CN204804885U - 燃气涡轮发动机压缩机转子组件及燃气涡轮发动机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种燃气涡轮发动机压缩机转子组件及燃气涡轮发动机，包括第一级压缩机盘、具有燕尾轮廓的周向槽的多个压缩机盘、前重物和多个平台下重物。其中，每个配置成安装在各个周向槽中的一个或多个内的每个平台下重物具有对应于所述多个压缩机盘中的一个或多个的所述周向槽的燕尾轮廓的燕尾形状，所述多个平台下重物具有至少两种尺寸。采用本实用新型可减少燃气涡轮发动机的不平衡，从而产生更少的振动和更多无故障操作。
Description
技术领域
本实用新型一般地涉及燃气涡轮发动机，且更具体地涉及一种具有平衡系统的燃气涡轮机压缩机转子组件。
背景技术
燃气涡轮发动机包括压缩机、燃烧器和涡轮机部分。由于部件制造上的限制可能需要燃气涡轮机的旋转部件是平衡的。特别是，可能需要平衡压缩机转子组件，以减少燃气涡轮发动机的振动。较大的压缩机转子组件可使用动态平衡系统和用于平衡的方法来减少振动并增加部件的可靠性。
Dezouche的美国公开第2010135774号专利申请公开了一种涡轮机转子的平衡飞块，所述涡轮机转子的平衡飞块包括两个棱锥形末端部分和一个中间部分，所述两个棱锥形末端部分中每一个具有基部和顶端，所述中间部分将末端部分的两个基部连接在一起。两个顶点沿纵向轴线对齐。两个末端部分和中间部分在通过垂直于纵向轴线的横截面中示出具有以纵向轴线为中心的具有多边形形状的横截面。
本实用新型旨在克服发明人发现的一个或多个问题。
发明内容
本实用新型公开了一种用于平衡压缩机转子组件的方法，所述压缩机转子组件包括前焊接件和后焊接件。所述方法包括在使用周向加载的压缩机转子叶片填充压缩机盘之前预先平衡具有所述压缩机盘的所述压缩机转子组件的所述后焊接件。预先平衡所述后焊接件包括测量所述后焊接件的转动平衡。预先平衡所述后焊接件还包括确定需要的平台下重物的数目以及每个平台下重物在所述压缩机盘中之一的周向槽内的位置。预先平衡所述后焊接件还包括将每个平台下重物安装在所确定的位置。
一种燃气涡轮发动机压缩机转子组件，具有平衡系统，包括第一级压缩机盘、多个压缩机盘、前重物和多个平台下重物；第一级压缩机盘具有圆柱形主体，第一级压缩机盘包括周向围绕圆柱形主体的多个前平衡孔，第一级压缩机盘还包括周向围绕圆柱形主体且位置邻近所述多个前平衡孔的多个后平衡孔；多个压缩机盘中的每个都包括周向槽，每个周向槽具有燕尾轮廓；前重物配置成安装在所述多个前平衡孔和所述多个后平衡孔中；每个平台下重物配置成安装在各个周向槽中的一个或多个内，每个平台下重物具有对应于所述多个压缩机盘中的一个或多个的所述周向槽燕尾轮廓的燕尾形状，所述多个平台下重物具有至少两种尺寸。
优选的，每个平台下重物包括具有两个平行侧边的凸六边形形状。
进一步的，所述多个压缩机盘包括多个连续的部分，每个部分包括一个或多个压缩机盘，其中，在每个部分具有不同尺寸的平台下重物。
优选的，所述多个压缩机盘包括十个连续的压缩机盘，并且所述多个连续的部分包括：具有一个压缩机盘的第一部分；邻近所述第一部分且在所述第一部分的下游的具有两个压缩机盘的第二部分；邻近所述第二部分且在所述第二部分的下游的具有四个压缩机盘的第三部分；邻近所述第三部分且在所述第三部分的下游的具有三个压缩机盘的第四部分。
本实用新型还公开了一种燃气涡轮发动机，包括具有平衡系统的压缩机转子组件，所述压缩机转子组件包括第一级压缩机盘、多个压缩机盘、前重物和多个平台下重物；第一级压缩机盘具有圆柱形主体，第一级压缩机盘包括周向围绕圆柱形主体的多个前平衡孔，第一级压缩机盘还包括周向围绕圆柱形主体且位置邻近所述多个前平衡孔的多个后平衡孔；多个压缩机盘中的每个都包括周向槽，每个周向槽具有燕尾轮廓；前重物配置成安装在所述多个前平衡孔和所述多个后平衡孔中；每个平台下重物配置成安装在各个周向槽中的一个或多个内，每个平台下重物具有对应于所述多个压缩机盘中的一个或多个的所述周向槽燕尾轮廓的燕尾形状，所述多个平台下重物具有至少两种尺寸。
附图说明
图1是示例性燃气涡轮发动机的示意图；
图2是图1的燃气涡轮发动机的压缩机转子组件的透视图；
图3是图2的压缩机转子组件的前焊接件的横截面视图；
图4是图2的压缩机转子组件的后焊接件的横截面视图；
图5是具有周向安装的压缩机转子叶片、示例性平台下重物和压缩机盘的图2的压缩机转子组件的一部分的透视图，其中将压缩机盘的一部分剖开以示出压缩机转子叶片根部和平台下重物；
图6是图5的平台下重物的透视图；
图7是图5的平台下重物的侧视图；
