压缩机叶片安装装置制造方法
【专利摘要】本实用新型关于一种压缩机叶片安装装置，其包括压缩机叶片，所述压缩机叶片具有翼型、基础附接件和设置在翼型与基础附接件之间的平台。该基础附接件包括从平台径向向内延伸的第一根部部分和从平台径向向内延伸的第二根部部分，第一根部部分与第二根部部分在其间限定出中空部分。基础附接件也包括压缩板，该压缩板设置在中空部分内并且与第一根部部分和第二根部部分处于配合接合中。基础部分还包括从第一根部部分和第二根部部分中的至少一个伸出的至少一个突出部。压缩机叶片安装装置还包括叶轮，该叶轮包括从该叶轮的基础壁延伸至叶轮的轮缘的通道，该通道具有变化的开口宽度。
【专利说明】压缩机叶片安装装置
【技术领域】
[0001]本实用新型公开的主题涉及压缩机叶片，并且更为具体地说，涉及一种用于这种压缩机叶片的安装装置。
【背景技术】
[0002]由于对于燃气涡轮发动机的更高性能和效率的需要总是存在，因此压缩机出口温度随着时间的推移而增高。由于这种热暴露导致压缩机的后级会受到高应力的作用。后级中的压缩机叶片附接件受到热的流路气体的影响，这些热的流路气体会对耐久性具有负面影响。特别地，在沿压缩机的叶轮设置的高应力加载槽中观察到低周疲劳(LCF)寿命缩短。沿压缩机的后端的加载槽通常为整个转子上的寿命限制位置。后级中的高应力是因旋转而产生的机械应力与因温度梯度而产生的热应力的产物。用于克服与上面所讨论的高应力相关联的问题所作出的若干尝试集中在降低机械应力上，例如，减少或消除加载槽或者利用更多的昂贵材料。普遍用于降低热应力和减少温度暴露的一种选择方案是利用来自外部冷却气撬的空气来冷却轮缘。这些选择方案都会为每个发动机增加相当大的成本和复杂度。
实用新型内容
[0003]根据本实用新型的一方面，一种压缩机叶片安装装置包括压缩机叶片，该压缩机叶片具有翼型、基础附接件(base attachment)和设置在翼型与基础附接件之间的平台。该基础附接件包括从平台径向向内延伸的第一根部部分和从该平台径向向内延伸的第二根部部分，第一根部部分与第二根部部分在其间限定出中空部分。基础附接件也包括压缩板，该压缩板设置在中空部分内并且与第一根部部分和第二根部部分处于配合接合中。该基础附接件还包括从第一根部部分和第二根部部分中的至少一个伸出的至少一个突出部。压缩机叶片安装装置也包括叶轮，该叶轮包括从该叶轮的基础壁延伸至轮缘的通道，该通道具有变化的开口宽度、并且构造成在其中接收突出部。
[0004]根据本实用新型的另一方面，一种压缩机叶片安装装置包括多个压缩机叶片，所述多个压缩机叶片中的每个都具有翼型、基础附接件和设置在翼型与基础附接件之间的平台。还包括的是叶轮，该叶轮用于将这多个压缩机叶片安装于其上，该叶轮包括从该叶轮的轮缘延伸的通道，其中，该轮缘沿该叶轮的第一部分设置于第一径向位置并且沿该叶轮的第二部分设置于第二径向位置，该第二径向位置位于该第一径向位置的径向内部。
[0005]根据本实用新型的再一方面，一种燃气涡轮发动机包括压缩机、燃烧系统和涡轮机系统。还包括的是多个压缩机叶片，所述多个压缩机叶片中每一个具有翼型、基础附接件和设置在翼型与基础附接件之间的平台，其中，该基础附接件包括从平台径向向内延伸的第一根部部分。基础附接件也包括从平台径向向内延伸的第二根部部分，该第一根部部分与该第二根部部分在其间限定出中空部分。基础附接件还包括压缩板，该压缩板设置在中空部分内并且与第一根部部分和第二根部部分处于配合接合中。基础附接件还进一步包括从第一根部部分和第二根部部分中的至少一个伸出的突出部。燃气涡轮发动机也包括叶轮，该叶轮用于将这多个压缩机叶片安装于其上，该叶轮包括从该叶轮的轮缘延伸的通道，其中，该轮缘沿该叶轮的第一部分设置于第一径向位置并且沿该叶轮的第二部分设置于第二径向位置，该第二径向位置位于该第一径向位置的径向内部。
