專利名稱：用于氣體渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)螺栓固緊法蘭的結(jié)構(gòu)罩的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及氣體渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，并特別涉及用于氣體渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)螺栓固緊法蘭的結(jié)構(gòu)罩。
背景技術(shù)：
至少一些公知的氣體渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)包括核心發(fā)動(dòng)機(jī)，其按照串行流布置順序具有壓縮進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)的氣流的高壓壓氣機(jī)，燃燒燃料和空氣的混合物的燃燒室以及包括多個(gè)轉(zhuǎn)子葉片以從燃燒室排出的氣流中獲取旋轉(zhuǎn)能的渦輪。
通常在氣體流動(dòng)路徑上的構(gòu)件采用螺栓固緊法蘭連接一起。因?yàn)闅怏w流動(dòng)路徑中空氣的速度，在螺栓固緊的法蘭中暴露的固緊件可能在螺栓固緊法蘭的流動(dòng)路徑的下游導(dǎo)致不希望的流動(dòng)路徑的下游導(dǎo)致不希望的紊流。這種一般公稱為片阻的紊流則會(huì)負(fù)面地影響發(fā)動(dòng)機(jī)性能。
為了有利于消除由暴露的緊固件引起的風(fēng)阻，至少一些公知的螺栓固緊法蘭包括單獨(dú)的風(fēng)阻罩，其延伸通過(guò)該固緊件的頭部或螺母以有助于使暴露于氣體流動(dòng)通路的固緊件最小化。然而，由于該罩的厚度，導(dǎo)致和那些沒包括所述罩的螺栓固緊法蘭相比必須使用更長(zhǎng)的固緊件和附加對(duì)準(zhǔn)法蘭。因此，設(shè)置這種罩件就增加了總的加工組裝時(shí)間、構(gòu)件數(shù)量、發(fā)動(dòng)機(jī)重量以及總機(jī)制造成本。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的一方面中，設(shè)置一種用于制造氣體渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)罩的方法。該方法包括形成包括整體構(gòu)成的風(fēng)阻罩部分和密封法蘭部分的錐環(huán)本體；并形成多個(gè)從所述錐環(huán)本體的前側(cè)延伸到該本體的后側(cè)的固緊件孔，以便當(dāng)安裝在氣體渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)上時(shí)該風(fēng)阻罩部分有助于將固緊件孔相對(duì)氣體流動(dòng)路徑屏蔽。
在本發(fā)明的另一方面中，設(shè)置用于氣體渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)罩。該罩包括錐環(huán)本體，其包括整體構(gòu)成的風(fēng)阻罩部分，密封法蘭部分；和至少一個(gè)通過(guò)其中延伸的的固緊件孔；其中該風(fēng)阻罩部分用于相對(duì)氣體流動(dòng)路徑屏蔽固緊件。
在本發(fā)明的又一方面中，設(shè)置包括錐環(huán)結(jié)構(gòu)罩的氣體渦輪。該罩包括整體構(gòu)成的風(fēng)阻罩部分，密封法蘭部分和多個(gè)延伸貫通其中的固緊件孔。該風(fēng)阻罩部分構(gòu)造成有助于將通過(guò)固緊件孔延伸的固緊件相對(duì)氣體流動(dòng)路徑屏蔽。


圖1是氣體渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的示意圖；圖2是可用于圖1所示氣體渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)罩立體圖；圖3是沿著線3-3截取的圖2所示結(jié)構(gòu)罩的橫截面視圖；圖4是沿著線4-4截取的圖2所示結(jié)構(gòu)罩的橫截面圖；圖5是沿著線3-3截取的包括圖2所示結(jié)構(gòu)罩的氣體渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)剖取的局部橫截面視圖；以及圖6是可用于圖1所示氣體渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的公知風(fēng)阻罩的橫截面圖。
具體實(shí)施例方式
