轴流式涡轮发动机的压缩机的带穿孔鼓部的制作方法

本发明涉及轴流式涡轮发动机的叶片式转子的循环泄露。本发明还涉及轴流式涡轮发动机的压缩机。本发明还提出例如涡轮喷航空发动机这样的轴流式涡轮发动机。

背景技术：

压缩机，如涡轮喷气航空发动机，具有一系列的成行的叶片。这些行中的一些关联到定子而其他的关联到转子。叶片轮廓的限定允许环状流动的过程，通过使得流动被压缩或膨胀，以回收能量。取决于对寄生放电(parasitic discharges)的管控，这些机械的效率作用于流动。

事实上，在涡轮发动机运行时，泄露流在成行的定子叶片周围经过。它们可在转子和内遮罩之间循环流动。这些循环流动通过混合而造成损失。这体现为被有效压缩的流动的减少，和相关定子叶片行上游的流动的增加。

增加可以具有对可被所述叶片行利用的流动造成阻挡或限制的效果。循环流动的再喷射或寄生放电使得定子叶片根本处的流动变差。压缩机的稳定性与可接受的水平偏离。还影响热力学行为，具体是由于熵的形成。

为了避免或至少限制这些循环李东的效果，已知的是提供孔口以回收这些循环流动。循环流动随后被拦截且经由孔口排出。它们离开主流动，该主流动不再被干扰。随后保持运行。

文件EP1643136A1公开了轴流式涡轮发动机的压缩机。压缩机具有几行固定叶片，叶片的内端部带有内遮罩。遮罩与摩擦条协作且具有布置在摩擦条之间的抽取孔口。叶片包括内腔，所述内腔形成抽取孔口和外部收集器之间的连通通道。收集器的运行压力比抽取孔口低。因此在内遮罩下方的寄生排放循环流动可经由抽取孔口吸入，随后经由收集器排出。该方案增加了用于在其中装有空腔的叶片的厚度。低压压缩机的叶片通常是精细的，且因此该方案不令人满意。此外，该构造产生用于装入空腔的额外成本。

技术实现要素：

技术问题

本发明的目的求解现有技术存在的至少一个问题。更确切地说，本发明的目的是简化轴流式涡轮发动机中循环流动的管控。本发明的目的还包括增加拦截循环流动的能力。

技术方案

本发明的目的提供一种轴流式涡轮发动机的转子，特别是轴流式涡轮发动机的压缩机的鼓部，转子包括：界定涡轮发动机的主环状流动的环形外壁，形成在壁上的密封装置，特点是环形壁包括布置在密封装置的轴向层面处的用于泄露流的至少一个进气孔口，以从该处将泄露流转移，以便使其轴向排出离开转子。

根据本发明的有利实施例，壁围绕圆柱形或环形空间，所述空间与进气孔口(一个或多个)连通。

根据本发明的有利实施例，转子包括成至少一环形行的转子叶片，其被环形壁承载且布置在至少一个孔口和/或密封装置的上游。

根据本发明的有利实施例，壁包括几个孔口，所述孔口形成至少一环形行，优选是几个环形行，孔口在一些情况下成角度地绕壁分布。

根据本发明的有利实施例，转子包括对孔口(一个或多个)存在进行补偿的动态平衡元件。

根据本发明的有利实施例，环形壁包括朝向上游的逃逸开口，其可以与风扇的盘片的逃逸穿孔连通。

根据本发明的有利实施例，壁包括回转轮廓，具有主要轴向延伸的部分和/或主要径向地延伸的部分，例如形成用于风扇盘片和/或用于固定到中心轴的固定凸缘，至少一个或每一个孔口被布置在轴向部分的层面处。

根据本发明的有利实施例，装置包括至少一个径向环形肋，特别是具有外圆形末端。

根据本发明的有利实施例，装置包括至少一组径向环形肋，其目的是与内遮罩协作，孔口被轴向布置在所述环形肋之间，地，外壁的每一个进气孔口优选轴向布置在属于同一组的环形肋之间。