[0006]这些和其它优点及特征将通过下面结合附图进行的说明而变得更为清楚。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]被认为是本实用新型的主题在处于本说明书的结尾部分的权利要求书中被详细指出并且明确地被要求得到保护。本实用新型的前述和其它特征及优点在下面结合所附视图而进行的详细说明中是明显的，在附图中:
[0008]图1是燃气涡轮发动机的示意图；
[0009]图2是该燃气涡轮发动机的压缩机的后部的示意图；以及
[0010]图3是压缩机叶片安装装置的透视图。
[0011]本详细说明参照附图借助于示例阐明了本实用新型的实施方式及优点和特征。
【具体实施方式】
[0012]在本实用新型中所使用的术语“轴向的”和“轴向地”指的是大致平行于涡轮机系统的中央纵向轴线延伸的方向和取向。在本申请中所使用的术语“径向的”和“径向地”指的是大致正交于该涡轮机系统的中央纵向轴线延伸的方向和取向。在本申请中所使用的术语“上游”和“下游”指的是相对于该涡轮机系统的中央纵向轴线的轴向流动方向相关的方向和取向。
[0013]参照图1，以附图标记10示意性地描绘了一种涡轮机系统，例如燃气涡轮发动机。该燃气涡轮发动机10包括压缩机段12、燃烧器段14、涡轮机段16和轴18。将会明白的是，该燃气润轮发动机10的一个实施方式可包括多个压缩机12、燃烧器14、润轮机16和/或轴18。压缩机段12和涡轮机段16通过轴18联接以形成转子。轴18包括单个轴或联接在一起的多个轴段。
[0014]燃烧器段14利用诸如天然气或富氢合成气之类的可燃的液体和/或气体燃料以使该燃气涡轮发动机10运转。在燃烧器段14中制成空气-燃料混合物，从而引起产生热的加压废气的燃烧。燃烧器段14将热的加压气体通过过渡件引导到涡轮机喷嘴(或“一级喷嘴”)以及导致涡轮机叶片旋转的其它级叶片(bucket)和喷嘴中。
[0015]现在参照图2，更为详细地描绘了压缩机段12的一部分。如所示，该压缩机段12包括多个压缩机级20，每级均包括一个或更多个圆周间隔的定子叶片22和轴向在前或在后的一排圆周间隔的转子叶片24，这些定子叶片22于相似的轴向位置排成一排，这些转子叶片24设置于相似的轴向位置。多个压缩机级20包括中间级26(图1)，该中间级26设置于所述多个压缩机级20的相对的轴向中点。多个前级28相对于流经压缩机段12的主要流动路径30的方向设置在中间级26的上游。另外，多个后级32同样相对于该主要流动路径30的方向设置在该中间级26的下游。如将从下列描述中所明白的那样，本说明书中所述的实施方式通常与所述多个后级32中的一个或更多个一起使用，但所设想的是，所述多个压缩机级中的全部压缩机级均可受益于本说明书中所述的实施方式。
[0016]参照图3，继续参照图2，在转子18上安装有至少一个叶轮34，并且这至少一个叶轮34形成了该转子18的一部分。转子18并且更为具体地说该至少一个叶轮34包括设置于该至少一个叶轮34的径向向外位置的轮缘部分36。圆周间隔的转子叶片24中的一个或更多个利用压缩机叶片安装装置40安装于该至少一个叶轮34。该压缩机叶片安装装置40包括压缩机叶片套件44和该至少一个叶轮34的一部分，它们均包括便于在主要流动路径30的径向向内设置的径向位置安装以减少强加于该安装位置的热应力的特征，如将在下面详细描述的那样。