图8是一种用于平衡燃气涡轮发动机压缩机转子组件的方法的流程图，所述流程图包括预先平衡后焊接件和预先平衡前焊接件；
图9是用于平衡燃气涡轮发动机压缩机转子组件的方法的流程图，所述流程图包括平衡组装的压缩机转子组件。
具体实施方式
本文公开的系统和方法包括一种具有平衡系统的燃气涡轮发动机压缩机转子组件。在实施例中，压缩机转子组件包括前焊接件、后焊接件和平衡系统。平衡系统包括前重物和平台下重物。前重物可安装在两排平衡孔中的一排内，这可有助于更快且更精确地平衡前焊接件或压缩机转子组件。平台下重物可安装在压缩机转子组件的任何周向安装的压缩机转子叶片之间，这可提供预先平衡后焊接件的能力并且可有助于更快且更精确地平衡压缩机转子组件。
图1是示例性燃气涡轮发动机的示意图。为了清楚和便于解释起见，在该图和其它附图中省略或放大了某些表面。此外，本实用新型可能提及前向和后向。通常，对“前”和“后”的所有提及与主气流（用于布雷顿循环的空气，燃气涡轮操作的热力学基础）的流动方向相关联，除非另有说明。例如，前为相对于主气流的“上游”，而后为相对于主气流的“下游”。
另外，本实用新型通常可提及燃气涡轮发动机的中心旋转轴线95，所述中心旋转轴线95一般地由燃气涡轮发动机的轴120（由多个轴承组件150支撑）的纵向轴线定义。中心旋转轴线95可以对于各种其它发动机同心部件是共同的或与各种其它发动机同心部件共用。所有提及的径向、轴向和圆周方向以及测量均指中心旋转轴线95，除非另有说明，并且术语例如“内”和“外”一般表示远离更小的或更大的径向距离，其中径向96可以是垂直于由中心旋转轴线95和由中心旋转轴线95向外辐射的任何方向。
一种燃气涡轮发动机100包括进口110、轴120、燃气发生器或“压缩机”200、燃烧器300、涡轮机400、排气装置500和动力输出联接装置600。燃气涡轮发动机100可具有单轴配置或双轴配置。
压缩机200包括压缩机转子组件210、压缩机静叶片（“定子”）250和进口导流叶片251。压缩机转子组件210机械地联接到轴120。如图所示，压缩机转子组件210是轴流转子组件。压缩机转子组件210可包括前焊接件211和后焊接件212。前焊接件211和后焊接件212各自包括一个或多个压缩机盘组件219。每个压缩机盘组件219包括压缩机转子盘220（如图2、图3和图4中所示），所述压缩机转子盘220周向地安装有压缩机转子叶片。前焊接件还可包括可联接到前毂213的第一级压缩机盘221。
定子250轴向地位于每个压缩机盘组件219的后面。与位于压缩机盘组件219后面的相邻的定子250配对的每个压缩机盘组件219被认为是一个压缩机级。压缩机200包括多个压缩机级。进口导流叶片251轴向地位于第一压缩机级之前。
燃烧器300包括一个或多个喷射器350，并且包括一个或多个燃烧室390。
涡轮机400包括涡轮机转子组件410和涡轮机喷嘴450。涡轮机转子组件410机械地联接到轴120。如图所示，涡轮机转子组件410是轴流转子组件。涡轮机转子组件410包括一个或多个涡轮盘组件420。每个涡轮盘组件420包括周向安装有涡轮叶片的涡轮盘。涡轮机喷嘴450轴向地位于每个涡轮盘组件420之前。与在涡轮机盘组件420之前的相邻的涡轮机喷嘴450配对的每个涡轮盘组件420被认为是一个涡轮机级。涡轮机400包括多个涡轮机级。
排气装置500包括排气扩散器520和排气收集器550。
图2是图1的压缩机转子组件210的透视图。压缩机转子组件210可包括平衡系统。所述平衡系统可包括前平衡系统255、压缩机转子叶片和平台下重物260（如图5-图7所示）。
前平衡系统255包括多个前平衡孔242、多个后平衡孔243以及前重物256。第一组平衡孔可选自前平衡孔242和后平衡孔243。其余前平衡孔242和后平衡孔243可包括第二组平衡孔。或者，前平衡孔242可包括第一组平衡孔，并且后平衡孔243可包括第二组平衡孔。
前重物256可具有各种不同的尺寸、质量和长度。在一个实施例中，前重物256具有3/8英寸的直径和1/4英寸、1/2英寸或3/4英寸的长度。或者，可使用其它尺寸的直径。
压缩机转子叶片可以是轴向安装的压缩机转子叶片（“轴向叶片”）229或周向安装的压缩机转子叶片（“周向叶片”）230。压缩机转子叶片的尺寸可由压缩机盘220的尺寸确定。
图3是图2的压缩机转子组件210的前焊接件211的横截面视图。前焊接件211包括多个压缩机盘220，多个压缩机盘220包括第一级压缩机盘221和前端锁紧压缩机盘223。第一级压缩机盘221可位于前焊接件211的前端。第一级压缩机盘221可具有圆柱形主体240并且可包括前端238、后端239、外轴向凸缘237和外表面241。外轴向凸缘237可以从圆柱形主体240轴向向前延伸。外表面241可从前端238朝向后端延伸。外表面241的一部分可以在外轴向凸缘237上。
