專利名稱：渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子和用于替換其轉(zhuǎn)子葉片的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
背景技術(shù)：
燃?xì)鉁u輪機(jī)具有帶轉(zhuǎn)子葉片的轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子葉片可能會隨著時(shí)間的 推移而退化。此外，修理轉(zhuǎn)子葉片需要將轉(zhuǎn)子完全拆卸，這可能會花 費(fèi)大量的時(shí)間來完成。在一些情況下，修理轉(zhuǎn)子葉片可能需要四到六 周的工作時(shí)間。對于常規(guī)使用的燃?xì)鉁u輪機(jī)來說，這樣長的停機(jī)時(shí)間 顯然難以接受。
因此，發(fā)明人于此認(rèn)為需要一種改進(jìn)的轉(zhuǎn)子以及一種用于替換轉(zhuǎn) 子的轉(zhuǎn)子葉片的方法。

發(fā)明內(nèi)容
提供了 一種根據(jù)示范性實(shí)施例的渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子包括至少第 一和第二轉(zhuǎn)子部分以及至少第一和第二葉片。第一和第二轉(zhuǎn)子部分構(gòu)
造成用以繞軸線轉(zhuǎn)動。第一和第二轉(zhuǎn)子部分分別具有相互隔開預(yù)定距 離并具有位于其間的周邊槽的第 一和第二輪緣部。第 一和第二輪緣部 分別具有經(jīng)由其延伸并與周邊槽連通的第 一和第二燕尾部。第 一和第 二葉片分別具有第 一和第二燕尾部。第 一燕尾部設(shè)置在第 一和第二燕 尾槽的其中 一個(gè)內(nèi)，而第二燕尾部設(shè)置在第 一和第二燕尾槽中的另一
個(gè)內(nèi)。周邊槽具有足夠的尺寸以便當(dāng)?shù)?一和第二葉片從轉(zhuǎn)子移除時(shí)， 第一和第二燕尾部經(jīng)由其通過。
提供了 一種根據(jù)另 一示范性實(shí)施例的用于替換轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子葉片 的方法。該方法包括分別從第 一和第二輪緣部的第 一燕尾槽和第二燕 尾槽的其中之一移動第一葉片的第一燕尾部穿過周邊槽并遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子，以便將第二葉片從轉(zhuǎn)子移除。周邊槽設(shè)置在第 一和第二輪緣部之間并 與第一和第二燕尾槽連通。該方法還包括將第一替換葉片的第一替換 燕尾部穿過周邊槽朝向第 一和第二輪緣部中的 一個(gè)輪緣部移動，以便 將第 一替換燕尾部容納在第 一和第二燕尾槽中的 一個(gè)燕尾槽內(nèi)。


圖1是根據(jù)一個(gè)示范性實(shí)施例的燃?xì)鉁u輪機(jī)的一部分的截面示意
圖，該燃?xì)鉁u輪機(jī)具有帶轉(zhuǎn)子的壓縮機(jī)部；
圖2是在如圖1所示的燃?xì)鉁u輪機(jī)中使用的壓縮機(jī)部的放大截面 示意圖，取自由標(biāo)號2所指示的圓圏內(nèi)；
圖3是在如圖1所示的燃?xì)鉁u輪機(jī)中使用的轉(zhuǎn)子的兩個(gè)相鄰轉(zhuǎn)子 部分的示意圖4是在如圖1所示的燃?xì)鉁u輪機(jī)中使用的轉(zhuǎn)子的其中一個(gè)轉(zhuǎn)子 部分的透-見示意圖5是如圖4所示的轉(zhuǎn)子部分的放大剖面示意圖6是在如圖1所示的燃?xì)鉁u輪機(jī)中使用的轉(zhuǎn)子的一部分的放大 截面示意圖；以及
圖7是根據(jù)另一示范性實(shí)施例用于替換燃?xì)鉁u輪機(jī)中轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子 葉片的方法的流程圖。
零件清單
10燃?xì)鉁u輪機(jī) 12壓縮4幾部 20轉(zhuǎn)子 22殼體
28第一轉(zhuǎn)子部分 40第二輪緣部 42周邊槽
30第二轉(zhuǎn)子部分 32第一葉片 34第二葉片 36軸線 38第一輪緣部 64緊固件 66孑L44第一燕尾槽68孔
46第二燕尾槽120轉(zhuǎn)子
48葉片128第一轉(zhuǎn)子部分
50葉片130第二轉(zhuǎn)子部分
52第一燕尾部160環(huán)形密封件
