專利名稱：用于燃?xì)鉁u輪機(jī)的轉(zhuǎn)子組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及用于燃?xì)鉁u輪機(jī)的轉(zhuǎn)子組件，并且更具體地，涉及在轉(zhuǎn)子組件的相鄰轉(zhuǎn)子盤之間延伸的一個(gè)或多個(gè)軸向轉(zhuǎn)矩銷，用于在轉(zhuǎn)子盤之間傳遞轉(zhuǎn)矩。
背景技術(shù)：
燃?xì)鉁u輪機(jī)典型地包括壓縮機(jī)分段、燃燒分段和渦輪分段。壓縮機(jī)分段對流入渦輪機(jī)中的空氣進(jìn)行加壓。從壓縮機(jī)分段排出的加壓空氣流入燃燒分段，燃燒分段的特性可在于圍繞發(fā)動機(jī)的軸線以環(huán)形陣列布置的多個(gè)燃燒器。進(jìn)入每個(gè)燃燒器的加壓空氣與燃料混合并且燃燒。熱燃燒氣體通過過渡件從燃燒分段流向燃?xì)鉁u輪機(jī)的渦輪分段，以驅(qū)動渦輪機(jī)并且產(chǎn)生電力。燃?xì)鉁u輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)一般被稱作轉(zhuǎn)子，并且通常包括多個(gè)轉(zhuǎn)子盤。例如，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子可以包括軸向?qū)盈B在一起的多個(gè)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子盤，每個(gè)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子盤都具有圍繞其外周安裝的多個(gè)周向隔開的轉(zhuǎn)子葉片。類似地，渦輪轉(zhuǎn)子可以包括軸向?qū)盈B在一起的多個(gè)渦輪轉(zhuǎn)子盤，每個(gè)渦輪轉(zhuǎn)子盤都具有圍繞其周邊安裝的多個(gè)周向隔開的渦輪輪葉。渦輪輪葉可以大體構(gòu)造成從流經(jīng)渦輪分段的熱燃燒氣體中提取能量，并且將該能量轉(zhuǎn)化成由渦輪轉(zhuǎn)子盤的旋轉(zhuǎn)表示的功。通過渦輪轉(zhuǎn)子盤施加的轉(zhuǎn)矩接著可以傳遞給壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子盤，以便于這種轉(zhuǎn)子盤的旋轉(zhuǎn)、并且允許對流經(jīng)壓縮機(jī)分段的空氣進(jìn)行壓縮。為了在相鄰轉(zhuǎn)子盤之間傳遞轉(zhuǎn)矩，許多傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)子使用形成于每個(gè)轉(zhuǎn)子盤中的復(fù)雜的嚙合特征。然而，這種特征非常難于制造、并且制造成本非常高。其它已知的轉(zhuǎn)子依靠面摩擦、和/或徑向定向的銷在相鄰盤之間傳遞轉(zhuǎn)矩。例如，美國專利No. 6，435，831 (Ichiryu)和已公開的美國專利申請 No. 2010/0054943 (Ichiryu)公開了徑向定向的銷，所述銷被構(gòu)造為布置在形成于每個(gè)轉(zhuǎn)子盤中的徑向延伸的凹槽之間，使得可以在鄰接的轉(zhuǎn)子盤之間傳遞轉(zhuǎn)矩。然而，由于這種徑向銷的構(gòu)造，能夠通過銷傳遞的轉(zhuǎn)矩是非常有限的。因此，一種相對易于制造并且具有相對較高的轉(zhuǎn)矩傳遞能力的用于轉(zhuǎn)子組件的構(gòu)造在本領(lǐng)域內(nèi)將是受歡迎的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的各個(gè)方面以及優(yōu)點(diǎn)將會在以下描述中進(jìn)行部分闡述，或者是通過描述可以顯而易見的，或者是可以通過實(shí)施本發(fā)明而學(xué)到。在一個(gè)方面中，本發(fā)明涉及一種轉(zhuǎn)子組件。該轉(zhuǎn)子組件可包括限定了第一軸向延伸槽的第一轉(zhuǎn)子盤和限定了第二軸向延伸槽的第二轉(zhuǎn)子盤。此外，該轉(zhuǎn)子組件可以包括銷，該銷在第一轉(zhuǎn)子盤與第二轉(zhuǎn)子盤之間縱向延伸。該銷可以包括終止于第一軸向延伸槽內(nèi)的第一端部和終止于第二軸向延伸槽內(nèi)的第二端部。所述第一軸向延伸槽和所述第二軸向延伸槽以及所述銷中的每一個(gè)都限定大體矩形的橫截面形狀；或者，所述第一軸向延伸槽和所述第二軸向延伸槽的至少一部分以及所述銷的至少一部分限定大體楔形的橫截面形狀；或者，所述第一軸向延伸槽和所述第二軸向延伸槽以及所述銷中的每一個(gè)都包括矩形部和楔形部，所述矩形部限定大體矩形的橫截面形狀，所述楔形部限定大體楔形的橫截面形狀。所述第一軸向延伸槽和所述第二軸向延伸槽的徑向高度選擇為，使得徑向間隙被限定在所述第一軸向延伸槽和所述第二軸向延伸槽與所述銷的頂部表面和所述銷的底部表面中的至少一個(gè)表面之間。所述轉(zhuǎn)子組件進(jìn)一步包括布置在所述第一轉(zhuǎn)子盤與所述第二轉(zhuǎn)子盤之間的墊片盤。所述墊片盤限定軸向延伸的貫通槽，所述銷構(gòu)造成延伸通過所述軸向延伸的貫通槽、并且進(jìn)入所述第一軸向延伸槽和所述第二軸向延伸槽。