CN102220885A - 用于周向附接装置的锁定组件 - Google Patents

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CN102220885A CN2011101041984A CN201110104198A CN102220885A CN 102220885 A CN102220885 A CN 102220885A CN 2011101041984 A CN2011101041984 A CN 2011101041984A CN 201110104198 A CN201110104198 A CN 201110104198A CN 102220885 A CN102220885 A CN 102220885A
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Abstract

本发明涉及用于周向附接装置的锁定组件。具体而言，提供了一种结合转子叶片组件(200)使用的锁定间隔装置组件(218)。锁定间隔装置组件包括第一端部分(402)、第二端部分(404)、至少一个固定装置(422，424)，以及中央部分(406)，该中央部分(406)定位在第一端部分(402)和第二端部分(404)之间，使得开口(418，420)限定在中央部分和第一端部分与第二端部分中的至少一个之间，该开口其大小形成为用以在其中收容固定装置。

Description

用于周向附接装置的锁定组件
技术领域
文中所公开的主题主要涉及涡轮发动机，且更具体地涉及可结合涡轮发动机使用的叶片组件。
背景技术
至少一些公知的涡轮发动机包括转子，例如轴向压缩机转子，其包括联接于其上的转子叶片组件。公知的转子叶片组件包括多个周向间隔开的转子叶片，它们沿着转子成排地轴向间隔开地布置。而且，在一些公知的转子叶片组件中，该多个转子叶片可移除地联接到叶轮(wheel)上。更具体而言，至少一些公知的叶轮包括限定在其中的凹槽，该凹槽其大小和形状形成为用以在其中收容该多个转子叶片，使得各转子叶片的叶片根部插入在凹槽中。
当一排中的所有转子叶片都通过它们的叶片根部而联接到叶轮上之后，将间隔装置(或隔离子，spacer)插入到凹槽中，用以填充在凹槽中的位于联接在该凹槽中的周向间隔开的第一叶片和最末叶片之间的任何剩余空间。至少一些公知的间隔装置包括多个构件，这些构件为在一起锁定就位的组件。然而，在涡轮发动机操作期间产生的离心力可导致公知的间隔装置意外分离，这会使得叶片在凹槽内沿周向移位。随着时间的推移，转子叶片的持续移动可导致对转子叶片组件的损坏和/或降低涡轮发动机的效率。
发明内容
一个方面，提供了一种锁定间隔装置组件，其结合转子叶片组件使用。该锁定间隔装置组件包括第一端部分、第二端部分、至少一个固定装置，以及定位在第一端部分和第二端部分之间的中央部分。开口限定在中央部分和第一端部分与第二端部分中的至少一个之间。该开口构造成用以收容固定装置。
另一方面，提供了一种转子叶片组件，其结合涡轮发动机使用。该转子叶片组件包括叶轮、联接到叶轮上的多个转子叶片，以及联接到叶轮上的锁定间隔装置组件。该锁定间隔装置组件包括第一端部分、第二端部分、至少一个固定装置，以及定位在第一端部分和第二端部分之间的中央部分。开口限定在中央部分和第一端部分与第二端部分中的至少一个之间。该开口构造成用以收容固定装置。
又一方面，提供了一种涡轮发动机。该涡轮发动机包括转子和转子叶片组件。该转子叶片组件包括叶轮、联接到叶轮上的多个转子叶片，以及联接到叶轮上的锁定间隔装置组件。该锁定间隔装置组件包括第一端部分、第二端部分、至少一个固定装置，以及定位在第一端部分和第二端部分之间的中央部分。开口限定在中央部分和第一端部分与第二端部分中的至少一个之间。该开口构造成用以收容固定装置。
附图说明
图1是示范性燃气涡轮发动机系统的示意图；
图2是可结合图1中所示的涡轮发动机使用的示范性叶片组件的透视图；
图3是图2中所示的叶片组件的详细透视图；
图4是可结合图2中所示的叶片组件使用的示范性锁定间隔装置组件的分解图；以及
图5是图4中所示的锁定间隔装置组件的俯视图。
零件清单
100  燃气涡轮发动机系统
102  过滤器壳体
104  压缩机
106  燃烧器组件
108  涡轮
110  转子轴
112  负载
200  转子叶片组件
202  叶轮
204  转子叶片
206  圆周
