專利名稱：燃?xì)廨啓C(jī)壓縮機(jī)殼體的流路環(huán)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子和定子殼體，尤其涉及設(shè)置在定子殼體中的專用的槽中的環(huán)，其定義了外部流路并且在轉(zhuǎn)子翼片頂部磨損情況下容易進(jìn)行更換。
背景技術(shù)：
參見(jiàn)圖1，示出了典型的燃?xì)廨啓C(jī)的橫截面視圖，當(dāng)在旋轉(zhuǎn)葉片20和殼體12之間的間隙22保持在最佳距離時(shí)，燃?xì)廨啓C(jī)可獲得最優(yōu)的性能，該最佳距離通常非常小，例如，在穩(wěn)態(tài)溫度下為40-80mil。然而，該間隙必須制成足夠大，以解決在殼體和旋轉(zhuǎn)翼片20之間的部件堆積公差，機(jī)械和熱膨脹差值。
由于各種原因，在燃?xì)廨啓C(jī)壓縮機(jī)中通常發(fā)生轉(zhuǎn)子葉片在壓縮機(jī)殼體上的摩擦。該摩擦是由于多種情況導(dǎo)致，例如在轉(zhuǎn)子18和殼體之間的不適當(dāng)?shù)膶?duì)齊，在水平和垂直凸緣處殼體連接的滑動(dòng)，或者在殼體12和旋轉(zhuǎn)部分之間的瞬時(shí)的熱響應(yīng)差。其結(jié)果會(huì)造成翼片20頂端損失和/或殼體流路磨損。這些情況會(huì)導(dǎo)致壓縮機(jī)性能和喘振容限的損失。如果摩擦非常嚴(yán)重時(shí)，殼體和旋轉(zhuǎn)翼片必須進(jìn)行替換。通常來(lái)說(shuō)，這會(huì)導(dǎo)致燃?xì)廨啓C(jī)使用壽命的損失。
繼續(xù)參見(jiàn)圖1，當(dāng)前工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)壓縮機(jī)殼體構(gòu)造有圓周狹槽14，該狹槽14機(jī)加工到用于固定的翼片16的殼體上。在狹槽之間，殼體12機(jī)加工為圓柱形或者錐形并且形成用于旋轉(zhuǎn)葉片20的外部流路。采用當(dāng)前設(shè)計(jì)的情況下，殼體厚度是主要設(shè)計(jì)變量，其能夠進(jìn)行變化以努力熱匹配殼體12和轉(zhuǎn)子18的位移量。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明示例的實(shí)施例中，流路環(huán)可固定在壓縮機(jī)定子殼體的機(jī)加工槽中。該流路環(huán)包括可與機(jī)加工槽結(jié)合的連接部分，其中連接部分對(duì)應(yīng)于機(jī)加工槽進(jìn)行成形。流路部分相對(duì)于連接部分徑向向內(nèi)設(shè)置，包括設(shè)置為面對(duì)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子葉片并且當(dāng)固定在壓縮機(jī)定子殼體的機(jī)加工槽中時(shí)限定出葉片流路的間隙表面。
在本發(fā)明的另一個(gè)示例的實(shí)施例中，燃?xì)廨啓C(jī)壓縮機(jī)包括具有翼片槽的定子殼體，每個(gè)槽支撐多個(gè)定子翼片。轉(zhuǎn)子支撐多個(gè)轉(zhuǎn)子葉片，以用于相對(duì)于定子殼體旋轉(zhuǎn)。多個(gè)所述的流路環(huán)固定在定子殼體中的對(duì)應(yīng)環(huán)槽中。


圖1是典型的燃?xì)廨啓C(jī)壓縮機(jī)的橫截面視圖；圖2示出了包括在定子槽之間的環(huán)槽的機(jī)加工的定子殼體；圖3示出了固定在定子環(huán)槽中的流路環(huán)；圖4示出了包括氣隙隔離體的流路環(huán)；和圖5示出了包括密封以最小化后側(cè)泄漏的流路環(huán)。
具體實(shí)施例方式
由于轉(zhuǎn)子翼片頂端的磨損，希望便于在轉(zhuǎn)子流路中進(jìn)行修理。這樣，最優(yōu)的間隙能夠恢復(fù)，同時(shí)可重新獲得性能和喘振容限。同時(shí)，間隙能夠制成更緊密，以改善性能和喘振容限。
通過(guò)在轉(zhuǎn)子葉片可能摩擦殼體的地方，利用安裝在殼體中的可容易替換的環(huán)，流路的修復(fù)能夠快速和有效的實(shí)施。此外，可替換的環(huán)(或流路環(huán))能夠減少到殼體上的熱傳送率，從而改變轉(zhuǎn)子和殼體熱膨脹的瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)匹配。這允許被動(dòng)間隙控制設(shè)計(jì)特征，其允許在轉(zhuǎn)子葉片和殼體之間更緊密的間隙，從而增加整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能和喘振容限。
