渦輪轉(zhuǎn)子組件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體上涉及一種具有密封板的渦輪轉(zhuǎn)子組件，更具體地涉及一種具有能調(diào)節(jié)從中通過的冷卻空氣流的特征的渦輪轉(zhuǎn)子組件。
【背景技術(shù)】
[0002]燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)(GTE)包括從熱燃燒氣體流中提取能量的渦輪組件。渦輪組件包括安裝在驅(qū)動(dòng)軸上的一個(gè)或多個(gè)渦輪轉(zhuǎn)子組件。各渦輪轉(zhuǎn)子組件包括從渦輪轉(zhuǎn)子組件的轉(zhuǎn)子(或盤)邊緣處徑向地向外延伸的多個(gè)渦輪葉片。流過渦輪組件的熱燃燒氣體作用在葉片上，使得轉(zhuǎn)子產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)軸用于向發(fā)電機(jī)、壓縮機(jī)或泵等負(fù)載提供動(dòng)力。
[0003]渦輪葉片(葉片)通常包括從葉片平臺(tái)的相對(duì)側(cè)延伸的根部結(jié)構(gòu)和翼面。各葉片的根部結(jié)構(gòu)插入到轉(zhuǎn)子中具有相似形狀的槽內(nèi)，從而將葉片固定于轉(zhuǎn)子上。所供應(yīng)的冷卻空氣經(jīng)引導(dǎo)后通過渦輪轉(zhuǎn)子組件，從而在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行期間對(duì)組件進(jìn)行冷卻。渦輪轉(zhuǎn)子組件可包括保持件等構(gòu)件，以將葉片保持在轉(zhuǎn)子上并引導(dǎo)冷卻空氣流通過組件的目標(biāo)區(qū)域。美國專利第6，331，097B1號(hào)Jendrix(’ 097專利)中對(duì)這種構(gòu)件的一個(gè)實(shí)例進(jìn)行了說明?！?097專利公開了前、后保持件，其附接在渦輪轉(zhuǎn)子上，以避免葉片沿著軸向移動(dòng)并且還引導(dǎo)冷卻空氣流通過渦輪轉(zhuǎn)子的目標(biāo)區(qū)域。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種具有渦輪轉(zhuǎn)子組件的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)。該渦輪轉(zhuǎn)子組件可包括渦輪轉(zhuǎn)子，該渦輪轉(zhuǎn)子具有從外緣徑向向內(nèi)延伸的多個(gè)渦輪葉片槽。各渦輪葉片槽可從內(nèi)端向外緣徑向地延伸并從轉(zhuǎn)子的前端向后端軸向地延伸。各渦輪葉片槽還可包括具有多個(gè)徑向設(shè)置的凸部(33)的樅樹形構(gòu)造。轉(zhuǎn)子組件還可包括多個(gè)渦輪葉片，其具有從平臺(tái)的相對(duì)側(cè)延伸的翼面和根部結(jié)構(gòu)。各渦輪葉片的根部結(jié)構(gòu)可包括成形為容納在轉(zhuǎn)子的對(duì)應(yīng)渦輪葉片槽內(nèi)的部分。轉(zhuǎn)子組件還可包括附接在轉(zhuǎn)子的前端上的密封板。密封板可從葉片槽內(nèi)端下方的第一端向位于葉片槽的最外側(cè)凸部與轉(zhuǎn)子的外緣之間的第二端向上延伸。
[0005]本發(fā)明還提供一種具有渦輪轉(zhuǎn)子組件的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，熱燃燒氣體流和獨(dú)立冷卻空氣流從渦輪轉(zhuǎn)子組件中通過。轉(zhuǎn)子組件可包括從轉(zhuǎn)子前端向后端軸向地延伸的渦輪轉(zhuǎn)子。渦輪轉(zhuǎn)子可包括從外緣徑向向內(nèi)延伸的多個(gè)渦輪葉片槽，以及多個(gè)渦輪葉片。各渦輪葉片可包括從平臺(tái)的相對(duì)側(cè)延伸的翼面和根部結(jié)構(gòu)。