轴流式涡轮机的低压压缩器的带环形除冰管道的分离顶端的制作方法

本发明涉及轴流式涡轮机的领域。更具体地说，本发明涉及一种轴流式涡轮机的低压压缩器的包括环形除冰管道的分离顶端。本发明还涉及一种低压压缩器。

背景技术：

航空器涡轮机的低压压缩器的分离顶端包括分离边缘，分离边缘在飞行期间经受冰的积累。该冰的积累源自飞行状态，尤其源自高海拔的温度。从分离边缘脱离的冰块可能被抽吸进压缩器中而损坏涡轮机，积累的冰还会减少涡轮机的输出。为了克服该现象，已知提供一种具有通过在循环顶端中循环热空气的除冰装置的分离顶端。

出版的专利文献EP0918150A1公开了一种涡轮机的分离顶端，其包括形成环形空腔和分离边缘的环形壳体。该顶端包括位于空腔中的环形导管。该导管连接到用于供给热空气的管道，并包括孔，经由孔，热空气可扩散进空腔中，以给分离边缘除冰。该导管包括空气入口，其相对于供给管道具有球窝连接件。该导管还相对于壳体包括刚性固定装置。该教导的优点在于，导管入口处的球窝连接件是柔性的，这提高了其在导管膨胀情况下和相关机械限制下的强度。然而，环形管道相对于壳体的刚性连接产生了涉及导管破裂的风险。

技术实现要素：

技术问题

本发明之目的是提供一种克服了现有技术，尤其是上面提及的现有技术缺点中的至少一个的方案。更具体地，本发明之目的是便于生产用于涡轮机的低压压缩器的分离顶端。

技术方案

本发明涉及一种轴流式涡轮机的分离顶端，尤其是压缩器的分离顶端，包括：环形壳体，形成环形空腔和涡轮机的气流的圆形分离边缘；环形导管，形成第一区，并布置在环形空腔中，该导管构造成借助热空气在空腔中的循环来对分离边缘除冰，该导管包括空气入口，其意在连接到涡轮机的热空气供给管道；其特征在于，该导管仅在与空气入口直径相对的第二区中连接到壳体，并且可选地在空气入口的区域中，第二区形成环形导管的小于60°、优选教学点于30°、更优选小于10°的角部分，以允许导管的膨胀变形。

根据本发明的有利实施例，环形导管的第一区相对于空气入口的位置关于轴线形成小于30°、优选小于20°、更优选小于10°的角度。

根据本发明的有利实施例，环形导管在第一区和第二区中的一个或多个位置处分别连接到壳体。

根据本发明的有利实施例，环形导管不与圆形壳体接触，除了第一区和第二区。

根据本发明的有利实施例，圆形壳体包括内表面，该内表面定界出空腔，并且在超过120°、优选超过160°的范围内没有用于环形导管的固定装置。

根据本发明的有利实施例，环形导管通过一个或多个凸缘或者一个或多个板(径向和/或轴向延伸)连接到第一区和第二区。

根据本发明的有利实施例，环形导管与部分地围绕环形导管的一个或多个钩连接，和/或连接件是径向触点。

根据本发明的有利实施例，壳体包括内部圆形壁，从分离边缘延伸，并能够定界出主流；外部圆形壁，与内部壁是同心的，从分离边缘延伸，并能够定界出二次流；以及至少一个隔壁，径向地连接内部壁和外部壁，导管至少在内部壁和外部壁之一上、优选地在壁之一和/或隔壁上连接到第一区和第二区。

