ВНУТРЕННИЙ БАНДАЖ ДЛЯ ОСЕВОЙ ТУРБОМАШИНЫ, СПОСОБ МОНТАЖА ЛОПАТКИ СТАТОРА К ВНУТРЕННЕМУ БАНДАЖУ И ТУРБОМАШИНА Российский патент 2020 года по МПК F01D9/04 F01D11/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

[0001] Настоящее изобретение относится к области осевых турбомашин. Более конкретно, изобретение относится к внутренним бандажам, которые соединены с рядом лопаток статора.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Известен внутренний бандаж, который позволяет ограничивать главный поток осевой турбомашины за счет того, что он образует собой кольцевую стенку, которая ограничивает внутренний объем, отведенный для прохождения потока текучей среды. Благодаря наружной поверхности он способствует направлению потока в процессе его расширения в турбине или его сжатия в компрессоре.

[0003] Обычно внутренний бандаж может устанавливаться на внутренних концевых частях лопаток, расположенных в виде одного кольцевого ряда, которые, в свою очередь, прикреплены к внешнему корпусу. Бандаж имеет выемки для введения концевых частей для закрепления бандажей.

[0004] Внутренний бандаж, кроме того, служит для обеспечения уплотнения соединения с ротором, вокруг которого он размещен. Для этого он имеет слой истираемого материала, взаимодействующего путем истирания. с уплотнительными кромками, образованными на наружной стороне ротора. При работе уплотнительные кромки входят в плотный контакт с истираемым материалом, где они могут образовывать неглубокие прорези, в результате чего обеспечивается динамическое уплотнение.

[0005] Из документа ЕР 2075414 А1 известен компрессор для осевой турбомашины, содержащий направляющие аппараты, снабженные сегментированными внутренними бандажами. Каждый внутренний бандаж содержит трубчатую стенку, в которой предусмотрены ряды отверстий. Последние обеспечивают возможность введения хвостовиков лопаток, которые предназначены для закрепления бандажа и лопаток относительно друг друга. Каждое отверстие имеет кромку, которая является продолжением его контура в радиальном направлении, и ребра, которые соединяют кромки соседних отверстий, причем этот узел обеспечивает возможность повышения жесткости бандажа. Однако изгибная жесткость бандажа, в частности изгибная жесткость сегментов, остается ограниченной. В случае нагружения действие сил большей частью воспринимается U-образными ответвлениями бандажа. В случае возникновения вибраций отверстия могут открываться еще больше вокруг соединений, окружающих лопатки, что приводит к нарушению уплотнения.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Техническая задача

[0006] Целью настоящего изобретения является устранение, по меньшей мере, одного из недостатков известных технических решений. Более конкретно, целью изобретения является повышение жесткости внутреннего бандажа или сегмента внутреннего бандажа, прикрепленного к лопаткам статора. Целью изобретения является также повышение жесткости узла, включающего в себя бандаж и лопатки, закрепленные в отверстиях, образованных в бандаже. Целью изобретения, кроме того, является улучшение уплотнения бандажа или сегмента бандажа.

Техническое решение

[0007] Изобретение направлено на создание бандажа или сегмента бандажа для осевой турбомашины, в частности для компрессора, а именно бандажа или сегмента бандажа, содержащего круговую или полукруговую стенку, профиль которой проходит по существу в аксиальном направлении, и круговой или полукруговой радиальный фланец, выступающий в радиальном направлении из стенки в направлении внутрь, при этом фланец имеет круговую или полукруговую поверхность, профиль которой проходит по существу в радиальном направлении, причем указанная поверхность имеет области шероховатости.

[0008] Изобретение направлено также на создание внутреннего бандажа или сегмента внутреннего бандажа для осевой турбомашины, в частности для компрессора, а именно бандажа или сегмента бандажа, содержащего: круговую или полукруговую стенку, профиль которой проходит по существу в аксиальном направлении, и ряд отверстий, образованных в аксиальной стенке, при этом каждое отверстие имеет противоположные края, расположенные по ту и другую сторону лопатки статора, размещенной в указанном отверстии для обеспечения ее закрепления, отличающегося тем, что стенка содержит по меньшей мере один радиальный фланец, который проходит через отверстия в окружном направлении бандажа или сегмента бандажа с образованием механической связи внутри каждого отверстия для обеспечения взаимного соединения его противоположных краев.

[0009] Согласно преимущественному варианту осуществления изобретения каждое отверстие проходит по существу в аксиальном направлении, и каждый радиальный фланец выступает из стенки в радиальном направлении внутрь и простирается на всем протяжении бандажа или по всей ширине сегмента бандажа в направлении расположения ряда отверстий.