54第二燕尾部170第一環(huán)形切口
56第一軸向保持緊固件172第二環(huán)形切口
58第二軸向保持緊固件174開孔
60環(huán)形密封件176防轉(zhuǎn)鎖銷(detent)件
62緊固件
具體實(shí)施例方式
本申請涉及渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子以及一種在不需要從渦輪機(jī)中移出整 個(gè)轉(zhuǎn)子并將其拆卸的情況下替換轉(zhuǎn)子上的轉(zhuǎn)子葉片的方法。在這些實(shí) 施例中，轉(zhuǎn)子是燃?xì)鉁u輪機(jī)的壓縮機(jī)中的構(gòu)件。然而，設(shè)想到的是， 轉(zhuǎn)子也可以是不同渦輪機(jī)中的其它合適構(gòu)件。另外，進(jìn)一步設(shè)想到的 是，也可在從渦輪機(jī)中移出并拆卸轉(zhuǎn)子之后將葉片替換到轉(zhuǎn)子上。
參看圖1至圖3，提供了一種根據(jù)一個(gè)示范性實(shí)施例的渦輪機(jī)如 燃?xì)鉁u輪機(jī)10,其具有帶轉(zhuǎn)子20的壓縮機(jī)部12。轉(zhuǎn)子20構(gòu)造成用 以在燃?xì)鉁u輪機(jī)10的殼體22內(nèi)轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)子20具有至少第一和第二 轉(zhuǎn)子部分28,30以及至少第一和第二葉片32,34。具體而言，笫一和第 二轉(zhuǎn)子部分28,30構(gòu)造成用以在殼體22中繞軸線36轉(zhuǎn)動。第一和第 二轉(zhuǎn)子部分28,30分別具有第一和第二輪緣部38,40，該第一和第二輪 緣部互相隔開預(yù)定距離并具有位于其間的周邊槽42。第一和第二輪緣 部38,40分別具有延伸穿過其與周邊槽42連通的第一和第二燕尾槽 44，46。周邊槽42具有足夠的尺寸以便當(dāng)?shù)谝缓偷诙~片32，34從第 一和第二轉(zhuǎn)子部分28,30中移除時(shí)第一和第二葉片32,34經(jīng)由該周邊 槽通過。參看圖3至圖5，第一轉(zhuǎn)子部分28具有包括第一葉片32的第一 級葉片48。類似而言，第二轉(zhuǎn)子部分30具有包括第二葉片34的第二 級葉片50。第一級葉片48中的各葉片大致類似于第一葉片32，而第 二級葉片50中的各葉片大致類似于第二葉片34。因此，下文僅對第 一和第二葉片32,34進(jìn)行詳細(xì)討論。然而，設(shè)想到的是，各級中的葉 片也可彼此不同。
第一和第二葉片32,34分別具有第一和第二燕尾部52,54。第一燕 尾部52構(gòu)造成用以容納在第一和第二燕尾槽44,46中的一個(gè)內(nèi)。此外， 第二燕尾部54構(gòu)造成用以容納在第一和第二燕尾槽44，46中的另一個(gè) 內(nèi)。在該非限制性的實(shí)施例中，通過朝向第一輪緣部38移動第一葉 片32穿過周邊槽42,使得第一燕尾部52設(shè)置在或容納在第一燕尾槽 44內(nèi)，從而將第一葉片32耳關(guān)接到第一轉(zhuǎn)子部分28上。通過朝向第二 輪緣部40移動第二葉片34穿過周邊槽42，使得第二燕尾部54設(shè)置 在或容納在第二燕尾槽46內(nèi)，從而將第二葉片34聯(lián)接到第二轉(zhuǎn)子部 分30上。i殳想到的是，第一葉片32可聯(lián)接到第二轉(zhuǎn)子部分30上而 不是第一轉(zhuǎn)子部分28上，同樣第二葉片34可聯(lián)接到第一轉(zhuǎn)子部分28 上而不是第二轉(zhuǎn)子部分30上。
參看圖3,轉(zhuǎn)子20還包括至少第一和第二軸向保持緊固件56,58， 其構(gòu)造成用于分別將第一和第二葉片32，34中的第一和第二燕尾部 52，54固定地保持在第一和第二轉(zhuǎn)子部分28，30的第一和第二輪緣部 38,40上。第一和第二軸向保持緊固件的一個(gè)非限制性實(shí)例是使第一 和第二輪緣部38,40的至少一部分變形，從而在第一和第二燕尾槽 44,46內(nèi)將第一和第二輪緣部38,40壓褶(crimp)到第一和第二燕尾部 52,54上。
