CN104271893B - 限制径向移动的保持夹、涡轮机框架和方法 - Google Patents

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Abstract

公开一种用于限制分离整流装置的第一区段与第二区段之间的径向移动的保持夹。所述第一区段包括第一夹片，并且所述第二区段包括从其延伸出的第二夹片，其中所述第一夹片和所述第二夹片在所述第一区段和所述第二区段大体上对准时形成狭槽。所述保持夹包括：第一部分，所述第一部分尺寸适于插入到所述狭槽中；第三部分，所述第三部分连接至所述第一夹片和所述第二夹片，以使所述第一夹片和所述第二夹片定位在所述第一部分与所述第三部分之间；以及第二部分，所述第二部分在所述第一部分与所述第三部分之间延伸。也公开了相应的涡轮机框架和限制径向移动的方法。

Description

限制径向移动的保持夹、涡轮机框架和方法
相关申请案的交叉引用
本申请是非临时申请并要求2012年4月27日提交的名称为“用于与分离整流装置一起使用的保持夹(A RETAINING CLIP FOR USEWITH A SPLIT FAIRING)”的第61/639,607号美国临时专利申请的优先权，该申请以引用的方式整体并入本说明书中。
背景技术
本发明的领域总体涉及涡轮机组件，并且更具体地，涉及用于使得分离涡轮机整流装置(fairing)的防护罩突出物(overhang)对准的保持夹。
至少一些已知的燃气涡轮发动机包括固定涡轮机框架，所述固定涡轮机框架包括中心轮毂、环绕中心轮毂的外环以及在轮毂与外环之间径向延伸的多个支柱。至少一些已知的涡轮机框架被定位在涡轮发动机内，以使所述框架暴露于热气路径流体流动中。由此，通常利用耐温材料来为涡轮机框架做内衬，以保护其免受热气路径温度。
在至少一些已知的涡轮机框架中，利用整流装置保护支柱免受热气路径温度。在这些已知组件中，无损地将整流装置安装到支柱上要求将整流装置分离成前部区段和后部区段。这些分离整流装置的前部区段和后部区段定位在支柱的相对侧上并且连接在一起以促进保护支柱。至少一些已知分离整流装置使用金属带扣来将前部整流装置区段与后部整流装置区段连接在一起。此外，随着已知的涡轮机框架尺寸增加，围绕中心轮毂径向定位的支柱之间的周向距离同样增加。由此，为了防止添加更多整流装置来补偿在相邻支柱之间的增加的距离，增加了整流装置的防护罩突出物。然而，增加的防护罩突出物使分离整流装置的前部区段与后部区段之间的径向运动增加。由此，已知金属带扣不能补偿所增加的径向运动，这限制了可实施的防护罩突出物的尺寸和长度。
发明内容
一方面，提供一种用于限制在分离整流装置的第一区段与第二区段之间的径向移动的保持夹。所述第一区段包括第一夹片，并且所述第二区段包括从其延伸出的第二夹片，其中所述第一夹片和所述第二夹片在所述第一区段和所述第二区段大体上对准时形成狭槽。所述保持夹包括：第一部分，所述第一部分尺寸适于插入到所述狭槽中；第三部分，所述第三部分连接至所述第一夹片和所述第二夹片，以使所述第一夹片和所述第二夹片定位在所述第一部分与所述第三部分之间；以及第二部分，所述第二部分在所述第一部分与所述第三部分之间延伸。
另一方面，提供一种涡轮机框架。所述涡轮机框架包括：中心轮毂；外环，所述外环环绕所述中心轮毂；支柱，所述支柱在所述中心轮毂与所述外环之间延伸；以及分离整流装置，所述分离整流装置围绕所述支柱定位。所述分离整流装置包括：第一区段，所述第一区段包括第一夹片；第二区段，所述第二区段包括第二夹片，其中所述第一夹片和所述第二夹片在所述第一区段与所述第二区段大体上对准时形成狭槽。所述分离整流装置还包括保持夹，所述保持夹包括：第一部分，所述第一部分尺寸适于插入到所述狭槽中；第三部分，所述第三部分连接至所述第一夹片和所述第二夹片，以使所述第一夹片和所述第二夹片定位在所述第一部分与所述第三部分之间；以及第二部分，所述第二部分在所述第一部分与所述第三部分之间延伸。
又一方面，提供一种用于限制在分离整流装置的第一区段与第二区段之间的径向移动的方法。所述方法包括：在所述第一区段上形成第一夹片；在所述第二区段上形成第二夹片；围绕支柱将所述第一区段连接至所述第二区段，以使所述第一夹片和所述第二夹片形成狭槽；以及将保持夹连接至所述第一夹片和所述第二夹片。