所述第一轉(zhuǎn)子盤和所述第二轉(zhuǎn)子盤均限定多個(gè)軸向延伸槽，所述轉(zhuǎn)子組件進(jìn)一步包括在所述第一轉(zhuǎn)子盤與所述第二轉(zhuǎn)子盤之間延伸的多個(gè)銷。所述第一轉(zhuǎn)子盤和所述第二轉(zhuǎn)子盤包括壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子盤，或者渦輪轉(zhuǎn)子盤。在另一個(gè)方面中，本發(fā)明涉及一種燃?xì)鉁u輪機(jī)。該燃?xì)鉁u輪機(jī)可包括壓縮機(jī)分段、布置在壓縮機(jī)分段的下游處的燃燒器分段和布置在燃燒分段的下游處的渦輪分段。該燃?xì)?br> 渦輪機(jī)還可包括轉(zhuǎn)子組件，該轉(zhuǎn)子組件具有限定了第一軸向延伸槽的第一轉(zhuǎn)子盤和限定了第二軸向延伸槽的第二轉(zhuǎn)子盤。此外，該轉(zhuǎn)子組件可包括銷，該銷在第一轉(zhuǎn)子盤和第二轉(zhuǎn)子盤之間縱向延伸。該銷可包括終止于第一軸向延伸槽內(nèi)的第一端部和終止于第二軸向延伸槽內(nèi)的第二端部。所述第一軸向延伸槽和所述第二軸向延伸槽以及所述銷中的每一個(gè)都限定大體矩形的橫截面形狀；或者，所述第一軸向延伸槽和所述第二軸向延伸槽的至少一部分以及所述銷的至少一部分限定大體楔形的橫截面形狀；或者，所述第一軸向延伸槽和所述第二軸向延伸槽以及所述銷中的每一個(gè)都包括矩形部和楔形部，所述矩形部限定大體矩形的橫截面形狀，所述楔形部限定大體楔形的橫截面形狀。所述第一軸向延伸槽和所述第二軸向延伸槽的徑向高度選擇為，使得徑向間隙被限定在所述第一軸向延伸槽和所述第二軸向延伸槽與所述銷的頂部表面和所述銷的底部表面中的至少一個(gè)表面之間。所述燃?xì)鉁u輪機(jī)進(jìn)一步包括布置在所述第一轉(zhuǎn)子盤與所述第二轉(zhuǎn)子盤之間的墊片盤。所述墊片盤限定軸向延伸的貫通槽，所述銷構(gòu)造成延伸通過所述軸向延伸的貫通槽、并且進(jìn)入所述第一軸向延伸槽和所述第二軸向延伸槽。所述第一轉(zhuǎn)子盤和所述第二轉(zhuǎn)子盤均限定多個(gè)軸向延伸槽，所述轉(zhuǎn)子組件進(jìn)一步包括在所述第一轉(zhuǎn)子盤與所述第二轉(zhuǎn)子盤之間延伸的多個(gè)銷。所述轉(zhuǎn)子組件包括壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子組件，或者渦輪轉(zhuǎn)子組件。參照以下描述以及所附權(quán)利要求，本發(fā)明的這些和其它的特征、方面以及優(yōu)點(diǎn)將得到更好的理解。結(jié)合在本說明書中并且構(gòu)成本說明書一部分的附圖顯示了本發(fā)明的實(shí)施例，并且與描述一起用于對本發(fā)明的原理進(jìn)行解釋。


參照附圖，說明書中闡述了面向本領(lǐng)域普通技術(shù)人員的本發(fā)明的完整公開，這種公開使得本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明，包括本發(fā)明的最佳模式，其中圖I示出了在渦輪機(jī)的中心線處剖開的燃?xì)鉁u輪機(jī)的一個(gè)實(shí)施例的部分橫截面圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)方面的轉(zhuǎn)子組件的一個(gè)實(shí)施例的部分橫截面圖，特別示出了具有在其間延伸的軸向轉(zhuǎn)矩銷的轉(zhuǎn)子組件的相鄰轉(zhuǎn)子盤；圖3示出了沿線3-3截取的圖2所示的轉(zhuǎn)子盤中的一個(gè)轉(zhuǎn)子盤的橫截面圖；圖4示出了圖2和3所示的轉(zhuǎn)子盤中的一個(gè)轉(zhuǎn)子盤的部分透視圖；圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)方面的轉(zhuǎn)子組件的另一個(gè)實(shí)施例的部分橫截面圖，特別示出了具有在其間延伸的軸向轉(zhuǎn)矩銷的轉(zhuǎn)子組件的相鄰轉(zhuǎn)子盤；以及圖6示出了沿線6-6截取的圖5所示的轉(zhuǎn)子盤中的一個(gè)轉(zhuǎn)子盤的橫截面圖。22軸向流壓縮機(jī)附圖標(biāo)記列表24轉(zhuǎn)子輪葉10燃?xì)鉁u輪機(jī)26定子葉片12渦輪機(jī)中心線 28壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子盤14壓縮機(jī)分段30靜態(tài)壓縮機(jī)殼體16燃燒分段32壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子組件18渦輪分段34燃燒器20過渡件36渦輪噴嘴38渦輪斗葉142軸向延伸槽40靜態(tài)渦輪殼體144盤表面42渦輪轉(zhuǎn)子盤146側(cè)面44渦輪轉(zhuǎn)子組件148側(cè)面46墊片盤200轉(zhuǎn)子組件48驅(qū)動軸202相鄰轉(zhuǎn)子盤100轉(zhuǎn)子組件204相鄰轉(zhuǎn)子盤102第一轉(zhuǎn)子盤208軸向轉(zhuǎn)矩銷104第二轉(zhuǎn)子盤210第一端部106摩擦界面212第二端部108軸向轉(zhuǎn)矩銷214軸向延伸槽110第一端部216軸向延伸槽112第二端部226切向?qū)挾?14第一軸向延伸槽228銷的切向?qū)挾?16第二軸向延伸槽230徑向高度118軸向方向232徑向間隙120徑向方向234頂部表面122切向方向236底部表面124軸向間隙250墊片盤126切向?qū)挾?52貫通槽128銷的切向?qū)挾?254矩形部130徑向高度256楔形部
