用于渦輪機轉(zhuǎn)子組件的阻尼器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明一般涉及一種用于渦輪機轉(zhuǎn)子組件的阻尼器，更具體地涉及一種具有用以控制經(jīng)過渦輪機轉(zhuǎn)子組件的冷卻空氣流的特征的阻尼器。
【背景技術(shù)】
[0002]燃氣渦輪發(fā)動機(GTE)包括從熱燃燒氣體流提取能量的渦輪機組件。渦輪機組件包括安裝在驅(qū)動軸上的一個或多個渦輪機轉(zhuǎn)子組件。每一個渦輪機轉(zhuǎn)子組件包括從渦輪機轉(zhuǎn)子組件的轉(zhuǎn)子(或盤)邊緣徑向向外延伸的多個渦輪機葉片。流經(jīng)渦輪機組件的熱燃燒氣體推動葉片使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，從而使驅(qū)動軸旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動軸用于向負載，如發(fā)生器、壓縮機或泵提供動力。
[0003]渦輪機葉片通常包括根部結(jié)構(gòu)和從渦輪機葉片平臺的相對側(cè)延伸出的翼面。渦輪機轉(zhuǎn)子包括用于接納各渦輪機葉片的根部結(jié)構(gòu)的狹槽。每一個狹槽的形狀可與各渦輪機葉片的根部結(jié)構(gòu)形狀類似。當(dāng)多個渦輪機葉片組裝到渦輪機轉(zhuǎn)子上時，可在相鄰渦輪機葉片的渦輪機平臺間及其下方形成平臺下空腔。如阻尼器密封等部件放置在平臺下空腔內(nèi)用于調(diào)節(jié)壓縮氣體流。此部件的一個示例在授予Athans等人的美國專利第7097429號中進行了描述(’ 429專利)。所述’ 429專利公開了一種包括多個渦輪機葉片的轉(zhuǎn)子盤，所述渦輪機葉片包括翼面、平臺和柄部。密封體位于相鄰渦輪機葉片的柄部之間，所述密封體包括位于前端的放大板和位于后端的較小板。放大板與相鄰渦輪機葉片柄部的前面部分重疊以提供密封。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供了一種用于燃氣渦輪發(fā)動機的渦輪機轉(zhuǎn)子組件的阻尼器。阻尼器可包括具有前面和后面的前板，以及具有前面和后面的后板。前板的后面可通過縱向結(jié)構(gòu)連接到后板的前面。后板在橫貫縱向結(jié)構(gòu)的平面中的面積可大于前板在橫貫縱向結(jié)構(gòu)的平面中的面積。阻尼器還可包括位于前板的前面上的凹槽。
[0005]本發(fā)明還提供了一種用于燃氣渦輪發(fā)動機的渦輪機轉(zhuǎn)子組件的阻尼器。阻尼器包括寬度維度、高度維度和長度維度。阻尼器還包括具有一定寬度和高度的前板。前板可包括前面和后面。前板還包括前面上的凹槽。凹槽的寬度可大于前板寬度的一半，且其高度大于前板高度的一半。前板還可包括沿前板整個寬度延伸的凹部。凹部可位于凹槽下方。阻尼器還可包括面積沿寬度和高度維度大于前板的后板，以及在長度維度上延伸并連接前板和后板的縱向結(jié)構(gòu)。
[0006]本發(fā)明還提供了一種用于燃氣渦輪發(fā)動機的渦輪機轉(zhuǎn)子組件的阻尼器。阻尼器可包括具有前面和后面的前板，以及通過縱向結(jié)構(gòu)連接到前板的后板。后板在橫貫縱向結(jié)構(gòu)的平面中的面積可大于前板在橫貫縱向結(jié)構(gòu)的平面中的面積。阻尼器還可包括面積大于前板面積一半、深度約為前板厚度的25-50%并位于前板的前面上的凹槽，以及沿前板的整個寬度延伸的凹部。凹部可位于前板的前面上凹槽的下方。
【附圖說明】
[0007]圖1是示例性燃氣渦輪發(fā)動機的示意圖；