根据本发明的有利实施例，至少一个或每一个进气孔口包括经过所述孔口的负荷损失元件，元件优选是插入件。

根据本发明的有利实施例，转子包括用于泄露流的进气收集器，所述进气收集器与至少一个或每一个或几个进气孔口连通，进气收集器优选是环形的。

根据本发明的有利实施例，包括在壁内部的至少一个或几个环形腹板，形成用于泄露流的至少一个或几个环形进气收集器，其与一个或几个进气孔口连通。

根据本发明的有利实施例，至少一个或每一个孔口是穿过壁的孔口，以便从转子的外部朝向转子的内部吸入泄漏流，和/或泄露流经由转子的内部排出。

根据本发明的有利实施例，转子包括中心轴，优选是具有与孔口(一个或多个)连通的通道的中心轴，其中壁可以固定到所述轴。

根据本发明的有利实施例，转子包括成几个环形行的转子叶片，壁在所述行之间具有材料连续性。

根据本发明的有利实施例，转子包括用于风扇的叶片的支撑盘片，其中所述盘片布置在环形壁的上游且可以具有逃逸穿孔。

根据本发明的有利实施例，转子包括环形行转子叶片和/或用于接收转子叶片的环形区域，其布置在至少一个或每一个孔口的上游且距至少一个或每一个孔口一定距离。

根据本发明的有利实施例，转子包括用于接收转子叶片的至少两个环形区域和/或成两环形行的转子叶片，至少一个或每一个孔口分别被布置在用于接收转子叶片的两个连续环形区域之间和/或布置在两个连续环形行的转子叶片之间。

根据本发明的有利实施例，至少一个或每一个腹板用具有有机基体的复合材料制造。

根据本发明的有利实施例，腹板通常紧密遵循转子壁的内表面和/或在大部分壁或转子上延伸轴向。

根据本发明的有利实施例，至少一个或每一个腹板形成紧密密封的凸缘。

根据本发明的有利实施例，转子包括几个泄漏流进气收集器，其每一个与成环形行的进气孔口连通。

根据本发明的有利实施例，转子包括轴向间隔开的几个进气孔口且包括负荷损失元件，的元件负荷损失对下游元件来说比对上游元件来说更大。

根据本发明的有利实施例，至少一组肋包括两个上游肋和一个下游肋，至少一个孔口或一行孔口被置于该组的上游肋和下游肋之间。

本发明还涉及轴流式涡轮发动机的压缩机，特别是低压压缩机，压缩机包括转子，特点是包括根据本发明的转子；压缩机包括在至少一个进气孔口或成行孔口处的围绕壁的成环形行的定子叶片。

根据本发明的有利实施例，壁包括在定子叶片的轴向位置处的用于泄露流的至少一个进气孔口，特别是用于通过循环流动造成的泄露流，例如将泄露流排出到压缩机的外部。

根据本发明的有利实施例，所述行中的每一个定子叶片所述或每一个孔口被布置在同一定子叶片的前边缘和后边缘之间，优选在同一定子叶片的前边缘和后边缘的内端部之间。

根据本发明的有利实施例，压缩机包括连接到定子叶片的内端部的内遮罩，所述或每一个或一些进气孔口被轴向布置在内遮罩的层面处。

根据本发明的有利实施例，内遮罩包括环形可磨损材料层，其目的是与转子的环形肋以磨损方式协作，以便确保动态密封件。

本发明还涉及用于涡轮发动机的压缩机，特别是用于轴流式涡轮发动机的低压压缩机，压缩机包括具有环形壁的转子，特别是通过环形平台或环形保持沟槽支撑一个或多个成环形行的转子叶片；成环形行的定子叶片围绕环形壁；特点是壁包括在定子叶片的轴向层面处的用于泄露流的至少一个进气孔口，特别是用于通过循环流动造成的泄露流，例如将泄露流排出到压缩机外部，可经由转子的内部施加。

本发明还涉及涡轮发动机，包括转子和/或压缩机，特点是转子是根据本发明的转子，和/或压缩机是根据本发明的压缩机。

根据本发明的有利实施例，涡轮发动机包括具有通道的中空轴，特别是轴向通过转子的中心轴，与中空轴的通道连通的至少一个或几个或每一个进气孔口。

根据本发明的有利实施例，涡轮发动机包括具有上游圆锥形部的风扇，所述圆锥形部具有内部空腔，所述通道与圆锥形部的内部空腔连通，涡轮发动机优选配置为将圆锥形部保持在涡轮发动机的周围压力下。