208  叶片根部
210  凹槽
212  凸缘
214  凹部
216  间隔装置
218  锁定间隔装置组件
222  空隙(或空腔，void)
400  锁定间隔装置组件
402  第一端部分
404  第二端部分
406  中央部分
408  第一侧
410  第二侧
412  第一轮廓
414  第二轮廓
416  纵向轴线
418  第一开口
420  第二开口
422  第一固定装置
424  第二固定装置
426  顶部
428  径向方向
430  凹部
具体实施方式
文中所述的主题主要涉及涡轮发动机。更具体而言，文中所述的主题涉及一种机构，其用于将多个转子叶片保持在限定于转子叶轮中的凹槽内。在一个实施例中，锁定间隔装置组件提供为结合转子叶片组件使用。在此种实施例中，锁定间隔装置组件包括第一端部分、第二端部分、至少一个固定装置，以及定位在第一端部分和第二端部分之间的中央部分。开口限定在中央部分和第一端部分和/或第二端部分中的任一个之间。该开口其大小和形状形成为用以在其中收容固定装置。锁定间隔装置组件可在带有或没有加载凹槽的情况下结合周向附接装置组件使用。注意的是，文中所述的锁定间隔装置组件对于待组装的转子叶片组件并不需要加载槽口或更改的叶片。
如文中所用，以单数形式记载且冠以用词“一”或“一个”的元件或步骤应当理解为并未排除多个元件或步骤，除非明确记载了此种排除。此外，对本发明的“一个实施例”的参照并非意图解释为排除了也结合有所述特征的其它实施例的存在。
图1是示范性燃气涡轮发动机系统100的示意性示图。在示范性实施例中，燃气涡轮发动机系统100包括联接成串流布置的过滤器壳体102、压缩机104、燃烧器组件106，以及经由转子轴110可旋转地联接到压缩机104上的涡轮108。
在操作期间，在示范性实施例中，环境空气进入过滤器壳体102，在其中对环境空气进行过滤。更具体而言，在示范性实施例中，经过滤的空气流经空气入口(未示出)并向下游引向压缩机104，在其中经过滤的空气在排向燃烧器组件106之前受到压缩。经压缩的空气与燃料混合，并且所产生的燃料-空气混合物在燃烧器组件106内点燃以生成流向涡轮108的燃烧气体。在示范性实施例中，涡轮108获取来自燃烧气体的旋转能并使得驱动压缩机104的转子轴110旋转。而且，在示范性实施例中，燃气涡轮发动机系统100驱动联接到转子轴110上的负载112，例如发电机。
图2和图3为联接到转子轴110(图1中所示)上的示范性转子叶片组件200的透视图。在示范性实施例中，转子叶片组件200包括叶轮202和多个转子叶片204，这些转子叶片204从叶轮202的圆周206向外延伸。更具体而言，在示范性实施例中，各转子叶片204均包括叶片根部208，其插入在围绕圆周206延伸的凹槽210内。凹槽210围绕叶轮202的整个圆周206为大致类似的。在示范性实施例中，各叶片204均具有大致类似于其它叶片204的形状和/或大小。
在示范性实施例中，叶轮202包括定位在凹槽210内的一对凸缘212。凸缘212与转子叶片根部208相协作以将转子叶片204固定地保持在凹槽210内。更具体而言，各叶片根部208均包括限定在其中的凹部214，该凹部214其形状和/或大小形成为用以接合凸缘212，使得凸缘212的至少一部分保持在其中。作为备选，各转子叶片204均可包括凸缘，而叶轮202则可包括限定在其中的凹部。
在示范性实施例中，转子叶片组件200还包括多个间隔装置216，这些间隔装置216在凹槽210内定位在相邻的周向间隔开的叶片204之间以有助于维持其间的距离。因此，在示范性实施例中，凹槽210保持多个交替的叶片根部208和间隔装置216。在示范性实施例中，间隔装置216包括至少一个锁定间隔装置组件218，在下文更为详细地描述。而且，在示范性实施例中，各间隔装置216均包括限定在其中的凹部(未示出)，该凹部其形状和/或大小形成为用以接合凸缘212，使得凸缘212的至少一部分保持在其中。注意的是，在示范性实施例中，限定在间隔装置216中的凹部在形状和大小方面大致类似于凹部214。
在示范性实施例中，当各叶片根部208均插入在凹槽210内并且在旋转各叶片204直到凹部214接合凸缘212之后，叶片204联接到叶轮202上。类似的是，在示范性实施例中，通过将间隔装置216插入凹槽210中并通过随后旋转间隔装置216直到限定在间隔装置216中的凹部接合凸缘212，则间隔装置216联接到叶轮202上。在每个叶片204都联接到叶轮202上之后，空隙222限定为用以在其中收容锁定间隔装置组件218。
