CN103075201B - 涡轮机盖板组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及并提供一种用于转子盘（70）的盖板组件（100）。所述盖板组件（100）可包括：径向法兰（230），其从所述转子盘（70）延伸；法兰孔（235），其延伸穿过所述径向法兰（230）；盖板段（110），其具有紧固孔（190）以及用于收纳所述径向法兰（230）的钩（170）；以及紧固件（200），其延伸穿过所述法兰孔（235）和所述紧固孔（190）。还公开了一种防止转子盘（70）发生冷却泄漏的方法。

Description

涡轮机盖板组件
技术领域
本发明大体涉及燃气涡轮发动机，确切地说，涉及一种分段式涡轮机盖板组件，用于覆盖冷却空气泄露通道，以便减少冷却空气泄露并提高整体性能。
背景技术
通常情况下，燃气涡轮发动机燃烧压缩空气与压缩燃料的混合物，以产生热燃烧气体。热燃烧气体可以流过一个或多个涡轮机级，从而驱动负载和/或压缩机。各级之间可发生压降。压降可促使桨叶或叶片冷却空气等流体流通过不当的通道发生泄露。因此，盖板可设置于涡轮机叶轮的周围，以减少穿过其中的泄漏流。
已知的盖板大体由其上具有沟槽式附件的桨叶固定。薄片或销可用来将盖板固定在其上。然而，这些小的固定特征会使组装或拆卸盖板变得困难。因此，安装和/或更换已知的盖板可能较为费时。
因此，需要一种改良的涡轮机盖板设计及其安装方法。该盖板优选将提供有效的密封，以便减少冷却空气泄露，从而提高系统整体效率和性能。
发明内容
本发明及相应专利因而提供一种用于转子盘的盖板组件。所述盖板组件可包括：径向法兰，其从所述转子盘延伸；法兰孔，其延伸穿过所述径向法兰；盖板段，其具有紧固孔以及用于收纳所述径向法兰的钩；以及紧固件，其延伸穿过所述法兰孔和所述紧固孔。
本发明及相应专利进一步提供一种防止转子盘发生冷却泄漏的方法。所述方法可包括以下步骤：将盖板段放置成跨过所述转子盘的多个叶片固定槽；用放置于所述盖板段的钩内的所述转子盘的径向法兰支撑所述盖板段；旋转所述转子盘；以及通过所述叶片固定槽封闭一个或多个间隙。
本发明及相应专利进一步提供一种用在转子盘的盘柱（diskpost）周围的盖板组件。所述盖板组件可包括：径向法兰，其从所述盘柱延伸；法兰孔，其延伸穿过所述径向法兰；多个盖板段，其具有紧固孔以及用于收纳所述径向法兰的钩；以及紧固件，其延伸穿过所述法兰孔和所述紧固孔。
通过结合若干附图和所附权利要求书来阅读以下详细说明，所属领域的技术人员可清楚地了解本发明及相应专利的这些和其他特征以及改进。
附图说明
图1是燃气涡轮发动机的示意图。
图2是具有本专利申请文件可能描述的盖板组件的多个涡轮机级的侧视图。
图3是可用于图2的盖板组件的盖板的透视图。
图4是图2的盖板组件的一部分的截面侧视图。
图5是图2的盖板组件的透视图。
具体实施方式
现参考附图，在附图中，相同数字指示各图中的相同元件，图1所示为本专利申请文件可能使用的燃气涡轮发动机10的示意图。燃气涡轮发动机10可包括压缩机15。压缩机15用于压缩进入的空气流20。压缩机15将压缩的空气流20输送到燃烧室25。燃烧室25将压缩的空气流20与压缩的燃料流30混合，并点燃该混合物以生成燃烧气体流35。尽管仅图示了一个燃烧室25，但燃气涡轮发动机10可包括任意数目的燃烧室25。燃烧气体流35接下来输送到涡轮机40。燃烧气体流35驱动涡轮机40以产生机械功。在涡轮机40中产生的机械功经由轴45驱动压缩机15，以及诸如发电机等外部负载50。
燃气涡轮发动机10可以使用天然气、各种类型的合成气，和/或其他类型的燃料。燃气涡轮发动机10可为美国纽约州斯卡奈塔第（Schenectady,NewYork）的通用电气公司（GeneralElectricCompany）所提供的多种不同燃气涡轮发动机中的任意一种，包括但不限于，那些诸如7或9系列的重型燃气涡轮发动机等。燃气涡轮发动机10可具有不同配置，并且可以使用其他类型的部件。本专利申请文件还可使用其他类型的燃气涡轮发动机。本专利申请文件也可同时使用多个燃气涡轮发动机、其他类型的涡轮机以及其他类型的发电设备。