根据本发明的有利实施例，内部壁包括外部护罩，其意在接收径向轮叶。

根据本发明的有利实施例，分离边缘一体地形成在外部圆形壁上。

根据本发明的有利实施例，空气入口包括管路，该管路横向于环形导管延伸，并包括皮肤或包括第一外皮和与皮肤同心的第二外皮，皮肤中的至少一个、优先地每个皮肤连接到导管。

根据本发明的有利实施例，管路一般平行于涡轮机的轴线延伸。

根据本发明的有利实施例，管路优选地通过凸缘连接到壳体。

根据本发明的有利实施例，环形导管包括用于使热空气在环形空腔中循环的一系列出口孔，该孔分布在导管的圆周上，优选地分布在导管的整个圆周上。环形导管的孔允许热空气扩散进环形空腔中。

根据本发明的有利实施例，出口孔具有随着与导管的空气入口的距离而增加的流动横截面。

根据本发明的有利实施例，环形导管具有圆形或椭圆形横截面。

本发明还涉及一种用于航空器的轴流式涡轮机的压缩器，包括：分离顶端，用于将涡轮机的气流分为主流和二次流；热空气供给管；其特征在于空气分离顶端是根据本发明的，环形导管的入口与热空气供给管连通。

根据本发明的有利实施例，供给管包括内部壁和外部壁，环形导管的入口在内部壁和外部壁之一的区域中连接到供给管。

根据本发明的有利实施例，该管路通过凸缘或焊接连接到供给管。

根据本发明的有利实施例，在压缩器的正常组装方向上，分离顶端包括上部和下部，环形导管的入口位于上部中。

根据本发明的有利实施例，压缩器包括环形轮叶排，其固定地连接到外部护罩，环形导管优选地轴向布置在排区域中。

本发明还涉及一种轴流式涡轮机的分离顶端，包括：环形壳体，形成环形空腔和圆形分离边缘；环形除冰导管，布置在空腔中，该导管包括空气入口，空气入口意在连接到涡轮机的热空气供给管；其特征在于，触点(例如在导管和壳体之间径向的)在两个直径相对的区域中连接起来，每个区域在环形导管的小于60°、优选小于30°、更优选小于10°内延伸，区域之一可选地由入口形成；或者导管仅在第二区处连接到壳体，第二区位于与入口直径相对的位置处，可选地与空气入口区域中的第一区相对，第二区在导管的小于60°、优选小于20°、更优选小于10°内延伸，以允许导管的膨胀变形。

本发明还涉及一种用于航空器的轴流式涡轮机，包括低压压缩器，其特征在于，低压压缩器是根据本发明所述的。

根据本发明的有利实施例，轴流式涡轮机还包括位于低压压缩器下游的高压压缩器，低压压缩器的热空气供给管是压缩热空气供给管，空气来自高压压缩器。

本发明还涉及一种环形导管，其意在布置于环形空腔中，环形空腔由轴流式涡轮机尤其是压缩器的分离顶端的圆形壳体形成，导管包括意在连接到热空气供给管的入口和用于热空气在空腔中的扩散的孔。

总体上，本发明主题的每个方面的有利实施例还可应用于本发明主题的其它方面。主题的不同方面可理解为本发明的不同解释。尽可能地，本发明主题的各方面可与主题的其它方面组合。

本发明的优点

本发明的措施的优点在于，它们使得更容易地生产分离顶端。这是因为环形导管在两个相对区域处连接到壳体，这促进了导管在这些区域之外的膨胀，并减少了固定构件区域中的机械限制，因此，减少了断裂的风险。这种顶端的生产和维持也是更加经济的。

环形导管具有两个直径相对的部分，它们不接触，并在至少120°或至少160°内延伸。在操作期间，管道温度的增加导致其通过增加直径或成椭圆形而变形。在柱被维持的情况下，侧部可以移动离开。减少了热限制和内部机械限制。这共同防止了例如在摄取或振动情况下断裂的风险。