[0017]压缩机叶片套件44包括翼型46、平台48和基础附接件50。压缩机叶片套件44的特征通常彼此一体地形成，但操作性地联接这些部件是可设想到的。如所示，多个翼型可沿该平台48作为一种单独的结构而被包括在内。基础附接件50包括第一根部部分52和第二根部部分54，每个根部部分从平台48以大致平行的方式径向向内延伸。第一根部部分52和第二根部部分54彼此间隔开以在其间限定出中空部分56。为了提供整个基础附接件50的加强，压缩板58配合地接合在该中空部分56内、并且与第一根部部分52和第二根部部分54的相应内表面62紧密接触。对于该压缩板58而言，可使用多种附接方法，例如钎焊、压配合、或者压缩板焊接至第一根部部分52和第二根部部分54。作为选择，压缩板58可与第一根部部分52和第二根部部分54 —体地形成，例如通过铸造或电化学加工(ECM)一体地形成。压缩板58的径向位置可变。如所示，可利用设置在第一根部部分52和第二根部部分54的相应端部64附近的单块板，但某些实施方式包括处于各种径向位置的多于一块板。与通常在燕尾形附接结构中所观察到的结构相比，上述构造提供了更长的附接结构，从而使得压缩机叶片套件44能够附接于远离主要流动路径30的位置。基础附接件50的中空部分56降低了延长基础附接件50所需的附加重量，压缩板58强化整个结构。
[0018]基础附接件50还包括从第一根部部分52和第二根部部分54中的至少一个的外表面70伸出的至少一个突出部68，但通常为多个突出部68。在一个实施方式中，成对的突出部沿第一根部部分52和第二根部部分54的外表面70定位。在所示实施方式中，包括这样的三对，清楚地示出了一侧。至少一个叶轮34包括具有变化的开口宽度74的通道72，用于接收或保留所述多个突出部68。通道72从基础壁76径向向外延伸至轮缘部分36。变化的开口宽度74包括一个或更多个突出部保留区域78和一个或更多个突出部接收区域80，突出部接收区域比突出部保留区域宽。在组装时，将压缩机叶片套件44与该至少一个叶轮34近距离放置，使得所述多个突出部68与一个或多个突出部接收区域80对齐并将所述多个突出部68插入其中。一旦插入，压缩机叶片套件44在通道72内平移以将所述多个突出部68定位成与所述一个或更多个突出部保留区域78对齐。在一个实施方式中，如图3中所示，平台48包括在组装期间与从通道72延伸的突起84对齐的孔82。该突起84可经由设置在通道72中的可平移的锁定件86在该通道72内移动。该突起84可构造成接收延伸通过平台48的孔82并延伸到突起84中的螺钉或其它机械紧固件，从而将压缩机叶片套件44机械地固定于该至少一个叶轮34。在一种实施方式中，具有可平移的锁定件86，在第一根部部分52与第二根部部分54内形成有锁定件凹部88，以便在将突起84插入到平台48的孔82中时容置该可平移的锁定件86。在操作中，在安装该压缩机叶片套件44并使其平移后，当所述多个突出部68与一个或多个突出部接收区域78对齐时，该可平移的锁定件86将处于该锁定件凹部88中、并且处于该至少一个叶轮34的一个或更多个突出部保留区域80中。通过被向下旋靠在基础壁76上的定位螺钉(未示出)等使突起84向上行进到孔82中，以将该可平移的锁定件86推出。