132徑向間隙 258銷的矩形部134頂部表面 260銷的楔形部
136底部表面262傾斜表面138軸向延伸槽 264銷的傾斜表面140盤表面
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將詳細(xì)地參照本發(fā)明的實(shí)施例，其中的一個(gè)或多個(gè)示例示于附圖中。每個(gè)示例都以對發(fā)明進(jìn)行解釋的方式給出，并不對本發(fā)明構(gòu)成限制。實(shí)際上，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見的是，能夠在不偏離本發(fā)明的范圍或精神的情況下對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)行各種改型和變型。例如，作為一個(gè)實(shí)施例的一部分示出或描述的特征能夠用于另一個(gè)實(shí)施例，從而產(chǎn)生又一個(gè)實(shí)施例。因此，當(dāng)落入所附權(quán)利要求及其等同物的范圍內(nèi)時(shí)，期望本發(fā)明覆蓋這些改型和變型?？傮w而言，本發(fā)明涉及轉(zhuǎn)子組件，該轉(zhuǎn)子組件包括在轉(zhuǎn)子組件的相鄰轉(zhuǎn)子盤之間
延伸的一個(gè)或多個(gè)軸向轉(zhuǎn)矩銷。轉(zhuǎn)矩銷可以大體構(gòu)造成在相鄰轉(zhuǎn)子盤之間傳遞轉(zhuǎn)矩。例如，在若干實(shí)施例中，轉(zhuǎn)矩銷可以定向成與相鄰轉(zhuǎn)子盤的旋轉(zhuǎn)軸線(例如，燃?xì)鉁u輪機(jī)的中心線)平行，以便提高轉(zhuǎn)子盤之間的轉(zhuǎn)矩傳遞。此外，由于每個(gè)轉(zhuǎn)矩銷的簡單的橫截面形狀，轉(zhuǎn)矩銷可能相對易于制造、并且制造成本較低。此外，簡單的設(shè)計(jì)還可以允許容易地翻新現(xiàn)有的轉(zhuǎn)子，以便包括本發(fā)明所公開的轉(zhuǎn)矩銷?，F(xiàn)在參照附圖，圖I示出了在渦輪機(jī)的中心線12處剖開的燃?xì)鉁u輪機(jī)10的一個(gè)實(shí)施例的部分橫截面圖。如圖所示，燃?xì)鉁u輪機(jī)10包括壓縮機(jī)分段14、布置在壓縮機(jī)分段14的下游處的燃燒分段16和布置在燃燒分段16的下游處的渦輪分段18。壓縮機(jī)分段14可以大體構(gòu)造成對流入渦輪機(jī)10的空氣進(jìn)行加壓。加壓空氣接著流入燃燒分段16，在燃燒分段16中，空氣與燃料混合并且燃燒。熱燃燒氣體接著沿環(huán)形熱氣路徑通過過渡件20流向渦輪分段18，以驅(qū)動燃?xì)鉁u輪機(jī)10并且產(chǎn)生電力。在若干實(shí)施例中，壓縮機(jī)分段14可以包括軸向流壓縮機(jī)22，軸向流壓縮機(jī)22具有其特征在于交替的轉(zhuǎn)子輪葉24行和定子葉片26行的多個(gè)壓縮機(jī)級。具體而言，每個(gè)壓縮機(jī)級都可以包括安裝至壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子盤28的一行周向隔開的轉(zhuǎn)子輪葉24和連接至靜態(tài)壓縮機(jī)殼體30的一行周向隔開的定子葉片26。交替的轉(zhuǎn)子輪葉24行和定子葉片26行可以大體構(gòu)造成使流經(jīng)壓縮機(jī)22的空氣的壓力逐漸增大，從而達(dá)到期望的壓力增大。壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子盤28以及轉(zhuǎn)子葉片24通常包括壓縮機(jī)22的旋轉(zhuǎn)部件，并且因此可以形成壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子組件32。例如，在若干實(shí)施例中，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子盤28可以圍繞渦輪機(jī)中心線12相對于彼此軸向?qū)盈B，使得可以在轉(zhuǎn)子盤28之間傳遞轉(zhuǎn)矩。燃?xì)鉁u輪機(jī)10的燃燒分段16的特征大體可以在于圍繞渦輪機(jī)中心線12以環(huán)形陣列布置的多個(gè)燃燒器34(其中的一個(gè)燃燒器被示出)。每個(gè)燃燒器34都可以大體構(gòu)造成從壓縮機(jī)22接收加壓空氣，使空氣與燃料混合從而形成空氣/燃料混合物，并且燃燒混合物以產(chǎn)生熱燃燒氣體。如上所述，熱燃燒氣體可以接著通過過渡件20從每個(gè)燃燒器34流向燃?xì)鉁u輪機(jī)10的渦輪分段18。渦輪分段18通常可以包括其特征在于交替的渦輪噴嘴36行和渦輪斗葉38行的多個(gè)渦輪級。具體而言，每個(gè)渦輪級都可以包括連接至靜態(tài)渦輪殼體40的一行周向隔開的渦輪噴嘴36和安裝至渦輪轉(zhuǎn)子盤42的一行周向隔開的渦輪斗葉38。