[0008]圖2是示例性燃氣渦輪機轉(zhuǎn)子組件的一部分的示意圖；
[0009]圖3是從渦輪機轉(zhuǎn)子組件的前端看去時，示例性渦輪機葉片的示意圖；
[0010]圖4是從渦輪機轉(zhuǎn)子組件的后端看去時，示例性渦輪機葉片的示意圖；
[0011]圖5是如圖2所示具有示例性阻尼器和密封板的燃氣渦輪機轉(zhuǎn)子組件的一部分的示意圖；
[0012]圖6是如圖2所示移除密封板后燃氣渦輪機轉(zhuǎn)子組件的一部分的示意圖；
[0013]圖7是從渦輪機轉(zhuǎn)子組件的前端看去時，圖5所示的阻尼器的示意圖；
[0014]圖8是從渦輪機轉(zhuǎn)子組件的后端看去時，圖5所示的阻尼器的示意圖；
[0015]圖9是如圖5所示的阻尼器的側(cè)視圖；
[0016]圖10是從渦輪機轉(zhuǎn)子組件的前端看去時，示例性渦輪機轉(zhuǎn)子組件的一部分的示意圖；
[0017]圖11是從渦輪機轉(zhuǎn)子組件的后端看去時，示例性渦輪機轉(zhuǎn)子組件的一部分的示意圖；
[0018]圖12是示例性燃氣渦輪機轉(zhuǎn)子組件的一部分的三維剖視圖；
[0019]圖13是示例性燃氣渦輪機轉(zhuǎn)子組件的一部分的剖視圖；
[0020]圖14是示例性燃氣渦輪機轉(zhuǎn)子組件的一部分的放大視圖。
【具體實施方式】
[0021]圖1說明了一種示例性燃氣渦輪發(fā)動機(GTE) 100。除其它系統(tǒng)外，GTE 100可具有壓縮機系統(tǒng)10、燃燒器系統(tǒng)15、渦輪機系統(tǒng)20和沿發(fā)動機軸線99設(shè)置的排氣系統(tǒng)90。壓縮機系統(tǒng)10將空氣壓縮并將壓縮空氣傳送到燃燒器系統(tǒng)15。燃料(液態(tài)或氣態(tài))與壓縮空氣混合并在燃燒器系統(tǒng)15中燃燒以產(chǎn)生高壓高溫燃燒氣體。這些燃燒氣體用于渦輪機系統(tǒng)20以產(chǎn)生機械能。經(jīng)過渦輪機系統(tǒng)20后，耗費的燃燒氣體可通過一個或多個空氣凈化裝置排到大氣中。
[0022]渦輪機系統(tǒng)20可包括沿發(fā)動機軸線99軸向?qū)实亩鄠€渦輪機轉(zhuǎn)子組件或渦輪機級。盡管圖1僅說明了三個渦輪機轉(zhuǎn)子組件21、22、23，但渦輪機系統(tǒng)20的其它實施例可包括不同數(shù)目的級。每一個渦輪機轉(zhuǎn)子組件可安裝在沿發(fā)動機軸線99延伸的公共驅(qū)動軸(未示出)上，并可包括從組件的盤或渦輪機轉(zhuǎn)子徑向向外延伸的多個渦輪機葉片。在運行期間，來自燃燒器系統(tǒng)15的燃燒氣體經(jīng)過渦輪機系統(tǒng)20從而使渦輪機葉片和驅(qū)動軸旋轉(zhuǎn)。
[0023]參考圖2，除其它部件外，渦輪機轉(zhuǎn)子組件22包括渦輪機盤或轉(zhuǎn)子30、多個渦輪機葉片32、位于渦輪機葉片32間的多個渦輪機阻尼器36和附接到轉(zhuǎn)子30的前面的密封板38。為了便于描述，參考術(shù)語“前”指的是通過渦輪機系統(tǒng)的燃燒氣體流的上游位置，并且“后”指的是下游位置(見圖2中指示燃燒氣體流方向的箭頭)。并且，“內(nèi)”和“外”指的是相對于發(fā)動機軸線99的徑向內(nèi)部位置和徑向外部位置。多個渦輪機轉(zhuǎn)子組件可在驅(qū)動軸上軸向?qū)R以形成GTE 100的多個渦輪機級。圖2說明了以一定角度大致從前向后觀察時，渦輪機轉(zhuǎn)子30上的渦輪機葉片32、阻尼器36及密封板38的相對位置。盡管圖2中說明的渦輪機轉(zhuǎn)子組件22具有兩個渦輪機葉片32和兩個阻尼器36，但應(yīng)理解每一個渦輪機轉(zhuǎn)子組件22可包括周向圍繞渦輪機轉(zhuǎn)子30設(shè)置的多個渦輪機葉片32，阻尼器36位于每兩個相鄰的渦輪機葉片32之間。