[0019]如图2中所示，多个后级32中的一些或全部后级包括在上文中详细描述的基础附接件50。明确地说,压缩机叶片的第一根部部分52和第二根部部分54比压缩机叶片的多个前级28的径向最内侧部分更大程度地径向向内延伸。特别地，至少一个叶轮34的轮缘部分36沿至少一个叶轮34的第一部分设置于第一径向位置90，并且该轮缘部分36沿至少一个叶轮34的第二部分设置于第二径向位置92，第二径向位置92位于第一径向位置90的径向内部。此外，可包括流动路径密封件91，以减少热的气体进入到轮区中、和/或降低冷却的流体到热的气体路径中的损失。
[0020]有利地，定位在压缩机段12的后部附近的压缩机叶片的附接区域相当大程度地远离(remove)压缩机段12的主要流动路径30，从而降低了附接件所承受到的温度。附接件是高应力区域，并且在运行和循环期间的温度降低会极大地提高附接区域的耐久性。
[0021]尽管已经仅结合有限数量的实施方式详细描述了本实用新型，但应该容易明白的是，本实用新型并不限于这些公开的实施方式。相反，本实用新型可被改型成结合迄今为止并未描述的但与本实用新型的精神和范围相匹配的任意数量的变化、修改、替代或等效装置。此外，尽管已经描述了本实用新型的多个实施方式，但将会明白的是，本实用新型的方面可仅包括所描述的实施方式中的一些实施方式。因此，本实用新型并不被视为受限于前述描述，而是仅由所附权利要求的范围加以限制。
【权利要求】
1.一种压缩机叶片安装装置，包括: 压缩机叶片，所述压缩机叶片具有翼型、基础附接件和设置在所述翼型与所述基础附接件之间的平台，其中，所述基础附接件包括: 第一根部部分，所述第一根部部分从所述平台径向向内延伸； 第二根部部分，所述第二根部部分从所述平台径向向内延伸，所述第一根部部分与所述第二根部部分在其间限定出中空部分； 压缩板，所述压缩板设置在所述中空部分内并且与所述第一根部部分和所述第二根部部分处于配合接合中；以及 突出部，所述突出部从所述第一根部部分和所述第二根部 部分中的至少一个伸出；以及 叶轮，所述叶轮包括从所述叶轮的基础壁延伸至所述叶轮的轮缘的通道，所述通道具有变化的开口宽度并且构造成在其中接收所述突出部。
2.根据权利要求1所述的压缩机叶片安装装置，其特征在于，所述平台包括构造成接收突起的孔，所述突起操作性地联接至所述叶轮的所述通道并且从所述叶轮的所述通道延伸，用于使所述压缩机叶片与所述叶轮对齐。
3.根据权利要求2所述的压缩机叶片安装装置，其特征在于，所述基础附接件还包括锁定件凹部，所述锁定件凹部位于所述平台的径向内侧并且与所述平台的所述孔对齐，所述突起操作性地联接至锁定件，所述锁定件设置在所述通道中并且构造成在所述通道内滑动。
4.根据权利要求1所述的压缩机叶片安装装置，其特征在于，所述通道包括多个突出部接收区域，用于接收所述基础附接件的多个对应的突出部。
5.根据权利要求1所述的压缩机叶片安装装置，其特征在于，所述轮缘沿所述叶轮的第一部分设置于第一径向位置并且沿所述叶轮的第二部分设置于第二径向位置，所述第二径向位置位于所述第一径向位置的径向内部。
6.根据权利要求5所述的压缩机叶片安装装置，其特征在于，所述压缩机叶片安装装置设置在燃气涡轮发动机中，所述燃气涡轮发动机包括多个前级和多个后级，所述叶轮的所述第二部分的所述第二径向位置位于所述燃气涡轮发动机的所述多个后级。
7.根据权利要求1所述的压缩机叶片安装装置，还包括与所述平台一体地形成的多个翼型。
8.根据权利要求1所述的压缩机叶片安装装置，其特征在于，所述压缩板被钎焊于所述第一根部部分和所述第二根部部分。
9.根据权利要求1所述的压缩机叶片安装装置，其特征在于，所述压缩板压配合于所述第一根部部分和所述第二根部部分。
10.根据权利要求1所述的压缩机叶片安装装置，其特征在于，所述压缩板是焊接于所述第一根部部分和所述第二根部部分的压缩板。