图2图示了涡轮机40的多个级55。尽管图示了第一级60，但本专利申请文件可使用任意数目个级55。每个级55可包括转子盘70。转子盘70可连接到轴45，以与其一起旋转。多片叶片或桨叶75可以可拆卸方式连接到盘柱80（见图5）。盘柱80可包括多个叶片固定槽85。叶片固定槽85可包括鸠尾榫，以与桨叶75的端部上的互补鸠尾榫接合。当桨叶75插在槽85内时，它们之间的接合处可能存在间隙90。桨叶或叶片冷却空气或者叶轮空间净化流可通过这些间隙90逸出。如上文所述，因而可将盖板放置于叶片固定槽85的面95周围，以阻止穿过其中的泄露流。
在此实例中，为了防止发生泄露，本专利申请文件可以使用图3到图5所示的盖板组件100。盖板组件100包括多个盖板段110。盖板段110轴向覆盖盘柱80内的叶片固定槽85的面95。一连串盖板段100可周向放置，以覆盖叶片固定槽85中的每个叶片固定槽。
每个盖板段110可具有宽度120。宽度120可延伸过若干叶片固定槽85的跨距。在此实例中，每个盖板段110的宽度120可为约四（4）个叶片固定槽85和桨叶75。然而，本专利申请文件可使用任意长度的宽度120。每个盖板段110可包括主体130，该主体具有顶部140和底部150。（术语“顶部”和“底部”是指相对但并不绝对的位置）。顶部140可具有缘160。当处于适当位置时，缘160可朝向盘柱80延伸。底部150可具有钩170。钩170可具有大体的U形180。钩170的深度可以变化。底部150还可具有紧固孔190，该紧固孔在约宽度120的中间延伸穿过钩170。紧固孔190可针对传统螺栓200和螺母210进行大小调整。本专利申请文件也可使用其他类型的紧固构件。一个或多个肋220可放置于主体130的顶部140与底部150之间。肋220可沿远离盘柱80的方向向外延伸。盖板段110可采用环轧、热落锻，和/或可使用其他制造技术。本专利申请文件可使用其他部件和其他配置。
盖板组件100还可包括成形为或添加到级55的若干元件的部件。具体而言，转子盘70可包括从盘柱80延伸的径向法兰230。径向法兰230可经过大小调整以适应盖板段110的钩170。法兰孔235可延伸穿过径向法兰230，以便适应螺栓200和螺母210。间隙240还可在径向法兰230与转子盘70之间延伸，以接近螺母210。盘柱80还可包括盘柱钩250。盘柱钩250可经过大小调整以适应盖板段110的顶部140，所述盖板段上具有缘160。本专利申请文件可使用其他部件和其他配置。
在使用时，每个盖板段110放置于转子盘70的周围。盖板段110的钩170放置于转子盘70的径向法兰230的周围，而盖板段110的顶部140放置于盘柱80的盘柱钩250内。因此，螺栓200放置成穿过盖板段110的紧固孔190以及盘柱80的径向法兰230的法兰孔235。随后可应用并拉紧螺母210。紧固孔190可放置成约在盖板段110的周向中心。钩170中的切口可针对螺母210或其他类型的紧固构件进行大小调整。因此，盖板段110可直接牢固地连接到转子盘70。本专利申请文件可使用其他部件和其他配置。
具体而言，盖板段110的钩170在径向和轴向上支撑并约束盖板段110。来自旋转的盖板段110的离心负载由径向法兰230在径向上支撑。轴向压力负载和桨叶负载也由与钩170连接的径向法兰230支撑。额外的轴向支撑可通过盖板段110与叶片固定槽85的面95接触而提供。盖板段110还可用于通过接合盘柱钩250来控制桨叶75相对于转子盘70的轴向位置。