[0024]圖3和圖4分別是示例性渦輪機葉片32的前視圖和后視圖。在下文討論中將參考圖3和圖4。渦輪機葉片32包括從葉片平臺50的一側(cè)向上延伸的翼面48，和從平臺50的相對側(cè)向下延伸的根部結(jié)構(gòu)52。翼面48在一側(cè)具有凹形表面65并且在另一側(cè)具有凸形表面67。渦輪機葉片32的根部結(jié)構(gòu)52從前面54延伸至后面56。前面54和凹翼表面65通常可面向渦輪機轉(zhuǎn)子組件22的前方(或上游)，并且后表面56和凸翼表面67通常可面向渦輪機轉(zhuǎn)子組件22的后方(或下游)。
[0025]根部結(jié)構(gòu)52包括柄部52和下部55。根部結(jié)構(gòu)52的下部55可為樅樹形形狀，其具有沿徑向方向彼此間隔設(shè)置的一系列波瓣33。下部55的最底端包括徑向向內(nèi)延伸的前凸片57和后凸片59。柄部53徑向定位于下部55的外側(cè)。柄部53的前表面62可從下部55的前表面向前突出形成臺階狀表面。換而言之，根部結(jié)構(gòu)52的前面54可為臺階狀表面，所述臺階狀表面具有將柄部53的前表面62與下部55的前表面分開的臺階。在一些實施例中，前表面62可從下部55的前表面向前突出約0.03-0.06英寸(0.76-1.52mm)。
[0026]圖5和6說明了附接到轉(zhuǎn)子30的渦輪機葉片32，阻尼器36設(shè)置在渦輪機葉片32旁邊。圖5是附接有密封板38的視圖，圖6是移除密封板38后的視圖(其輪廓由虛線表示)，其顯示密封板38覆蓋的特征。渦輪機轉(zhuǎn)子30包括前面39、后面40和周向外邊緣42。狹槽58從轉(zhuǎn)子30的前面39軸向延伸至后面40。這些狹槽58的形狀可與葉片根部結(jié)構(gòu)52的下部55類似。換而言之，在具有杉樹形下部55的渦輪機葉片32的實施例中，狹槽58也可為杉樹形狀，且這些狹槽58的尺寸可將下部55 (葉片根部結(jié)構(gòu)52的下部)配裝在其中。多個渦輪機葉片32的下部55從轉(zhuǎn)子30的前面39插入到相應(yīng)的狹槽58中從而將葉片32組裝到轉(zhuǎn)子30上。在葉片32的組裝期間，葉片32的前凸片57與轉(zhuǎn)子30的前面39嚙合從而阻止葉片32沿向后方向進一步移動。
[0027]在將多個渦輪機葉片32各自插入轉(zhuǎn)子30的狹槽58后，使用卡環(huán)37 (圖12)將密封板38固定到轉(zhuǎn)子30的前面39從而大體覆蓋轉(zhuǎn)子30前面39處的狹槽58 (圖12和13可清楚看到密封板38及其與轉(zhuǎn)子30的附接)。當(dāng)密封板38附接到轉(zhuǎn)子30時，每一個葉片根部結(jié)構(gòu)52的柄部53的向前突出的前表面62可徑向定位在密封板38外側(cè)，并可暴露在夕卜。在一些實施例中(見圖5)，由于密封板38可能未能覆蓋狹槽58位于轉(zhuǎn)子30外部處的小部分(彡0.15英寸(3.81mm))，因此本文上下文中使用術(shù)語“大體”。密封板38為具有內(nèi)徑和外徑的圓環(huán)形部件。密封板38在內(nèi)直徑上使用卡環(huán)37 (圖12)固定到轉(zhuǎn)子30的前面39。圖12中可以更清晰地看出，密封板38在外直徑上包括在前后兩個方向上延伸的周向唇緣31。當(dāng)使用卡環(huán)37將密封板38安裝在轉(zhuǎn)子30上時