[0010] Согласно преимущественному варианту осуществления изобретения бандаж или сегмент бандажа содержит по меньшей мере одну полосу из истираемого материала, причем каждый радиальный фланец проходит дальше в радиальном направлении внутрь, чем каждый слой истираемого материала.

[0011] Согласно преимущественному варианту осуществления изобретения бандаж или сегмент бандажа содержит несколько радиальных фланцев, каждый из которых проходит через отверстия, при этом каждая полоса из истираемого материала может быть расположена в аксиальном направлении между двумя радиальными фланцами.

[0012] Согласно преимущественному варианту осуществления изобретения аксиальная стенка и каждый радиальный фланец выполнены как одно целое в виде одной детали, причем аксиальная стенка и каждый из радиальных фланцев могут быть изготовлены из полимера, такого как композиционный материал, имеющий органическую матрицу.

[0013] Согласно преимущественному варианту осуществления изобретения радиальный фланец представляет собой поперечный радиальный фланец, который проходит через отверстия, при этом бандаж или сегмент бандажа содержит расположенный выше по потоку радиальный фланец, который расположен выше по потоку, чем отверстия, и расположенный ниже по потоку радиальный фланец, который расположен ниже по потоку, чем отверстия, причем расположенный выше по потоку фланец и расположенный ниже по потоку фланец, предпочтительно, ограничивают аксиальную стенку в аксиальном направлении.

[0014] Согласно преимущественному варианту осуществления изобретения по меньшей мере один радиальный фланец или каждый радиальный фланец содержит по меньшей мере одну поверхность, имеющую области шероховатости, причем указанная поверхность перпендикулярна оси вращения бандажа или сегмента бандажа.

[0015] Согласно преимущественному варианту осуществления изобретения области шероховатости образуют рисунок, который повторяется по существу на всей поверхности соответствующего радиального фланца.

[0016] Согласно преимущественному варианту осуществления изобретения области шероховатости имеют форму зубцов, возможно треугольных, причем каждый зубец простирается по большей части радиальной высоты или по всей радиальной высоте связанного с ним радиального фланца.

[0017] Согласно преимущественному варианту осуществления изобретения радиальный фланец содержит части, каждая из которых перекрывает отверстие, возможно в направлении расположения ряда отверстий.

[0018] Согласно преимущественному варианту осуществления изобретения радиальная высота по меньшей мере одного радиального фланца или каждого радиального фланца больше радиальной высоты каждого кольцевого ребра.

[0019] Согласно преимущественному варианту осуществления изобретения по меньшей мере одно отверстие или каждое отверстие проходит по большей части аксиальной длины аксиальной стенки.

[0020] Согласно преимущественному варианту осуществления изобретения стенка содержит радиальный фланец, расположенный в аксиальном направлении по центру отверстий, причем стенка содержит несколько радиальных фланцев, распределенных в аксиальном направлении по отверстиям.

[0021] Изобретение направлено также на создание способа монтажа лопатки статора к внутреннему бандажу или к сегменту внутреннего бандажа для осевой турбомашины, а именно способа, включающего следующие операции: (а) предоставление одной или нескольких лопаток статора, причем каждая лопатка статора содержит радиально внутреннюю концевую часть; (b) предоставление внутреннего бандажа или сегмента внутреннего бандажа, имеющего ряд отверстий; (с) размещение концевой части каждой лопатки статора в отверстии; (d) закрепление концевой части каждой лопатки статора в связанном с ней отверстии, отличающегося тем, что бандаж содержит по меньшей мере один круговой или полукруговой радиальный фланец, проходящий через отверстия, и тем, что во время выполнения операции размещения (с) концевая часть каждой лопатки статора уперта в радиальный фланец, при этом внутренний бандаж или сегмент внутреннего бандажа может быть выполнен в соответствии с изобретением.

[0022] Согласно преимущественному варианту осуществления изобретения во время выполнения операции размещения (с) концевая часть каждой лопатки статора проходит через связанное с ней отверстие.

[0023] Согласно преимущественному варианту осуществления изобретения во время выполнения операции размещения (с) концевая часть каждой лопатки статора уперта в аксиальном направлении и/или уперта в радиальном направлении в радиальный фланец, причем концевая часть каждой лопатки статора может содержать средства для закрепления.

[0024] Согласно преимущественному варианту осуществления изобретения операция размещения (b) включает изготовление бандажа или сегмента бандажа по аддитивной технологии.