因此，盖板组件110使得易于将盖板段110放置在转子盘70的周围并约束该盖板段，同时提供良好密封。此外，盖板组件100并不使用可能容易损坏的已知盖板的复杂或较小的特征。任意数目个盖板段110可用于每个转子盘70。本专利申请文件所述的每个盖板段110确定由转子盘70在径向和轴向上支撑。通过轴向接触盘柱80提供密封，而无需盖板段110之间的密封。此外，用于每个盖板段110的径向负载由相对于螺栓200的钩170承受。实际上，在盘70不旋转时，螺栓200提供防旋转支撑，并将盖板段110保持在适当的位置。因此，盖板组件100成本较低但密封稳固，且易于组装和拆卸。
应了解，上述说明仅涉及本发明及相应专利的某些实施例。所属领域的技术人员可在不脱离本发明的精神和范围的情况下对本发明做多种变化和修改，本发明的精神和范围由所附权利要求书及其等效物定义。

Claims (14)

1.一种用于转子盘(70)的盖板组件(100)，其包括：
所述转子盘(70)的径向法兰(230)；
法兰孔(235)，其延伸穿过所述径向法兰(230)
盖板段(110)，所述盖板段(110)包括紧固孔(190)、缘(160)以及用于收纳所述径向法兰(230)的钩(170)
紧固件，其延伸穿过所述法兰孔(235)和所述紧固孔(190)以及
所述转子盘(70)的盘柱(80)，所述盘柱(80)包括用于收纳所述缘(160)的盘柱钩(250)，所述盘柱钩(250)还在轴向上支撑所述盖板段(110)。
2.根据权利要求1所述的盖板组件(100)，其中所述径向法兰(230)从所述盘柱(80)延伸。
3.根据权利要求1所述的盖板组件(100)，其中所述盘柱(80)包括多个叶片收纳槽(85)，且其中所述盖板段(110)包括多个叶片收纳槽(85)的宽度(120)。
4.根据权利要求3所述的盖板组件(100)，其中所述宽度(120)包括四个叶片收纳槽(85)。
5.根据权利要求1所述的盖板组件(100)，其中所述盘柱(80)包括面(95)，且其中所述盖板段(110)包括与所述面(95)接触的主体(130)。
6.根据权利要求1所述的盖板组件(100)，其进一步包括多个盖板段(110)。
7.根据权利要求1所述的盖板组件(100)，其中所述紧固件包括螺母(210)和螺栓(200)。
8.根据权利要求1所述的盖板组件(100)，其中所述钩(170)包括大体的U形(180)。
9.根据权利要求1所述的盖板组件(100)，其中所述盖板段(110)包括其上的一个或多个肋(220)。
10.根据权利要求1所述的盖板组件(100)，其中所述转子盘(70)放置于第一涡轮机级(60)内。
11.根据权利要求1所述的盖板组件(100)，其进一步包括位于所述径向法兰(230)与所述转子盘(70)的底部之间的间隙(240)。
12.根据权利要求1所述的盖板组件(100)，其中所述钩(170)和所述径向法兰(230)对所述盖板段(110)提供径向和轴向支撑。
13.根据权利要求1所述的盖板组件(100)，其中所述紧固件为所述盖板段(110)提供防旋转支撑。
14.一种防止转子盘(70)发生冷却泄漏的方法，其包括：
将盖板段(110)放置成跨过所述转子盘(70)的盘柱(80)的多个叶片固定槽(85)；
用放置在所述盖板段(110)的钩(170)内的所述盘柱(80)的径向法兰(230)在径向上和轴向上支撑所述盖板段(110)；
用放置在所述盘柱(80)的盘柱钩(250)内的所述盖板段(110)的缘(160)在轴向上支撑所述盖板段(110)；
用延伸穿过所述径向法兰(230)的法兰孔(235)和所述盖板段(110)的紧固孔(190)的紧固件固定所述盖板段(110)；
旋转所述转子盘(70)；以及
使用所述盖板段(110)并通过所述多个叶片固定槽(85)封闭一个或多个间隙(90)。
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