CN104471197A - 限制涡轮机组件内的吊架与整流罩组件间轴向移动的系统和方法 - Google Patents

限制涡轮机组件内的吊架与整流罩组件间轴向移动的系统和方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种用于限制涡轮机组件内的吊架与整流罩组件之间的轴向移动的系统。所述吊架包括在其中限定钩通道的内部径向吊架弯曲部分。所述整流罩组件包括：外表面；从所述外表面延伸以便与所述钩通道配对的钩构件；以及周向凹槽，所述周向凹槽限定在所述外表面中以使得所述吊架弯曲部分的至少一部分定位在所述周向凹槽与所述钩构件之间。所述系统包括大小适合插入所述周向凹槽中的保持构件，其中所述保持构件配置用于从所述周向凹槽延伸并且按压在所述吊架弯曲部分上，以便于将所述钩构件维持在所述钩通道内。

Description

限制涡轮机组件内的吊架与整流罩组件间轴向移动的系统和方法
相关申请案的交叉引用
本申请是非临时申请并且要求于2012年4月27日提交的题为“涡轮机机架吊架锁定组件和方法(TURBINE FRAME HANGER LOCKASSEMBLY AND METHOD)”的美国临时专利申请序列号61/639,563的优先权，所述申请的全部内容在此以引用的方式并入。
背景技术
本发明总体上涉及燃气涡轮发动机，并且更具体来说涉及涡轮机机架吊架(hanger)锁定组件和组装所述组件的方法。
至少一些已知的燃气涡轮发动机包括支撑转子组件的机架。例如，燃气涡轮发动机可以包括由轴承支撑的一个或多个转子轴，所述轴承进而可以由大体环形发动机机架支撑。发动机机架可以包括与环形毂径向向外间隔的大体环形壳体，其中多个周向间隔开的支柱在其间延伸。在一些机架应用中，可能有必要利用具有较高承温能力的整流罩(fairings)来保护支柱。由于温度变化可能导致金属膨胀和收缩，因此期望使高温发动机部件(如流动路径部件)与相对低温的外围部件(如机架部件)分离。为了将流动路径部件附接至机架部件，使用一个或多个吊架。吊架用于使从流动路径部件到机架部件的热传递减少。首先，这些吊架用于将流动路径部件相对于机架部件附固(affix)在预确定位置。
在一些实现方式中，吊架是具有弯曲截面的环形部件。吊架的最外层表面包含开孔并且紧固(例如，利用螺旋穿过该开孔的螺栓)至涡轮发动机的机架。吊架的最内层表面可以紧固至流动路径部件，同样利用开孔来接收紧固件(例如，螺栓)。在一些情况下，可以使用单个吊架将单个流动路径部件附接至机架部件。在其他情况下，可以使用单个吊架将多个流动路径部件附接至机架部件。常规情况下，每个吊架要求许多紧固件，因而为安装增添显著的时间负担。此外，吊架数量和相应的大量紧固件对涡轮发动机的整机重量有影响。甚至更进一步，使用螺栓将吊架附接到各种流动路径和机架部件固有地要求穿透吊架和对应部件两者，从而增大燃气涡轮机中应力相关故障的可能性。
发明内容
一方面，提供一种用于限制涡轮机组件内的吊架与整流罩组件之间的轴向移动的系统。所述吊架包括在其中限定钩(hook)通道的内部径向吊架弯曲部分。所述整流罩组件包括：外表面；从所述外表面延伸以便与钩通道配对的钩构件；以及周向凹槽，所述周向凹槽限定在所述外表面中以使得吊架弯曲部分的至少一部分定位在所述周向凹槽与钩构件之间。所述系统包括大小适合插入周向凹槽中的保持构件，其中所述保持构件配置用于从周向凹槽延伸并且按压在吊架弯曲部分上，以便于将钩构件维持在钩通道内。
