專利名稱：渦輪機蓋板組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體涉及燃氣渦輪發(fā)動機，確切地說，涉及一種分段式渦輪機蓋板組件，用于覆蓋冷卻空氣泄露通道，以便減少冷卻空氣泄露并提高整體性能。
背景技術(shù)：
通常情況下，燃氣渦輪發(fā)動機燃燒壓縮空氣與壓縮燃料的混合物，以產(chǎn)生熱燃燒氣體。熱燃燒氣體可以流過一個或多個渦輪機級，從而驅(qū)動負載和/或壓縮機。各級之間可發(fā)生壓降。壓降可促使槳葉或葉片冷卻空氣等流體流通過不當?shù)耐ǖ腊l(fā)生泄露。因此，蓋板可設(shè)置于渦輪機葉輪的周圍，以減少穿過其中的泄漏流。已知的蓋板大體由其上具有溝槽式附件的槳葉固定。薄片或銷可用來將蓋板固定在其上。然而，這些小的固定特征會使組裝或拆卸蓋板變得困難。因此，安裝和/或更換已知的蓋板可能較為費時。因此，需要一種改良的渦輪機蓋板設(shè)計及其安裝方法。該蓋板優(yōu)選將提供有效的密封，以便減少冷卻空氣泄露，從而提高系統(tǒng)整體效率和性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明及相應(yīng)專利因而提供一種用于轉(zhuǎn)子盤的蓋板組件。所述蓋板組件可包括徑向法蘭，其從所述轉(zhuǎn)子盤延伸；法蘭孔，其延伸穿過所述徑向法蘭；蓋板段，其具有緊固孔以及用于收納所述徑向法蘭的鉤；以及緊固件，其延伸穿過所述法蘭孔和所述緊固孔。本發(fā)明及相應(yīng)專利進一步提供一種防止轉(zhuǎn)子盤發(fā)生冷卻泄漏的方法。所述方法可包括以下步驟將蓋板段放置成跨過所述轉(zhuǎn)子盤的多個葉片固定槽；用放置于所述蓋板段的鉤內(nèi)的所述轉(zhuǎn)子盤的徑向法蘭支撐所述蓋板段；旋轉(zhuǎn)所述轉(zhuǎn)子盤；以及通過所述葉片固定槽封閉一個或多個間隙。本發(fā)明及相應(yīng)專利進一步提供一種用在轉(zhuǎn)子盤的盤柱(disk post)周圍的蓋板組件。所述蓋板組件可包括徑向法蘭，其從所述盤柱延伸；法蘭孔，其延伸穿過所述徑向法蘭；多個蓋板段，其具有緊固孔以及用于收納所述徑向法蘭的鉤；以及緊固件，其延伸穿過所述法蘭孔和所述緊固孔。通過結(jié)合若干附圖和所附權(quán)利要求書來閱讀以下詳細說明，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可清楚地了解本發(fā)明及相應(yīng)專利的這些和其他特征以及改進。


圖1是燃氣渦輪發(fā)動機的示意圖。圖2是具有本專利申請文件可能描述的蓋板組件的多個渦輪機級的側(cè)視圖。圖3是可用于圖2的蓋板組件的蓋板的透視圖。圖4是圖2的蓋板組件的一部分的截面?zhèn)纫晥D。圖5是圖2的蓋板組件的透視圖。
具體實施例方式現(xiàn)參考附圖，在附圖中，相同數(shù)字指示各圖中的相同元件，圖1所示為本專利申請文件可能使用的燃氣渦輪發(fā)動機10的示意圖。燃氣渦輪發(fā)動機10可包括壓縮機15。壓縮機15用于壓縮進入的空氣流20。壓縮機15將壓縮的空氣流20輸送到燃燒室25。燃燒室25將壓縮的空氣流20與壓縮的燃料流30混合，并點燃該混合物以生成燃燒氣體流35。盡管僅圖示了一個燃燒室25，但燃氣渦輪發(fā)動機10可包括任意數(shù)目的燃燒室25。燃燒氣體流35接下來輸送到渦輪機40。燃燒氣體流35驅(qū)動渦輪機40以產(chǎn)生機械功。在渦輪機40中產(chǎn)生的機械功經(jīng)由軸45驅(qū)動壓縮機15，以及諸如發(fā)電機等外部負載50。燃氣渦輪發(fā)動機10可以使用天然氣、各種類型的合成氣，和/或其他類型的燃料。燃氣潤輪發(fā)動機10可為美國紐約州斯卡奈塔第(Schenectady, New York)的通用電氣公司(General Electric Company)所提供的多種不同燃氣潤輪發(fā)動機中的任意一種,包括但不限于，那些諸如7或9系列的重型燃氣渦輪發(fā)動機等。燃氣渦輪發(fā)動機10可具有不同配置，并且可以使用其他類型的部件。本專利申請文件還可使用其他類型的燃氣渦輪發(fā)動機。本專利申請文件也可同時使用多個燃氣渦輪發(fā)動機、其他類型的渦輪機以及其他類型的發(fā)電設(shè)備。圖2圖示了渦輪機40的多個級55。盡管圖示了第一級60，但本專利申請文件可使用任意數(shù)目個級55。每個級55可包括轉(zhuǎn)子盤70。轉(zhuǎn)子盤70可連接到軸45，以與其一起旋轉(zhuǎn)。多片葉片或槳葉75可以可拆卸方式連接到盤柱80(見圖5)。盤柱80可包括多個葉片固定槽85。葉片固定槽85可包括鳩尾榫，以與槳葉75的端部上的互補鳩尾榫接合。