利用简化的触点位置，顶端更易于构造。该组件还得益于该方面。整体形成柔性组件，因为单个凸缘是用于保持所需的一切。凸缘允许控制膨胀，必要时引导膨胀。

附图说明

图1是根据本发明的轴流式涡轮机的简化轴向截面图；

图2是根据本发明的图1的涡轮机的低压压缩器的简化轴向截面图；

图3是根据本发明的图2的压缩器的分离顶端的示意性径向截面图；

图4是图3的分离顶端的简化轴向截面图。

具体实施方式

在下面的描述中，术语“内部”或“内”和“外部”或“外”指的是与轴流式涡轮机的旋转轴线相对的位置。轴向方向对应于沿涡轮机的旋转轴线的方向。径向方向垂直于旋转轴线。

图1是用于航空器的轴流式涡轮机2的简化示图。在该情况下，其是双流涡轮增压器。涡轮增压器2包括称为低压压缩器4的第一压缩级、称为高压压缩器6的第二压缩级、燃烧室8和一个或多个涡轮级10。在操作期间，涡轮10的机械功率经由中央轴传送至转子12，转子使两个压缩器4和6移动。这些压缩器包括与相关定子轮叶排相关的多排转子轮叶。转子绕其旋转轴线14的旋转由此允许产生气流，并逐渐压缩空气直到燃烧室8的入口。涡轮增压器2还包括入口通风器，其通常指的是风扇或鼓风器16，并连接到转子12，产生气流，气流在分离顶端12的区域中分为主流18和二次流20，主流穿过涡轮增压器的上面提及的各级，二次流沿反应器顺序地穿过环形整流罩(部分示出)，随后在涡轮的出口处与主流汇合，并被加速以产生推力。主流18和二次流20是环形流，它们通过涡轮增压器的壳体被引导。来自高压压缩器6的压缩热空气经由供给管提供到分离顶端。该热空气的供给允许对分离顶端17的分离边缘22除冰。

图2是根据本发明的低压压缩器4的简化轴向截面图。压缩器包括分离顶端17(如关于图1介绍的)和转子轮叶24，转子轮叶与分离顶端17下游的定子轮叶26成对，以用于主气流18的逐渐压缩。压缩器还包括热空气供给管28，用于对如关于图1介绍的分离边缘22除冰。分离顶端包括环形壳体30，其形成分离边缘22和环形空腔32；分离顶端最后包括环形导管34，其布置在环形空腔32中。环形导管34可形成闭环或开环。其包括与热空气供给管28连通的入口36以及由孔40形成的出口，从而使热空气扩散进空腔32中，以对分离边缘22除冰。在示图中可看到孔40之一形成在环形导管中，并允许环形导管34的热空气流入空腔32中。导管34仅在空气入口区域中的第一区42处和在位于关于涡轮增压器的轴线14与入口直径相对位置的第二区(未示出)处连接到壳体30，以允许导管的膨胀变形。图2展示了环形导管的第一区42。关于图3和4可看到关于导管与壳体的第二连接区域的细节。可看到，壳体30包括内部圆形壁44、外部圆形壁46和隔壁48。内部圆形壁44从分离边缘22延伸，并定界出主流18，外部圆形壁46与内部壁同心，从分离边缘延伸，并定界出二次流20，隔壁48径向地连接内部壁44和外部壁46。在所示实施例中，环形导管34在第一区42的区域中通过板50连接到内部壁44和外部壁46。然而，该措施不会以任何方式限制本发明，环形导管34可在第一区中在内部壁44和外部壁46中的一个或另一个处连接到壳体。导管34可额外地或替代地连接到隔壁48。

在此展示的特定实施例中，接收压缩器的环形径向定子轮叶排26内部壁44包括外部护罩52，环形导管34连接到外部护罩。该导管可轴向地布置在环形定子轮叶排26的区域中，在该情形中，在此展示的实施例中，环形导管轴向地位于定子轮叶排之后。在该特定实施例中，分离边缘22一体地形成在分离顶端的壳体30的外部圆形壁46上。然而，该措施不会以任何方式限制本发明。

