2的内表面23和条带24的内表面25具有相同半径R(图2)。因此，在条带24的水平处，(位于套管22的内部的)表面23与壳体26的底部27的表面之间的半径差等于条带24的厚度。
[0056]条带24的表面25的上游端布置成大致与叶片18的前边缘18A轴向配准，或可能位于该位置稍靠上游的位置。
[0057]应观察到在本发明的背景下，条带24的表面25可以具有相对于表面23的(位置的和/或切线的)不连续性。举例来说，条带24可以具有比套管22的表面23的半径R稍小或稍大的内径。
[0058]条带24的下游端沿轴线A位于叶片18的前边缘18A与后边缘18B之间的大约一半处。一般来说，优选的是由可磨耗材料制成的条带24覆盖叶片的轴向范围的至少30%。此外，占据叶片的轴向范围的70%以上几乎没有任何意义。
[0059]紧靠条带24的下游，存在凹槽30。所述凹槽在上游由条带24界定，并且在其底部和在其下游侧上由套管22界定。
[0060]一般来说，从上游到下游，凹槽30具有由条带24界定的上游部分32、底部34和下游部分36这三个连续部分。
[0061]上游部分由条带24的下游表面形成。相反地，底部34和下游部分36并非由可磨耗材料制成。
[0062]它们直接形成在套管22中。
[0063]在图2至图6的实施例中，此表面布置在相对于外壳12的轴线A横切的平面中。因此，上游表面32在凹槽30的上游端处形成“向外的”台阶，其中用于流体的通道的直径突然增大。
[0064]底部表面34是壳体26的底部表面的一部分。在图2至图4及图7的实施例中，壳体26具有圆柱形的底部表面，因而在这些实施例中，底部表面27是圆柱形的。
[0065]最后，类似于表面32，凹槽30的下游表面36可以布置在横切于外壳12的轴线A的平面中(图2中所示的实施例)。因此，凹槽30的下游表面36在凹槽30的下游端处形成“向内的”台阶，其中流体流道的直径依次再次突然减小到与套管22的内表面的直径相等。
[0066]凹槽30的表面36的下游端布置成大致与叶片18的后边缘18B轴向配准，或实际上位于该位置的稍靠下游的位置处。
[0067]因此，凹槽30具有呈凹形的轴向部分。
[0068]图3至图7示出了凹槽30的各种实施例。
[0069]图3和图4的实施例不同于图2的实施例，不同之处在于凹槽30的下游表面36的布置:
[0070]?在图3中，下游表面36是围绕轴线A的截头圆锥形形状。因此，凹槽30在其下游端处经由大致截头圆锥形的表面连接到外壳的内壁20，从而在将底部34连接到外壳的壁20的轴向部分中形成恒定的斜率。此形状有利地限制了在叶片18的尖端的下游端处形成瑞流。
[0071].在图4中，下游表面36是具有呈圆弧形式的部分的凹形连接倒圆角。此连接圆角的上游端在适当位置上是连续的并且与凹槽30的底部34相切。
[0072]此外，在这两个实施例中，底部表面34的轴向范围小于在第一实施例中的轴向范围，并且相反地下游表面36的轴向范围更大。在这些实施例中，表面34从叶片18的后边缘的上游终止并且未与其配准。因此，凹槽30的下游表面36从位于叶片18的后边缘上游的底部表面34的下游端轴向延伸直至后边缘或是其下游的位置处。
[0073]此外，在图3、图4和图6的实施例中，周向凹槽的下游端的位置未与叶片的后边缘18B配准，而是位于其下游的位置处。
[0074]在这些各种实施例中，周向凹槽的下游端位于沿轴线A且从叶片的后边缘18B测量到的在叶片的轴向弦的5%到20%的范围内的轴向距离处，如在叶片尖端测量到。叶片的“轴向弦”的值如图所示对应于沿轴线A在叶片的前边缘18A与后边缘18B之间的距离。
[0075]图5的实施例类似于图4的实施例。唯一的差异在于壳体26的底部的形状。
[0076]不同于图2到图4的实施例，在图5的实施例中，壳体26的底部被细分成收纳条带24的上游部分和形成凹槽30的下游部分这两个部分。这两个部分都是圆柱形的；上游部分具有大于下游部分的内径，因而这两个部分由肩部38间隔开。
[0077]肩部38用以将条带34固持在适当位置上，具体来说是在轴向方向上。
[0078]图6不出了一个实施例，其中底部表面24和下游表面36是连续的；在它们之间不存在可察觉的边界。
[0079]表面34和36结合在一起构成单个表面40。
[0080]此表面40在从上游到下游的所有点处具有局部为严格凹的轴向部分，因而此表面部分并不具有任何直线区段。其形状可以是任意的，并且应该理想地通过实验或通过计算来确定，以便确保在涡轮发动机的所有操作模式中，表面34和36(以及因此表面40)仍然不会接触叶片18。
[0081]最后，图7示出了不同于图3中所示的一个实施例，不同之处在于凹槽30的上游表面32的形状。
[0082]代替于此上游表面垂直于外壳的轴线A，上游表面32是绕轴线A的截头圆锥形的。相对于此轴线，其在顶点α处形成等于45°的角度。