各渦輪葉片的根部結(jié)構(gòu)的部分可定位在對(duì)應(yīng)的渦輪葉片槽內(nèi)，以在每兩個(gè)相鄰渦輪葉片的根部結(jié)構(gòu)與轉(zhuǎn)子的外緣之間形成平臺(tái)下方腔室。渦輪轉(zhuǎn)子組件還可包括定位在每兩個(gè)相鄰渦輪葉片的平臺(tái)之間的密封銷，進(jìn)而限制熱燃燒氣體流入平臺(tái)下方腔室。渦輪轉(zhuǎn)子組件還可包括密封板，其附接在轉(zhuǎn)子的前端上，進(jìn)而覆蓋葉片槽內(nèi)根部結(jié)構(gòu)的部分與葉片槽之間的間隙。渦輪轉(zhuǎn)子組件還可包括阻尼器，該阻尼器定位在各平臺(tái)下方腔室中，并且成形為允許冷卻空氣進(jìn)入至轉(zhuǎn)子前端的平臺(tái)下方腔室中，同時(shí)還成形為限制冷卻空氣從轉(zhuǎn)子后端的平臺(tái)下方腔室中出來。
[0006]本發(fā)明還提供一種包括渦輪轉(zhuǎn)子的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，該渦輪轉(zhuǎn)子具有從外緣徑向向內(nèi)延伸的多個(gè)渦輪葉片槽。各渦輪葉片槽可從內(nèi)端向外緣徑向延伸并從轉(zhuǎn)子的前端向后端軸向延伸。各渦輪葉片槽可包括具有多個(gè)徑向設(shè)置的凸部的樅樹形構(gòu)造。燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)還可包括多個(gè)渦輪葉片。各渦輪葉片可包括從平臺(tái)的相對(duì)側(cè)延伸的翼面和根部結(jié)構(gòu)。各渦輪葉片的根部結(jié)構(gòu)的部分可定位在對(duì)應(yīng)的渦輪葉片槽內(nèi)，以在每兩個(gè)相鄰渦輪葉片的根部結(jié)構(gòu)與轉(zhuǎn)子的外緣之間形成平臺(tái)下方腔室。燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)還可包括定位在各平臺(tái)下方腔室內(nèi)并從轉(zhuǎn)子的前端向后端延伸的阻尼器。該阻尼器還可包括位于前端的前板和位于后端的后板。前板可成形為允許空氣進(jìn)入至轉(zhuǎn)子前端的平臺(tái)下方腔室中，而后板可成形為限制空氣從轉(zhuǎn)子后端的平臺(tái)下方腔室中出來。燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)還可包括附接在轉(zhuǎn)子的前端上的密封板。密封板可從葉片槽內(nèi)端下方的第一端向位于葉片槽的最外側(cè)凸部與轉(zhuǎn)子的外緣之間的第二端向上延伸。
【附圖說明】
[0007]圖1為一示例性燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的示意圖；
[0008]圖2為一示例性渦輪轉(zhuǎn)子組件的部分的示意圖；
[0009]圖3為一示例性渦輪葉片從渦輪轉(zhuǎn)子組件前端觀察時(shí)的示意圖；
[0010]圖4為一示例性渦輪葉片從渦輪轉(zhuǎn)子組件后端觀察時(shí)的示意圖；
[0011]圖5為圖2中具有示例性阻尼器和密封板的渦輪轉(zhuǎn)子組件的部分的示意圖；
[0012]圖6為圖2中移除了密封板后的渦輪轉(zhuǎn)子組件的部分的示意圖；
[0013]圖7為圖5中阻尼器從渦輪轉(zhuǎn)子組件前端觀察時(shí)的示意圖；
[0014]圖8為圖5中阻尼器從渦輪轉(zhuǎn)子組件后端觀察時(shí)的示意圖；
[0015]圖9為圖5中阻尼器的側(cè)視圖；
[0016]圖10為一示例性渦輪轉(zhuǎn)子組件的部分從渦輪轉(zhuǎn)子組件前端觀察時(shí)的示意圖；
[0017]圖11為一示例性渦輪轉(zhuǎn)子組件的部分從渦輪轉(zhuǎn)子組件后端觀察時(shí)的示意圖；
[0018]圖12為一示例性渦輪轉(zhuǎn)子組件的部分的立體截面圖；