[0025] Согласно преимущественному варианту осуществления изобретения способ дополнительно включает операцию (е) выполнения уплотнительных соединений в отверстиях вокруг лопаток статора.

[0026] Изобретение направлено также на создание турбомашины, содержащей ротор и внутренний бандаж вокруг ротора или сегмент внутреннего бандажа, принимающий форму ротора, отличающейся тем, что бандаж или сегмент бандажа выполнен в соответствии с изобретением; и/или турбомашина содержит лопатку статора и внутренний бандаж или сегмент внутреннего бандажа, монтаж которых осуществлен согласно способу монтажа, отличающемуся тем, что способ находится в соответствии с изобретением.

[0027] Согласно преимущественному варианту осуществления изобретения ротор содержит кольцевые ребра, взаимодействующие герметичным образом с бандажом или сегментом бандажа, причем каждое из кольцевых ребер ротора находится на расстоянии в аксиальном направлении от каждого радиального фланца бандажа или сегмента бандажа.

[0028] Согласно преимущественному варианту осуществления изобретения по меньшей мере один радиальный фланец закрывает одно из кольцевых ребер в радиальном и окружном направлениях.

[0029] Согласно преимущественному варианту осуществления изобретения по меньшей мере один радиальный фланец или каждый радиальный фланец содержит области шероховатости, которые образованы на большей части радиальной высоты профиля вращения одного из кольцевых ребер ротора, расположенного рядом со связанным с ним радиальным фланцем.

[0030] Согласно преимущественному варианту осуществления изобретения радиальный зазор между каждым радиальным фланцем и ротором больше радиального зазора между кольцевыми ребрами и бандажом или сегментом бандажа.

[0031] Согласно преимущественному варианту осуществления изобретения ротор содержит N кольцевых ребер, при этом бандаж или сегмент бандажа содержит по меньшей мере N+1 радиальных фланцев, предпочтительно по меньшей мере 2×N радиальных фланцев, образующих N пар радиальных фланцев, которые прилегают к расположенным выше по потоку и ниже по потоку поверхностям каждого кольцевого ребра.

[0032] Согласно преимущественному варианту осуществления изобретения каждое отверстие вмещает уплотнительное соединение, окружающее лопатку статора, расположенную в указанном отверстии, причем уплотнительное соединение контактирует с радиальным фланцем, который проходит через указанное отверстие, при этом соединение, предпочтительно, выполнено из эластомерного материала, такого как силикон.

[0033] Согласно преимущественному варианту осуществления изобретения по меньшей мере одна лопатка статора или каждая лопатка статора выполнена с радиальным уступом, упертым в аксиальном направлении и/или упертым в радиальном направлении в радиальный фланец или один из радиальных фланцев.

[0034] Согласно преимущественному варианту осуществления изобретения по меньшей мере одна лопатка статора или каждая лопатка статора заключает в себе паз, в который заведен радиальный фланец или один из радиальных фланцев бандажа, и/или радиальный фланец или один из радиальных фланцев заключает в себе пазы, в которые заведены лопатки статора.

[0035] Согласно преимущественному варианту осуществления изобретения по меньшей мере одна лопатка статора или каждая лопатка статора содержит средства закрепления, такие как средства удержания от радиального смещения.

[0036] Согласно преимущественному варианту осуществления изобретения кольцевые ребра ротора и радиальные фланцы внутреннего бандажа образуют многослойную структуру.

[0037] Согласно преимущественному варианту осуществления изобретения каждый радиальный фланец имеет профиль вращения, который проходит по существу в радиальном направлении, и каждое из кольцевых ребер имеет профиль вращения, который проходит по существу в радиальном направлении, причем профиль каждого фланца простирается по существу по большей части радиальной высоты каждого профиля каждого соседнего кольцевого ребра.

Обеспечиваемые преимущества

[0038] Радиальный фланец обеспечивает возможность образования моста [перемычки], который перекрывает каждое отверстие. Фланец, таким образом, обеспечивает возможность соединения противоположных краев отверстий таким образом, что обеспечивается взаимосвязь краев. Механическое уплотнение обеспечивает возможность соединения противоположных краев через каждое отверстие таким образом, что исключена возможность их расхождения или их приближения друг к другу несмотря на отсутствие материала в отверстиях.

[0039] Одновременно с этим изобретение обеспечивает возможность улучшения уплотнения между бандажом или сегментом бандажа, имеющим отверстия, в которых закреплены лопатки статора. Таким образом, согласно изобретению предлагаются бандаж или сегмент бандажа, которые одновременно являются легкими, жесткими и экономичными в изготовлении.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

[0040] На фиг. 1 изображена осевая турбомашина, в соответствии с изобретением.