圖1是氣體渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的示意圖，其包括風(fēng)扇組件12，高壓壓氣機(jī)14和燃燒室16。發(fā)動(dòng)機(jī)10還包括高壓渦輪組件18和低壓渦輪組件20。發(fā)動(dòng)機(jī)10具有進(jìn)氣側(cè)28和排氣側(cè)30。在一實(shí)施例中發(fā)動(dòng)機(jī)10是商業(yè)上可從General Electric Aircaraft Engines，Cincinnati，Ohio買到的CF 34型發(fā)動(dòng)機(jī)。
在運(yùn)行時(shí)，空氣流進(jìn)風(fēng)扇組件12中，然后壓縮空氣供應(yīng)到高壓壓風(fēng)機(jī)14。該高度壓縮空氣輸送到燃燒室16。來(lái)自燃燒室16的氣體流驅(qū)動(dòng)渦輪18和20。而渦輪20驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇組件12。渦輪18驅(qū)動(dòng)高壓壓氣機(jī)14。
圖2是可用于氣體渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的結(jié)構(gòu)罩40的透視圖。圖3是沿線3-3截取的結(jié)構(gòu)罩40的橫截面圖以及圖4是沿線4-4截面的結(jié)構(gòu)罩40的橫截面圖。圖5是一沿著線3-3截取的包括結(jié)構(gòu)罩40的氣體渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的局部橫截面視圖。在該示范性具體實(shí)施例中，結(jié)構(gòu)罩40是前面外部密封法蘭并在發(fā)動(dòng)機(jī)10中與高壓渦輪組件18連接在燃燒室16的下游。更具體地，燃燒室16包括襯套46，其向下游延伸至渦輪噴嘴48，因此來(lái)自燃燒室16的氣流通過(guò)渦輪噴嘴48排放。結(jié)構(gòu)罩40從渦輪噴嘴48徑向向內(nèi)連接并位于高壓渦輪葉片的第一級(jí)50的上游。
結(jié)構(gòu)罩40是環(huán)形并包括在徑向上延伸在內(nèi)周邊54和外周邊56之間的錐環(huán)本體52。本體52還在軸向上延伸在前側(cè)58和后側(cè)60之間。錐環(huán)本體52是截頭錐形，因此當(dāng)連接在發(fā)動(dòng)機(jī)10中時(shí)，外周邊56在內(nèi)周邊54徑向外側(cè)并且在內(nèi)周邊54軸向下游。
本體52包括整體形成的風(fēng)阻罩部分70和密封法蘭部分72。更具體地風(fēng)阻罩部分70從內(nèi)周邊58延伸到外周邊56并且密封法蘭72從風(fēng)阻罩部分70彎曲地沿著外周邊56的部分78延伸。
罩內(nèi)周邊58通過(guò)延伸到本體密封部分82的弧形突出部80限定。本體密封部分82有助于和高壓渦輪密封件84構(gòu)成密封83，并延伸在突出部80和本體連接部分86之間。在本示范性實(shí)施例中，當(dāng)罩40連接在發(fā)動(dòng)機(jī)10中時(shí)，因?yàn)楸倔w52是截錐形的，故罩密封部分82從突出部80相對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)稱中軸線(未示出)傾斜延伸。另外，在本實(shí)施例中，結(jié)構(gòu)罩密封部分82包括多個(gè)延伸其中的冷卻通孔88。更具體地罩連接部分86從罩密封部分82延伸到本體外周邊56并有助于將結(jié)構(gòu)罩40連接在發(fā)動(dòng)機(jī)10中。在該實(shí)施例中，罩連接部分86基本上垂直于發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)稱中軸線。
多個(gè)固緊件支承座90在罩連接部分86內(nèi)沿本體外周邊56間置在周邊上每個(gè)固緊件支承座90包括至少一固緊件孔92，其貫通其中地延伸在罩前側(cè)58至罩后側(cè)60之間。更具體地，孔92尺寸設(shè)置成接納通過(guò)其中的固緊件96以便將罩40連接在發(fā)動(dòng)機(jī)10中。在本實(shí)施例中，孔92軸向延伸通過(guò)支承座90并基本上平行于發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)稱中軸線。
相鄰的固緊件支承座90沿著本體外周邊56通過(guò)至少一制成扇形的凹槽110而隔開。更具體地，制成扇形的凹槽110沿本體外周邊的周向上間置在罩連接部分86內(nèi)。每個(gè)制成扇形的凹槽110是彎曲形狀并從罩外周邊56沿徑向朝內(nèi)延伸到徑向內(nèi)側(cè)的凹槽表面112。更具體地，每個(gè)制成扇形的凹槽110從罩前側(cè)58朝罩后側(cè)60延伸。因此，制成扇形的凹槽110不會(huì)穿透罩后側(cè)60，但是，反而有助于減少結(jié)構(gòu)罩40的整體重量，于是有利于發(fā)動(dòng)機(jī)性能的整體改善。
