使用密封部件用于舱室放气空腔密封的装置.pdf

本发明涉及从其中空气被放出到舱室的空腔的密封，其中空腔一方面通过压缩机的外壳(6)和连接到外壳的环形结构(7)限定，另一方面通过扩压器格栅的外罩(12)和与所述外罩以及发动机外部罩壳(14)连接的支柱(13)限定，这个外部罩壳(14)通过螺栓以及法兰被固定到环形结构(7)，在环形结构(7)和扩压器格栅的外罩(12)之间提供了密封装置。密封装置包括一个分开环形部件(50)，它的径向内部部分(51)以径向滑动和密封的方式设置在位于位于扩压器格栅的外罩(12)上游部分(12a)的外围处的沟槽(32)内，所述部件的外围(52)支承圆柱形套筒(53)的内表面(54)，所述套筒形成环形结构(7)的一部分并且围绕所述部件(50)。

1.  一种喷气式发动机，从上游到下游(上游和下游方向是由初级流动的循环方向限定的)包括高压压缩机(1)，扩压器格栅(10)和燃烧室，所述高压压缩机包括外壳(6)，该外壳(6)径向限定所述初级流动的管道并且与径向向外延伸的环形结构(7)连接，所述扩压器格栅包括在压缩机外壳(6)的轴向延伸部分与向后定位的圆锥形支柱(13)连接的外罩(12)，所述圆锥形支柱(13)限定燃烧室上游端部，所述本身与外部罩壳(14)连接的支柱在上游方向延伸并且通过固定装置固定到环形结构(7)，所述支柱、外部罩壳、和环形结构限定绕扩压器格栅(10)的空腔(20)，为了使燃烧室端部与空腔(20)连接，在所述支柱(13)上制造放气孔(22)，所述外部罩壳装备有用于放气的出口(23)，为了使空腔(20)与初级流动的管道隔离，在所述环形结构(7)和扩压器格栅外罩(12)之间提供了密封装置，
其特征在于，密封装置包括一个分开的环形部件(50)，它的径向内部部分(51)以径向滑动和密封的方式设置在位于扩压器格栅的外罩(12)上游部分(12a)的外围处的沟槽(32)内，所述部件的外围(52)支承圆柱形套筒(53)的内表面(54)，所述套筒形成环形结构(7)的一部分并且围绕所述部件(50)。

2.  如权利要求1所述的喷气式发动机，其特征在于，沟槽(32)由在外罩(12)的上游部分(12a)的外围形成的上游法兰(33a)和下游法兰(33b)限定。

3.  如权利要求2所述的喷气式发动机，其特征在于，部件(50)具有I形截面并且它的外围包括一个凸面。

4.  如权利要求1至3任何一个所述的喷气式发动机，其特征在于，套筒(53)的内表面(54)在下游与截头圆锥表面(55)连接，其允许所述部件(50)在扩压器和压缩机装配过程中被压缩。