附图说明
图1为示例性涡轮机框架的透视图。
图2为图1所示的示例性分离整流装置的俯视平面图。
图3为图2所示的分离整流装置的仰视平面图。
图4为图2所示的示例性保持片的特写截面图。
图5为示例性保持夹的透视图。
图6为图1所示的整流装置的特写截面图。
具体实施方式
本发明的实施例涉及涡轮机组件，并且更具体地，涉及一种用于促进减少分离整流装置的防护罩突出物的径向运动的保持夹。甚至更具体地，本发明的实施例涉及一种在分离线处连接至分离整流装置的前部区段和后部区段以促进减少防护罩突出物的径向运动的保持夹。例如，本说明书中描述的保持夹替代了将前部整流装置区段和后部整流装置区段连接在一起的一个或多个已知金属带扣。
由此，在示例性实施例中，利用保持夹来替代一个或多个金属带扣促进使得防护罩突出物能够用在具有增加的尺寸的涡轮发动机中。在一些已知的涡轮机组件中，分离整流装置的前部区段和后部区段的防护罩突出物随着突出物长度的增加变成彼此径向分隔。在较大尺寸的涡轮发动机中，必须增加突出物长度以使得能够使用相同数量的涡轮机框架支柱。支柱数量增加和突出物分隔的存在是不期望的，因为这会形成气体流路阻塞，从而使发动机性能降低。
图1为示例性涡轮机框架100的透视图。涡轮机框架100包括中心轮毂102和环绕中心轮毂102的外环104。在示例性实施例中，中心轮毂102和外环104利用在它们之间径向延伸的支柱106连接在一起。此外，在示例性实施例中，涡轮机框架100包括多个服务整流装置110和多个分离整流装置200。分离整流装置200被组装在支柱106周围，以大体上保护支柱106免受热气路径环境。
图2为示例性分离整流装置200的俯视平面图，并且图3为示例性分离整流装置的仰视平面图。在示例性实施例中，分离整流装置200包括前部区段220和后部区段240。当被连接在一起时，前部区段220与后部区段240成形为形成翼型轮叶210。翼型轮叶210是大体上与支柱106(图1所示)的形状一致的中空轮叶212。这样，在示例性实施例中，分离整流装置200的前部区段220和后部区段240定位在支柱106的相对侧上以促进保护支柱106免受热气路径环境。
此外，在示例性实施例中，分离整流装置200包括防护罩突出物。更具体地，前部区段220包括防护罩突出物224，并且后部区段240包括防护罩突出物244。防护罩突出物224和244从区段220和240延伸，以便促进补偿增加的涡轮机框架100尺寸。例如，在示例性实施例中，防护罩突出物224和244的从翼型轮叶210起的长度260为约1.5英寸。然而，应当理解，防护罩突出物224和244的长度260取决于涡轮机框架100尺寸以及定位在中心轮毂102与外环104之间的支柱106的间距。
此外，在示例性实施例中，前部区段220包括第一带扣片226、第一夹片228以及第一配合凸缘230，并且后部区段240包括第二带扣片246、第二夹片248以及第二配合凸缘250。因此，当组装分离整流装置200的前部区段220和后部区段240时，第一带扣片226大体上与第二带扣片246对准，第一夹片228大体上与第二夹片248对准，并且第一配合凸缘230大体上与第二配合凸缘250对准。此外，当组装分离整流装置200的前部区段220和后部区段240时，第三带扣片227大体上与第四带扣片247对准，并且第三夹片229大体上与第四夹片249对准。尽管将进一步详细讨论带扣片226和246以及夹片228和248，但应理解，同一讨论内容可应用于带扣片227和247以及夹片229和249。
在示例性实施例中，前部区段220与后部区段240利用保险螺栓(未示出)、带扣272和保持夹300(图2中未示出)来连接在一起。例如，在示例性实施例中，第一配合凸缘230和第二配合凸缘250各自包括用于接收保险螺栓的通孔(未示出)。保险螺栓促进维持区段220和240在分离整流装置200的第一侧202上的径向对准。在替代性实施例中，保持夹300可以替代保险螺栓用来维持径向对准。此外，在示例性实施例中，带扣272尺寸适于大体上与第一带扣片226和第二带扣片246的组合形状一致。由此，带扣272促进维持分离整流装置200的前部区段220与后部区段240的轴向连接。