當槳葉75插在槽85內(nèi)時，它們之間的接合處可能存在間隙90。槳葉或葉片冷卻空氣或者葉輪空間凈化流可通過這些間隙90逸出。如上文所述，因而可將蓋板放置于葉片固定槽85的面95周圍，以阻止穿過其中的泄露流。在此實例中，為了防止發(fā)生泄露，本專利申請文件可以使用圖3到圖5所示的蓋板組件100。蓋板組件100包括多個蓋板段110。蓋板段110軸向覆蓋盤柱80內(nèi)的葉片固定槽85的面95。一連串蓋板段100可周向放置，以覆蓋葉片固定槽85中的每個葉片固定槽。每個蓋板段110可具有寬度120。寬度120可延伸過若干葉片固定槽85的跨距。在此實例中，每個蓋板段Iio的寬度120可為約四(4)個葉片固定槽85和槳葉75。然而，本專利申請文件可使用任意長度的寬度120。每個蓋板段110可包括主體130，該主體具有頂部140和底部150。(術(shù)語“頂部”和“底部”是指相對但并不絕對的位置)。頂部140可具有緣160。當處于適當位置時，緣160可朝向盤柱80延伸。底部150可具有鉤170。鉤170可具有大體的U形180。鉤170的深度可以變化。底部150還可具有緊固孔190，該緊固孔在約寬度120的中間延伸穿過鉤170。緊固孔190可針對傳統(tǒng)螺栓200和螺母210進行大小調(diào)整。本專利申請文件也可使用其他類型的緊固構(gòu)件。一個或多個肋220可放置于主體130的頂部140與底部150之間。肋220可沿遠離盤柱80的方向向外延伸。蓋板段110可采用環(huán)軋、熱落鍛，和/或可使用其他制造技術(shù)。本專利申請文件可使用其他部件和其他配置。蓋板組件100還可包括成形為或添加到級55的若干元件的部件。具體而言，轉(zhuǎn)子盤70可包括從盤柱80延伸的徑向法蘭230。徑向法蘭230可經(jīng)過大小調(diào)整以適應(yīng)蓋板段110的鉤170。法蘭孔235可延伸穿過徑向法蘭230，以便適應(yīng)螺栓200和螺母210。間隙240還可在徑向法蘭230與轉(zhuǎn)子盤70之間延伸，以接近螺母210。盤柱80還可包括盤柱鉤250。盤柱鉤250可經(jīng)過大小調(diào)整以適應(yīng)蓋板段110的頂部140，所述蓋板段上具有緣160。本專利申請文件可使用其他部件和其他配置。在使用時，每個蓋板段110放置于轉(zhuǎn)子盤70的周圍。蓋板段110的鉤170放置于轉(zhuǎn)子盤70的徑向法蘭230的周圍，而蓋板段110的頂部140放置于盤柱80的盤柱鉤250內(nèi)。因此，螺栓200放置成穿過蓋板段110的緊固孔190以及盤柱80的徑向法蘭230的法蘭孔235。隨后可應(yīng)用并拉緊螺母210。緊固孔190可放置成約在蓋板段110的周向中心。鉤170中的切口可針對螺母210或其他類型的緊固構(gòu)件進行大小調(diào)整。因此，蓋板段110可直接牢固地連接到轉(zhuǎn)子盤70。本專利申請文件可使用其他部件和其他配置。具體而言，蓋板段110的鉤170在徑向和軸向上支撐并約束蓋板段110。來自旋轉(zhuǎn)的蓋板段110的離心負載由徑向法蘭230在徑向上支撐。軸向壓力負載和槳葉負載也由與鉤170連接的徑向法蘭230支撐。額外的軸向支撐可通過蓋板段110與葉片固定槽85的面95接觸而提供。蓋板段110還可用于通過接合盤柱鉤250來控制槳葉75相對于轉(zhuǎn)子盤70的軸向位置。因此，蓋板組件110使得易于將蓋板段110放置在轉(zhuǎn)子盤70的周圍并約束該蓋板段，同時提供良好密封。此外，蓋板組件100并不使用可能容易損壞的已知蓋板的復雜或較小的特征。任意數(shù)目個蓋板段110可用于每個轉(zhuǎn)子盤70。本專利申請文件所述的每個蓋板段110確定由轉(zhuǎn)子盤70在徑向和軸向上支撐。通過軸向接觸盤柱80提供密封，而無需蓋板段110之間的密封。此外，用于每個蓋板段110的徑向負載由相對于螺栓200的鉤170承受。實際上，在盤70不旋轉(zhuǎn)時，螺栓200提供防旋轉(zhuǎn)支撐，并將蓋板段110保持在適當?shù)奈恢谩Ｒ虼?，蓋板組件100成本較低但密封穩(wěn)固，且易于組裝和拆卸。應(yīng)了解，上述說明僅涉及本發(fā)明及相應(yīng)專利的某些實施例。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下對本發(fā)明做多種變化和修改，本發(fā)明的精神和范圍由所附權(quán)利要求書及其等效物定義。
權(quán)利要求