[0083]为了避免无意义的过度放大可磨耗材料的条带24的尺寸，角度α优选地不低于
45。。
[0084]在所描述的各种实施例中，叶片18的尖端19径向地严格位于壁20内部。此外，叶片的长度(在径向方向上测量到)是恒定的。
[0085]这两个特征都不是本发明所必需的。
[0086]在本发明的背景下，叶片可以具有根据沿转子轮的轴线的位置变化的(在径向方向上测量的)长度。因此，叶片可以具有在轴向方向上变化的总半径(当安装在转子轮上时叶片的整体半径)。
[0087]在本发明的背景下，叶片还可以具有可能比紧靠在转子轮的上游或下游的外壳的内表面的半径大的总半径，或者至少局部比该半径大的总半径(即，沿转子轮的轴线仅在某个轴向范围内)。叶片的尖端随后至少局部地穿透到外壳的壁中。
[0088]叶片还可以相对于外壳具有不均匀的径向间隙，如在上述实施例中具体示出。
[0089]因此，叶片的总半径可以比紧靠在叶片的上游或下游的外壳的表面的内径(R)小或大。叶片的总半径还可以根据沿转子轮的轴的位置在这两个配置之间变化。
【主权项】
1.一种组合件，所述组合件包括涡轮发动机外壳(12)和布置在所述外壳内部的带叶片的转子轮(14)，所述外壳(12)包括内壁(20)，该内壁(20)具有可磨耗材料的周向条带(24)，所述组合件的特征在于， 与所述叶片的尖端配准的所述外壳在上游具有所述可磨耗材料的条带，并且在下游具有周向凹槽(30)，所述可磨耗材料的条带在下游由所述周向凹槽(30)界定，并且所述周向凹槽(30)的下游端布置成与所述叶片(18)的后边缘(18B)轴向配准或位于所述后边缘(18B)的下游。
2.根据权利要求1所述的组合件，其特征在于， 除了由所述可磨耗材料的条带所形成的凹槽表面(32)之外，所述凹槽具有呈凹形的轴向部分。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的组合件，其特征在于， 所述凹槽的底部(34)包括圆柱形部分。
4.根据权利要求2所述的组合件，其特征在于， 除了由所述可磨耗材料的条带所形成的凹槽表面之外，所述凹槽(30)具有在从上游到下游的所有点处呈凹形的轴向部分。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的组合件，其特征在于， 所述凹槽在其下游侧上通过凹形连接倒圆角(36)连接到所述外壳的所述内壁(20)，具体来说，具有圆拱形部分。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的组合件，其特征在于， 所述凹槽在其下游侧上通过大致截头圆锥形的表面(36)连接到所述外壳的所述内壁。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的组合件，其特征在于， 所述凹槽的底部(34)具有比所述可磨耗材料的条带的最大半径小的半径。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的组合件，其特征在于， 由所述可磨耗材料的条带所形成的凹槽表面是截头圆锥形的，截头的圆锥角度U)为至少45°，优选为至少60°。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的组合件，所述凹槽(30)具有防漏的底部。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的组合件，其特征在于， 所述可磨耗材料的条带覆盖所述叶片的轴向范围的30%到70%。
11.一种涡轮发动机，包括至少一个根据权利要求1至10中任一项所述的组合件。
【专利摘要】本发明涉及一种组合件，所述组合件包括涡轮发动机外壳(12)和布置在所述外壳中的转子轮(14)。所述外壳(12)包括内壁(20)，该内壁(20)具有可磨耗材料的周向条带(24)。面向所述叶片的尖端，所述外壳在上游具有所述可磨耗材料的条带，并且在下游具有周向凹槽(30)。所述可磨耗材料的条带在下游由周向凹槽(30)界定。所述周向凹槽(30)的下游端与所述叶片(18)的后边缘(18B)配准或位于所述后边缘的下游。此布置优化了涡轮发动机的所述外壳中的可磨耗材料的使用。
【IPC分类】F01D11-12, F04D29-52, F04D29-16
【公开号】CN104704244
【申请号】CN201380052857
【发明人】V·P·G·佩罗特, S·科孔
【申请人】斯内克马公司
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2013年9月19日
【公告号】CA2885650A1, EP2901021A1, US20150226078, WO2014049239A1