径向凸缘246可从圆柱形主体240径向向外延伸。径向凸缘246可包括配置成用于将轴向叶片229（在图2中示出）安装到第一级压缩机盘221的轴向槽235。轴向槽235可具有杉树形状或燕尾横截面形状。
第一级压缩机盘221还可包括前平衡孔242和后平衡孔243。每个前平衡孔242可以径向向内延伸穿过外表面241。前平衡孔242可周向地对齐并围绕外表面241均匀地隔开。每个后平衡孔243可径向向内延伸穿过外表面241。后平衡孔243可周向地对齐并围绕外表面241均匀地隔开。后平衡孔243可与前平衡孔242相邻，可轴向地在前平衡孔242的后面，并且可相对于前平衡孔242周向偏移或锁定。
前平衡孔242和后平衡孔243可位于第一级压缩机盘221的重心附近。后平衡孔243可比前平衡孔242更靠近第一级压缩机盘221的重心。前平衡孔242和后平衡孔243可以是带螺纹的。在一个实施例中，所述孔具有3/8英寸的直径，或者，可使用其它尺寸的直径。
前平衡孔242可总计多于十二且小于三十。后平衡孔243可总计多于十二且小于三十。前平衡孔242和后平衡孔243的数目可对应于外表面241的直径，并且可对应于第一级压缩机盘221中的轴向槽235的数目。后平衡孔243可周向偏移或锁定相邻的前平衡孔242之间的角距离的一半。前平衡孔242和后平衡孔243的深度可对应于前平衡系统255的前重物256的尺寸。
在一个实施例中，前平衡孔242可总计达二十四个，后平衡孔243可总计达二十四个，并且后平衡孔243可以相对于前平衡孔242周向偏移或锁定7.5度。后平衡孔243可轴向地在前平衡孔242的后面位移1.5英寸。在另一个实施例中，后平衡孔243可至少为0.75英寸深。
第一级压缩机盘221还可包括前表面244、毂安装孔245和内轴向凸缘248。前表面244可以是与外表面241相邻的轴向面向前的表面。前表面244可以在外轴向凸缘237上。毂安装孔245可向后延伸穿过前表面244。在一个实施例中，毂安装孔245位于外轴向凸缘237中。
内轴向凸缘248可从前端238轴向向前延伸。内轴向凸缘248可位于外轴向凸缘237内。
第一级压缩机盘221还可以包括后焊接构件226。后焊接构件226可具有环形形状并且可从圆柱形主体240向后延伸出。
第一级压缩机盘221还可包括孔口249。孔口249可以从前端238处的内轴向凸缘248向后端239延伸。轴120可穿过第一级压缩机盘221的孔口249。
前端锁紧压缩机盘223可定位在前焊接件211的后端处。前端锁紧压缩机盘223可包括前焊接构件225和前焊接件安装孔227。前焊接构件225可具有环形形状，并且可从前端锁紧压缩机盘223向前延伸出。前焊接件安装孔227可定位在前端锁紧压缩机盘223的后端上，并可轴向向前延伸出。在图3所示的实施例中，前端锁紧压缩机盘223还包括周向槽236，所述周向槽236用于将周向叶片230安装到前端锁紧压缩机盘223。周向槽236完全围绕前端锁紧压缩机盘223而延伸。周向槽236可具有杉树形状或燕尾形状。
未定位在前焊接件的前端或后端处的压缩机盘220可包括前焊接构件225和后焊接构件226。前焊接构件225可以具有环形形状，并且从压缩机盘220向前延伸出。后焊接构件226可具有环形形状，并且可从压缩机盘220向后延伸出。第一级压缩机盘221的后焊接构件226可焊接到后续的压缩机盘220的前焊接构件225。每个后续的压缩机盘220可以以类似的方式焊接到前面的压缩机盘220。前端锁紧压缩机盘223也可以以类似的方式焊接到前面的压缩机盘220。在一个实施例中，前焊接件211可包括九个压缩机盘220；前端锁紧压缩机盘223可以是第九级压缩机盘。
前焊接件211的每个压缩机盘220可包括多个轴向槽235或周向槽236。如果压缩机盘220包括轴向槽235，则可在每个轴向槽235中插入一个轴向叶片229。如果压缩机盘220包括周向槽236，则可在周向槽236中插入多个周向叶片。平台下重物260可被插入到周向叶片230之间的周向槽236中（如图5所示）。在图3所示的实施例中，前六个压缩机盘220包括轴向槽235，而第七、第八和第九个压缩机盘220各自包括周向槽236。
图4是图2的压缩机转子组件的后焊接件212的横截面视图。后焊接件212可包括多个压缩机盘220，所述多个压缩机盘220包括最后一级压缩机盘222和后端锁紧压缩机盘224。后端锁紧压缩机盘224可包括后焊接构件226和后焊接件安装孔228。后焊接构件226可具有环形形状，并且可从后端锁紧压缩机盘224向后延伸出。后焊接件安装孔228可定位在后端锁紧压缩机盘224的前端上并且可轴向向后延伸出。