另一方面，提供一种涡轮机组件。所述涡轮机组件包括吊架和整流罩，所述吊架包括在其中限定钩通道的内部径向吊架弯曲部分，所述整流罩包括：外表面；从所述外表面延伸以便与所述钩通道配对的钩构件；以及凹槽，所述凹槽限定在所述外表面中以使得所述吊架弯曲部分的一部分定位在所述凹槽与所述钩构件之间。所述组件还包括大小适合插入所述凹槽中的保持构件，其中所述保持构件配置用于从所述凹槽延伸并且按压在所述吊架弯曲部分上，以便于将所述钩组件维持在所述钩通道内。
又一方面，提供一种限制涡轮机组件内的吊架与整流罩之间的轴向移动的方法。所述方法包括：使吊架的弯曲部分延伸以便在其中限定接收通道；使钩构件从整流罩的外表面延伸以便与所述接收通道配对；在外表面中限定凹槽以使得吊架弯曲部分的至少一部分定位在凹槽与钩构件之间；将保持构件插入凹槽中；以及使所述保持构件从凹槽延伸以便按压在吊架的吊架弯曲部分上，以便于将钩构件维持在接收通道内。
附图说明
图1至图20示出本说明书所描述的组件和方法的示例性实施例。
图1是根据实施例的涡轮机机架吊架和整流罩段(例如，流动路径部件)集合的示意性透视图；
图2是根据实施例的涡轮机机架吊架在其安装到整流罩段集合时的示意性透视图；
图3是根据实施例的涡轮机机架吊架在其安装到整流罩段时的示意性截面图；
图4是根据实施例的涡轮机机架吊架在其安装到整流罩段时的示意性截面图；
图5是根据实施例的涡轮机机架吊架在其安装到整流罩段时的示意性截面图；
图6是根据实施例的涡轮机机架吊架在其安装到整流罩段时的示意性截面图；
图7是根据实施例的涡轮机机架吊架在其安装到整流罩段时的示意性截面图，示出用于接收保持构件的扇形开口；
图8是根据实施例的涡轮机机架吊架在其安装到整流罩段时的示意性截面图，示出穿过扇形开口插入的保持构件；
图9是根据实施例的涡轮机机架吊架在其安装到多个整流罩段时的示意性透视图，示出穿过扇形开口插入的保持构件；
图10是根据实施例的涡轮机机架吊架在其安装到多个整流罩段时的示意性透视图，示出穿过扇形开口插入的保持构件；
图11是根据实施例的多转(multi-turn)保持构件的示意性透视图；
图12是根据实施例的多个分段保持器的示意性透视图；
图13是根据实施例的单层360度保持器圈的示意性透视图；
图14是根据实施例的示出具有波状区域的单个分段保持器的示意性透视图；
图15是根据实施例的利用之上带有具有波状区域的多个分段保持器的单层、360度的保持器圈而附接至吊架的多个整流罩的示意性透视图；
图16是根据实施例的利用之上带有具有波状区域的多个分段保持器的单层、360度的保持器圈而附接至吊架的多个整流罩的示意性透视图；
图17是根据实施例的具有波状区域的分段保持器的示意性透视图；
图18是根据实施例的分段保持器的波状区域的示意性透视图；
图19a至图19d示出根据实施例的用于将吊架保持至多个整流罩的保持构件的各种构造；以及
图20示出用于安装和移除图19a至图19d中所示的保持构件的示例性工具。
具体实施方式
图1示出吊架100的示意性透视图，所述吊架100定位成邻接以圆形方式对齐的整流罩104集合的前端102。所示吊架100示出为具有多个开孔106，所述开孔106延伸穿过前部凸缘108以用于将吊架100附接至涡轮发动机的机架110。如图2中所示，吊架100的吊架臂112具有钩通道114，所述钩通道114具有基本上j形的截面，以用于接收整流罩104的整流罩周向钩116。围绕吊架臂112的弯曲部分118定位的是环形平坦表面120，当吊架100如所示定位时，所述环形平坦表面120与整流罩104中的整流罩周向保持器凹槽122竖直对齐，以使得吊架100的钩通道114与整流罩104的周向钩116配对。保持器凹槽122用于接收轴向保持构件124，所述轴向保持构件124可以是其中具有单个中断的连续圈、基本上包括具有多个旋转的螺旋形物的连续圈、一系列分段保持器、及其组合。保持构件124放置在保持器凹槽122中以使得保持构件124防止整流罩104的向前和向后移动，并且保持构件124由此防止吊架100的钩通道114从整流罩104的周向钩116分离。虽然整流罩104在这些示例性实施例中示出为流动路径部件，但所属领域的技术人员应当认识到，任何流动路径部件均可以取代整流罩104。
