CN103195746B - 叶轮管组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及叶轮管组件。设有叶轮管组件且该叶轮管组件包括环形的主体，该环形的主体具有限定第一通孔的环形的衰减臂和限定第二通孔的环形的基部。衰减臂的横截面包括凸缘、与凸缘对置的连接部以及在凸缘和连接部之间延伸的曲线段。基部的横截面包括与凸缘对应的第一侧和与第一侧对置并与连接部对应的第二侧。第二侧可与连接部连接，使得各个第一通孔被限定成与第二通孔中的对应的通孔进行位置对准。

Description

叶轮管组件
技术领域
在本文中公开的主题涉及叶轮管组件并涉及压缩机，该压缩机包括具有衰减托架(attenuation bracket)的叶轮管组件。
背景技术
在诸如气体发动机涡轮的现代涡轮机中，通常需要从初始径向位置相对于旋转轴线而沿着叶轮构件将流体流(fluid flow)指引至第二径向位置。这有时由通常包括支撑托架、叶轮管以及阻尼管的叶轮管组件实现。支撑托架将管保持至压缩机轮，使得管沿径向维度提供流体流的路径，并使得阻尼管用于在涡轮机运行的期间抑制叶轮管振动。
为了使如此的组件适当地运行，叶轮管和阻尼管必须在非常高的旋转速度下被保持至托架并被托架居中。这两个管也必须在低速运行被确实地保持，使得这些管不振颤，该振颤会产生噪音并导致磨损。已发展了许多理念以将管保持至托架中，但是大多数设计需要额外的保持特征来在低速运行的期间将零件保持在恰当位置。这些零件可能被误组装，并且通常不防止管发响或磨损。
发明内容
设有叶轮管组件且该叶轮管组件包括环形的主体，该环形的主体具有限定第一通孔的环形的衰减臂和限定第二通孔的环形的基部。衰减臂的横截面包括凸缘、与凸缘对置的连接部以及在凸缘和连接部之间延伸的曲线段。基部的横截面包括与凸缘对应的第一侧和与第一侧对置并与连接部对应的第二侧。第二侧与连接部附连，使得各个第一通孔被限定成与第二通孔中的对应的通孔进行位置对准。
根据本发明的另一方面，设有涡轮机构件且该涡轮机构件包括轮、多个管以及衰减托架，该轮能够绕转子轴线旋转并具有主体及其对置的轮面，该多个管相对于转子轴线而沿径向维度定向，并绕转子轴线而布置成一环形列，该衰减托架联接至轮的面中的一个，以在旋转模式和非旋转模式中径向地支撑多个管。衰减托架包括环形的主体，该环形的主体具有限定第一通孔的环形的衰减臂和限定第二通孔的环形的基部，衰减臂能够与基部连接，使得各个第一通孔被限定成与第二通孔中的对应的通孔进行位置对准，多个管均能够延伸穿过第一通孔中的一个和第二通孔中的对应的通孔。
根据本发明的又一方面，设有涡轮机构件且该涡轮机构件包括轮、多个管以及衰减托架，该轮能够绕转子轴线旋转并具有主体及其对置的轮面，该多个管相对于转子轴线而沿径向维度定向，并绕转子轴线而布置成一环形列，该衰减托架联接至轮的轮面中的一个的内径，以在旋转模式和非旋转模式中径向地支撑多个管，衰减托架包括环形的主体，该环形的主体具有限定第一圆筒形通孔的环形的衰减臂和限定第二截头圆锥形通孔的环形的基部，衰减臂能够与基部连接，使得各个第一通孔被限定成与第二通孔中的对应的通孔进行位置对准，多个管均机械结合至衰减臂并可径向地向外延伸穿过第一通孔中的一个和第二通孔中的对应的通孔。
结合附图并根据以下描述，这些和其他的优点和特征将变得更加显而易见。
附图说明
在所附的权利要求中，尤其指出并清楚地主张了被视作本发明的主题。根据以下的结合附图的详细的描述，上述和其他的特征以及本发明的优点是显而易见的，在附图中：
图1是根据实施例的衰减托架的透视图；
图2是图1的衰减托架的侧视图；
图3是根据备选实施例的衰减托架的侧视图；
图4是根据备选实施例的衰减托架的侧视图；
图5是根据备选实施例的衰减托架的侧视图；
图6是根据备选实施例的衰减托架的侧视图；
图7是对准销的透视图；以及