交替的渦輪噴嘴36行和斗葉38行可以大體構(gòu)造成將熱燃燒氣體的能量逐步轉(zhuǎn)化成由渦輪轉(zhuǎn)子盤42的旋轉(zhuǎn)表示的功。渦輪轉(zhuǎn)子盤42以及渦輪斗葉38通?？梢园u輪分段18的旋轉(zhuǎn)部件，并且因此可以形成渦輪轉(zhuǎn)子組件44。類似于壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子盤28，渦輪轉(zhuǎn)子盤42可以大體沿渦輪機(jī)中心線12軸向?qū)盈B在一起。例如，如圖I所示，渦輪轉(zhuǎn)子盤42可以通過墊片盤46彼此間隔開，轉(zhuǎn)子盤42和墊片盤46相對于彼此軸向?qū)盈B，使得可以在轉(zhuǎn)子盤42之間傳遞轉(zhuǎn)矩。這樣一來，通過渦輪轉(zhuǎn)子組件44傳遞的轉(zhuǎn)矩可以用于驅(qū)動鄰近壓縮機(jī)22或渦輪分段18定位的發(fā)電機(jī)(未示出)，以用于產(chǎn)生電能。此外，通過渦輪轉(zhuǎn)子組件44傳遞的轉(zhuǎn)矩還可以用于驅(qū)動壓縮機(jī)22。例如，潤輪轉(zhuǎn)子組件44可以通過合并接頭(marriage joint)或驅(qū)動軸48連接至壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子組件32，使得通過渦輪轉(zhuǎn)子盤42施加的轉(zhuǎn)矩可以傳遞給壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子盤28?，F(xiàn)在參照圖2和圖3，根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)方面示出了適合 在圖I所示的燃?xì)鉁u輪機(jī)10內(nèi)使用的轉(zhuǎn)子組件100的一個(gè)實(shí)施例。具體而言，圖2示出了轉(zhuǎn)子組件100的兩個(gè)相鄰轉(zhuǎn)子盤102、104的部分橫截面圖。此外，圖3示出了沿線3-3截取的圖2所示的轉(zhuǎn)子盤102中的一個(gè)轉(zhuǎn)子盤的橫截面圖。如圖所示，轉(zhuǎn)子組件100大體包括第一轉(zhuǎn)子盤102和第二轉(zhuǎn)子盤104?？傮w而言，第一轉(zhuǎn)子盤102和第二轉(zhuǎn)子盤104可以構(gòu)造成與任何壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子盤28(圖I)、渦輪轉(zhuǎn)子盤42(圖I)和/或本領(lǐng)域內(nèi)已知的任何其它合適的轉(zhuǎn)子盤相同或相似。因此，在若干實(shí)施例中，每個(gè)轉(zhuǎn)子盤102、104都可以包括合適的連接特征以用于圍繞其外周連接多個(gè)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子葉片24(圖I)和/或渦輪斗葉38 (圖I)。例如，每個(gè)轉(zhuǎn)子盤102、104都可以包括圍繞其外周限定/設(shè)置的多個(gè)根槽(未示出)，例如多個(gè)燕尾槽，每個(gè)根槽都構(gòu)造成接收每個(gè)轉(zhuǎn)子葉片24和/或渦輪斗葉38的具有相應(yīng)形狀的根部(未示出)。此外，轉(zhuǎn)子盤102、104可以構(gòu)造成圍繞渦輪機(jī)中心線12軸向?qū)盈B在一起。例如，如圖2所示，第一轉(zhuǎn)子盤102和第二轉(zhuǎn)子盤104可以層疊在一起，使得摩擦界面106在一個(gè)或多個(gè)徑向位置處被界定在轉(zhuǎn)子盤102、104 之間。轉(zhuǎn)子組件100還可以包括在第一轉(zhuǎn)子盤102與第二轉(zhuǎn)子盤104之間縱向延伸的至少一個(gè)軸向轉(zhuǎn)矩銷108，以便在轉(zhuǎn)子盤102、104之間傳遞轉(zhuǎn)矩。例如，在若干實(shí)施例中，轉(zhuǎn)矩銷108可以構(gòu)造成在轉(zhuǎn)子盤102、104之間延伸，使得轉(zhuǎn)矩銷108的第一端部110終止于第一轉(zhuǎn)子盤102內(nèi)，并且轉(zhuǎn)矩銷108的第二端部112終止于第二轉(zhuǎn)子盤104內(nèi)。因此，如圖2所示，第一轉(zhuǎn)子盤102可以限定第一軸向延伸槽114以用于接收轉(zhuǎn)矩銷108的第一端部110，并且第二轉(zhuǎn)子盤104可以限定第二軸向延伸槽116以用于接收轉(zhuǎn)矩銷108的第二端部112。這樣一來，通過第一轉(zhuǎn)子盤102施加的任何轉(zhuǎn)矩都可以通過轉(zhuǎn)矩銷108傳遞給第二轉(zhuǎn)子盤104，并且反之亦然。如本說明書所使用的，軸向方向指與渦輪機(jī)中心線12大體平行地延伸的方向，如圖2中的箭頭118所示。徑向方向指與渦輪機(jī)中心線12垂直、并且朝向或遠(yuǎn)離中心線12延伸的方向，如圖2和圖3中的箭頭120所示。給定點(diǎn)處的切向方向是同時(shí)垂直于當(dāng)?shù)貜较蚍较?、并且垂直于軸向方向的方向，如圖3中的箭頭122所示。為了允許轉(zhuǎn)矩銷108在轉(zhuǎn)子盤102、104之間軸向延伸，被限定在轉(zhuǎn)子盤102、104中的槽114、116可以大體構(gòu)造成相對于彼此徑向和切向?qū)?zhǔn)/對齊。