11.根据权利要求1所述的压缩机叶片安装装置，其特征在于，所述压缩板与所述第一根部部分和所述第二根部部分一体地形成。
12.—种压缩机叶片安装装置，所述压缩机叶片安装装置包括: 多个压缩机叶片，所述多个压缩机叶片中的每个都具有翼型、基础附接件和设置在所述翼型与所述基础附接件之间的平台；以及 叶轮，所述叶轮用于将所述多个压缩机叶片安装于其上，所述叶轮包括从所述叶轮的轮缘延伸的通道，其中，所述轮缘沿所述叶轮的第一部分设置于第一径向位置并且沿所述叶轮的第二部分设置于第二径向位置，所述第二径向位置位于所述第一径向位置的径向内部。
13.根据权利要求12所述的压缩机叶片安装装置，其特征在于，所述基础附接件包括: 第一根部部分，所述第一根部部分从所述平台径向向内延伸； 第二根部部分，所述第二根部部分从所述平台径向向内延伸，所述第一根部部分与所述第二根部部分在其间限定出中空部分； 压缩板，所述压缩板设置在所述中空部分内并且与所述第一根部部分和所述第二根部部分处于配合接合中；以及 至少一个突出部，所述至少一个突出部从所述第一根部部分和所述第二根部部分中的至少一个伸出。
14.根据权利要求12所述的压缩机叶片安装装置，其特征在于，所述平台包括构造成接收突起的孔，所述突起操作性地联接至所述叶轮的所述通道并且从所述叶轮的所述通道延伸，用于使所述多个压缩机叶片与所述叶轮对齐。
15.根据权利要求14所述的压缩机叶片安装装置，其特征在于，所述基础附接件还包括锁定件凹部，所述锁定件凹部位于所述平台的径向内侧并且与所述平台的所述孔对齐，所述突起操作性地联接至锁定件，所述锁定件设置在所述通道中并且构造成在所述通道内滑动。
16.根据权利要求12所述的压缩机叶片安装装置，其特征在于，所述通道包括变化的开口宽度。
17.根据权利要求13所述的压缩机叶片安装装置，其特征在于，所述通道包括多个突出部接收区域，用于接收所述基础附接件的多个对应的突出部。
18.根据权利要求12所述的压缩机叶片安装装置，其特征在于，所述压缩机叶片安装装置设置在燃气涡轮发动机中，所述燃气涡轮发动机包括多个前级和多个后级，所述叶轮的所述第二部分的所述第二径向位置位于所述燃气涡轮发动机的所述多个后级。
19.根据权利要求12所述的压缩机叶片安装装置，还包括与所述平台一体地形成的多个翼型。
20.一种燃气涡轮发动机,所述燃气涡轮发动机包括: 压缩机； 燃烧系统； 润轮机系统； 多个压缩机叶片，所述多个压缩机叶片中的每一个具有翼型、基础附接件和设置在所述翼型与所述基础附接件之间的平台，其中，所述基础附接件包括: 第一根部部分，所述第一根部部分从所述平台径向向内延伸； 第二根部部分，所述第二根部部分从所述平台径向向内延伸，所述第一根部部分与所述第二根部部分在其间限定出中空部分； 压缩板，所述压缩板设置在所述中空部分内并且与所述第一根部部分和所述第二根部部分处于配合接合中；以及 突出部，所述突出部从所述第一根部部分和所述第二根部部分中的至少一个伸出；以及 叶轮，所述叶轮用于将所述多个压缩机叶片安装于其上，所述叶轮包括从所述叶轮的轮缘延伸的通道，其中，所述轮缘沿所述叶轮的第一部分设置于第一径向位置并且沿所述叶轮的第二部分设置于第二径向位置，所述第二径向位置位于所述第一径向位置的径向内部。
【文档编号】F04D29/26GK204140501SQ201420447985
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年8月8日 优先权日:2013年8月9日
【发明者】J.H.迪米克三世 申请人:通用电气公司