通過從第一輪緣部38和第一葉片32的第一燕尾部52上移除第 一軸向保持緊固件56,且之后從第一輪緣部38移動第一葉片32穿過 周邊槽42并遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子20,將第一葉片32從第一轉(zhuǎn)子部分28中分離 出。同樣而言，通過從第二輪緣部40和第二葉片34的第二燕尾部54移除第二軸向保持緊固件58,且之后從第二輪緣部40移動第二葉片 34穿過周邊槽42并遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子20,將第二葉片34從第二轉(zhuǎn)子部分30 中分離出。
第一和第二替換葉片可穿過周邊槽42朝向第一和第二輪緣部 38,40移動，使得第一替換葉片的第一替換燕尾部容納在第一和第二 燕尾槽44,46中的一個(gè)內(nèi)，而第二替換葉片的第二替換燕尾部容納在 第一和第二燕尾槽44,46中的另一個(gè)內(nèi)。然后可將第一和第二替換軸 向保持緊固件附接到第 一和第二替換燕尾部上，以便將笫 一和第二替 換葉片固定地保持在轉(zhuǎn)子上。因此，在不從燃?xì)鉁u輪機(jī)中移出轉(zhuǎn)子20 并將其拆卸的情況下可以替換第一和第二葉片32,34。
設(shè)想到的是，位于轉(zhuǎn)子最前部和最后部的葉片可分別從轉(zhuǎn)子最前 部和最后部向前和向后移動，以便將葉片從轉(zhuǎn)子中移除而無需使葉片 穿過轉(zhuǎn)子中的周邊槽。類似而言，替換葉片可分別朝向轉(zhuǎn)子最前部和 最后部而向后和向前移動，以便將替換葉片附接到轉(zhuǎn)子最前部和最后 部上而無需使葉片穿過轉(zhuǎn)子中的周邊槽。
參看圖2,轉(zhuǎn)子20還包括在第一和第二轉(zhuǎn)子部分28,30之間延伸 的環(huán)形密封件60。環(huán)形密封件60為通過一對緊固件62,64而固定地 附接到第一和第二轉(zhuǎn)子部分28,30上的金屬環(huán)，該對緊固件62，64分 別容納在延伸穿過第一和第二轉(zhuǎn)子部分28,30的一對孔66,68內(nèi)。設(shè) 想到的是，環(huán)形密封件60可利用多于或少于兩個(gè)的緊固件62,64而固 定地附接到第 一和第二轉(zhuǎn)子部分28,30上。
參看圖6，提供了根據(jù)另一示范性實(shí)施例的轉(zhuǎn)子120。轉(zhuǎn)子120 具有環(huán)形密封件160以及第一和第二轉(zhuǎn)子部分128,130,大致類似于 圖3中所示分別具有環(huán)形密封件60以及第一和第二轉(zhuǎn)子部分28，30的 轉(zhuǎn)子20。然而，第一和第二轉(zhuǎn)子部分128,130具有構(gòu)造成用以容納環(huán) 形密封件160的第一和第二環(huán)形切口 170,172。另外，第一轉(zhuǎn)子部分 128具有開孔174，其構(gòu)造成用于容納從環(huán)形密封件160延伸的防轉(zhuǎn) 鎖銷件176,使得第一轉(zhuǎn)子部分128和環(huán)形密封件160同步轉(zhuǎn)動。設(shè)想到的是，第二轉(zhuǎn)子部分130也可具有用于容納從環(huán)形密封件延伸的 防轉(zhuǎn)鎖銷件的開孔。
參看圖7,現(xiàn)在將說明一種用于替換如圖1至圖5所示的轉(zhuǎn)子20 的轉(zhuǎn)子葉片的方法。轉(zhuǎn)子20構(gòu)造成用以允許在不將整個(gè)轉(zhuǎn)子20從燃 氣渦輪機(jī)中移出并拆卸該轉(zhuǎn)子20的情況下替換一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)子葉片。 雖然下文中的說明討論了如何接連地替換兩個(gè)或多個(gè)葉片，但設(shè)想到 的是，兩個(gè)或以上的葉片也可根據(jù)需要而同時(shí)替換。
在步驟300中，操作員從第一轉(zhuǎn)子部分28的第一輪緣部38和第 一葉片32的第一燕尾部52移除第一軸向保持緊固件56。
接下來在步驟302中，操作員從第一輪緣部38的第一燕尾槽44 移動第一葉片32的第一燕尾部52穿過周邊槽42并且遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子20, 從而將第一葉片32從轉(zhuǎn)子20移除。
接下來在步驟304中，操作員將第一替換葉片穿過周邊槽42朝 向第一輪緣部38移動，使得第一替換葉片的第一替換燕尾部容納在 第一燕尾槽44內(nèi)。