可看到热空气供给管28，环形导管34的入口36连接到热空气供给管28。该导管在该情形中经由管路54连接到管道，管路相对于环形导管横向地延伸。在展示的特定实施例中，管路54在环形导管后方平行于涡轮机的轴线延伸。管路54还通过凸缘连接到壳体，例如连接到隔壁48。其可通过焊接连接。供给管28包括内部壁56和与内部壁同心的外部壁58，热空气在内部壁56内流动。本发明的该措施是有利地，以加强管道，其还允许将管道连接(未示出)到压缩器，以相对于管道的内部壁56隔离，管道的内部壁是可由热空气加热的壁。然而，该措施不会限制本发明，在替代实施例中，管道28可包括单个壁。管路54形成皮肤60，皮肤在第一侧(示图的左侧)连接到导管34，在第二侧(示图的右侧)在该情形下通过螺纹型凸缘62连接到管道28。管路的皮肤60与管道的形成热空气通道的壁56连通。在替代实施例中(未示出)，形成环形导管的入口的管路还可包括内皮和与内皮同心的外皮，皮肤中的一个或每个能够连接到环形导管。显然，环形导管34具有圆形截面，在替代实施例中，根据空腔中可用的空间，其可具有不同截面，举例来说，导管可具有椭圆形截面。环形导管可以基本上保持在第二区的区域中(不可见)和管路54和/或管道28的区域中，即，顶端的下游。

当压缩器在正常方向上安装时，压缩器4的分离顶端17包括上部61和下部(不可见)，环形导管34的空气入口36在该情形下位于分离顶端17的上部61上。在替代实施例中，空气入口36可位于顶端的下部中。

图3是根据本发明的分离顶端17的示意性径向截面图。可看到壳体30的形成环形空腔32的内部壁44和外部壁46。还可看出在空气入口36的区域(用虚线)中的第一区42处以及在第二区64处连接到壳体30的环形导管34，第二区在该情形中位于在空气入口36的位置与涡轮增压器的轴线14直径相对的位置处。第二区64可相对于与空气入口直径相对的位置关于涡轮增压器的轴线14形成小于30°、优选小于20°、甚至更优选小于10°的角度“α”。而且，环形导管34的第一固定区域42可相对于空气入口36的位置关于轴线14形成小于30°、优选小于20°、更优选小于10°的角度“β”。而且，环形导管34可分别在第一区和第二区中在一个或多个位置处连接到壳体30。

可看出，环形导管34不与圆形壳体30接触，除了第一和第二区42和64，更具体地，定界出由圆形壳体30形成的空腔32的内表面66在超过120°、优选超过160°内不具有环形导管的固定装置。在附图中可看出环形导管相对于壳体在第一区42的区域中的连接板50。环形导管还在第二区64中通过板68连接到壳体。然而，本发明的该特定实施例不会以任何方式限制本发明。在替代实施例中，环形导管可通过部分地围绕导管的螺纹型固定装置或凸缘型固定装置或钩状固定装置在第一和第二区中连接到壳体。这些装置基本上确保了径向接触型连接。在环形导管在形成角度“α”和“β”的各区域处连接到壳体的特定实施例中，环形导管34可在多个位置处例如通过多个凸缘和/或多个板和/或多个钩连接到壳体。这些用于环形导管的不同的连接方案可径向地或轴向地延伸。

最后，在环形导管34中可看出一系列出口孔40，用于使热空气在环形空腔中流动。这些孔分布在导管的整个圆周上，并具有随着与导管入口的距离而增加的流动横截面。该措施的优点在于，其促进了空气在空腔中的扩散的均匀性。然而，该措施不会限制本发明，这些孔可替代地位于环形导管的一部分中，并具有恒定横截面。

图4是在第二固定区域64的区域中，在该情形中位于顶端的下部67中的分离顶端17的简化轴向截面图IV-IV。可看出环形导管34通过连接板68分别连接到内部壁44和外部壁46。在替代实施例中，环形导管可经由内部壁和外部壁中的一个或另一个连接到壳体30，其可额外地或替代地连接到隔壁48。