图4和图5为示范性锁定间隔装置组件218的示图。在示范性实施例中，锁定间隔装置组件218包括第一端部分402、第二端部分404，以及中央部分406，该中央部分406包括形状和/或大小形成为用以接合第一端部分402的第一侧408以及形状和/或大小形成为用以接合第二端部分404的第二侧410。
在示范性实施例中，各个端部分402和404均形成有第一轮廓412，以及各侧408和410均形成有与第一轮廓412互补的第二轮廓414。更具体而言，在示范性实施例中，第一轮廓412为凹型滑动燕尾形轮廓，而第二轮廓414为凸型滑动燕尾形轮廓，其形状形成为与第一轮廓412互补。因此，第一轮廓412靠着第二轮廓414相配合，使得端部分402和404与中央部分406充分地互相锁定，以使得轴向应力能够沿着叶轮202的纵向轴线416传输和/或使得周向或环向应力能够沿着圆周206传输。
在示范性实施例中，端部分402和404在形状和大小方面大致类似，且因此，端部分402和404是可互换的。更具体而言，在示范性实施例中，第一侧408大致类似于第二侧410。作为备选，第一端部分402可具有第一构造，第一侧408可具有第一互补构造，第二端部分404可具有不同于第一构造的第二构造，以及第二侧410可具有不同于第一侧408的第二互补构造。应理解的是，第一端部分402、第二端部分404、第一侧408和/或第二侧410中的任一个都可具有能使锁定间隔装置组件218如文中所述那样起作用的任何适合的形状和/或大小。
在示范性实施例中，第一开口418限定在第一端部分402和中央部分406之间，以及第二开口420限定在第二端部分404和中央部分406之间。而且，在示范性实施例中，第一开口418其形状和/或大小形成为用以在其中收容第一固定装置422，而第二开口420其形状和/或大小形成为用以在其中收容第二固定装置424。更具体而言，在示范性实施例中，固定装置422和424分别为榫钉，其将端部分402和404固定地联接到中央部分406上，使得部分402、404和/或406不会相对于彼此移动。各固定装置422和424均为可插入的，使得各固定装置422和424的顶部426不会延伸高于部分402、404和/或406的顶部。作为备选，固定装置422和424为调节螺钉和/或埋头螺钉，其包括凹窝头部，使得各固定装置422和424的顶部不会延伸高于部分402、404和/或406的顶部。
在示范性实施例中，开口418和420在形状和大小方面大致类似。因此，第一固定装置422和第二固定装置424为可互换的。作为备选，第一开口418可具有第一构造，而第二开口420可具有不同于第一构造的第二构造，使得第一固定装置422相比于第二固定装置424为不同的。应理解的是，第一开口418、第二开口420、第一固定装置422和/或第二固定装置424中的任何一个都可具有能使锁定间隔装置组件218如文中所述那样起作用的任何适合的形状和/或大小。在示范性实施例中，开口418和420分别收容固定装置422和424，以使得径向应力能够沿着叶轮202的径向方向428传输。
在示范性实施例中，各个端部分402和404均包括限定在其中的凹部430，其定位成与第一轮廓412相反。更具体而言，在示范性实施例中，凹部430其形状和/或大小形成为用以接合凸缘212，使得凸缘212的至少一部分保持在其中。注意的是，在示范性实施例中，凹部430其形状和大小形成为大致类似于凹部214以及限定在间隔装置216中的凹部。
在示范性实施例中，端部分402和404插入在空隙222内且沿着圆周206以相反的方向移动，使得凹部430接合凸缘212。而且，在示范性实施例中，中央部分406插入在端部分402和404之间，使得第一侧408接合第一端部分402而第二侧410接合第二端部分404。因此，在第一轮廓412接合第二轮廓414时，端部分402和404与中央部分406互相锁定，以使得轴向应力能够沿着叶轮202的纵向轴线416传输和/或使得周向或环向应力能够沿着圆周206传输。
在示范性实施例中，在组装期间，第一固定装置422插入第一开口418中，而第二固定装置424插入第二开口420中，以将端部分402和404固定地联接到中央部分406上，使得部分402、404和/或406不会相对于彼此移动。在示范性实施例中，开口418和420分别收容固定装置422和424，以使得径向应力能够沿着叶轮202的径向方向428传输。在锁定间隔装置组件400完全安装之后，转子叶片组件200固定地保持在凹槽210内。