[0041] На фиг. 2 представлено графическое изображение компрессора для турбомашины, в соответствии с изобретением.

[0042] На фиг. 3 изображена часть компрессора, в соответствии с изобретением.

[0043] На фиг. 4 схематически представлен разрез части компрессора по оси 4-4 на фиг. 3, в соответствии с изобретением.

[0044] На фиг. 5 показан разрез части компрессора по оси 5-5 на фиг. 3, в соответствии с изобретением.

[0045] На фиг. 6 представлена блок-схема последовательности операций способа монтажа лопатки статора к внутреннему бандажу или к сегменту внутреннего бандажа, в соответствии с изобретением.

Описание вариантов осуществления изобретения

[0046] В следующем ниже описании изобретения термины «внутренний» и «внешний» относятся к положению относительно оси вращения осевой турбомашины. Аксиальное направление соответствует направлению вдоль оси вращения турбомашины. Поперечное направление проходит по периферии.

[0047] На фиг. 1 изображена осевая турбомашина в упрощенном виде. В данном конкретном случае двигатель представляет собой турбовентиляторный двигатель. Турбовентиляторный двигатель 2 содержит первую компрессорную ступень, так называемый компрессор 5 низкого давления, вторую компрессорную ступень, так называемый компрессор 6 высокого давления, камеру 8 сгорания и одну или несколько ступеней турбины 10. При работе механическая выходная мощность турбины 10, передаваемая через центральный вал к ротору 12, приводит в движение два компрессора 5 и 6. Последние содержат несколько рядов лопаток ротора, связанных с рядами лопаток статора. Вращение ротора вокруг его оси 14 вращения, таким образом, обеспечивает возможность создания потока воздуха и постепенного сжатия последнего до его поступления на вход камеры 8 сгорания. Для повышения скорости вращения, передаваемого к компрессорам, может применяться редуктор.

[0048] Приточный вентилятор, упоминаемый по тексту описания изобретения как вентилятор 16, соединен с ротором 12 и создает поток воздуха, который делится на главный поток 18, проходящий через различные вышеупомянутые ступени турбомашины, и вспомогательный поток 20, проходящий через кольцевой канал (показанный частично) вдоль машины, который далее снова соединяется с главным потоком на выходе турбины. Вспомогательный поток может быть ускорен для создания реактивной тяги. Главный поток 18 и вспомогательный поток 20 являются кольцевыми потоками, и они каналированы через корпус турбомашины. Для этого корпус имеет цилиндрические стенки или бандажи, которые могут быть внутренними и внешними.

[0049] На фиг. 2 представлен вид в разрезе компрессора для такой осевой турбомашины, как осевая турбомашина, изображенная на фиг.1. Компрессор может быть компрессором 5 низкого давления. Ротор 12 содержит барабан, имеющий кольцевую наружную стенку, которая поддерживает несколько рядов лопаток 24 ротора, в данном конкретном случае три ряда.

[0050] Компрессор 5 низкого давления содержит несколько направляющих аппаратов, число которых в данном конкретном случае равно четырем, каждый из которых включает в себя ряд лопаток 26 статора. Направляющие аппараты связаны с вентилятором или с рядом лопаток ротора для спрямления потока воздуха, чтобы преобразовать скорость потока в статическое давление.

[0051] Лопатки 26 статора выступают по существу в радиальном направлении из внешнего корпуса 22 и могут быть закреплены там с помощью штифта. Корпус 22 в таком случае образует внешнюю опору для различных рядов. Компрессор 5, аналогичным образом, содержит внутренние бандажи 28, которые закреплены к радиально внутренним концевым частям лопаток 26 статора. Внутренние бандажи 28 обеспечивают возможность направления и ограничения главного потока 18. Они, к тому же, образуют уплотнение с ротором 12, препятствующее уменьшению степени сжатия компрессора 5 из-за рециркуляции воздуха, и обеспечивают ограничение выходной мощности турбомашины. Каждый бандаж 28 может образовывать кольцо протяженностью в один полный оборот или может быть образован угловыми сегментами.

[0052] На фиг. 3 изображена часть такого компрессора, как компрессор, изображенный на фиг. 2. Здесь видны часть ротора 12, радиально внутренняя концевая часть 30 лопатки 26 статора и внутренний бандаж 28, который закреплен к ней. Внутренний бандаж 28 может быть сегментированным.

[0053] Бандаж 28 имеет профиль вращения, часть которого проходит по существу в аксиальном направлении и который образует аксиальную стенку 32. Аксиальная стенка 32 может быть в целом трубчатой и может быть по существу наклонной относительно оси 14 вращения турбомашины; эта ось вращения может совпадать с общей осью 14 симметрии бандажа 28.