因此，在若干實(shí)施例中，第一槽114和第二槽116可以在相同或相似的徑向和周向位置處分別被限定在或形成于第一轉(zhuǎn)子盤102和第二轉(zhuǎn)子盤104中。例如，如圖2所示，槽114、116可以在轉(zhuǎn)子盤102、104軸向?qū)盈B在一起時(shí)所形成的摩擦界面106處被限定在轉(zhuǎn)子盤102、104中。這樣一來，轉(zhuǎn)矩銷108可以從第一軸向延伸槽114直接延伸到第二軸向延伸槽116中。備選地，第一槽114和第二槽116可以在任何其它合適的位置處被限定在轉(zhuǎn)子盤102、104中。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，槽114、116可以在這樣的徑向位置處被限定在轉(zhuǎn)子盤102、104中在該位置處，軸向間隙124被限定在第一轉(zhuǎn)子盤102與第二轉(zhuǎn)子盤104之間。在這種實(shí)施例中，轉(zhuǎn)矩銷108可以構(gòu)造成在第一槽114與第二槽116之間跨越軸向間隙124。此外，槽114、116和轉(zhuǎn)矩銷108可以大體構(gòu)造成具有任何合適的橫截面形狀，以允許轉(zhuǎn)矩銷108有利于在轉(zhuǎn)子盤102、104之間進(jìn)行轉(zhuǎn)矩傳遞。例如，特別如圖3所示，在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)槽114、116和轉(zhuǎn)矩銷108都可以具有矩形橫截面形狀。然而，如下面將參照圖6描述的，在另一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)槽114、116和轉(zhuǎn)矩銷108的至少一部分可以限定楔形橫截面形狀。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，每個(gè)槽114、116和轉(zhuǎn)矩銷108都可以具有各種其它合適的橫截面形狀，例如橢圓形、圓形、或三角形橫截面形狀。此外，如圖示實(shí)施例所示，槽114、116和轉(zhuǎn)矩銷108可以具有相同的橫截面形狀。然而，應(yīng)當(dāng)理解，在備選實(shí)施例中，第一槽
114和第二槽116具有的橫截面形狀可以與轉(zhuǎn)矩銷108的橫截面形狀不同。此外，第一槽114和第二槽116以及轉(zhuǎn)矩銷108通?？梢跃哂性试S槽114、116和轉(zhuǎn)矩銷108如本說明書所述地起作用的任何合適的尺寸。例如，在若干實(shí)施例中，槽114、116可以構(gòu)造成具有切向?qū)挾?26，該切向?qū)挾?26略大于轉(zhuǎn)矩銷108的切向?qū)挾?28，使得每個(gè)槽114、116與轉(zhuǎn)矩銷108之間沿切向方向存在相對緊密的配合。這樣一來，隨著每個(gè)轉(zhuǎn)子盤102、104圍繞渦輪機(jī)中心線12旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩銷108可以在轉(zhuǎn)子盤102、104之間有效地傳遞轉(zhuǎn)矩。例如，在特定實(shí)施例中，可以將槽114、116的切向?qū)挾?26與轉(zhuǎn)矩銷108的切向?qū)挾?28之間的差異設(shè)計(jì)成使得當(dāng)轉(zhuǎn)矩銷108被安裝在槽114、116內(nèi)時(shí)，轉(zhuǎn)矩銷108與槽114、116之間沿切向方向存在摩擦配合或壓入配合。此外，在若干實(shí)施例中，可以將每個(gè)槽114、116的徑向高度130選擇成可以適應(yīng)或者容納操作期間第一轉(zhuǎn)子盤102相對于第二轉(zhuǎn)子盤104的熱生長或者熱膨脹的任何差異。例如，由于轉(zhuǎn)子盤102、104之間的溫度變化，第一轉(zhuǎn)子盤102和第二轉(zhuǎn)子盤104可以以不同比率膨脹/收縮。因此，如圖3所示，槽114、116的徑向高度130可以構(gòu)造成使得徑向間隙132被限定在每個(gè)槽114、116與轉(zhuǎn)矩銷108的頂部表面134和/或底部表面136之間。這樣一來，轉(zhuǎn)子盤102、104可以相對于彼此徑向膨脹/收縮，而不會影響轉(zhuǎn)矩銷108在轉(zhuǎn)子盤102、104之間傳遞轉(zhuǎn)矩的能力。此外，應(yīng)當(dāng)理解，盡管所公開的轉(zhuǎn)子組件100被示為僅包括第一轉(zhuǎn)子盤102和第二轉(zhuǎn)子盤104，但是轉(zhuǎn)子組件通?？梢园ㄝS向?qū)盈B在一起的任何合適數(shù)量的轉(zhuǎn)子盤。因此，第一轉(zhuǎn)子盤102和第二轉(zhuǎn)子盤104還可以構(gòu)造成使得通過第一轉(zhuǎn)子盤102和/或第二轉(zhuǎn)子盤104施加的轉(zhuǎn)矩可以傳遞給其它的相鄰轉(zhuǎn)子盤(未示出)。例如，如圖2所示，軸向延伸槽138可以穿過與摩擦界面106相對的盤表面140被限定在第一轉(zhuǎn)子盤102中，摩擦界面106被限定在第一轉(zhuǎn)子盤102與第二轉(zhuǎn)子盤104之間。這樣一來，轉(zhuǎn)矩銷108可以位于槽138內(nèi)、并且可以軸向延伸到相鄰轉(zhuǎn)子盤的相應(yīng)的槽(未示出)中。