后端锁紧压缩机盘224的后焊接构件226可焊接到后续的压缩机盘220的前焊接构件225。每个后续的压缩机盘220可以以类似的方式焊接到前面的压缩机盘220。最后一级压缩机盘222也可以以类似的方式焊接到前面的压缩机盘220。在一个实施例中，后焊接件212可包括七个压缩机盘220。在图4所示的实施例中，后端锁紧压缩机盘224是第十级压缩机盘，并且最后一级压缩机盘222是第十六级压缩机盘。
后焊接件212的每个压缩机盘220可包括多个轴向槽235或一周向槽236。如果压缩机盘220包括轴向槽235，则可在每个轴向槽235中都插入一个轴向叶片229。如果压缩机盘220包括周向槽236，则可在周向槽236中插入多个周向叶片230。平台下重物260可被插入到周向叶片230之间的周向槽236内（如图5所示）。在图4所示的实施例中，每个后焊接件212压缩机盘220包括周向槽236。在前焊接件211和后焊接件212中的一些周向槽236可具有不同的燕尾形横截面或杉树形横截面。
图5是具有周向叶片230、示例性平台下重物260和压缩机盘220的图2的压缩机转子组件210的一部分的透视图，其中将压缩机盘220的一部分剖开以示出周向叶片230根部和平台下重物260。每个周向叶片230可包括翼面231和底座232。每个底座232可包括平台233和根部234。平台233连接到翼面231的一端。根部234在与翼面231相反的方向上从平台233延伸出。根部234可具有与周向槽236的燕尾形状或杉树形状相匹配的燕尾形状或杉树形状。
每个平台下重物260成型为匹配根部234的燕尾形状或杉树形状。每个平台下重物260的形状还可匹配周向槽236的轮廓。将每个平台下重物260的高度的尺寸设计为使得平台下重物260的顶部不接触平台233。将每个平台下重物260的宽度的尺寸设计为可装配在相邻的周向叶片230之间。可基于平台下重物260和周向叶片230的根部234的容许限度来确定所述宽度的尺寸，以确保平台下重物260将可装配在根部234之间。
还可将每个平台下重物260的宽度的尺寸设计成避免在每个平台下重物260和相邻的周向叶片根部之间存在太大的空间。太大的空间可允许平台下重物位移进而改变压缩机转子组件210的平衡。可以在平衡系统中使用多个平台下重物260的配置和尺寸。例如，可将具有周向槽的压缩机盘220划分成连续的部分；每个部分包括一个或多个压缩机盘220。可为每个部分提供不同组的平台下重物260。一个实施例包括四个部分：第一部分包括一个压缩机盘；第二部分与第一部分相邻且位于第一部分的下游，并且包括两个相邻的压缩机盘；第三部分与第二部分相邻并位于第二部分的下游，并且包括四个相邻的压缩机盘；第四部分与第三部分相邻且位于第三部分的下游，并且包括三个相邻的压缩机盘。
在图2、图3和图4所示的实施例中，第一平台下重物用于第一部分，第一部分包括第七级压缩机盘；第二平台下重物用于第二部分，第二部分包括第八和第九级压缩机盘；第三平台下重物用于第三部分，第三部分包括第十到第十三级压缩机盘；第四平台下重物用于第四部分，第四部分包括第十四到第十六级压缩机盘。
图6是图5的平台下重物260的透视图；图7是图5的平台下重物260的侧视图。参见图6和图7，每个平台下重物260可包括顶表面261、底表面262、在每个端部处的上表面263、在每个端部处的下表面264和两个侧面265。燕尾形状的横截面或轮廓可以是具有两个平行侧边的凸六边形。在图6和图7所示的实施例中，顶表面261和底表面262平行并且限定六边形形状的两条平行边。限定六边形形状的表面可具有不同的长度。例如，在示出的实施例中，顶表面261比上表面263长且上表面263比下表面264长。
每个上表面263可以大于90度且小于180度的角度从顶表面261的一端延伸出。每个下表面264可以大于90度且小于180度的角度从底表面262的一端延伸出。上表面263和下表面264在每个平台下重物260的每一端处的交叉部分可以成在90度与180度之间的角度。侧表面265从顶表面261延伸到底表面262。侧表面265可垂直于顶表面261和底表面262。平台下重物260的每个端可以是对称的。
所述顶表面和底表面与上表面和下表面之间的边缘可以被倒角或磨圆。在图5、图6和图7中所示的实施例中，顶表面261和侧表面265之间的边缘包括倒角266；上表面263和下表面264、底表面262和下表面264以及上表面263和侧表面265之间的边缘被磨圆。
工业实用性
燃气涡轮发动机可适用于多种工业应用，如石油和天然气工业的各个方面（包括石油和天然气的传输、收集、储藏、抽出和起升）、发电工业、废热发电、航空航天和其他运输工业。