[0054] Бандаж 28 имеет ряд отверстий 34, расположенных в виде одного кольцевого ряда. Концевые части 30 лопаток 26 расположены поперек этих отверстий 34, чтобы подвесить в них бандаж 28. Каждое отверстие 34 имеет противоположные края 36, в направлении ряда отверстий 34, причем эти края 36 расположены таким образом, что они обращены к поверхностям связанной с ними лопатки 26. Один из них находится рядом с вогнутой поверхностью лопатки, а другой находится рядом с выпуклой поверхностью. Края 36 в целом могут быть сопрягающимися краями; при этом один является вогнутым и другой является выпуклым.

[0055] Бандаж 28, кроме того, содержит, по меньшей мере, один радиальный фланец 38, который выступает из аксиальной стенки 32 в направлении радиально внутрь. Бандаж 28 может содержать несколько радиальных фланцев 38, каждый из которых пересекает отверстия 34. Эти радиальные фланцы могут быть параллельными и могут быть распределены в аксиальном направлении так, что проходят через отверстия.

[0056] Бандаж 28 может содержать по меньшей мере три радиальных фланца, а именно расположенный выше по потоку радиальный фланец 40, расположенный ниже по потоку радиальный фланец 42 и поперечный радиальный фланец 38, который проходит через отверстия 34, или центральный радиальный фланец 38. Поперечный радиальный фланец 38 расположен в аксиальном направлении между расположенными выше по потоку фланцами 40 и расположенными ниже по потоку фланцами 42. Бандаж может иметь Е-образный или гребенчатый профиль.

[0057] Ротор 12, в частности его стенка, имеет кольцевые ребра 44, упоминаемые также как «уплотнительные кромки». Они проходят в радиальном направлении и взаимодействуют с бандажом 28 герметичным образом. Они могут взаимодействовать путем истирания со слоями истираемого материала 46, где они прорезают канавки [бороздки] в случае контакта. Выражение «истираемый материал» употребляется для обозначения материала, являющегося в случае контакта хрупким. Слои истираемого материла 46 могут быть нанесены на концевые части лопаток 30 и/или на аксиальную стенку 32. Слои истираемого материала 46 и радиальные фланцы (38; 40; 42) образуют многослойную структуру.

[0058] Радиальные фланцы (38; 40; 42) могут быть связаны попарно, чтобы обрамлять каждое кольцевое ребро 44 ротора 12, возможно по отдельности. Каждый радиальный фланец (38; 40; 42) содержит профиль вращения, который проходит по существу в радиальном направлении, причем профиль каждого фланца простирается по большей части радиальной высоты профиля каждого соседнего радиального фланца. Профиль (38; 40; 42) каждого ребра простирается по большей части радиальной высоты профиля соседних кольцевых ребер 44.

[0059] Для улучшения динамического уплотнения турбомашины, поверхности радиальных фланцев (38; 40; 42), обращенные к кольцевым ребрам 44, закрыты областями 48 шероховатости, которые усиливают завихрения 50, препятствующие рециркуляции 52.

[0060] На фиг. 4 представлен разрез бандажа 28 и лопаток 26 статора по оси 4-4 на фиг. 3. Плоскость разреза проходит через радиальный фланец 38, который проходит через отверстия 34. Бандаж может быть образован сегментами бандажа, которые будут размещаться впритык с образованием окружности.

[0061] Лопатки 26 выступают в радиальном направлении из бандажа 28 и проходят через отверстия 34. Их радиальные концевые части 30 упираются в радиальном направлении в радиальный фланец 38. Концевая часть 30 каждой лопатки имеет радиальную опорную поверхность, которая взаимодействует с соответствующей опорной поверхностью ниши. Уплотнительные соединения 54 выступают в радиальном направлении в отверстия 34 и проходят через них, и они контактируют с радиальным фланцем 38. Основания пазов, или опорные поверхности пазов находятся на расстоянии от соединений 54 и/или от аксиальной стенки.