[0019]圖13為一示例性渦輪轉(zhuǎn)子組件的部分的橫截面圖；
[0020]圖14為一示例性渦輪轉(zhuǎn)子組件的部分的放大圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]圖1示出了示例性燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)(GTE)100。除其他系統(tǒng)外，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)100還可具有沿發(fā)動(dòng)機(jī)軸線99設(shè)置的壓縮機(jī)系統(tǒng)10、燃燒器系統(tǒng)15、渦輪系統(tǒng)20以及排氣系統(tǒng)90。壓縮機(jī)系統(tǒng)10對(duì)空氣進(jìn)行壓縮，并將壓縮后的空氣送至燃燒器系統(tǒng)15。燃料(液體或氣體)與壓縮空氣混合，并在燃燒器系統(tǒng)15內(nèi)燃燒，以在高溫高壓下產(chǎn)生燃燒氣體。這些燃燒氣體用于在渦輪系統(tǒng)20中產(chǎn)生機(jī)械動(dòng)力。燃燒廢氣在通過渦輪系統(tǒng)20后，可以經(jīng)一個(gè)或多個(gè)空氣凈化裝置排入至大氣中。
[0022]渦輪系統(tǒng)20可包括沿發(fā)動(dòng)機(jī)軸線99軸向?qū)R的多個(gè)渦輪轉(zhuǎn)子組件或渦輪級(jí)。雖然圖1中僅示出了三個(gè)渦輪轉(zhuǎn)子組件21，22，23，但是，渦輪系統(tǒng)20的其它實(shí)施例可以包括不同數(shù)量的渦輪級(jí)。各渦輪轉(zhuǎn)子組件可以安裝在沿發(fā)動(dòng)機(jī)軸線99延伸的一共用驅(qū)動(dòng)軸(未示出)上，并且可以包括從該組件的盤或渦輪轉(zhuǎn)子處徑向地向外延伸的多個(gè)渦輪葉片。在運(yùn)行時(shí)，當(dāng)來自燃燒器系統(tǒng)15的燃燒氣體通過渦輪系統(tǒng)20時(shí)，這些燃燒氣體使得渦輪葉片和驅(qū)動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)。
[0023]參見圖2，除其他構(gòu)件外，渦輪轉(zhuǎn)子組件22還包括渦輪盤或轉(zhuǎn)子30、多個(gè)渦輪葉片32、定位在渦輪葉片32之間的多個(gè)渦輪阻尼器36以及附接在轉(zhuǎn)子30的前端面上的密封板38。基于本說明書的目的，參考術(shù)語“前”是指通過渦輪系統(tǒng)的燃燒氣體流中的上游位置，而術(shù)語“后”是指下游位置(見圖2中表示燃燒氣體流向的箭頭)。同樣，術(shù)語“內(nèi)”和“外”是指相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)軸線99的徑向內(nèi)位置和徑向外位置。多個(gè)渦輪轉(zhuǎn)子組件可在驅(qū)動(dòng)軸上軸向?qū)R，以形成燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)100的多個(gè)渦輪級(jí)。圖2示出了在大致上從前至后的方向上呈角度觀察時(shí)的渦輪葉片32、阻尼器36和密封板38在渦輪轉(zhuǎn)子30上的相對(duì)位置。盡管圖2所示的渦輪轉(zhuǎn)子組件22具有兩個(gè)渦輪葉片32和兩個(gè)阻尼器36，但應(yīng)當(dāng)理解的是，各渦輪轉(zhuǎn)子組件33可包括周向地定位在渦輪轉(zhuǎn)子30周圍的多個(gè)渦輪葉片32，而該渦輪轉(zhuǎn)子30具有定位在每兩個(gè)相鄰渦輪葉片32之間的阻尼器36。
[0024]圖3和圖4示出了一示例性渦輪葉片32的前視圖和后視圖。在以下論述中將參見圖3和圖4。渦輪葉片32包括從葉片平臺(tái)50的一側(cè)向上延伸的翼面48和從平臺(tái)50的相對(duì)側(cè)向下延伸的根部結(jié)構(gòu)52。翼面48具有位