密封法蘭部分72從風(fēng)阻罩部分70彎曲地地沿外周邊56的部分78延伸并有助于罩40在發(fā)動(dòng)機(jī)10中的對(duì)準(zhǔn)。更具體地，密封法蘭只沿著靠近每個(gè)固緊件支承座90的外周邊56延伸以便每個(gè)固緊件支承座90限定密封法蘭部分72的一部分。另外，因?yàn)槊芊夥ㄌm部分72與風(fēng)阻罩部分70和支承座90制為整體，故密封法蘭部分72的厚度T1當(dāng)罩40連接在發(fā)動(dòng)機(jī)10中時(shí)不要求固緊件96的增大的長(zhǎng)度114。
密封法蘭部分72包括凹入的開孔120，其有助于將固緊件96和連接到固緊件96的護(hù)圈122與發(fā)動(dòng)機(jī)10內(nèi)的氣體流路徑屏蔽。每個(gè)凹入的開孔120從每個(gè)支承座90的后側(cè)60朝著每個(gè)支承座90的前側(cè)58延伸。另外，每個(gè)凹入開孔120具有大于每個(gè)固緊件孔92直徑D2的直徑D1。更具體地，每個(gè)凹入開孔120定位成基本上與每個(gè)固緊件孔92對(duì)中。凹入開孔直徑D1也大于每個(gè)固緊件護(hù)圈122的外直徑D3。支承座厚度T1在相應(yīng)的支承座前側(cè)58和凹入開孔120之間測(cè)得。
在安裝期間，固緊件96延伸通過(guò)多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)安裝部件106然后進(jìn)入每個(gè)相應(yīng)的罩固緊件開孔92中。固緊件96依此延伸進(jìn)入凹入開孔120中；接著將護(hù)圈122連接到固緊件96上從而將罩40相對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)部件106固定在發(fā)動(dòng)機(jī)10內(nèi)。在本實(shí)施例中，固緊件96是螺栓和護(hù)圈122是以螺紋連接到螺栓上的螺母。因?yàn)檎?0整體地制有密封法蘭部分72和風(fēng)阻罩部分70，所以不需要另外的法蘭以便使罩40相對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)10的對(duì)準(zhǔn)，而且也不需要另外的風(fēng)阻罩以便屏蔽固緊件96和護(hù)圈122。此外，罩40有助于使固緊件96具有比其他已知連接到同樣發(fā)動(dòng)機(jī)部件106上的罩件更短的長(zhǎng)度114。再有，如在下面將變得更清楚的那樣，由于罩40整體制有密封法蘭部分72和風(fēng)阻部分70，因此，發(fā)動(dòng)機(jī)10的整個(gè)長(zhǎng)度短于已知包括分開的密封法蘭和風(fēng)阻罩的罩結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度，于是，有利于發(fā)動(dòng)機(jī)10的整體重量減小。
圖6是公知風(fēng)阻罩200的橫截面圖。風(fēng)阻罩200類似于結(jié)構(gòu)罩40(圖2、3、4和5所示)，并且在風(fēng)阻罩200中的構(gòu)件凡是和結(jié)構(gòu)罩40的構(gòu)件等同的構(gòu)件在圖6中使用與圖2，3，4及5中所使用相同的參考標(biāo)號(hào)。因此，風(fēng)阻罩200包括外和內(nèi)周邊56和58，突出部部80和本體密封部分82。風(fēng)阻罩200也包括環(huán)形連接部分202，該部分延伸在本體密封部分82和外周邊56之間。更具體地，連接部分202沿徑向從密封部分82向外延伸以限定延伸在連接部分202和密封部分82間的擱架204。連接部分202還包括多個(gè)延伸通過(guò)其中的通孔210并且在連接部分202中沿圍繞風(fēng)阻罩200在周向上間置。
每個(gè)通孔210尺寸設(shè)置成接納通過(guò)其中的固緊件(未示出)。更具體地，密封法蘭220連接到風(fēng)阻罩200上并相鄰于罩?jǐn)R架204沿周向延伸以便多個(gè)延伸通過(guò)法蘭220的通孔226與風(fēng)阻罩通孔210基本上同心對(duì)準(zhǔn)。當(dāng)罩200連接到機(jī)10中的發(fā)動(dòng)機(jī)安裝構(gòu)件106上時(shí)法蘭220有助于保護(hù)罩200正確對(duì)準(zhǔn)。
密封法蘭220也限定凹入?yún)^(qū)域230，其有利于屏蔽那些用于將罩200安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)10內(nèi)的固緊件和相關(guān)的連接保持件(未示出)。更特別地，在組裝期間，作為固緊件96(圖5所示)的固緊件延伸通過(guò)同樣的結(jié)構(gòu)安裝構(gòu)件106(圖5所示)，然而，延伸通過(guò)風(fēng)阻罩200的固緊件具有比固緊件長(zhǎng)度114(圖5所示)更長(zhǎng)的長(zhǎng)度(未示出)。這種增加的固緊件長(zhǎng)度是為了適應(yīng)孔210附近的風(fēng)阻罩連接部分202的厚度并適應(yīng)連接在風(fēng)阻罩200和密封法蘭凹入?yún)^(qū)域230之間的環(huán)形密封法蘭220的增大的厚度TSF所必需的。