5.  如权利要求1至4任何一个所述的喷气式发动机，其特征在于，在自由状态下，部件(50)的外径稍微大于套筒(53)的内径。

使用密封部件用于舱室放气空腔密封的装置
技术领域
本发明涉及一种喷气式发动机，从上游到下游(上游和下游方向是由初级流动的循环方向限定的)包括高压压缩机，扩压器格栅和燃烧室，所述高压压缩机包括径向限定所述初级流动的管道并且与径向向外延伸的环形结构连接的外壳，所述扩压器格栅包括在压缩机外壳的轴向延伸部分与向后定位限定燃烧室上游端部的圆锥形支柱连接的外罩，所述与外部罩壳连接的支柱本身在上游方向延伸并且通过固定装置固定到环形结构，所述支柱、外部罩壳、和环形结构限定绕扩压器格栅的空腔，为了使燃烧室端部与空腔连接，在所述支柱上制造放气孔，所述外部罩壳装备有用于放气的出口，为了使空腔与初级流动的管道隔离在所述环形结构和扩压器格栅外罩之间，提供了密封装置。
背景技术
对装备有至少一个喷气式发动机的飞机的舱室需要的空气在燃烧室的端部某个区域被排出，此处发动机的总效率具有最低的断裂效应。放气通过支柱内的孔发生，这使得安装放气用的出口比较容易。这种布置要求高压压缩机的管道和位于上述扩压器格栅上的空腔之间相对密封。
由于在经受高压，其可能达到30巴，和经受高温，其可能达到650℃的环境中不同元件的热响应和机械响应，要达到这种密封总是困难的，因为扩压器格栅和压缩机外壳之间的相对位移在轴向方向和基本上与径向方向一致的方向是1.5mm等级。
在压缩机和格栅的外壳之间提供密封的现有技术采取的是这种类型，包括由簧片组成的密封和用弹簧压住簧片的逆向密封。这种技术实际容许两个元件之间足够大的间隙。
已有技术如图1所示，其表示喷气式发动机的高压压缩机1的最后一段从上游到下游在初级流动F1方向具有一圈从外壳3径向向内延伸的固定叶片2，紧接着是一圈安装在压缩机飞轮5的外围并且朝外延伸远到压缩机外壳6的转动叶片4，压缩机外壳6和外罩3一起径向限定初级流动用的管道，这个与环形结构7连接的外壳6径向向外延伸并被螺栓固定在发动机的外罩，环形结构7在包含喷气式发动机轴的平面内具有V形横截面。
在压缩机1的下游设置的是扩压器格栅10，其接受来自压缩机1的压缩空气并且将空气输送到燃烧室11。在压缩机1的外壳6的轴向延伸部分，格栅10具有与朝向喷气式发动机后部定位的圆锥形支柱13连接的外罩12，这个支柱13限定燃烧室11的上游端壁并在其径向向外区域与在上游方向延伸并且具有法兰15的外部罩壳14连接，通过法兰15由燃烧室和扩压器组成的部件能通过螺栓被固定在环形结构7的径向外部法兰16上。
围绕扩压器格栅10的空腔20这样被限定，在轴向被环形结构7和支柱13限定，径向向外被外部罩壳14限定，以及径向向内被压缩机外壳6的下游部分6a和外罩12的上游部分12a限定，间隙21分隔这两个部分。
支柱13在燃烧室的端部具有空气排放孔22，外部罩壳14装备有出口23以提供用于向飞机的舱室充气或者用于冷却喷气式发动机的其它元件的空气流动。
如图2详细显示的，压缩机管道和空腔20之间的密封是通过由排成一行的簧片30组成的分段密封件(sectorized seal)和逆向密封31达到的，这种密封被安装在扩压器格栅的外罩12的上游部分12a的外围。在这一端，上游部分12a在其外围之上具有由两个法兰即参考序号为33a的上游法兰和参考序号33b的下游法兰限定的通道32，法兰具有在它们上面钻出的用于固定铆钉34的孔。簧片30和逆向密封31通过弹簧35与上游法兰33a的下游面保持定位接触，并且由铆钉34保持。类似的，弹簧35由铆钉34保持。如图2所示，在压缩机1的外壳6和扩压器的外罩12之间没有任何轴向移动时，环形结构7的径向向内部分具有环形突起40，其轴向延伸进入空腔20并且其端部位于上游法兰33a上方。
弹簧35在环形区域对密封件施加压力，该环形区域使突起40和上游法兰33a隔离。而且，在空腔20地空气压力稍微大于位于间隙21的管道内的压力。
在突起40一侧和上游法兰33a一侧的用于密封30的支承点具有凸出面。弹簧35的联合力以及跨过密封31的两个面的压力差使簧片30压在如图2所示的结构这的表面上，而簧片是平的，于是这样提供密封。