根据本发明的有利实施例，中空轴的通道在涡轮发动机的外部打开和/或与该外部连通，特别是在下游。

通常，本发明的每一个目标的有利实施例还可应用于本发明的其他主题。不同的主题可被立即为是对本发明的不同解读。尽可能地，本发明的每一个目标可以与其他目标组合。

所实现的优点

转子上进气孔口的设置提供了更多空间。因为对孔口直径的选择有更少的限制条件，所以其数量可以减小。更少区域被影响。相应转子的成本减小。节省成本还因在转子上具有简单穿孔而实现。对涡轮发动机的其他部件进行制造的形式和方法的效果有限或为零。还简化了插入件的集成。

排出到转子外部简化了其运行且因此简化其设计。朝向转子下游侧的泄露流排出或二次排放不干扰涡轮发动机中的流动。边界层不再被不利地影响且能更好地紧贴其壁。维护工作简化，因为穿过壁的单个孔口足以实现抽取。对可磨损层的破坏具有更小的破坏性，因为孔口具有简单的几何结构。其被堵塞的风险更小，且泄露流逃逸回路堵塞的风险更小。

附图说明

图1显示了根据本发明的轴流式涡轮发动机。

图2是根据本发明第一实施例的涡轮发动机的压缩机的图。

图3是本发明的压缩机的一部分。

图4是负荷损失元件。

图5是根据本发明第二实施例的涡轮发动机的压缩机的图。

具体实施方式

在下文的描述中，术语内部或内已经外部或外涉及相对于轴流式涡轮发动机的旋转轴线的位置。轴向方向对应于沿涡轮发动机的旋转轴线的方向。上游和下游参考涡轮发动机中流动的主要流动方向而言的。

图1以简化的方式显示了轴流式涡轮发动机。在这种精确的情况下，这是导管风扇式涡轮发动机，用于为飞机提供动力。涡轮喷气发动机2包括称为低压压缩机4的第一压缩级、称为高压压缩机6的第二压缩级、燃烧室8和一级或多级涡轮机10。在运行中，经由中心轴传递到转子12的涡轮机10的机械功率使得两个压缩机4和6运动。后者包括与多行定子叶片相关的多行转子叶片。转子绕其旋转轴线14的旋转由此允许产生空气流动和向燃烧室8的入口的逐渐压缩。倍减(demultiplication)器件可以增加传递到压缩机的旋转速度。

入口风扇(通常称为风扇或风机16)联接到转子12且产生被分为主流动18和次流动20的空气流动，主流动经过上述多级涡轮发动机，且次流动沿机器经过环形管道(被部分地示出)，以与从涡轮机而来的主流动在出口处再次结合。次流动可以被加速以便产生反推力。主流动18和次流动20是环状流动，且经由涡轮发动机的壳体导通。为此，壳体具有圆柱形壁或遮罩，其可以是内部的和外部的。

图2是图1所示的轴流式涡轮发动机的压缩机的截面图。压缩机可以是低压压缩机4。可以看到将主流动18和次流动20分开的末端22。转子12通常是中空的且形成鼓部(drum)。其包括多行转子叶片24，在该情况下是三个。叶片24可以焊接到转子12的外环形壁28，例如通过轨道焊接。替换地，它们可以被接收在环形保持沟槽中。

压缩机4包括几个扩散器，在这种情况下是四个，其每一个含有一行定子叶片26。这些叶片26基本上径向地延伸。扩散器与风扇16相关或与一行转子叶片24相关，并将主空气流动18扩散，以将流动速度转换为静态压力。

内遮罩30可以连接到定子叶片，围绕转子12。它们围绕转子12的成组的环形肋，其通常称为摩擦条，其形成转子12的密封装置。除此之外，它们允许动态的密封。在至少一个或每一个密封装置处，转子12具有成环形行的孔口32，所述孔口径向地经过其壁。这些孔口32可以是进气或排气孔口32，用于让泄露流34在转子12和内遮罩30之间循环流动。

转子12可以配备有环形腹板(web)36，以形成用于泄露流34的进气收集器38。收集器38可以是环形的或圆柱形的空间38。腹板36将泄露流34与通风回路分开。腹板36可以基本上是柔性的且通过离心力保持其形状。其可以固定到转子12和固定到压缩机4的转子的中心驱动轴40，这有助于通过所述中空轴40通过轴向通道42排出泄露流34。相关的轴40可以轴向经过涡轮发动机并被低压涡轮机促动。其通道42可以具有在涡轮发动机下游的逃逸部(escape)。