上述的結(jié)構(gòu)罩是低成本和高度可靠的。該整體罩整體形成以便包括風(fēng)阻罩部分和密封法蘭部分，因此，僅需要很少組裝構(gòu)件。該密封法蘭部分有助于將安裝固緊件相對(duì)氣體渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的氣體流動(dòng)路徑屏蔽而且還有利于在安裝時(shí)該罩的正確對(duì)準(zhǔn)。因?yàn)樵撜质钦w構(gòu)成的，所使用的安裝固緊件的長(zhǎng)度短于其他公知的連接到相同發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件上的罩用固緊件長(zhǎng)度。另外，該罩包括多個(gè)制成扇形的凹槽，其與公知的連接到相同發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件的罩件相比減輕了罩的總體重量。結(jié)果，整體的結(jié)構(gòu)罩有助于以低成本和可靠的方式減少制造成本。
在本發(fā)明對(duì)于各種具體實(shí)施例進(jìn)行描述的同時(shí)，本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明仍可做出修改變型，但都落入權(quán)利要求的構(gòu)思和保護(hù)范圍內(nèi)。
附號(hào)說(shuō)明10 氣體渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)12 風(fēng)扇組件14 高壓壓氣機(jī)16 燃燒室18 高壓渦輪20 低壓渦輪28 進(jìn)氣側(cè)30 排氣側(cè)40 結(jié)構(gòu)罩46 燃燒室襯套48 渦輪噴嘴51 渦輪葉片52 錐環(huán)本體54 內(nèi)周邊56 外周邊58 前面?zhèn)?0 后面?zhèn)?0 風(fēng)阻罩部分72 法蘭部分78 外周邊部分80 突出部82 密封部分83 密封84 渦輪密封件86 連接部分88 冷卻開口90 固緊件凸座92 固緊件孔96 固緊件106 發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件110 凹部112 內(nèi)凹部表面T1 密封法蘭厚度114 固緊件長(zhǎng)度120 凹入開口122 固緊件護(hù)圈D1開孔直徑D3固緊件護(hù)圈外徑200 風(fēng)阻罩202 連接部分204 擱架210 連接部分孔220 密封法蘭230 凹入?yún)^(qū)域TWC風(fēng)阻罩部分的厚度TSP密封法蘭的厚度
權(quán)利要求
1.一種用于制造一氣體渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)(10)的結(jié)構(gòu)罩(40)的方法，所述方法包括形成一包括一整體構(gòu)成的風(fēng)阻罩部分(70)和一密封法蘭部分(72)的錐環(huán)本體(52)；以及形成多個(gè)從錐環(huán)本體的前側(cè)(58)延伸到其后側(cè)(60)的固緊件孔(92)，使得當(dāng)安裝在氣體渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)中時(shí)，該風(fēng)阻罩部分有助于將固緊件孔相對(duì)一氣體流動(dòng)路徑屏蔽。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，形成一錐環(huán)本體(52)還包括形成一含有多個(gè)固緊件支承座(90)的本體，這些支承座(90)沿該本體的外周邊(56)在周向上間隔設(shè)置。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，形成至少一緊固件孔(92)還包括形成所述位于固緊件支承座(90)內(nèi)的固緊件孔。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，還包括形成多個(gè)制成扇形的凹槽(110)，其沿著該本體外周邊(56)在周向上間隔設(shè)置，因此每個(gè)制成扇形的凹槽在相鄰的固緊件支承座(90)之間彎曲延伸。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，形成一錐環(huán)本體(52)還包括形成如下的本體使得該罩密封法蘭部分(72)沿著罩外周邊(56)部分延伸。
6.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，形成一錐環(huán)本體(52)還包括形成如下本體使得該罩密封法蘭部分(72)僅在每個(gè)固緊件支承座(90)附近延伸。