参照图1，气体（典型地是空气10）进入进口110作为“工作流体”并且由压缩机200压缩。在压缩机200中，由所述系列的压缩机盘组件219在环形流动路径115上压缩工作流体。特别地，空气10被压缩成编号的“级”，所述级与每个压缩机盘组件219相关联。例如，“第四级空气”可与在下游或“向后”方向（从进口110朝向排气装置500）上的第四压缩机盘组件219相关联。同样，每个涡轮盘组件420可与编号的级相关联。
一旦压缩空气10离开压缩机200，它就进入燃烧器300，在此处使空气10扩散并加入燃料20。通过喷射器350将空气10和燃料20注入燃烧室390并燃烧所述空气10和燃料20。由所述系列的涡轮盘组件420中的每一级通过涡轮机400从燃烧反应中提取能量。然后在排气扩散器520中使排放气体90扩散，收集排放气体90并改变排放气体90的方向。排放气体90通过排气收集器550离开所述系统并且可进行进一步处理（例如，以减少有害排放和/或从排放气体90中回收热）。
燃气涡轮发动机和其它旋转机器包括多个旋转元件。不平衡的旋转元件旋转时可引起振动。旋转元件的振动可在旋转元件中引起不希望的应力。由振动引起的应力可引起旋转元件或其它相关元件的疲劳故障。燃气涡轮发动机的过度振动可降低可靠性，可引起高的轴承负载，并且可导致部件故障。在燃气涡轮发动机中，过度振动也可使轴弯曲或遭受疲劳故障。
通过研究和测试，确定了一些大型燃气涡轮发动机可能需要包括更复杂的平衡系统和方法。可利用在压缩机组件的前端附近、后端附近和中间平面附近的重物来平衡燃气轮机压缩机转子组件。由于较大组件的长度，可能需要更多个平衡位置以按需要的标准平衡较大组件。
一种合适的平衡方法可通过增加平衡位置的数目同时限制在平衡系统中使用的部件的数目来完成。本文公开的平衡系统通过使平台下重物260可用于具有周向槽236的每个压缩机盘220以及通过为前重物256提供前平衡孔242和后平衡孔243，可增加平衡位置的数目。增加平衡位置的数目通过提供更多的平衡选择可降低平衡前焊接件211、后焊接件212和压缩机转子组件210的难度。本文公开的平衡系统通过在多于一个轴位置或级中使用相同的平台下重物260可限制平衡系统中使用的部件的数量。限制平衡系统中的部件的数量可限制或降低平衡系统的复杂度。平衡系统的降低的复杂度和降低的难度可减少平衡时间并且可增加平衡系统的精度。
在图2、图3和图4所示的实施例中，平衡位置的数目总计达十二个，这包括前平衡孔242、后平衡孔243和在连续的级（第七级至第十六级）中的压缩机盘220。然而，在图2、图3和图4所示的实施例中使用的不同部件的数目可低至五个。这包括前重物256、用于第七级压缩机盘220的平台下重物260、用于第八级和第九级中的压缩机盘220的平台下重物260、用于第十级至第十三级中的压缩机盘220的平台下重物260和用于第十四级至第十六级中的压缩机盘220的平台下重物260。如果使用多种尺寸的前重物256，那么这个数目可略有增加。
本文公开的平衡系统可减少燃气涡轮发动机的不平衡，从而产生更少的振动和更多无故障操作。特别地，可确定的是包括前平衡系统255和平台下重物260的平衡系统可减少振动并且可增加压缩机转子组件230、轴120和相关轴承及其它部件的可靠性。
通过研究和发展，可确定前平衡孔242和后平衡孔243的位置。前平衡孔242和后平衡孔243的错置可减小第一级压缩机盘221的疲劳强度并且可降低第一级压缩机盘221的整体可靠性。整个第一级压缩机盘221的横截面的变化（诸如因前平衡孔242和后平衡孔243所致的变化）可导致应力集中。这些应力集中可导致第一级压缩机盘221的破裂。
图8是一种用于平衡压缩机转子组件210的方法的流程图，该流程图包括在步骤810的预先平衡后焊接件212并且可包括在步骤820的预先平衡前焊接件211。平衡压缩机转子组件210可包括本文公开的平衡系统，所述平衡系统可包括图2、图3和图4所示的实施例。
预先平衡后焊接件212包括在步骤812的测量后焊接件212的转动平衡。步骤812之后是在步骤814的确定需要的平台下重物260的数目以及每个平台下重物260在后焊接件212的周向加载的压缩机盘220中之一的周向槽236内的位置。步骤814之后是在步骤816的将每个平台下重物260安装在所确定的位置。在将后焊接件212连接到前焊接件211之前进行预先平衡后焊接件212。在将压缩机转子叶片安装到后焊接件之前同样进行预先平衡后焊接件212。