接下來在步驟306中，操作員將第一替換軸向保持緊固件附接到 第一轉(zhuǎn)子部分28的第一輪緣部38和第一替換葉片的第一替換燕尾部 上。
接下來在步驟308中，操作員從第二轉(zhuǎn)子部分30的第二輪緣部 40和第二葉片34的第二燕尾部54移除第二軸向保持緊固件58。
接下來在步驟310中，操作員從第二輪緣部40的第二燕尾槽46 移動第二葉片34的第二燕尾部54穿過周邊槽42并且遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子20， 從而將第二葉片34從轉(zhuǎn)子20移除。
接下來在步驟312中，操作員將第二替換葉片穿過周邊槽42朝 向第二輪緣部40移動，使得第二替換葉片的第二替換燕尾部容納在 第二燕尾槽46內(nèi)。
接下來在步驟314中，操作員將第二替換軸向保持緊固件附接到 第二轉(zhuǎn)子部分30的第二輪緣部40和第二替換葉片的第二替換燕尾部上。
文中所述的轉(zhuǎn)子和方法提供了勝過其它設(shè)備和方法的實(shí)質(zhì)性優(yōu) 點(diǎn)。具體而言，本發(fā)明的轉(zhuǎn)子提供了在不需要從渦輪機(jī)中移出并拆卸 轉(zhuǎn)子的情況下替換轉(zhuǎn)子葉片的技術(shù)效果。
雖然本發(fā)明結(jié)合示范性實(shí)施例進(jìn)行了描述，但在不脫離本發(fā)明范 圍的情況下，可以對其進(jìn)行不同改變以及用等同件來替換其元件。另 外，在不脫離本發(fā)明的基本范圍的情況下，可以對本發(fā)明的教導(dǎo)進(jìn)行 各種^f'務(wù)改以適應(yīng)特定的環(huán)境或材料。因此，本發(fā)明不應(yīng)意圖限于文中 所公開的特定實(shí)施例，而是本發(fā)明將包括落入附屬權(quán)利要求范圍內(nèi)的 所有實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種用于渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子(20)，包括構(gòu)造成用以繞軸線(36)轉(zhuǎn)動的至少第一轉(zhuǎn)子部分和第二轉(zhuǎn)子部分(28，30)，所述第一轉(zhuǎn)子部分和第二轉(zhuǎn)子部分(28，30)分別具有第一輪緣部和第二輪緣部(38，40)，所述第一輪緣部和第二輪緣部(38，40)相互隔開預(yù)定距離并具有位于其間的周邊槽(42)，所述第一輪緣部和第二輪緣部(38，40)分別具有經(jīng)由其延伸與所述周邊槽(42)連通的第一燕尾槽和第二燕尾槽(44，46)；以及分別具有第一燕尾部和第二燕尾部(52，54)的至少第一葉片和第二葉片(32，34)，所述第一燕尾部(52)設(shè)置在所述第一燕尾槽和第二燕尾槽(44，46)中的一個(gè)燕尾槽內(nèi)，所述第二燕尾部(54)設(shè)置在所述第一燕尾槽和第二燕尾槽(44，46)中的另一個(gè)燕尾槽內(nèi)，其中，所述周邊槽(42)具有足夠的尺寸以便當(dāng)所述第一葉片和第二葉片(32，34)從所述轉(zhuǎn)子(20)移除時(shí)，所述第一燕尾部和第二燕尾部(52，54)經(jīng)由其通過。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子(20),其特征在于，所述轉(zhuǎn)子還包 括第一軸向保持緊固件和第二軸向保持緊固件(56,58),所述第一軸向 保持緊固件(56)構(gòu)造成用以分別將所述第一葉片和第二葉片(32,34)的 所述第一燕尾部和第二燕尾部(52，54)中的一個(gè)燕尾部分別固定地保持 在所述第一轉(zhuǎn)子部分和第二轉(zhuǎn)子部分(28,30)的所述第一輪緣部和第二 輪緣部(38，40)中的一個(gè)輪緣部上，所述第二軸向保持緊固件(58)構(gòu)造 成用以將所述第一燕尾部和第二燕尾部(52,54)中的另 一個(gè)燕尾部固定 地保持在所述第 一輪緣部和第二輪緣部(38,40)中的另 一個(gè)輪緣部上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子(20),其特征在于，所述轉(zhuǎn)子還包 括在所述第 一轉(zhuǎn)子部分和所述第二轉(zhuǎn)子部分之間延伸的環(huán)形密封件。