7.一種用于氣體渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)(10)的結(jié)構(gòu)罩(40)所述罩，包括一錐環(huán)本體(52)，其包括一整體形成的風(fēng)阻罩部分(70)，一密封法蘭部分(72)和至少一延伸通過(guò)其中的固緊件孔(92)，所述風(fēng)阻罩部分用于相對(duì)一氣體流動(dòng)路徑屏蔽一固緊件(96)。
8.如權(quán)利要求7所述的結(jié)構(gòu)罩(40)，其特征在于，所述罩還包括多個(gè)沿著所述罩的外周邊(56)定位的固緊件支承座(90)。
9.如權(quán)利要求8所述的結(jié)構(gòu)罩(40)，其特征在于，所述至少一孔(92)延伸通過(guò)至少一固緊件支承座(90)。
10.如權(quán)利要求7所述的結(jié)構(gòu)罩(40)，其特征在于，還包括多個(gè)沿著罩的外周邊(56)彎曲延伸的扇形凹槽(110)。
11.如權(quán)利要求10所述的結(jié)構(gòu)罩(40)，其特征在于，所述罩還包括多個(gè)固緊件支承座(90)。
12.如權(quán)利要求11所述的結(jié)構(gòu)罩(40)，其特征在于，每個(gè)所述扇形的凹槽(110)在相鄰的固緊件支承座(90)之間沿周向延伸。
13.如權(quán)利要求7所述的結(jié)構(gòu)罩(40)，其特征在于，所述密封法蘭部分(72)至少部分地沿每個(gè)所述至少一固緊件孔(92)附近的所述罩的外周邊(56)延伸。
14.一種氣體渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)(10)包括一錐環(huán)結(jié)構(gòu)罩(40)，所述罩包括一整體形成的風(fēng)阻罩部分(70)，一密封法蘭部分(72)，和多個(gè)延伸通過(guò)其中的固緊件孔(92)，所述風(fēng)阻罩部分構(gòu)造成有助于將延伸通過(guò)所述固緊件孔的固緊件(96)相對(duì)一氣體流動(dòng)路徑屏蔽。
15.如權(quán)利要求14所述的氣體渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)(10)，其特征在于，所述罩(40)還包括多個(gè)支承座(90)，每個(gè)所述固緊件孔(92)延伸通過(guò)一相應(yīng)的支承座。
16.如權(quán)利要求15所述的氣體渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)(10)，其特征在于，所述罩(40)還包括多個(gè)沿著所述罩的外周邊(56)延伸的扇形凹槽(110)。
17.如權(quán)利要求16所述的氣體渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)(10)，其特征在于，所述多個(gè)支承座(90)沿著罩外周邊(56)之周向上間隔設(shè)置，每個(gè)所述的扇形凹槽(110)在相鄰支承座之間彎曲延伸。
18.如權(quán)利要求15所述的氣體渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)(10)，其特征在于，所述罩密封法蘭部分(72)至少部分地沿著罩(40)的外周邊(56)延伸。
19.如權(quán)利要求18所述的氣體渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)(10)，其特征在于，所述罩密封法蘭部分(72)僅在支承座(90)附近彎曲延伸。
20.如權(quán)利要求15所述的氣體渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)(10)，其特征在于，所述罩(40)包括一前側(cè)(58)和一后側(cè)(60)，每個(gè)所述支承座(90)包括一從所述罩后側(cè)朝向所述罩前側(cè)延伸的凹入開孔(120)。
全文摘要
一種能夠制造氣體渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)(10)的結(jié)構(gòu)罩(40)的方法。該方法包括形成錐環(huán)本體(52)，其包括整體形成的風(fēng)阻罩部分(70)和密封法蘭部分(70)；并形成多個(gè)從錐環(huán)本體的前側(cè)(58)到其后側(cè)(60)延伸的固緊件孔(196)；因此當(dāng)安裝在氣體渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)中時(shí)，該風(fēng)阻罩部分有助于相對(duì)氣體流動(dòng)路徑屏蔽所述固緊件孔。
文檔編號(hào)F23R3/34GK1467365SQ0311020
公開日2004年1月14日 申請(qǐng)日期2003年4月4日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月6日
發(fā)明者D·A·尼代, D A 尼代, S·P·賴策克, 賴策克, J·P·麥克戈維恩, 麥克戈維恩, G·C·利奧塔, 利奧塔, G·布索 申請(qǐng)人:通用電氣公司