预先平衡前焊接件211包括在步骤822的测量前焊接件的转动平衡。步骤822之后是在步骤824的确定需要的前重物256的数目以及每个前重物256的位置。步骤824之后是在步骤826的将每个前重物256安装在所确定的前平衡孔242或后平衡孔243中。
预先平衡前焊接件211还可包括在将第一级压缩机盘221焊接到前焊接件211之前平衡第一级压缩机盘221。平衡第一级压缩机盘221可包括测量第一级压缩机盘221的转动平衡。测量第一级压缩机盘221的转动平衡之后是确定需要的前重物256的数目以及每个前重物256的位置。每个前重物256的位置可在前平衡孔242中或在后平衡孔243中。平衡第一级压缩机盘221还可包括将每个前重物256安装在所确定的位置。
所述用于平衡压缩机转子组件210的方法还可包括在步骤840的平衡组装的压缩机转子组件210。所述组装的压缩机转子组件包括联接在一起的前焊接件和后焊接件以及安装到前焊接件和后焊接件的压缩机转子叶片。图9是一种用于平衡所述组装的压缩机转子组件的方法的流程图。平衡所述组装的压缩机转子组件210包括在步骤842的测量压缩机转子平衡。步骤842之后是在步骤844的确定需要的前重物256的数目以及每个前重物256的位置。步骤842之后还可以是在步骤846的确定需要的平台下重物260的数目以及每个平台下重物260在周向加载的压缩机盘220中之一的周向槽236内的位置。平台下重物260的安装位置可在任何周向加载的压缩机盘220处而不是仅仅在位于压缩机转子组件210的中间平面处和后平面处的周向加载的压缩机盘220处。当平衡系统可使用多个平台下重物260时，每个平台下重物260的位置可确定使用了哪个平台下重物260。
步骤844和步骤846之后是在步骤848的将每个前重物256安装在所确定的前平衡孔242或后平衡孔243中以及将每个平台下重物260安装在所确定的周向槽236内的位置。
在组装压缩机转子组件210之后执行平衡组装的压缩机组件，所述组装压缩机转子组件210包括将前焊接件211连接到后焊接件212以及将压缩机转子叶片安装到前焊接件211和后焊接件212。在步骤830，在安装压缩机转子叶片之前可称重并调配压缩机转子叶片。在运行和测试燃气涡轮发动机100之前或之后可执行平衡组装的压缩机组件。在测试燃气涡轮发动机100之前平衡组装的压缩机组件可认为是车间平衡（shopbalance），而在测试之后平衡组装的压缩机组件可认为是配平平衡。
步骤844和步骤846之后还可以是在步骤850的基于压缩机转子叶片的重量重新定位压缩机转子叶片。可限制步骤850以重新定位第一级压缩机盘221和第二级压缩机盘的轴向叶片229。前两个压缩机级的轴向叶片229可以是最大的压缩机转子叶片。这些轴向叶片229可以较大地影响压缩机转子组件210的不平衡。
在公开的方法的一些实施例中，在后平衡孔243中使用1/4英寸、1/2英寸或3/4英寸的前重物256，并且在前平衡孔242中使用1/4英寸或1/2英寸的前重物256。在一个实施例中，仅使用后平衡孔243来预先平衡第一级压缩机盘221。
应当理解，可按示出的顺序也可不按示出的顺序执行本文公开的步骤（或其部分），除非另有说明。例如，可在步骤820的平衡前焊接件211之前、之后或与所述步骤820同时执行步骤810的预先平衡后焊接件212。
前面的具体实施方式仅仅是示例性的，而不是用来限制本实用新型或本实用新型的应用和使用。所描述的实施例并不限于与特定类型的燃气涡轮发动机一起使用。因此，尽管为便于说明起见本实用新型内容示出并描述了特定的前焊接件、特定的后焊接件、特定的前重物、特定的平台下重物和相关的过程，但可以理解的是，可以在各种其它的压缩机转子组件、构型和类型的机器中实现根据本实用新型内容的其它前焊接件、后焊接件、前重物、平台下重物和过程。此外，并没有意图使本实用新型受前面的背景技术和具体实施方式中提出的任何理论的束缚。也应理解，图示可包括放大的尺寸，以更好地图解示出的引用项，而不应认为如此限制，除非特别说明。
Claims (5)
1.一种燃气涡轮发动机压缩机转子组件（210），具有平衡系统，其特征在于，包括：
具有圆柱形主体的第一级压缩机盘（221），所述第一级压缩机盘（221）具有周向地围绕所述圆柱形主体的多个前平衡孔（242）和周向地围绕所述圆柱形主体并且位置邻近所述多个前平衡孔（242）的多个后平衡孔（243）；
多个压缩机盘（220），所述压缩机盘（220）中的每个具有周向槽（236），每个周向槽（236）包括燕尾轮廓；
前重物（256），所述前重物（256）配置成安装在所述多个前平衡孔（242）和多个后平衡孔（243）中；和
多个平台下重物（260），其中每个配置成安装在各个周向槽（236）中的一个或多个内，每个平台下重物（260）具有对应于所述多个压缩机盘（220）中的一个或多个的所述周向槽（236）的燕尾轮廓的燕尾形状，所述多个平台下重物（260）具有至少两种尺寸。