在一定的飞行期间，簧片30和突起40之间的支承面出现逃逸间隙，特别是当突起40跨在通道32的上方时，如图4和图5所示。在两个相邻弹簧之间，簧片30从突起移开，而只有两个面之间的压力差，虽然小，但可以阻止这种分隔的产生。逃逸间隙41于是在簧片和突起40的末端形成。
作为对照，当扩压器格栅10从压缩机1移开，正如能从图3中看到的，由于压力差产生的力和弹簧35的力通过簧片30的变形能达到正确地密封。
在图2中所示的双箭头指示压缩机外壳6的下游端与扩压器格栅10的外罩12的上游端之间的相对轴向和径向位移。
也应当指出的是，这种由外罩12承载的密封系统的布置使燃烧室/扩压器装配通过与压缩机装配的相对轴向位移和通过外部法兰15和16的螺栓连接而被安装到压缩机上是可能的。
发明内容
本发明的目的是提供一种喷气式发动机，如前所述的，在发动机中放气空腔和压缩机中用于初级流动的管道之间的密封是通过不考虑压缩机外壳和扩压器格栅的外罩之间的相对位置关系来保证的。
发明达到它的目的是由于这个事实，即密封装置包括一个分开的环形部件(segment)，其径向的内部部分以径向滑动和密封的方式被安置在位于扩压器格栅的外罩上游部分外围的沟槽内，所述部件(segment)的外围支撑所述部件的圆柱形套筒的内表面，所述套筒形成环形结构的一部分并围绕所述部件。
在自由状态下，部件的外径稍微大于套筒的内径。由于弹簧作用的结果，部件的外围正向对套筒的内表面施加压力并且部件总是被置于套筒的中心。如果扩压器的外罩和套筒之间有相对径向位移，部件就在沟槽内滑动。如果这两个元件之间有相对轴向位移，部件在套筒内滑动。
发明的其它优点和特征在阅读由下述实施例和参考相应附图给出的说明书后就显现出来了，其中：
图1至图5表示现有技术：
图1是包含喷气式发动机的轴的平面内，压缩机和扩压器的下游部分的半截面图，其表示连接燃烧室末端并且从其中空气流向飞机的舱室的空腔的布局，以及按照现有技术在这个空腔和用于初级流动的管道之间的密封的安装；
图2表示按照现有技术密封的布置的放大图；
图3表示当压缩机外壳和扩压器格栅的外罩之间的间隙增加时，密封的变形图；
图4表示当此间隙减小时此密封的变形；和
图5是当间隙减少时，密封的透视图，其表示逃逸间隙；
图6是位于压缩机和扩压器之间的用于初级流动的管道的外部区域的截面图，其表示由本发明提供的密封系统；和
图7表示分开部件的部分透视图。
表示现有技术的图1至图5已经在前面论述，因此不再需要进一步解释。
图6和图7表示由本发明提供的密封装置，和在图1至5中表示的相同的元件使用同样的参考序号。
扩压器格栅10的外罩12的上游部分12a包括在它的外围由上游法兰33a和下游法兰33b限定的沟槽。这两个法兰可以是具有外围沟槽32并且被焊到上游部分12a外围的环60的侧翼。
沟槽32意图在于以滑动和密封的方式容纳分开部件50的径向内部部分51，分开部件50具有一个I形截面并且其外周边优选为凸面52。
环形结构7的径向内部部分7a，其基本上是圆锥形且平行于支柱13，包括向下延伸进入空腔20并且围绕部件50和法兰33a、33b的套筒53。此套筒的内表面54是圆柱形的，部件的外周边52支承此表面54。圆柱形内表面54在下游与基本上平行于支柱13的截头圆锥表面55连接。
在自由状态下，就是说在没有安装、没有压力的状态下，环50的外径稍微大于套筒53的内径。
在安装状态下，如图6所示，环50被压缩。
在扩压器通过轴向位移装配到压缩机的过程中，截头圆锥表面55压缩在沟槽32内的环50。截头圆锥表面55的尺寸和部件50的外径、内径被计算为允许压缩机和扩压器轻松装配(blind assembly)的尺寸。
部件50的内部尺寸和沟槽32的底部外径以这样的方式选择，以允许在操作过程中部件50在沟槽32内的轴向位移。
部件50的径向内部部分51的宽度基本上等于沟槽32的宽度，目的是在此区域提供密封，和提供部件50在外罩12的上游部分12a和套筒53之间于相对径向位移范围内在沟槽32内的径向滑动。如果在上游部分12a和压缩机的外壳6之间有相对轴向位移，由沟槽32限制的部件50在套筒53内滑动。
图7表示在分开区域70的的部件50，其以径向切断为Z形截面的形式制造。部件50的两个舌状物71a和71b当部件被压缩时可以相互沿彼此滑动。两个间隙72a和72h设置在舌状物71a和71b的自由端与面向它们的肩部之间。