图8是防转特征的透视图。
参照附图并以示例的方式，详细的描述将本发明的实施例与优点和特征一起进行解释。
具体实施方式
参照图1和图2，设有衰减托架10且该衰减托架10包括环形的主体20，该环形的主体20具有环形的衰减臂30和环形的基部40。环形的衰减臂30形成为限定一环形列的第一通孔31，且环形的基部40形成为限定一环形列的第二通孔41。衰减臂30的横截面包括位于衰减臂30的第一端的凸缘32、位于衰减臂30的第二端并与凸缘32对置的连接部33以及在凸缘32和连接部33之间延伸的曲线段34。根据实施例，凸缘32和连接部33可以定向成径向地向外延伸，且曲线段34可以具有连接至凸缘32的向外弯曲的端、连接至连接部33的向内弯曲的端以及在弯曲的端之间延伸的轴向段。
基部40的横截面包括位置与凸缘32对应的第一侧42、与第一侧42对置且位置与连接部33对应的第二侧43以及在第一侧42和第二侧43之间延伸的表面44。第二侧43可与连接部33连接，使得表面44与曲线段34分离，并使得各个第一通孔31被限定成与第二通孔41中的对应的通孔形成位置对准。
衰减托架10可以安装在诸如气体涡轮发动机的处于其第10级的压缩机100的、涡轮机或涡轮机构件内。压缩机100可以包括轮110、多个管130以及衰减托架10。轮110可绕转子轴线111旋转并具有带有前向面121和对置的后向面122的主体120。多个管130被设置成各个单独的管131相对于转子轴线111而沿径向维度定向且多个管130绕转子轴线111而布置成一环形列。衰减托架10联接至轮面中的一个，例如后向面122，以在旋转模式和非旋转模式中径向地支撑多个管130。即，衰减托架10构造成当轮110以最高速度旋转时、当轮110以部分负荷速度旋转时以及当轮110不旋转时径向地、周向地以及轴向地将各个单独的管131固定。
根据实施例，通过例如螺栓螺母紧固元件沿径向维度或轴向维度延伸穿过衰减臂30的凸缘32，并使基部40的第一侧42布置成与后向面122相邻，使得衰减托架10可以紧固至轮110的后向面122的内径(参照图8中的螺栓201)。衰减托架10的环状限制其变形并允许轮110和衰减托架10之间的差热增长。因此，即使轮110和衰减托架10经历差热增长，也维持多个管130的各个单独的管131的径向定向，使得各个单独的管131在旋转模式和非旋转模式的期间从衰减托架10径向地向外延伸。
通过衰减托架10在衰减臂30的凸缘32紧固至轮110，且基部40未紧固至轮110，从而允许轮110和衰减托架10之间的差热增长。利用该构造，轮110和衰减托架10的相对热增长被表示为基部40和轮110的相对位移，并被衰减托架10吸收，并且，更具体而言，被至少衰减臂30的曲线段34的相对挠性吸收。
第一通孔31可以是圆筒形且第二通孔41可以是截头圆锥形。在这些实施例中，各个第二通孔41的直径在基部40的表面44与第一通孔31的直径类似。第二通孔41的直径随着径向距离减小而包括性地以约3-20度的角度(如相对于径向线或径向维度而测量)增加，或者更具体地以约10度或16度的角度增加。类似地，各个单独的管131具有圆筒形段132和渐缩段133，该渐缩段133具有与第二通孔41的角度互补的角度。利用该构造，各个单独的管131以圆筒形段132在先的方式而插入穿过成对的第二通孔41和第一通孔31，使得渐缩段133与第二通孔41的侧壁对齐。
多个管130的各个单独的管131包括外管1301和内管1302。外管1301可以与圆筒形段132一致地为大致圆筒形，并可以与渐缩段133一致地为渐缩形。内管1302具有配合于外管1301内的尺寸，并且，可以与圆筒形段132一致地为大致圆筒形，并可以与渐缩段133一致地为渐缩形。内管1302也可以包括阻尼特征1303。阻尼特征1303可以形成为钥匙孔的形状，该形状构造成允许内管1302抑制或否则限制至少外管1301的振动。当组装在一起时，外管1301和内管1302形成叶轮管组件。