示范性的方法和系统的实施例在文中进行了详细地描述和示出。该示范性的方法和系统提供了一种叶片组件，其有助于将叶片根部和/或间隔装置插入在围绕叶轮圆周大致类似的凹槽内。因此，所述的方法和系统能够锁定叶片组件，使得相邻的涡轮叶片不会移动，从而能够修理和/或更换一个涡轮叶片而不会干扰其它涡轮叶片。而且，施行锁定组件有助于减少与组装涡轮发动机相关的时间和/或成本。示范性的系统和方法不限于文中所述的特定实施例，而是各系统的构件和/或各方法的步骤均可与文中所述的其它构件和/或方法步骤独立和单独地采用。各构件和各方法步骤还可结合其它构件和/或方法步骤来使用。
本书面描述使用了包括最佳模式的实例来公开本发明的一些实施例，并且还使得本领域普通技术人员能够实施本发明的这些特定实施例，包括制作和使用任何装置或系统以及执行任何所结合的方法。本发明可取得专利的范围由权利要求限定，并且可包括本领域普通技术人员所想到的其它实例。如果这些其它实例具有与权利要求的文字语言并无不同的结构元件或者如果这些其它实例包括与权利要求的文字语言无实质差异的同等结构元件，则认为这些其它实例处在权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种结合转子叶片组件(200)使用的锁定间隔装置组件(218)，所述锁定间隔装置组件包括：
第一端部分(40)；
第二端部分(404)；
至少一个固定装置(422，424)；以及
中央部分(406)，其定位在所述第一端部分(402)和所述第二端部分(404)之间，使得开口(418，420)限定在所述中央部分和所述第一端部分与所述第二端部分中的至少一个之间，所述开口其大小形成为用以在其中收容所述固定装置。
2.根据权利要求1所述的锁定间隔装置组件(218)，其特征在于，所述中央部分(406)包括构造成用以接合所述第一端部分(402)的第一侧(408)以及构造成用以接合所述第二端部分(404)的第二侧(410)。
3.根据权利要求2所述的锁定间隔装置组件(218)，其特征在于，所述第一端部分(402)和所述第二端部分(404)中的至少一个具有第一轮廓(412)，以及所述第一侧和所述第二侧(410)中的至少一个具有形状形成为大致与所述第一轮廓互补的第二轮廓。
4.根据权利要求3所述的锁定间隔装置组件(218)，其特征在于，所述第一轮廓(412)和所述第二轮廓(414)中的一个为凸型燕尾形轮廓，以及其中，所述第一轮廓和所述第二轮廓中的另一个为凹型燕尾形轮廓。
5.根据权利要求1所述的锁定间隔装置组件(218)，其特征在于，所述第一端部分(402)大致类似于所述第二端部分(404)。
6.根据权利要求1所述的锁定间隔装置组件(218)，其特征在于，所述固定装置(420，422)的顶部不会延伸超过所述第一端部分(402)、所述第二端部分(404)以及所述中央部分(406)中的至少一个的顶部。
7.根据权利要求1所述的锁定间隔装置组件(218)，其特征在于，所述第一端部分(402)、所述第二端部分(404)以及所述中央部分(406)构造成用以承载周向负载和轴向负载中的至少一个，以及所述固定装置(422，424)构造成用以承载径向负载。
8.一种结合涡轮发动机(100)使用的转子叶片组件(200)，所述转子叶片组件(200)包括：
叶轮(202)；
联接到所述叶轮上的多个转子叶片(204)；以及
联接到所述叶轮上的锁定间隔装置组件(218)，所述锁定间隔装置组件包括第一端部分(402)、第二端部分(404)、至少一个固定装置(422，424)，以及中央部分(406)，所述中央部分(406)定位在所述第一端部分和所述第二端部分之间，使得开口(418，420)限定在所述中央部分和所述第一端部分与所述第二端部分中的至少一个之间，所述开口其大小形成为用以在其中收容所述固定装置。
9.根据权利要求8所述的转子叶片组件(200)，其特征在于，所述多个叶片(204)中的各个叶片均大致类似于其它转子叶片。
10.根据权利要求8所述的转子叶片组件(200)，其特征在于，所述锁定间隔装置组件(218)定位在相邻的转子叶片(204)之间。
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