图4为示例性夹片228和248的特写截面图。在示例性实施例中，第一夹片228包括第一狭缝280，并且第二夹片包括第二狭缝282。由此，当组装分离整流装置200的前部区段220和后部区段240时，第一狭缝280和第二狭缝282形成用于接收保持夹300的第一部分302(未示出)的狭槽284。此外，在示例性实施例中，第一夹片228包括第一凹部(indentation)290，并且第二夹片248包括第二凹部292。由此，当组装分离整流装置200的前部区段220和后部区段240时，第一凹部290和第二凹部292形成用于接收保持夹300的第三部分310(未示出)的凹口294。在替代性实施例中，夹片228和248可以包括限定在凹口294内的保持片，以便促进防止保持夹300与凹口294脱离。由此，保持夹300促进维持区段220和240在分离整流装置200的第二侧204(图2所示)上的径向对准。
图5为示例性保持夹300的透视图。在示例性实施例中，保持夹300包括第一部分302、第三部分310以及在它们之间延伸的第二部分306。更具体地，保持夹按顺序地包括第一部分302、第一弯曲304、第二部分306、第二弯曲308、第三部分310以及第三弯曲312。由此，第一部分302是大体上平坦的，以便促进插入到狭槽284(图4所示)中，并且第二弯曲308和第三弯曲312促进将第三部分310配置成大体上与凹口394的形状一致。由此，当保持夹300与第一夹片228和第二夹片248接合时，第一部分302和第三部分310压在第一夹片228和第二夹片248的相对侧上以促进维持防护罩突出物224和244的径向对准。
在示例性实施例中，保持夹300是由诸如R-41的镍基合金构成。然而，应当理解，保持夹300可由能够承受涡轮发动机的热气路径环境的任何合适材料构成。
图6为示例性整流装置200和110的特写截面图。在示例性实施例中，分离整流装置200的前部区段220和后部区段240围绕支柱106(图1所示)构成。带扣272连接至带扣片226和246，并且将保持夹300与夹片228和248接合，以使前部区段220连接至后部区段240。操作期间，保持夹300可与夹片228和248脱离。由此，在示例性实施例中，服务整流装置110在涡轮机框架100内邻近分离整流装置200安装。服务整流装置110包括保持片150，所述保持片150大体上与夹片228和248以及保持夹300的第二部分306对准。在示例性实施例中，保持片150配置用于压在保持夹300的第二部分306上，以使保持夹300相对于夹片228和248保持大体上固定。
本说明书中描述的保持夹促进维持分离整流装置的相邻区段的防护罩突出物的径向对准。更具体地，保持夹被配置用于沿分离线长度在分离整流装置的相邻区段之间至少部分延伸。例如，保持夹替代了在轴向上将相邻整流装置区段连接在一起的一个或多个已知带扣。维持防护罩突出物的径向对准减少了涡轮机组件的气体流路中的堵塞。由此，随着涡轮发动机尺寸和防护罩突出物增加，本说明书中描述的保持夹促进涡轮机效率增加，其方式为由涡轮机组件的气体流路中的防护罩突出物促进堵塞减少。
本说明书使用各种实例来披露本发明，包括最佳模式，同时也使所属领域的任何技术人员能够实施本发明，包括制造并使用任何装置或系统，以及实施所涵盖的任何方法。本发明的保护范围由权利要求书界定，并可包含所属领域的技术人员想出的其他实例。如果其他此类实例的结构要素与权利要求书的字面意义相同，或如果此类实例包含的等效结构要素与权利要求书的字面意义无实质差别，则此类实例也应在权利要求书的范围内。

Claims (20)

1.一种用于限制分离整流装置的第一区段与第二区段之间的径向移动的保持夹，所述第一区段包括第一夹片，并且所述第二区段包括从其延伸出的第二夹片，其中所述第一夹片和所述第二夹片在所述第一区段与所述第二区段大体上对准时形成狭槽，所述保持夹包括：
第一部分，所述第一部分尺寸适于插入到所述狭槽中；
第三部分，所述第三部分连接至所述第一夹片和所述第二夹片，以使所述第一夹片和所述第二夹片定位在所述第一部分与所述第三部分之间；以及