[0062] Радиальный фланец 38 не только связывает друг с другом все отверстия 34, но и также соединяет друг с другом все расположенные напротив друг друга края 36 за счет его прохождения через отверстия 34. Он образует упрочняющую распорку, которая подпирает расположенные напротив друг друга края 36 в каждом отверстии 34. Радиальный фланец 38 имеет дугообразную форму и профиль с нишами. Он включает ряд образующих уступы пазов 56, в которых размещены концевые части 30 лопаток 26. Эти пазы 56 могут представлять собой место прикрепления лопаток 26, например приклеиванием или с помощью крепежных планок (не показаны). Для этого концевые части 30 могут содержать отверстия для прикрепления (не показаны). Внутри каждого отверстия 34 радиальный фланец 38 соединяет противоположные края 36. Эта конфигурация обеспечивает повышение жесткости бандажа 28 и препятствует его изгибанию на уровне отверстий 38, что снижает опасность отсоединения на уровне соединений 54.

[0063] На фиг. 5 представлен разрез по оси 5-5 на фиг. 3. Разрез демонстрирует срез, проходящий через компрессор между ротором 12 и внутренним бандажом, при обзоре с наружной стороны. Показано местоположение концевых частей 30 лопаток.

[0064] Области 48 шероховатости включают канавки и гребни, образующие вместе с канавками многослойную структуру. Они проходят радиально и, возможно, перпендикулярно оси вращения турбомашины. Узел образует бороздчатую кольцевую поверхность. Области шероховатости 48 могут иметь форму треугольных зубцов и могут иметь в целом пилообразный профиль.

[0065] Области шероховатости 48 образованы впереди уплотнительных кромок 44, предпочтительно по ту и другую сторону. Рисунок может быть образован, в зависимости от периферии, на всем протяжении вдоль радиальных фланцев (38; 40; 42); или на всем протяжении вокруг них. Благодаря областям шероховатости 48 радиальные фланцы (38; 40; 42) вызывают завихрения 50 в воздухе, приводимым в движение ротором 12.

[0066] На фиг. 6 представлена блок-схема последовательности операций способа монтажа лопатки статора на бандаже, причем бандаж может быть сегментированным.

[0067] Способ может включать следующие операции, которые могут быть выполнены в порядке, указанном ниже:

(a) предоставление одной или нескольких лопаток 100 статора, причем каждая лопатка статора содержит радиально внутреннюю концевую часть, факультативно со средствами для закрепления;

(b) предоставление внутреннего бандажа или сегмента внутреннего бандажа 102, содержащего ряд отверстий и круговой или полукруговой радиальный фланец, проходящий через отверстия таким образом, что проходит через них от края до края;

(c) размещение 104 концевой части каждой лопатки статора в отверстии путем установки концевой части каждой лопатки в положение упора в радиальный фланец;

(d) закрепление 106 концевой части каждой лопатки в связанном с ней отверстии;

(e) выполнение 108 уплотнительных соединений в отверстиях вокруг лопаток статора для образования уплотнения между бандажом и лопатками статора.

[0068] Операция предоставления (b) 102 может включать изготовление бандажа или сегмента бандажа по аддитивной технологии. Бандаж или каждый сегмент могут быть выполнены как одно целое в виде одной детали и могут быть изготовлены из полимера, например из композиционного материала с волокнами, которые могут иметь длину менее 10 мм.

[0069] Операция размещения (с) 104 может быть выполнена путем закрепления лопаток к внешнему корпусу компрессора. Затем бандаж смещают ближе в радиальном направлении таким образом, что внутренние концевые части лопаток оказываются в отверстиях. Концевые части лопаток на первом этапе вводят в отверстия, а затем пропускают через них. И наконец, эти концевые части упираются в радиальный фланец. Опора в таком случае является аксиальной и/или радиальной, что позволяет улучшить расположение лопатки и бандажа относительно друг друга. В результате соединение, выполненное в ходе операции выполнения (е) 108, лучше размещено и/или лучше выполнено.

Внутренний бандаж осевой турбомашины содержит круговую стенку, профиль которой проходит в аксиальном направлении, и ряд отверстий, образованных в аксиальной стенке. Каждое отверстие имеет противоположные края, расположенные по окружности на каждой стороне лопатки статора, размещенной в отверстии для обеспечения ее закрепления. Стенка содержит радиальный фланец, проходящий через отверстия в окружном направлении бандажа таким образом, что образует механическую связь между двумя противоположными краями каждого отверстия. Радиальный фланец содержит поверхность, имеющую области шероховатости, образующие рисунок, повторяющийся на всей поверхности радиального фланца, и перпендикулярную оси симметрии бандажа. Бандаж содержит полосу из истираемого материала, при этом радиальный фланец проходит дальше в направлении внутрь, чем каждый слой истираемого материала. Другое изобретение относится к способу монтажа лопатки статора к внутреннему бандажу осевой турбомашины, в котором предоставляют лопатку статора и внутренний бандаж, имеющий ряд отверстий. Размещают концевую часть лопатки статора в отверстии, при этом во время выполнения указанной операции концевая часть каждой лопатки уперта в радиальный фланец внутреннего бандажа. Затем закрепляют концевую часть лопатки статора в связанном с ней отверстии. Еще одно изобретение группы относится к турбомашине, содержащей ротор и расположенный вокруг ротора внутренний бандаж, выполненный как указано выше, или лопатку статора и внутренний бандаж монтаж которых выполнен как указано выше. Группа изобретений позволяет повысить жесткость внутреннего бандажа и узла, включающего в себя бандаж и лопатки. 3 н. и 18 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Внутренний бандаж (28) или сегмент внутреннего бандажа для осевой турбомашины (2), причем бандаж (28) или сегмент бандажа содержит:

