專利名稱：燃?xì)鉁u輪機(jī)葉片連接的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文公開的主題涉及燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，而更具體地，涉及燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮機(jī)外殼內(nèi)的葉片連接。
背景技術(shù)：
連接一個(gè)翼型件)，并具有方形基部，該方形基部在基部的前側(cè)和后側(cè)上包括連接鉤。鉤通常構(gòu)成為具有直的幾何形狀，使得當(dāng)它們滑進(jìn)徑向的壓縮機(jī)外殼溝槽內(nèi)時(shí)，得到的反應(yīng)負(fù)載分布被集中在離散的(可確定的)點(diǎn)位置或接觸區(qū)域上。這部分地是由于當(dāng)外殼溝槽彎曲至某些程度時(shí)，葉片的基部是平坦的這一事實(shí)。在對(duì)負(fù)載進(jìn)行操作期間，定子容易受到不穩(wěn)定的氣動(dòng)振動(dòng)環(huán)境的影響，其造成將振動(dòng)運(yùn)動(dòng)傳遞至基部鉤中的約束點(diǎn)。另外，振動(dòng)的響應(yīng)模式能造成這些相同連接點(diǎn)附近的振動(dòng)壓力的集中。這些鉤連接點(diǎn)經(jīng)受與微振磨損相關(guān)的損壞，包括微振磨損和微振疲勞，這明顯地縮短了葉片的設(shè)計(jì)壽命。
葉片和基部鉤經(jīng)受如由定子搖動(dòng)檢測(cè)測(cè)量以及頂部對(duì)分一個(gè)單元后外殼鉤材料劣化的圖片所顯示的微振磨損。如果在維修之前定子鉤損壞過(guò)度，則定子翼型件會(huì)撞擊定子前面的旋轉(zhuǎn)級(jí)，造成對(duì)流路部件的毀滅性損壞。
在燃?xì)鉁u輪機(jī)未運(yùn)行的停機(jī)期間，在將翼型件沿特定方向推動(dòng)的同時(shí)，可對(duì)定子連接基部執(zhí)行位移測(cè)量。這些稱作"搖動(dòng)檢測(cè)"的測(cè)量顯示與在運(yùn)行期間經(jīng)受的微振磨損和微振疲勞相關(guān)聯(lián)的鉤劣化水平。如果測(cè)量的值超過(guò)特定閾值，則將定子從壓縮機(jī)去除。在對(duì)壓縮
機(jī)排放殼(CDC)溝槽和定子連接鉤進(jìn)行必要的檢驗(yàn)之后，且取決于損壞程度，可以機(jī)加工出外殼段。在機(jī)加工之后，接著可用定制裝配件
(custom fit)對(duì)定制補(bǔ)片環(huán)(custom patch ring)進(jìn)4亍改型翻新，以為定子提供修復(fù)的裝配溝槽。然后可將新的定子安裝在補(bǔ)片環(huán)中。然而，雖然此方法可以提供延長(zhǎng)的運(yùn)行能力，但它并沒(méi)有解決問(wèn)題的根源。另一種權(quán)宜措施是通過(guò)焊接或栓接將相鄰的葉片成套地連接在一起，這同樣也沒(méi)有解決問(wèn)題的根源。

發(fā)明內(nèi)容
才艮據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，葉片的基部鉤包括大約兩倍厚的鉤的徑向幾何形狀，具有的尺寸和公差方案導(dǎo)致線-線在前外徑(OD)鉤表面上松散配合，且在鉤表面的后內(nèi)徑(ID)上也是如此。因此/>差允許在鉤的相對(duì)的非臨界(non-critical)的表面(如，前ID鉤表面和后OD鉤表面)上累加。葉片的基部被彎曲以匹配基部所在的外殼的曲率。
根據(jù)本發(fā)明的另 一個(gè)方面，在葉片基部和外殼溝槽之間提供了材料界面。該材料界面包括金屬合金襯里，其作為葉片基部和葉片安置在其中的相關(guān)聯(lián)的外殼之間的界面。并且，在葉片連接鉤上提供了耐磨涂層。襯里保護(hù)外殼溝槽不受磨損損害，而鉤涂層和襯里的結(jié)合提供葉片基部和外殼之間的耐磨聯(lián)接。耐磨聯(lián)接在葉片基部和外殼之間提供阻礙以降低磨損率。
從以下結(jié)合附圖的描述，這些和其它優(yōu)點(diǎn)和特征將會(huì)變得更加明
曰么。


被認(rèn)為是本發(fā)明的主題在所附的權(quán)利要求書中被特別地指出并明確地主張。從結(jié)合附圖的以下具體實(shí)施方式
，本發(fā)明的前述以及其它的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)是顯而易見的，在附圖中
