的方式，所述压缩机将其压缩的空气排放到意在供给燃烧室的径向回收管道6中，燃烧室未示出但位于参考图1的右手侧上并在上游通过轴流式压缩机7供给。
[0025]罩I是关于压缩机的对称轴线旋转的部件，具有最小空隙的罩I的形状遵循由叶片2的径向端部扫掠的表面。此外，罩I被布置成使得罩I的上游前缘8确保与轴流式压缩机7的管道的径向外壁9的形状上的连续性，并且使得罩I的下游后缘10确保与回收管道6的壁11的形状上的连续性。
[0026]将罩固定在涡轮发动机的壳体上应当使得能够以足够精确的方式将所述罩定位以便考虑到上述的应力，并且还使得能