2.根据权利要求1所述的压缩机转子组件（210），其特征在于，每个平台下重物（260）包括具有两个平行侧边的凸六边形形状。
3.根据前述权利要求1-2中任一项所述的压缩机转子组件（210），其特征在于，所述多个压缩机盘（220）包括多个连续的部分，每个部分包括一个或多个压缩机盘（220），其中，在每个部分具有不同尺寸的平台下重物（260）。
4.根据权利要求3所述的压缩机转子组件（210），其特征在于，所述多个压缩机盘（220）包括十个连续的压缩机盘（220），并且所述多个连续的部分包括：
具有一个压缩机盘（220）的第一部分；
邻近所述第一部分且在所述第一部分的下游的具有两个压缩机盘（220）的第二部分；
邻近所述第二部分且在所述第二部分的下游的具有四个压缩机盘（220）的第三部分；和
邻近所述第三部分且在所述第三部分的下游的具有三个压缩机盘（220）的第四部分。
5.一种燃气涡轮发动机（100），包括如权利要求1-4中任一项所述的压缩机转子组件（210）。
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|---|---|---|---|---|
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Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9388697B2 (en) * | 2012-07-17 | 2016-07-12 | Solar Turbines Incorporated | First stage compressor disk configured for balancing the compressor rotor assembly |
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Family Cites Families (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU129431A1 (ru) * | 1950-08-11 | 1959-11-30 | В.С. Осадченко | Способ компенсации динамической неуравновешенности роторов турбин и компрессоров |
| DE2002469C3 (de) * | 1970-01-21 | 1978-03-30 | Motoren- Und Turbinen-Union Muenchen Gmbh, 8000 Muenchen | Laufschaufelbefestigung in einer schwalbenschwanzförmigen Umfangsnut eines Läufers axial durchströmter Strömungsmaschinen, insbesondere Gasturbinenstrahltriebwerke |
| US3888601A (en) * | 1974-05-23 | 1975-06-10 | Gen Electric | Turbomachine with balancing means |
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| US4477226A (en) * | 1983-05-09 | 1984-10-16 | General Electric Company | Balance for rotating member |
| JPS6185501A (ja) * | 1984-10-03 | 1986-05-01 | Ngk Insulators Ltd | セラミツクスロ−タ−のバランス修正方法並びにそれに用いられる修正治具 |
| US4743165A (en) * | 1986-10-22 | 1988-05-10 | United Technologies Corporation | Drum rotors for gas turbine engines |
| US4767272A (en) * | 1987-10-14 | 1988-08-30 | United Technologies Corporation | Method for reducing blade tip variation of a bladed rotor |