круговую или полукруговую стенку (32), профиль которой проходит по существу в аксиальном направлении, и

ряд отверстий (34), образованных в аксиальной стенке (32), причем каждое отверстие (34) имеет противоположные края (36), расположенные по окружности на каждой стороне лопатки (26) статора, размещенной в указанном отверстии для обеспечения ее закрепления,

отличающийся тем, что

стенка (32) содержит по меньшей мере один радиальный фланец (38), который проходит через отверстия (34) в окружном направлении бандажа (28) или сегмента бандажа таким образом, что образует механическую связь между двумя соответствующими противоположными краями (36) каждого отверстия (34),

при этом по меньшей мере один радиальный фланец (38) содержит по меньшей мере одну поверхность, имеющую области шероховатости (48), образующие рисунок, который повторяется по существу на всей поверхности соответствующего радиального фланца (38), причем указанная поверхность перпендикулярна оси (14) симметрии бандажа (28) или сегмента бандажа; и

при этом бандаж (28) или сегмент бандажа содержит по меньшей мере одну полосу из истираемого материала (46), при этом по меньшей мере один радиальный фланец (38) проходит дальше в направлении внутрь, чем каждый слой истираемого материала (46).

2. Бандаж (28) или сегмент бандажа по п. 1, отличающийся тем, что каждое отверстие (34) проходит по существу в аксиальном направлении и каждый радиальный фланец (38) выступает из стенки (32) в направлении радиально внутрь и простирается на всем протяжении бандажа (28) или по всей ширине сегмента бандажа в направлении расположения ряда отверстий (34).

3. Бандаж (28) или сегмент бандажа по п. 1, отличающийся тем, что бандаж (28) или сегмент бандажа содержит ряд радиальных фланцев (38), каждый из которых проходит через отверстия, при этом каждая полоса из истираемого материала (46) расположена в аксиальном направлении между двумя радиальными фланцами (38; 40; 42).

4. Бандаж (28) или сегмент бандажа по п. 1, отличающийся тем, что аксиальная стенка (32) и каждый радиальный фланец (38; 40; 42) выполнены как одно целое в виде одной детали, причем аксиальная стенка (32) и каждый из радиальных фланцев (38; 40; 42) изготовлены из полимера, такого как композиционный материал, имеющий органическую матрицу.

5. Бандаж (28) или сегмент бандажа по п. 1, отличающийся тем, что радиальный фланец (38) представляет собой поперечный радиальный фланец (38), который проходит через отверстия (34), причем бандаж (28) или сегмент бандажа содержит расположенный выше по потоку радиальный фланец (40), расположенный выше по потоку, чем отверстия (34), и расположенный ниже по потоку радиальный фланец (42), расположенный ниже по потоку, чем отверстия (34), при этом расположенный выше по потоку фланец (40) и расположенный ниже по потоку фланец (42) ограничивают в аксиальном направлении аксиальную стенку (32).

6. Бандаж (28) или сегмент бандажа по одному из пп. 1-5, отличающийся тем, что области шероховатости (48) имеют форму зубцов, причем каждый зубец простирается по большей части радиальной высоты или по всей радиальной высоте связанного с ним радиального фланца (38; 40; 42).

7. Способ монтажа лопатки (26) статора к внутреннему бандажу (28) или сегменту внутреннего бандажа осевой турбомашины (2), включающий следующие операции:

(a) предоставление (100) одной или нескольких лопаток (26) статора, причем каждая из лопаток (26) статора содержит радиально внутреннюю концевую часть (30);

(b) предоставление (102) внутреннего бандажа (28) или сегмента внутреннего бандажа, имеющего ряд отверстий (34);

(c) размещение (104) концевой части (30) каждой лопатки статора в отверстии (34);

(d) закрепление (106) концевой части (30) каждой лопатки статора в связанном с ней отверстии (34);

отличающийся тем, что

бандаж (28) или сегмент бандажа содержит, по меньшей мере, один круговой или полукруговой радиальный фланец (38), проходящий через отверстия (34), и тем, что во время выполнения операции размещения (с) (104) концевая часть (30) каждой лопатки уперта в радиальный фланец (38), при этом внутренний бандаж (28) или сегмент внутреннего бандажа выполнены в соответствии с одним из пп. 1-6.