1.一種用于轉(zhuǎn)子盤(70)的蓋板組件(100)，其包括: 徑向法蘭(230)，其從所述轉(zhuǎn)子盤(70)延伸； 法蘭孔(235)，其延伸穿過所述徑向法蘭(230)； 蓋板段(110); 所述蓋板段(110)包括緊固孔(190)以及用于收納所述徑向法蘭(230)的鉤(170);以及 緊固件(200)，其延伸穿過所述法蘭孔(235)和所述緊固孔(190)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓋板組件(100)，其中所述轉(zhuǎn)子盤(70)包括盤柱(80)，且其中所述徑向法蘭(230 )從所述盤柱(80 )延伸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的蓋板組件(100)，其中蓋板段(110)包括緣(160)，且其中所述盤柱(80)包括用于收納所述緣(160)的盤柱鉤(250)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的蓋板組件(100)，其中所述盤柱(80)包括多個葉片收納槽(85)，且其中所述蓋板段(110)包括多個葉片收納槽(85)的寬度(120)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的蓋板組件(100)，其中所述寬度(120)包括四(4)個葉片收納槽(85)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的蓋板組件(100)，其中所述盤柱(85)包括面(95)，且其中所述蓋板段(110)包括與所述面(95 )接觸的主體(130 )。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓋板組件(100)，其進一步包括多個蓋板段(110)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓋板組件(100)，其中所述緊固件(200)包括螺母(210)和螺栓(200)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓋板組件(100)，其中所述鉤(170)包括大體的U形(180)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓋板組件(100)，其中所述蓋板段(110)包括其上的一個或多個肋(220)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓋板組件(100)，其中所述轉(zhuǎn)子盤(70)放置于第一渦輪機級(60)內(nèi)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓋板組件(100)，其進一步包括位于所述徑向法蘭(230)與所述轉(zhuǎn)子盤(70 )之間的間隙(240 )。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓋板組件(100)，其中所述鉤(170)和所述徑向法蘭(230)對所述蓋板段(110)提供徑向和軸向支撐。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓋板組件(100)，其中所述緊固件(200)為所述蓋板段(110)提供防旋轉(zhuǎn)支撐。
15.一種防止轉(zhuǎn)子盤(70)發(fā)生冷卻泄漏的方法，其包括: 將蓋板段(110)放置成跨過所述轉(zhuǎn)子盤(70)的多個葉片固定槽(85)； 用放置在所述蓋板段(110 )的鉤(170 )內(nèi)的所述轉(zhuǎn)子盤(70 )的徑向法蘭(230 )支撐所述蓋板段(110); 旋轉(zhuǎn)所述轉(zhuǎn)子盤(70);以及 通過所述多個葉片固定槽(85)封閉一個或多個間隙(90)。
全文摘要
本發(fā)明涉及并提供一種用于轉(zhuǎn)子盤(70)的蓋板組件(100)。所述蓋板組件(100)可包括徑向法蘭(230)，其從所述轉(zhuǎn)子盤(70)延伸；法蘭孔(235)，其延伸穿過所述徑向法蘭(230)；蓋板段(110)，其具有緊固孔(190)以及用于收納所述徑向法蘭(230)的鉤(170)；以及緊固件(200)，其延伸穿過所述法蘭孔(235)和所述緊固孔(190)。還公開了一種防止轉(zhuǎn)子盤(70)發(fā)生冷卻泄漏的方法。
文檔編號F01D5/18GK103075201SQ20121041710
公開日2013年5月1日 申請日期2012年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月26日
發(fā)明者J.W.小哈里斯, G.C.利奧塔 申請人:通用電氣公司