參見(jiàn)圖1-3，燃?xì)廨啓C(jī)包括定子殼體12，其具有如傳統(tǒng)一樣機(jī)加工在其中的多個(gè)翼片槽14。翼片槽14通常連續(xù)形成在定子殼體12的內(nèi)側(cè)圓周中。每個(gè)翼片槽14如傳統(tǒng)一樣支撐多個(gè)定子翼片16。
轉(zhuǎn)子18支撐多個(gè)轉(zhuǎn)子葉片20，以相對(duì)于定子殼體12旋轉(zhuǎn)。如上所述，當(dāng)在旋轉(zhuǎn)翼片和定子殼體12之間的間隙(如附圖標(biāo)記22表示的)保持在最優(yōu)距離時(shí)，燃?xì)廨啓C(jī)可獲得最佳性能，該距離通常非常小(例如，在穩(wěn)態(tài)溫度為40-80mil)。在燃?xì)廨啓C(jī)的運(yùn)行期間，通常會(huì)發(fā)生在轉(zhuǎn)子葉片20和定子殼體12之間的摩擦或接觸。其結(jié)果會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子頂端損失和/或殼體流路磨損，這會(huì)導(dǎo)致壓縮機(jī)性能和喘振容限的損失。而且，如果摩擦非常嚴(yán)重，則定子殼體12和轉(zhuǎn)子葉片20需要替換，這導(dǎo)致了燃?xì)廨啓C(jī)使用壽命的損失。
參見(jiàn)圖2，定子殼體12機(jī)加工有附加的槽24，該附加的槽24優(yōu)選設(shè)置在相鄰的翼片槽24之間。用于形成環(huán)槽24的加工過(guò)程非常類似于機(jī)加工定子翼片槽14的傳統(tǒng)過(guò)程，并且該制造/機(jī)加工過(guò)程的詳細(xì)過(guò)程將不進(jìn)行描述。
多個(gè)流路環(huán)26(圖3)固定在定子殼體12中的對(duì)應(yīng)的環(huán)槽24中。流路環(huán)26包括成形以對(duì)應(yīng)于機(jī)加工槽24的連接部分28，和相對(duì)于殼體12徑向向內(nèi)(即朝向轉(zhuǎn)子18)設(shè)置的流路部分30。流路部分30包括設(shè)置為面對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)子葉片20，并且當(dāng)流路環(huán)26固定在定子殼體12中時(shí)限定出葉片流路的間隙表面32。優(yōu)選地，每個(gè)流路環(huán)26由多個(gè)環(huán)段形成，以最小化在槽24中的結(jié)合力。
通過(guò)使用形成在流路環(huán)26的間隙表面32上的可研磨涂層34，流路環(huán)26可使用來(lái)最優(yōu)化頂端間隙。優(yōu)選地，間隙表面32包括槽36等，可研磨涂層34設(shè)置在其中。用于該應(yīng)用的可研磨涂層的例子是鋁硅合金/聚合物復(fù)合物，鎳/石墨復(fù)合物，鋁青銅/聚合物復(fù)合物。通過(guò)使用可研磨涂層34，在間隙擠壓點(diǎn)存在期間，轉(zhuǎn)子葉片可用來(lái)刻/切該涂層以獲得最優(yōu)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行間隙。
參見(jiàn)圖4，流路環(huán)26可還包括如圖所示形成在殼體側(cè)面的至少一個(gè)氣隙隔離體38。氣隙隔離體38優(yōu)選機(jī)加工為殼體側(cè)面中的槽。在流路環(huán)26的殼體側(cè)上最優(yōu)的氣隙能夠用于將殼體12與流路溫度的快速瞬時(shí)響應(yīng)相隔離。氣隙隔離體38控制在流路環(huán)26和殼體12之間的熱傳送，從而控制響應(yīng)于流路中溫度變化的殼體12的加熱或者冷卻率。氣隙隔離體38厚度的增加以及接觸點(diǎn)的表面面積的減少將減小熱傳送速率并且因此減小殼體的熱響應(yīng)性。這些是用來(lái)匹配殼體響應(yīng)性與轉(zhuǎn)子18響應(yīng)性的主要的設(shè)計(jì)變量。
而且，為了進(jìn)一步最小化在環(huán)26后面的流路氣體泄漏，可在環(huán)26的殼體側(cè)表面和定子殼體12之間設(shè)置密封件40(圖5)。如圖5所示，附加的槽或凹口42可形成在環(huán)流路部分30的殼體側(cè)表面中，以容納密封件40。優(yōu)選地，密封件40由金屬線/繩或者其它合適的材料形成。
由于流路環(huán)是可替換的，由于轉(zhuǎn)子葉片頂端磨損造成的流路修復(fù)能夠以可靠的和節(jié)約成本的方式迅速進(jìn)行。因此，即使一個(gè)單元產(chǎn)生了非常大的磨損，其初始的性能和壓縮機(jī)喘振容限可以得到恢復(fù)。而且，用來(lái)替換流路環(huán)的周期和相應(yīng)的成本顯著地小于用于替換殼體的周期和成本。此外，流路環(huán)26可允許在轉(zhuǎn)子和壓縮機(jī)殼體之間的更佳的熱匹配，允許設(shè)計(jì)者更佳地匹配熱響應(yīng)性，并且從而可以在更緊密的間隙下運(yùn)行。如上所述的，壓縮機(jī)殼體流路環(huán)可涂有可研磨材料，以允許更緊密的間隙和壓縮機(jī)性能的改善。如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所理解的，流路環(huán)可安裝在新的單元中作為一個(gè)性能提高特征，特別在結(jié)合可研磨涂層的情況下。由于流路環(huán)槽能夠以與具有類似間隙控制的定子狹槽相同的方式機(jī)加工到定子殼體中，流路環(huán)可以以最小的成本和周期影響被容納在殼體上。