類似地，軸向延伸槽142可以穿過與摩擦界面106表面相對的盤表面144被限定在第二轉(zhuǎn)子盤104中，使得轉(zhuǎn)矩銷108可以位于槽142內(nèi)、并且可以軸向延伸到鄰近第二轉(zhuǎn)子盤104布置的轉(zhuǎn)子盤的相應(yīng)的槽(未示出)中。在備選實(shí)施例中，相對的槽對(例如，被限定在第一轉(zhuǎn)子盤102中的槽114、138和被限定在第二轉(zhuǎn)子盤104中的槽116、142)不必在轉(zhuǎn)子盤102、104中分別形成。例如，第一軸向延伸槽114和第二軸向延伸槽116可以構(gòu)造成貫通槽，并且可以在界面106與相對的盤表面140、144之間在每個(gè)轉(zhuǎn)子盤102、104內(nèi)軸向延伸。還應(yīng)當(dāng)理解，每個(gè)轉(zhuǎn)子盤102、104通常都可以包括任何合適數(shù)量的軸向延伸槽114、116、138、142，使得相應(yīng)數(shù)量的轉(zhuǎn)矩銷108可以位于轉(zhuǎn)子盤102、104之間。例如，圖4示出了圖2和圖3所示的第一轉(zhuǎn)子盤102的部分透視圖。如圖所示，多個(gè)等距隔開的槽114、138可以被限定在轉(zhuǎn)子盤102的每個(gè)側(cè)面146、148上。例如，在所示實(shí)施例中，槽114、138可以圍繞第一轉(zhuǎn)子盤102分開45度設(shè)置，使得總共8個(gè)槽114、138可以被限定在每個(gè)側(cè)面146、148上。在這種實(shí)施例中，第二轉(zhuǎn)子盤104可以類似地包括位于轉(zhuǎn)子盤104的側(cè)面上的分開45度的8個(gè)軸向延伸槽116，轉(zhuǎn)子盤104構(gòu)造成抵靠第一轉(zhuǎn)子盤102，使得相似數(shù)量的轉(zhuǎn)矩銷108可以安裝在轉(zhuǎn)子盤102、104之間。備選地，轉(zhuǎn)子盤102、104可以包括任何合適數(shù)量的槽114、116、138、142。此外，應(yīng)當(dāng)理解，被限定在每個(gè)轉(zhuǎn)子盤102、104中的軸向延伸
槽114、116、138、142不必等分地隔開。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，槽114、116、138、142可以隨機(jī)地形成在每個(gè)轉(zhuǎn)子盤102、104中?，F(xiàn)在參照圖5和圖6，根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)方面示出了適合在圖I所示的燃?xì)鉁u輪機(jī)10內(nèi)的轉(zhuǎn)子組件200的另一個(gè)實(shí)施例。具體而言，圖5示出了轉(zhuǎn)子組件200的兩個(gè)相鄰轉(zhuǎn)子盤202、204的部分橫截面圖。此外，圖6示出了沿線6-6截取的圖5所示的轉(zhuǎn)子盤202中的一個(gè)轉(zhuǎn)子盤的橫截面圖?？傮w而言，所示的轉(zhuǎn)子組件200可以構(gòu)造成與圖2和圖3所示的轉(zhuǎn)子組件100相似，并且因此可以包括許多或所有的相同部件。例如，轉(zhuǎn)子組件200可以包括第一轉(zhuǎn)子盤202、第二轉(zhuǎn)子盤204和在第一轉(zhuǎn)子盤202與第二轉(zhuǎn)子盤204之間軸向延伸的至少一個(gè)軸向轉(zhuǎn)矩銷208。轉(zhuǎn)矩銷208可以大體包括終止于被限定在第一轉(zhuǎn)子盤202中的第一軸向延伸槽214內(nèi)的第一端部210、和終止于被限定在第二轉(zhuǎn)子盤204中的第二軸向延伸槽216內(nèi)的第二端部212。然而，與上述實(shí)施例不同的是，轉(zhuǎn)子盤202、204可以通過墊片盤250軸向分開。因此，轉(zhuǎn)矩銷208可以大體構(gòu)造成軸向延伸通過墊片盤250的整個(gè)寬度。例如，如圖5所示，墊片盤250可以限定軸向延伸的貫通槽252，貫通槽252構(gòu)造成與被限定在轉(zhuǎn)子盤202、204中的槽214、216相同或相似。這樣一來，施加于第一轉(zhuǎn)子盤202的任何轉(zhuǎn)矩都可以通過轉(zhuǎn)矩銷208和墊片盤250傳遞給第二轉(zhuǎn)子盤204，并且反之亦然。此外，特別如圖6所示，在若干實(shí)施例中，每個(gè)槽212、214、252和轉(zhuǎn)矩銷208都可以部分地限定楔形橫截面形狀。具體而言，每個(gè)槽212、214、252都可以包括矩形部254和楔形部256，矩形部254限定了大體矩形的橫截面形狀，楔形部256從矩形部254向外偏離，從而限定了大體楔形的橫截面形狀。類似地，轉(zhuǎn)矩銷208可以包括矩形部258和楔形部260，矩形部258限定了大體矩形的橫截面形狀，楔形部260限定了大體楔形的橫截面形狀。矩形部254、258可以大體具有這樣的尺寸該尺寸使得轉(zhuǎn)矩可以通過轉(zhuǎn)矩銷208從第一轉(zhuǎn)子盤202傳遞給第二轉(zhuǎn)子盤204，并且反之亦然。例如，類似于以上參照圖2和圖3描述的槽114、116，每個(gè)槽212、214、252的矩形部254的切向?qū)挾?26都可以略大于轉(zhuǎn)矩銷208的矩形部258的切向?qū)挾?28，使得每個(gè)槽212、214、252與轉(zhuǎn)矩銷208之間沿切向方向存在相對緊密的配合。