8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что во время выполнения операции размещения (с) (104) концевая часть (30) каждой лопатки проходит через связанное с ней отверстие (34).

9. Способ по одному из пп. 7, 8, отличающийся тем, что во время выполнения операции размещения (с) (104) концевая часть (30) каждой лопатки уперта в аксиальном направлении и/или уперта в радиальном направлении в радиальный фланец (38), причем концевая часть (30) каждой лопатки может содержать средства для закрепления.

10. Способ по одному из пп. 7, 8, отличающийся тем, что операция предоставления (b) включает изготовление бандажа (28) или сегмента бандажа по аддитивной технологии.

11. Способ по одному из пп. 7, 8, отличающийся тем, что он дополнительно включает операцию (е) выполнения уплотнительных соединений (54) в отверстиях (34) вокруг лопаток (26) статора.

12. Турбомашина (2), содержащая ротор (12) и внутренний бандаж (28) вокруг ротора (12) или сегмент внутреннего бандажа, принимающий форму ротора (12), отличающаяся тем, что бандаж (28) или сегмент бандажа соответствует одному из пп. 1-6; и/или турбомашина (2) содержит лопатку (26) статора и внутренний бандаж (28) или сегмент внутреннего бандажа, монтаж которых выполнен согласно способу монтажа, по одному из пп. 7-11.

13. Турбомашина (2) по п. 12, отличающаяся тем, что ротор (12) содержит кольцевые ребра (44), уплотняющие бандаж (28) или сегмент бандажа, причем каждое из кольцевых ребер (44) ротора (12) расположено на расстоянии в аксиальном направлении от каждого радиального фланца (38; 40; 42) бандажа (28) или сегмента бандажа.

14. Турбомашина (2) по п. 13, отличающаяся тем, что по меньшей мере один радиальный фланец (38; 40; 42) закрывает одно из кольцевых ребер (44) в радиальном и окружном направлениях.

15. Турбомашина (2) по одному из пп. 12-14, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, один радиальный фланец или каждый радиальный фланец (38; 40; 42) содержит области шероховатости (48), которые образованы на большей части радиальной высоты профиля вращения одного из кольцевых ребер (44) ротора (12), расположенных рядом со связанным с ними радиальным фланцем (38; 40; 42).

16. Турбомашина (2) по одному из пп. 12-14, отличающаяся тем, что радиальный зазор между каждым радиальным фланцем (38; 40; 42) и ротором (12) больше радиального зазора между кольцевыми ребрами (44) и бандажом (28) или сегментом бандажа.

17. Турбомашина (2) по п. 12, отличающаяся тем, что ротор (12) содержит N кольцевых ребер (44), при этом бандаж (28) или сегмент бандажа содержит по меньшей мере 2×N радиальных фланцев (38; 40; 42), образующих N пар радиальных фланцев (38; 40; 42), которые прилегают к расположенным выше по потоку и ниже по потоку поверхностям каждого кольцевого ребра (44).

18. Турбомашина (2) по п. 12, отличающаяся тем, что каждое отверстие (34) вмещает уплотнительное соединение (54), окружающее лопатку (26) статора, расположенную в указанном отверстии (34), причем уплотнительное соединение (54) находится в контакте с радиальным фланцем (38), который проходит через указанное отверстие (34), при этом соединение выполнено из эластомерного материала, такого как силикон.

19. Турбомашина (2) по п. 12, отличающаяся тем, что по меньшей мере одна лопатка статора или каждая лопатка (26) статора выполнена с радиальным уступом, упертым в аксиальном направлении и/или упертым в радиальном направлении в радиальный фланец или один из радиальных фланцев (38).

20. Турбомашина (2) по п. 12, отличающаяся тем, что по меньшей мере одна лопатка статора или каждая лопатка (26) статора содержит паз, в который заведен радиальный фланец или один из радиальных фланцев бандажа (38), и/или радиальный фланец или один из радиальных фланцев (38) содержит пазы (56), в которые заведены лопатки (26) статора.

21. Турбомашина (2) по п. 12, отличающаяся тем, что по меньшей мере одна лопатка статора или каждая лопатка (26) статора содержит средства для закрепления, такие как средства удержания от радиального смещения.