第二部分，所述第二部分在所述第一部分与所述第三部分之间延伸。
2.根据权利要求1所述的保持夹，其中所述保持夹由金属材料制造。
3.根据权利要求1所述的保持夹，其中所述保持夹由镍基合金材料制造。
4.根据权利要求1所述的保持夹，其中所述第一部分、所述第二部分和所述第三部分是由连续片材形成，所述连续片材包括限定在所述第一部分与所述第二部分之间的第一弯曲和限定在所述第二部分与所述第三部分之间的第二弯曲。
5.根据权利要求4所述的保持夹，其中所述第二弯曲促进限定所述第一部分与所述第三部分之间的间隙距离，所述间隙距离小于所述第二部分的长度。
6.根据权利要求1所述的保持夹，其中所述第一部分具有大体上沿所述狭槽的长度延伸的宽度。
7.一种涡轮机框架，所述涡轮机框架包括：
中心轮毂；
外环，所述外环环绕所述中心轮毂；
支柱，所述支柱在所述中心轮毂与所述外环之间延伸；以及
分离整流装置，所述分离整流装置围绕所述支柱定位，所述分离整流装置包括：
第一区段，所述第一区段包括第一夹片；
第二区段，所述第二区段包括第二夹片，其中所述第一夹片和所述第二夹片在所述第一区段与所述第二区段大体上对准时形成狭槽；以及
保持夹，所述保持夹包括：第一部分，所述第一部分尺寸适于插入到所述狭槽中；第三部分，所述第三部分连接至所述第一夹片和所述第二夹片，以使所述第一夹片和所述第二夹片定位在所述第一部分与所述第三部分之间；以及第二部分，所述第二部分在所述第一部分与所述第三部分之间延伸。
8.根据权利要求7所述的涡轮机框架，其中所述第一区段和所述第二区段各自包括围绕所述中心轮毂周向延伸的防护罩突出物部分。
9.根据权利要求8所述的涡轮机框架，其中所述第一夹片和所述第二夹片各自形成在所述第一区段和所述第二区段的所述防护罩突出物部分上。
10.根据权利要求8所述的涡轮机框架，其中每个所述防护罩突出物部分具有至少1.5英寸的长度。
11.根据权利要求7所述的涡轮机框架，其中所述狭槽相对于限定在所述分离整流装置的所述第一区段与所述第二区段之间的分离线垂直延伸。
12.根据权利要求7所述的涡轮机框架，其中所述保持夹的所述第一部分在插入到所述狭槽中时具有延伸超过所述第一区段与所述第二区段之间的分离线的宽度。
13.根据权利要求7所述的涡轮机框架，所述涡轮机框架进一步包括邻近所述分离整流装置定位的服务整流装置，其中所述服务整流装置包括从其延伸出的保持片，所述保持片与所述保持夹大体上对准。
14.根据权利要求7所述的涡轮机框架，其中当所述第一区段与所述第二区段大体上对准时，所述第一夹片和所述第二夹片的外表面上形成凹口，其中所述凹口尺寸适于接收所述第三部分。
15.一种限制分离整流装置的第一区段与第二区段之间的径向移动的方法，所述方法包括：
在所述第一区段上形成第一夹片；
在所述第二区段上形成第二夹片；
围绕支柱将所述第一区段连接至所述第二区段，以使所述第一夹片和所述第二夹片形成狭槽；以及
连接保持夹至所述第一夹片和所述第二夹片。
16.根据权利要求15所述的方法，其中连接保持夹包括：
使得所述保持夹的第一部分尺寸适于插入到所述狭槽中；以及
将所述保持夹的第三部分连接至所述第一夹片和所述第二夹片，以使所述第一夹片和所述第二夹片定位在所述第一部分与所述第三部分之间。
17.根据权利要求16所述的方法，其中连接保持夹包括将压缩力从所述保持夹的所述第一部分和所述第三部分施加至所述第一夹片和所述第二夹片。
18.根据权利要求15所述的方法，其中连接保持夹包括：
邻近所述分离整流装置定位服务整流装置，其中所述服务整流装置包括从其延伸出的保持片；以及
将所述保持片与所述保持夹大体上对准。
19.根据权利要求18所述的方法，其中将所述保持片大体上对准包括将所述保持片与所述保持夹的闭合端大体上对准，所述闭合端由所述保持夹的第二部分限定。
20.根据权利要求15所述的方法，其中形成所述第一夹片和形成所述第二夹片进一步包括将所述第一夹片和所述第二夹片各自形成在所述第一区段和所述第二区段的防护罩突出物部分上。
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