如图3中所示，钩通道114在整流罩104的周向钩116中的机械固持(mechanical entrapment)是通过将保持构件124放置在保持器凹槽122中来实现。随后将c形夹126邻近保持构件124安装，其中所述c形夹126具有远离c形夹126的后部而延伸的水平凸片128。当c形夹126完全接合时，水平凸片128定位成邻接保持构件124的外表面130，以便于限制保持构件124在保持器凹槽122内的移动。
图4示出如上所描述的那样锁定到整流罩104中的周向保持器凹槽122中的保持构件124的实施例。所示保持构件124是单层圈，前后厚度略微小于周向保持器凹槽122的竖直壁之间的前后距离。
图5和图6示出涡轮机机架吊架锁定组件10的另一个实施例。在这个实施例中，保持构件124是具有720度圆周的双层螺旋圈。吊架定位的周向保持器凹槽132通过使吊架100围绕吊架臂112的弯曲部分118延伸来提供，以使得定位周向保持器凹槽132的所述吊架通道与整流罩104中的周向保持器凹槽122的通道123基本上配对。
图7至图10示出在钩通道114的前侧136和整流罩的前侧138中的扇形开口134。图9示出扇形开口134并且示出所述开口134具有用于接收多转保持构件142的第一端140的预确定宽度。将多转保持构件142的第一端140插入扇形开口134中并且将多转保持构件142围绕吊架100的圆周送入，以使得保持构件124在封闭凹槽144中行进。所述圈的第二端146具有防止多转圈142进一步插入封闭凹槽144中的回环。
如图10中所示，第二端146的回环配置成小于扇形开口134的宽度，以使得在多转保持构件142完全插入封闭凹槽144中时，所述回环可以包含在所述扇形开口134内。图11示出具有螺旋形状的多转保持构件142的构造。
图12和图13示出混合保持圈构造，所述混合保持圈构造包括围绕封闭凹槽144延伸一个完整圆周(接近360度)的第一保持圈147(如图13中所示)。第一保持圈147的一端处的弯曲部分150防止所述圈插入到封闭凹槽144中太远并且便于第一保持圈147从其中的移除。随后将第二组分段保持器148(如图12中所示)安装在第一保持圈147之上，以使得所述分段保持器148组中的每一个均围绕少于所述通道的完整圆周延伸。如图12中所示，分段保持器148组中的每一个均延伸封闭凹槽144的圆周的一部分。
如图14中所示，分段保持器148组中的每一个可以在其中具有波状区域152(例如，轴向波)，以便轴向地预加载封闭凹槽144的内含物。在这种情况下，第一保持器圈147形成为不具有波状区域，以使得第一保持器圈147在垂直于圈147围绕其延伸的轴线的平面上是基本上呈平面的。根据实施例，每个分段保持器148均可以包括具有定位在其上的波状区域152的圈层154。可以将弹簧夹156附接至圈层154的一端以用于防止刚体运动(例如，圆周运动)。最后，间隔物158配置用于将弹簧夹156附接至圈层154的顶部表面。根据另一实施例，每个分段保持器148均可以包括具有波状区域152的层154和集成弹簧夹160。
在一个实施例中，分段保持器148组如图15和图16中所示的那样穿过扇形开口134而插入到通道中，以使得具有波状区域152的每个分段保持器148均轴向地预加载所述通道，从而防止第一保持圈147和每一个分段保持器148的轴向(例如，向前和向后)移动。吊架100与整流罩104之间的界面形成扇形开口134，以使得当两个整流罩104并排放置并且吊架100邻近整流罩104定位时形成一个扇形开口134，如图15中所示。在图17和图18中示出分段保持器148组的每一个的波状区域152。