這樣一來，隨著每個(gè)盤202、204圍繞渦輪機(jī)中心線12旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩銷208可以在轉(zhuǎn)子盤202、204之間有效地傳遞轉(zhuǎn)矩。此外，楔形部256、260可以大體構(gòu)造成控制第一轉(zhuǎn)子盤202與第二轉(zhuǎn)子盤204之間的任何失準(zhǔn)或者說未對齊。例如，每個(gè)槽212、214、252的楔形部256都可以包括從其矩形部254向外徑向和切向延伸的一對傾斜表面262。類似地，轉(zhuǎn)矩銷208的楔形部260可以包括與每個(gè)槽212、214、252的傾斜表面262大體平行地延伸的一對傾斜表面264。這樣一來，槽212、214、252的傾斜表面262可以在轉(zhuǎn)子盤202、204變得徑向失準(zhǔn)/沒有對齊(例如，由于不同的熱膨脹比率)的情況下大體用作轉(zhuǎn)矩銷208的傾斜表面264的接觸點(diǎn)。具體而言，發(fā)生在楔形部256、260之間的接觸可以沿徑向方向用作銷接接頭。因此，由徑向失準(zhǔn)造成的任何負(fù)載都可以通過轉(zhuǎn)矩銷208承載、并且在轉(zhuǎn)子盤202、204之間傳遞，由此傾向于使轉(zhuǎn)子盤202、204相對于彼此重新對準(zhǔn)或?qū)R。應(yīng)當(dāng)理解，盡管可以將楔形部256、260設(shè)計(jì)成控制轉(zhuǎn)子盤202、204之間的徑向失準(zhǔn)，但是槽212、214、252和轉(zhuǎn)矩銷208也可以構(gòu)造成適應(yīng)或容納轉(zhuǎn)子盤202、204之間的相對徑向移動。例如，類似于上述實(shí)施例，可以將每個(gè)槽212、214、252的徑向高度230選擇成
使得徑向間隙232被限定在每個(gè)槽212、214、252與轉(zhuǎn)矩銷208的頂部表面234和/或底部表面236之間。這樣一來，槽212、214、252可以允許轉(zhuǎn)子盤202、204之間的一些徑向膨脹/收縮，而不會導(dǎo)致傾斜表面262、264之間的接觸。本說明書使用示例對本發(fā)明進(jìn)行了公開(其中包括最佳模式)，并且還使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明(其中包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)并且執(zhí)行任何所包含的方法)。本發(fā)明的專利范圍通過權(quán)利要求進(jìn)行限定，并且可以包括本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠想到的其它示例。如果這種其它的示例包括與權(quán)利要求的字面語言沒有區(qū)別的結(jié)構(gòu)元件，或者如果這種其它的示例包括與權(quán)利要求的字面語言沒有實(shí)質(zhì)區(qū)別的等同結(jié)構(gòu)元件，則期望這種其它的示例落入權(quán)利要求的范圍中。
權(quán)利要求
1.一種轉(zhuǎn)子組件(100)，其包括 第一轉(zhuǎn)子盤(102)，所述第一轉(zhuǎn)子盤(102)限定第一軸向延伸槽(114)； 第二轉(zhuǎn)子盤(104)，所述第二轉(zhuǎn)子盤(104)與所述第一轉(zhuǎn)子盤(102)相鄰，所述第二轉(zhuǎn)子盤(104)限定第二軸向延伸槽(116);以及 銷(108)，所述銷(108)在所述第一轉(zhuǎn)子盤(102)與所述第二轉(zhuǎn)子盤(104)之間縱向延伸，所述銷(108)包括終止于所述第一軸向延伸槽(114)內(nèi)的第一端部(110)和終止于所述第二軸向延伸槽(116)內(nèi)的第二端部(112)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的轉(zhuǎn)子組件(100)，其特征在于，所述第一軸向延伸槽(114)和所述第二軸向延伸槽(116)以及所述銷(108)中的每一個(gè)都限定大體矩形的橫截面形狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的轉(zhuǎn)子組件(100)，其特征在于，所述第一軸向延伸槽(114)和所述第二軸向延伸槽(116)的至少一部分以及所述銷(108)的至少一部分限定大體楔形的橫截面形狀。