可以利用初始的压缩负荷来加载各个单独的管131，以产生相应的渐缩段133的外表面和第二通孔41的侧壁之间的临时的结合。随后，轮110以诸如与正常的压缩机和气体涡轮发动机的运行相关的速度的高速绕转子轴线111旋转。由此，相应的渐缩段133的外表面和第二通孔41的侧壁形成机械结合，使得当轮110旋转时和当轮110减速并最终停止旋转时，单独的管131保留在恰当位置。特别地，对于位于渐缩段133的单独的管131，内管1302的外表面可以与外管1301的内表面形成机械结合，并且外管1301的外表面可以与对应的第二通孔41的内表面形成机械结合。在此提及的机械结合可以是当两个圆锥形特征被迫沿共同的低角度在一起时所导致的摩擦剪切结合。
如上所述，圆锥形附件消除或充分地减少对于额外的零件的需求，并且不引起或几乎不引起局部的应力集中。实际上，由于渐缩段133的相对的低角度(即，包括性地约3-20度)，外管1301和内管1302可以具有带有低的应力集中的大的渐进的圆角半径。
根据备选实施例并参照图3，衰减托架10的基部40可以形成为限定环形的凹部401。如图3所示，衰减托架10还可以包括外管1301的外管基部50，该外管基部50通过内管1302和螺栓螺母组合件52之间的机械干涉而保持于环形的凹部中。
根据备选实施例并参照图4，第一通孔31和第二通孔41可以为圆筒形。在这样的情况下，外管1301可以具有形成在其内表面的螺纹1304且内管1302可以具有形成在其外表面的互补螺纹1305，使得内管1302能够与外管1301进行螺纹接合。此外，内管1302可以包括内突起1306，使得一旦内管1302和外管1301进行螺纹接合，可以径向地固定各个单独的管131。外管1301可以包括用于将外管1301和内管1302一起扭转的扳转特征1307。
根据备选实施例并参照图5，第一通孔31可以为圆筒形，第二通孔41可以部分地为圆筒形且部分地为梨形，并包括限定于其中的凹口。在这样的情况下，外管1301和内管1302可以各自具有与第二通孔41的部分地为圆筒形且部分地为梨形的形状互补的特征。此外，衰减托架10还可以包括可压缩的环特征420以配合于凹口内​​，使得各个单独的管131可以被径向地固定。
参照图6和图7，在第二通孔41部分地为梨形的地方，衰减托架10还可以包括限定第三通孔431的环430和对准销432，该对准销432对准环430，使得各个第三通孔431被限定成与第一通孔31和第二通孔41中的对应的通孔进行位置对准。
参照图8，也可以设置防转特征200以防止多个管130的各个单独的管131绕各个单独的管131的径向维度旋转。根据实施例，防转特征200可以包括被螺栓201联接或紧固至轮110的旋转限制件，并可以被定位成与至少外管1301的旋转干涉。
尽管仅结合有限数量的实施例而详细地描述了本发明，但应当容易地理解本发明不限于这样的已公开的实施例。相反地，能够修改本发明以合并尚未描述但与本发明的主旨和范围相符合的任意数量的变化、变更、替换或等同的布置。此外，尽管已描述了本发明的各种实施例，但可以理解本发明的方面可以仅包括所述实施例中的一些。因此，本发明不被视为被上述描述限制，而是仅被所附的权利要求的范围限制。

Claims (20)

1.一种叶轮管组件，包括：
环形的主体，该环形的主体具有限定第一通孔的环形的衰减臂和限定第二通孔的环形的基部，
所述衰减臂的横截面包括凸缘、与所述凸缘对置的连接部以及在所述凸缘和所述连接部之间延伸的曲线段，
所述基部的横截面包括位置沿轴向与所述凸缘对应的第一侧和与所述第一侧对置且位置沿轴向与所述连接部对应的第二侧，
所述第二侧与所述连接部附连，使得各个所述第一通孔被限定成与所述第二通孔中的对应的通孔进行位置对准。