图19a至图19d示出用于保持构件的各种替代构造。在图19d中，示出连续多转保持构件124。
图19a示出混合保持构件构造，所述混合保持构件构造包括围绕所述通道延伸一个完整圆周的第一保持构件162和穿过邻近第一保持构件162的扇形开口134插入的第二组分段保持器164，以使得保持构件164中的每一个均延伸吊架100的圆周的四分之一。
图19b示出包括各自延伸吊架100的圆周的十六分之一的十六个圈部分166的圈构造。每个圈部分166均穿过扇形开口134插入以便在封闭凹槽144内延伸直到回环168防止进一步插入。
图19c示出包括各自延伸吊架100的圆周的四分之一的四个保持构件部分170的保持构造。每个保持构件部分170均穿过扇形开口134插入以便在封闭凹槽144内延伸直到回环172防止进一步插入。
图20示出用于安装和移除保持构件124或分段保持器的X形工具174。所述X形工具174具有用于插入保持构件124或分段保持器中的开孔178中的四个前进销176。在保持构件124或分段保持器的安装过程中，将保持构件124或分段保持器的一部分在与扇形开口相反的方向上弯曲，直到保持构件124或分段保持器完全安装在扇形开口中。由于保持构件124或分段保持器中的这种弯曲，X形工具174的前进销176可以插入给定开孔中，以使得X形工具174以逆时针方向的方式旋转，从而将保持构件124或分段保持器推入扇形开口中。当下游开孔几乎插入到扇形开口中时，前进销176中的另一个接合上游开孔以继续安装。一旦整个保持构件124或分段保持器插入扇形开口中，即移除X形工具174。通过使X形工具174的旋转逆向，可以从扇形开口中移除保持构件124或分段保持器。
以上详细描述了涡轮机吊架锁定组件和组装所述涡轮机吊架锁定组件的方法的示例性实施例。所述组件和方法并不限于本说明书所描述的具体实施例，而是所述组件的部件和/或所述方法的步骤可独立于本说明书描述的其他部件和/或步骤单独使用。此外，所描述的组件部件和/或方法步骤还可以限定于其他组件和/或方法中或结合其他组件和/或方法使用，并且不限于仅通过本说明书中所描述的组件和/或方法来实施。
本说明书使用实例来公开本发明，包括最佳模式，同时也使所属领域中的任何技术人员都能够实施本发明，包括制作和使用本发明。本发明的保护范围由权利要求书限定，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)

1.一种用于限制涡轮机组件内的吊架与整流罩组件之间的轴向移动的系统，其中所述吊架包括在其中限定钩通道的内部径向吊架弯曲部分，并且所述整流罩组件包括：外表面；从所述外表面延伸以便与所述钩通道配对的钩构件；以及周向凹槽，所述周向凹槽限定于所述外表面中，以使得所述吊架弯曲部分的至少一部分定位在所述周向凹槽与所述钩构件之间，所述系统包括：
大小适合插入所述周向凹槽中的保持构件，其中所述保持构件配置用于从所述周向凹槽延伸并且按压在所述吊架弯曲部分上，以便于将所述钩构件维持在所述钩通道内。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述保持构件包括围绕所述周向凹槽延伸至少一个完整圆周的环形圈。
3.根据权利要求2所述的系统，其中所述环形圈包括在所述周向凹槽内具有至少两个旋转的多转圈。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述保持构件具有便于减小所述保持构件在所述周向凹槽内的间隙配合的厚度。