4.根據(jù)權(quán)利3所述的轉(zhuǎn)子組件(100)，其特征在于，所述第一軸向延伸槽(114)和所述第二軸向延伸槽(116)以及所述銷中的每一個(gè)都包括矩形部和楔形部，所述矩形部限定大體矩形的橫截面形狀，所述楔形部限定大體楔形的橫截面形狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的轉(zhuǎn)子組件(100)，其特征在于，所述第一軸向延伸槽(114)和所述第二軸向延伸槽(116)的徑向高度(130)選擇為，使得徑向間隙(132)被限定在所述第一軸向延伸槽(114)和所述第二軸向延伸槽(116)與所述銷(108)的頂部表面(134)和所述銷(108)的底部表面(136)中的至少一個(gè)表面之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的轉(zhuǎn)子組件(100)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子組件(100)進(jìn)一步包括布置在所述第一轉(zhuǎn)子盤(102)與所述第二轉(zhuǎn)子盤(104)之間的墊片盤(250)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的轉(zhuǎn)子組件(100)，其特征在于，所述墊片盤(250)限定軸向延伸的貫通槽(252)，所述銷(108)構(gòu)造成延伸通過所述軸向延伸的貫通槽(252)、并且進(jìn)入所述第一軸向延伸槽(114)和所述第二軸向延伸槽(116)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的轉(zhuǎn)子組件(100)，其特征在于，所述第一轉(zhuǎn)子盤(102)和所述第二轉(zhuǎn)子盤(104)均限定多個(gè)軸向延伸槽(114，116)，所述轉(zhuǎn)子組件(100)進(jìn)一步包括在所述第一轉(zhuǎn)子盤(102)與所述第二轉(zhuǎn)子盤(104)之間延伸的多個(gè)銷(108)。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的轉(zhuǎn)子組件(100)，其特征在于，所述第一轉(zhuǎn)子盤(102)和所述第二轉(zhuǎn)子盤(104)包括壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子盤(28)。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的轉(zhuǎn)子組件(100)，其特征在于，所述第一轉(zhuǎn)子盤(102)和所述第二轉(zhuǎn)子盤(104)包括渦輪轉(zhuǎn)子盤(42)。
11.一種燃?xì)鉁u輪機(jī)(10)，其包括 壓縮機(jī)分段(14)； 燃燒分段(16)，所述燃燒分段(16)位于所述壓縮機(jī)分段(14)的下游處； 渦輪分段(18)，所述渦輪分段(18)位于所述燃燒分段(16)的下游處；以及 轉(zhuǎn)子組件(100)，所述轉(zhuǎn)子組件包括 第一轉(zhuǎn)子盤(102)，所述第一轉(zhuǎn)子盤(102)限定第一軸向延伸槽(114)； 第二轉(zhuǎn)子盤(104)，所述第二轉(zhuǎn)子盤(104)與所述第一轉(zhuǎn)子盤(102)相鄰，所述第二轉(zhuǎn)子盤(104)限定第二軸向延伸槽(116);以及銷(108)，所述銷(108)在所述第一轉(zhuǎn)子盤(102)與所述第二轉(zhuǎn)子盤(104)之間縱向延伸，所述銷(108)包括終止于所述第一軸向延伸槽(114)內(nèi)的第一端部(110)和終止于所述第二軸向延伸槽(116)內(nèi)的第二端部(112)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的燃?xì)鉁u輪機(jī)(10)，其特征在于，所述第一軸向延伸槽(114)和所述第二軸向延伸槽(116)以及所述銷(108)中的每一個(gè)都限定大體矩形的橫截面形狀。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的燃?xì)鉁u輪機(jī)(10)，其特征在于，所述第一軸向延伸槽(114)和所述第二軸向延伸槽(116)的至少一部分以及所述銷(108)的至少一部分限定大體楔形的橫截面形狀。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的燃?xì)鉁u輪機(jī)(10)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子組件(100)包括壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子組件(32)。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的燃?xì)鉁u輪機(jī)(10)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子組件(100)包括渦輪轉(zhuǎn)子組件(44)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種用于燃?xì)鉁u輪機(jī)的轉(zhuǎn)子組件。該轉(zhuǎn)子組件可包括限定了第一軸向延伸槽的第一轉(zhuǎn)子盤和限定了第二軸向延伸槽的第二轉(zhuǎn)子盤。此外，該轉(zhuǎn)子組件可包括銷，該銷在第一轉(zhuǎn)子盤與第二轉(zhuǎn)子盤之間縱向延伸。該銷可包括終止于第一軸向延伸槽內(nèi)的第一端部和終止于第二軸向延伸槽內(nèi)的第二端部。
文檔編號F01D5/06GK102877891SQ201210240698
公開日2013年1月16日 申請日期2012年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月11日
發(fā)明者C.E.米勒 申請人:通用電氣公司