| SE514159C2 (sv) | 1998-05-25 | 2001-01-15 | Abb Ab | Gasturbininrättning innefattande ett balanseringsorgan |
| US6908285B2 (en) * | 2003-04-08 | 2005-06-21 | General Electric Company | Methods and apparatus for assembling rotatable machines |
| US20050265846A1 (en) * | 2004-06-01 | 2005-12-01 | Przytulski James C | Balance assembly for rotary turbine component and method for installing and/or adjusting balance weight |
| FR2896289B1 (fr) * | 2006-01-13 | 2008-03-28 | Snecma Sa | Masselotte d'equilibrage, disque de rotor en etant equipe, rotor et moteur d'aeronef les comportant |
| FR2907498B1 (fr) | 2006-10-24 | 2009-01-23 | Snecma Sa | Systeme d'equilibrage pour rotor de turbomachine |
| US7685876B2 (en) * | 2006-12-20 | 2010-03-30 | General Electric Company | Methods and systems for balancing a rotatable member |
| US8186955B2 (en) * | 2007-11-08 | 2012-05-29 | General Electric Company | Rotating machine balancing member assembly including multiple interlocking balancing members |
| US8342804B2 (en) * | 2008-09-30 | 2013-01-01 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Rotor disc and method of balancing |
| US8177487B2 (en) | 2009-05-04 | 2012-05-15 | General Electric Company | Rotary machine balance weights |
| GB0908502D0 (en) * | 2009-05-19 | 2009-06-24 | Rolls Royce Plc | A balanced rotor for a turbine engine |
| US8348616B2 (en) | 2009-06-16 | 2013-01-08 | General Electric Company | Trapped spring balance weight and rotor assembly |
| EP2397651A1 (en) * | 2010-06-17 | 2011-12-21 | Siemens Aktiengesellschaft | Balance correction weight providing constant mass |
| GB2481582A (en) * | 2010-06-28 | 2012-01-04 | Rolls Royce Plc | A method for predicting initial unbalance in a component such as a blisk |
-
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111868353A (zh) * | 2018-03-28 | 2020-10-30 | 索拉透平公司 | 十字键防旋转间隔件 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20151125 Termination date: 20181120 |