5.根据权利要求1所述的系统，其中所述保持构件包括延伸少于所述周向凹槽的完整圆周的分段保持器。
6.根据权利要求5所述的系统，其中所述分段保持器包括配置用于在所述周向凹槽内预加载所述保持构件的波状区域。
7.根据权利要求1所述的系统，其中所述保持构件包括：
大小适合利用间隙配合插入所述周向凹槽中的环形圈；以及
大小适合插入所述周向凹槽中的分段保持器，其中所述分段保持器具有便于减小所述环形圈与所述周向凹槽之间的所述间隙配合的厚度。
8.一种涡轮机组件，所述涡轮机组件包括：
吊架，所述吊架包括在其中限定钩通道的内部径向吊架弯曲部分；
整流罩，所述整流罩包括：外表面；从所述外表面延伸以便与所述钩通道配对的钩构件；以及凹槽，所述凹槽限定在所述外表面中以使得所述吊架弯曲部分的一部分定位在所述凹槽与所述钩构件之间；以及
大小适合插入所述凹槽中的保持构件，其中所述保持构件配置用于从所述凹槽延伸并且按压在所述吊架弯曲部分上，以便于将所述钩构件维持在所述钩通道内。
9.根据权利要求8所述的组件，其中所述吊架弯曲部分包括与所述凹槽对齐的表面以使得所述保持构件从所述凹槽延伸从而压在所述表面上。
10.根据权利要求9所述的组件，所述组件进一步包括固持凸片，所述固持凸片联接至所述保持构件以便维持所述保持构件插入在所述凹槽内。
11.根据权利要求10所述的组件，其中所述保持构件在其联接至所述固持凸片时定位在所述固持凸片与所述凹槽之间。
12.根据权利要求8所述的组件，其中所述吊架弯曲部分的第二部分延伸经过所述凹槽，其中所述第二部分包括在其中限定的第二凹槽，所述第二凹槽与所述整流罩凹槽基本上对齐以形成封闭凹槽。
13.根据权利要求12所述的组件，其中所述吊架弯曲部分包括第一狭槽并且所述整流罩包括第二狭槽，所述第二狭槽与所述第一狭槽基本上对齐以便形成扇形开口，所述扇形开口配置用于接收所述保持构件穿过其中以用于插入所述接收狭槽中。
14.根据权利要求13所述的组件，其中所述保持构件包括大小适合插入所述扇形开口中的第一端，其中所述保持构件穿过所述扇形开口送入以便将所述保持构件插入所述接收狭槽中。
15.根据权利要求14所述的组件，其中所述保持构件包括限定在所述保持构件的相反第二端处的锁定机构，其中所述锁定机构便于限制所述保持构件在所述接收狭槽内的旋转。
16.一种限制涡轮机组件内的吊架与整流罩之间的轴向移动的方法，所述方法包括：
使所述吊架的弯曲部分延伸以便在其中限定钩通道；
使钩构件从所述整流罩的外表面延伸以便与所述钩通道配对；
在所述外表面中限定凹槽以使得所述吊架弯曲部分的至少一部分定位在所述凹槽与所述钩构件之间；
将保持构件插入所述凹槽中；以及
使所述保持构件从所述凹槽延伸以便按压在所述吊架的所述吊架弯曲部分上，以便于将所述钩构件维持在所述钩通道内。
17.根据权利要求16所述的方法，其中使所述保持构件延伸包括使所述保持构件延伸以压在所述吊架弯曲部分的表面上，使得所述吊架弯曲部分定位在所述保持构件与所述钩构件之间。
18.根据权利要求16所述的方法，其中使所述保持构件延伸包括将所述保持构件插入到限定在所述吊架弯曲部分中的第二凹槽中，所述第二凹槽与所述整流罩凹槽基本上对齐以便形成封闭凹槽。
19.根据权利要求16所述的方法，其中将保持构件插入所述凹槽中包括：
利用间隙配合将环形圈插入所述凹槽中；以及
将分段保持器插入所述凹槽中，其中所述分段保持器具有便于减小所述环形圈与所述凹槽之间的所述间隙配合的厚度。
20.根据权利要求19所述的方法，其中插入分段保持器包括利用所述分段保持器的波状区域在所述凹槽内预加载所述保持构件。
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