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的轉(zhuǎn)子(20)，其特征在于，所述第一轉(zhuǎn)子 部分和第二轉(zhuǎn)子部分(28，30)分別具有構(gòu)造成用以容納所述環(huán)形密封件 (160)的第一環(huán)形切口和第二環(huán)形切口 (170,172)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于，所述環(huán)形密封件(160)包括自其延伸的防轉(zhuǎn)鎖銷件(176)，所述第一轉(zhuǎn)子部分(28)具有構(gòu)造成 用以容納所述防轉(zhuǎn)鎖銷件(176)以便使所述環(huán)形密封件(160)和所述第 一轉(zhuǎn)子部分(28)同步轉(zhuǎn)動的開孔。
6. —種用于替換轉(zhuǎn)子(20)的轉(zhuǎn)子葉片的方法，包括 分別從第 一輪緣部和第二輪緣部(38，40)的第 一燕尾槽(44)和第二燕尾槽(46)中的一個(gè)燕尾槽移動第一葉片(32)的第 一燕尾部(52)穿過 周邊槽(42)并遠(yuǎn)離所述轉(zhuǎn)子(20)，以便從所述轉(zhuǎn)子(20)移除所述第 一葉 片(32)，所述周邊槽(42)設(shè)置在所述第一輪緣部和第二輪緣部(38，40) 之間并與所述第一燕尾槽和第二燕尾槽(44,46)連通；以及將第 一替換葉片的第 一替換燕尾部穿過所述周邊槽(42)朝向所述 第 一輪緣部和第二輪緣部(38,40)中的一個(gè)輪緣部移動，使得所述第一 替換燕尾部容納在所述第一燕尾槽和第二燕尾槽(44,46)中的一個(gè)燕尾 槽內(nèi)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法還包括從 所述第一葉片(32)的所述第一燕尾部(52)移除至少第一軸向保持緊固 件(56)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法還包括將 至少第 一替換軸向保持緊固件附接到所述第 一替換葉片的所述第一 替換燕尾部上。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法還包括從 所述第 一燕尾槽和第二燕尾槽(44,46)中的另 一個(gè)燕尾槽移動第二葉片 (34)的第二燕尾部(54)穿過所述周邊槽(42)并遠(yuǎn)離所述轉(zhuǎn)子(20),使得 所述第二葉片(34)從所述轉(zhuǎn)子(20)移除，以及將第二替換葉片的第二替 換燕尾部穿過所述周邊槽(42)朝向所述第 一輪緣部和第二輪緣部 (38，40)中的另一個(gè)輪緣部移動，使得所述第二替換燕尾部容納在所述 第一燕尾槽和第二燕尾槽(44,46)中的另 一個(gè)燕尾槽內(nèi)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法還包括 從所述第二葉片(34)的所述第二燕尾部(54)移除至少第二軸向保持緊 固件(58)。
全文摘要
本發(fā)明涉及渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子和用于替換其轉(zhuǎn)子葉片的方法。具體而言，提供了一種渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子包括至少第一和第二轉(zhuǎn)子部分以及至少第一和第二葉片。第一和第二轉(zhuǎn)子部分構(gòu)造成用以繞軸線轉(zhuǎn)動。第一和第二轉(zhuǎn)子部分分別具有相互隔開預(yù)定距離的第一和第二輪緣部，并具有位于第一和第二轉(zhuǎn)子部分之間的周邊槽。第一和第二輪緣部分別具有經(jīng)由其延伸并與周邊槽連通的第一和第二燕尾槽。第一和第二葉片分別具有第一和第二燕尾部。第一燕尾部設(shè)置在第一和第二燕尾槽的其中一個(gè)內(nèi)，而第二燕尾部設(shè)置在第一和第二燕尾槽的另一個(gè)內(nèi)。周邊槽具有足夠的尺寸以便當(dāng)?shù)谝缓偷诙~片從轉(zhuǎn)子移除時(shí)，第一和第二燕尾部可從周邊槽中通過。
文檔編號F01D11/00GK101514640SQ20091000806
公開日2009年8月26日 申請日期2009年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月22日
發(fā)明者J·R·赫斯, N·馬丁 申請人:通用電氣公司