2.根据权利要求1所述的叶轮管组件，其中，所述第一通孔为圆筒形且所述第二通孔为截头圆锥形。
3.根据权利要求1所述的叶轮管组件，其中，所述基部形成为限定环形的凹部。
4.根据权利要求1所述的叶轮管组件，其中，所述第一通孔和所述第二通孔为圆筒形。
5.根据权利要求1所述的叶轮管组件，其中，
所述第一通孔为圆筒形，且所述第二通孔为梨形并包括限定于其中的凹口，
所述衰减托架还包括压配合特征以配合于所述第二通孔的所述凹口内。
6.根据权利要求1所述的叶轮管组件，其中，
所述第一通孔为圆筒形且所述第二通孔为梨形，
所述衰减托架还包括限定第三通孔的环和对准销，该对准销对准所述环，使得各个所述第三通孔被限定成与所述第一通孔和所述第二通孔中的对应的通孔进行位置对准。
7.一种涡轮机构件，包括：
轮，能够绕转子轴线旋转并具有主体及其对置的轮面；
多个管，相对于所述转子轴线而沿径向维度定向，并绕所述转子轴线布置成一环形列；以及
衰减托架，联接至所述轮的所述轮面中的一个，以在旋转模式和非旋转模式中径向地支撑所述多个管，所述衰减托架包括环形的主体，该环形的主体具有限定第一通孔的环形的衰减臂和限定第二通孔的环形的基部，
所述衰减臂能够与所述基部连接，使得各个所述第一通孔被限定成与所述第二通孔中的对应的通孔进行位置对准，
所述多个管均能够延伸穿过所述第一通孔中的一个和所述第二通孔中的所述对应的通孔。
8.根据权利要求7所述的涡轮机构件，其中，所述衰减托架在所述轮的内径处联接至所述轮的所述轮面中的一个，并且，所述多个管从所述衰减托架径向地向外延伸。
9.根据权利要求7所述的涡轮机构件，还包括防转特征以防止所述多个管绕所述径向维度旋转。
10.根据权利要求7所述的涡轮机构件，其中，所述多个管均包括：
外管；以及
内管，包括用于限制所述外管的振动的阻尼特征。
11.根据权利要求10所述的涡轮机构件，其中，机械结合将所述外管和所述衰减托架连接和/或将所述内管和所述外管连接。
12.根据权利要求10所述的涡轮机构件，其中，所述内管和所述外管压缩性地固定至所述衰减托架。
13.根据权利要求10所述的涡轮机构件，其中，所述内管和所述外管螺纹接合在一起。
14.根据权利要求10所述的涡轮机构件，其中，所述内管和所述外管压缩性地困置于所述衰减托架内。
15.根据权利要求10所述的涡轮机构件，还包括压配合环，该压配合环压配合至所述衰减托架中，以将所述内管和所述外管压缩性地困置于所述衰减托架内。
16.根据权利要求10所述的涡轮机构件，还包括：
环，限定第三通孔以将所述内管和所述外管压缩性地困置于所述衰减托架内；以及
对准销，对准所述环，使得各个所述第三通孔被限定成与所述第一通孔和所述第二通孔中的对应的通孔进行位置对准。
17.一种涡轮机构件，包括：
轮，能够绕转子轴线旋转并具有主体及其对置的轮面；
多个管，相对于所述转子轴线而沿径向维度定向并绕所述转子轴线布置成一环形列；以及
衰减托架，联接至所述轮的所述轮面中的一个的内径，以在旋转模式和非旋转模式中径向地支撑所述多个管，所述衰减托架包括环形的主体，该环形的主体具有限定圆筒形第一通孔的环形的衰减臂和限定截头圆锥形第二通孔的环形的基部，
所述衰减臂能够与所述基部连接，使得各个所述第一通孔被限定成与所述第二通孔中的对应的通孔进行位置对准，
所述多个管均机械结合至所述衰减臂并能够径向地向外延伸穿过所述第一通孔中的一个和所述第二通孔中的所述对应的通孔。
18.根据权利要求17所述的涡轮机构件，其中，各个所述第二通孔的截头圆锥形角度包括性地为3-20度。
19.根据权利要求17所述的涡轮机构件，其中，各个所述第二通孔的截头圆锥形角度为约10度。
20.根据权利要求17所述的涡轮机构件，其中，各个所述第二通孔的截头圆锥形角度为约16度。
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