雖然本發(fā)明已經(jīng)相關(guān)于當(dāng)前認(rèn)為是最實(shí)際和優(yōu)選的實(shí)施例進(jìn)行了描述，需要理解的是本發(fā)明不限于此公開(kāi)的實(shí)施例，相反的，意圖去覆蓋包括在附加的權(quán)利要求精神和范圍之內(nèi)的各種修改和等同裝置。
部件目錄殼體12圓周狹槽14固定的翼片 16轉(zhuǎn)子18旋轉(zhuǎn)葉片20間隙22環(huán)槽24流路環(huán) 26連接部分28流路部分30間隙表面32可研磨涂層 34槽 36氣隙隔離體 38密封件 40槽或者凹口 4權(quán)利要求
1.一種可固定在壓縮機(jī)定子殼體的機(jī)加工槽中的流路環(huán)，該流路環(huán)包括連接部分(28)，其可與機(jī)加工槽接合并且與機(jī)加工槽相對(duì)應(yīng)地成形；和流路部分(30)，其相對(duì)于連接部分徑向向內(nèi)設(shè)置，包括設(shè)置為面對(duì)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子葉片(20)并且當(dāng)固定在壓縮機(jī)定子殼體的機(jī)加工槽(24)中時(shí)限定出葉片流路的間隙表面。
2.如權(quán)利要求1所述的流路環(huán)，其中流路環(huán)(26)包括多個(gè)段。
3.如權(quán)利要求1所述的流路環(huán)，其中所述環(huán)(26)可附裝在相鄰定子翼片(16)之間的壓縮機(jī)定子殼體機(jī)加工槽(24)中。
4.如權(quán)利要求1所述的流路環(huán)，還包括在間隙表面(32)上的可研磨涂層(34)。
5.如權(quán)利要求4所述的流路環(huán)，還包括在間隙表面(32)中的槽(36)，所述可研磨涂層(34)設(shè)置在該槽中。
6.如權(quán)利要求1所述的流路環(huán)，還包括設(shè)置在流路環(huán)(26)的殼體側(cè)表面上的至少一個(gè)氣隙隔離體(38)。
7.如權(quán)利要求6所述的流路環(huán)，其中氣隙隔離體(38)包括形成在殼體側(cè)表面中的槽(42)。
8.如權(quán)利要求6所述的流路環(huán)，其中氣隙隔離體(8)還包括密封件(40)，其可插入在流路環(huán)的殼體側(cè)表面和殼體之間。
9.如權(quán)利要求1所述的流路環(huán)，包括基本上T形的橫截面，其中連接部分(28)限定T形的干，并且其中流路部分(30)限定T形的橫向部分。
10.一種裝配定子殼體的方法，該方法包括機(jī)加工多個(gè)翼片槽(14)，其中每個(gè)槽(14)用于支撐多個(gè)定子翼片(16)；機(jī)加工多個(gè)環(huán)槽(24)，這些環(huán)槽(24)插置在相鄰翼片槽之間；和固定多個(gè)權(quán)利要求1所述的流路環(huán)(26)在對(duì)應(yīng)的環(huán)槽中。
全文摘要
流路環(huán)(26)可固定在壓縮機(jī)定子殼體(12)的機(jī)加工槽(24)中。該環(huán)包括連接部分(28)，該連接部分(28)可與機(jī)加工槽結(jié)合并且對(duì)應(yīng)于機(jī)加工槽進(jìn)行成形。流路部分(30)相對(duì)于連接部分徑向向內(nèi)設(shè)置，并且包括面對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)子葉片(20)設(shè)置的間隙表面(32)。當(dāng)固定在壓縮機(jī)定子殼體的機(jī)加工槽中時(shí)，流路部分限定出葉片流路。如果轉(zhuǎn)子葉片頂端發(fā)生磨損時(shí)，流路環(huán)的使用便于流路的修復(fù)。此外，該環(huán)能夠產(chǎn)生在壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子和壓縮機(jī)殼體之間更好的瞬時(shí)熱響應(yīng)匹配。
文檔編號(hào)F04D29/54GK101050774SQ20071008987
公開(kāi)日2007年10月10日 申請(qǐng)日期2007年4月5日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月5日
發(fā)明者D·M·約翰遜, J·莫里, N·P·波恰, L·C·加內(nèi), R·H·格策 申請(qǐng)人:通用電氣公司