圖1為在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的壓縮機(jī)的截面視圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施例的葉片基部，其被現(xiàn)有技術(shù)的葉片覆蓋；
圖3示出了用于根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的葉片基部的外殼，該
外殼被用于現(xiàn)有技術(shù)的葉片的外殼覆蓋；
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的彈簧加載的村里；及
圖5示出了帶有圖4的村里的外殼溝槽內(nèi)的葉片基部。
通過(guò)參照附圖的示例，具體實(shí)施方式
解釋了本發(fā)明的實(shí)施例以及
優(yōu)點(diǎn)和特征。
部件列表100壓縮積j
102外殼
104列或級(jí)
106葉片
110基部鉤
112基部鉤
114鉤表面
116后鉤表面
118ID鉤表面
120OD鉤表面
122葉片
124溝槽
128溝槽
130溝槽
132外殼
140襯里
具體實(shí)施例方式
參照?qǐng)D1,示出了燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的壓縮機(jī)100的截面視圖。
5壓縮機(jī)包括具有數(shù)個(gè)環(huán)形的列或級(jí)104的排放殼102，其中各個(gè)級(jí)104具有多個(gè)葉片106，這些葉片位于外殼102的圓周周圍，在外殼102的內(nèi)周邊上的溝槽內(nèi)。如上所述，葉片106通常是相對(duì)于外殼102的溝槽的滑入單峰。典型地，級(jí)104朝向壓縮機(jī)100的后端定位(即，當(dāng)察看圖1時(shí)在壓縮機(jī)100的右手邊)，如上文所討論的，該處經(jīng)受最大的微振相關(guān)的損壞。葉片106(尤其是在壓縮機(jī)100的后端中的那些葉片)的材料典型地包括403cb不銹鋼，而壓縮機(jī)排放殼102可典型地包括2.25 CrlMo鋼合金材料。
參照?qǐng)D2和圖3，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的葉片106的基部鉤IIO， 112的幾何形狀改變包括鉤110， 112的大約兩倍厚的徑向幾何形狀，具有的尺寸和公差方案導(dǎo)致線-線在前鉤表面114的外徑(OD)上松散配合，且在后鉤表面116的內(nèi)徑(ID)上也是如此。因此公差允許在鉤110， 112的相對(duì)的非臨界的表面(如，前ID鉤表面118和后OD鉤表面120)上累加。圖2示出了具有本發(fā)明的該方面的幾何形狀特征的葉片106的基部的輪廓。圖2還示出了現(xiàn)有技術(shù)中葉片122的基部的輪廓，其中葉片106覆蓋122，以示出兩種葉片106，122的物理特征的大小之間的對(duì)比。
雖然在圖2中不是清楚可見，但根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，包括鉤110， 112的葉片106的基部具有輕微的徑向曲率，以更好地匹配壓縮機(jī)外殼102的正常曲率。相反，現(xiàn)有技術(shù)的葉片122的基部不具有曲率，且是直的或平坦的?；趶澢幕驈较虻你^110， 112(代替現(xiàn)有技術(shù)的扁平的鉤)的連接幾何形狀具有臨界負(fù)載表面(即，前OD鉤表面118和后ID鉤表面120), /人而達(dá)成線線組裝裝配，使得在組裝時(shí)形成葉片106的負(fù)載表面，最小化鉤110, 112對(duì)外殼102的任何剛體相對(duì)移動(dòng)，并優(yōu)化鉤110， 112的表面上的負(fù)載壓力分布。優(yōu)化的負(fù)載分布導(dǎo)致置于鉤110， 112上的最低可能壓力，該壓力為減小微振磨損中的首要參數(shù)。
本發(fā)明的該方面的葉片106的鉤110, 112比現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)計(jì)更
6厚且更長(zhǎng)。對(duì)于葉片鉤或?qū)к?10， 112的尺寸和公差方案更嚴(yán)格，
以考慮更好的組裝和減少的制造差異。為了便于組裝，裝配間隙比現(xiàn)
有技術(shù)增加了。因?yàn)槿~片106和外殼102的耐用度提高，因此減少了
用戶停^L時(shí)間。