腹板36可以尺寸设置为围绕轴承44、轴承润滑剂封壳覆盖件、润滑剂封壳的供应部和/或排放管道。其通常严格遵循转子的壁28。腹板36可以在鼓部的轴向大部分上延伸。代替腹板36，可以为每一个进气孔口装备进气管。

压缩机4的转子12或至少其在鼓部中的部分可以固定到涡轮发动机的中心轴40，例如经由适配器46。该适配器46可以具有逃逸开口48，以允许收集器38和轴40的内通道42之间的连通。适配器46还可以允许将支撑风扇16的叶片的盘片连接到中心轴40和/或压缩机4。腹板36可以固定在鼓部下游的两个适配器部分46之间。可以插置行星减速齿轮(epicyclic reduction gear)。

压缩机的转子12的壁28可以具有回转轮廓。该轮廓可以是大致弯曲的。其可以具有主要轴向延伸的部分和主要径向延伸的部分。轴向部分接收转子叶片24和进气孔口32。径向部分可以用于固定鼓部。其关联到轴40。其可以在轴40(或至少其适配器46)和风扇16的盘片之间形成中间部件。

转子12可以包括动态平衡元件。这些是对由于孔口32的存在而造成的不均匀性的补偿。

图3显示了压缩机的一部分，例如图2所示的。成行定子叶片26布置在两行转子12的两个叶片24之间。涡轮发动机的主流动18经过该部分。

定子叶片26在其内端部处支撑内遮罩30。通过其外表面，内遮罩30允许界定和引导主流动18。形成连结密封件50的环形层50施加到遮罩的内部。连结密封件50可以是确保动态密封的接头，在转子12的旋转期间改善紧密性。例如，离心力具有加大转子12的直径的效果，且因此使得环形肋52更靠近连结密封件50，吸收功能性环形游隙。环形肋52具有带圆形末端的端部，以减少与连结密封件的接触面积。

环形肋52这里形成一组肋，一个在上游且一个在下游。孔口32布置在转子12的密封装置中。其置于面对可磨损层50的肋52之间。孔口32捕获循环泄漏流且迫使其从主流中排出。这种现象的发生是因为主流动18在转子12中具有更高压力。在经下游肋52存在寄生排放(parasitic discharge)的情况下，其被孔口32捕获，其经由所述孔口32排出。其不再会干扰主流动18。

可想得到的是增加上游肋以改善密封。随后孔口可以定位在下游肋和两个上游肋之间，以便形成双阻隔件，以进一步促进经由孔口排出。

图4显示了与孔口32相关的负荷损失元件(load loss element)54，例如图2和/或3所示的那些。负荷损失元件54的存在对吸气的均匀性来说不是必不可少的，因为可以使用回收泄漏流34的专用管。负荷损失元件54可以例如是文件EP2 305 960A1中所示的插入件。其可以被调适为适应对其施加的离心力。

至少一个或每一个元件54可以装在孔口32中，被固定在壁28上。转子12的几个进气孔口32可以具有经校准的元件54，其允许根据局部压力差来控制泄漏流34的经过。元件54可以具有可变的负荷损失。例如，上游的元件具有比下游的元件更小的负荷损失。组件可以配置为使得循环流动32的抽取在每一个阶段被均匀地平衡。这是基于转子12中的运行压力和每一个压缩阶段处的额定压力。由于元件54的构造，可以使用转子12中的同一收集器中在不同压力下收集泄露流34。尽管孔口32在不同压力下连通，但是没有在下游吸入的泄漏流返回到上游孔口处的流动的风险。

图5显示了本发明的第二实施例中轴流式涡轮发动机的压缩机104，例如图1中的。压缩机104可以具有图3所示的一部分，和/或针对图3所示的一个或优选多个负荷损失元件。图5重复了先前附图中相同或相似的元件，其中附图标记被增加了100。特定的附图标记用于该实施例中特定的元件。

腹板136固定在压缩机104的转子112的上游，将收集器138延伸到压缩机104的转子112的壁128的内部。腹板136对所有进气孔口132进行清理。由于朝向风扇的逃逸开口148，来自收集器138的输出部现在在上游排气。这些逃逸开口148形成在壁128中且与形成在风扇116的支撑盘片158中的逃逸穿孔156连通。经由这些逃逸穿孔156，被吸入的泄露流134返回到风扇116中，具体是返回到风扇的圆锥形部162的内部空腔160中。它们随后经由中心轴140的通道142排出。适配器146可以被紧紧地密封。其提供了轴140和风扇116的盘片158之间的密封。