圖2還示出了形成在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的葉片106內(nèi)的溝槽124。溝槽124用作防錯(cuò)特征，其確保葉片106到外殼102的正確組裝。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于葉片106的基部的外殼102的溝槽部128，該溝槽部128由現(xiàn)有技術(shù)中用于葉片的外殼132的相應(yīng)的溝槽部130覆蓋。圖3示出了這些特征之間的大小對(duì)比。由圖3可見容納葉片106的基部的外殼102的溝槽部128被制作得較大，以容納根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的當(dāng)前較大的葉片106的鉤110， 112。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，在葉片106的基部和外殼102的溝槽128之間提供了材料界面。參照?qǐng)D4和圖5，材料界面包括一對(duì)彈簧加載的襯里140，其充當(dāng)葉片106的基部的鉤110， 112和相關(guān)的外殼102的溝槽部128之間的界面。圖4示出了處在卸載位置上的襯里140。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，襯里140可包括具有例如10密耳厚度的鈷基金屬合金。襯里140可配置于外殼102內(nèi)，使得在壓縮機(jī)外殼102內(nèi)有多于一個(gè)葉片106(例如，每個(gè)襯里16個(gè)葉片)接觸單獨(dú)的一對(duì)襯里140。備選地，襯里材料可包括在襯里140的內(nèi)表面上具有帶熱噴涂層的不銹鋼。襯里140的主要目的是保護(hù)溝槽128不受磨損損害，這通過(guò)構(gòu)成襯里140的材料達(dá)成。如圖5中所見，提供了兩個(gè)襯里140(每個(gè)鉤110, 112—個(gè))，且輕易組裝在鉤IIO, 112和外殼102之間的村里140完全環(huán)繞葉片106的基部的鉤或?qū)к?10， 112。
又才艮據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，可在葉片連接鉤110, 112的表面上提供表面硬化的耐磨涂層。鉤涂層可包括例如鈷基合金的金屬合金，鈷基合金可包括以商標(biāo)Stellite⑧銷售的合金。涂層可為大約5密耳厚，并可包括通過(guò)高速氧燃料(HVOF)處理而涂覆的熱噴涂層。鉤涂層和襯里140共同為葉片106的基部和外殼溝槽128提供改善的耐磨聯(lián)接。當(dāng)與現(xiàn)有技術(shù)中使用的棵露403cb不銹鋼葉片和2.25CrlMo鋼合金外殼材料相比時(shí)，鈷基耐磨聯(lián)接在各個(gè)葉片106的基部和外殼102之間提供了屏障以降低磨損率。而且，改進(jìn)的耐磨聯(lián)接提供了耐磨襯里界面以保護(hù)外殼材料，并為葉片的臨界鉤表面提供了載荷表面。耐磨聯(lián)接襯里和鉤110, 112上的表面硬化涂層提供了動(dòng)態(tài)環(huán)境中的長(zhǎng)期耐用界面。合適的備選耐磨涂層包括碳化鎢、碳化鉻、T800、 T400、 T400C(均為鈷基材料)或其它鈷基材料。
定子葉片的本發(fā)明的實(shí)施例。然而，本發(fā)明的各個(gè)方面考慮了與之一起使用的其它類型的葉片。而且，本發(fā)明的實(shí)施例可以在實(shí)地改型翻新至更老的葉片上。
雖然僅與有限數(shù)量的實(shí)施例相關(guān)聯(lián)而詳細(xì)描述了本發(fā)明，但^[艮容易理解的是，本發(fā)明并不限于此類公開的實(shí)施例。相反，可以改動(dòng)本發(fā)明以結(jié)合以上未描述的任何數(shù)量的變化、變型、替換或等價(jià)裝置，而其與本發(fā)明的精神和范圍相稱。另外，雖然已描述了本發(fā)明的各種實(shí)施例，但應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明的各方面可以僅包括一些所描述的實(shí)施例。因此，本發(fā)明不被視為限于前面的描述，但是僅由所附權(quán)利要求書的范圍限制。
權(quán)利要求
1.一種裝置，包括葉片(106)，其具有基部，且在所述基部的前向部分和所述基部的后向部分上均有鉤部(110，112)；以及外殼(102)，其具有溝槽(128)，該溝槽(128)配置成容納所述葉片(106)的所述基部；其中所述鉤部(110，112)各具有相對(duì)于外殼溝槽(128)的尺寸的總尺寸，該總尺寸提供在前外徑(OD)鉤表面(114)處的葉片基部和在后內(nèi)徑(ID)鉤表面(116)處的葉片基部之間的接觸，由此允許公差在前ID鉤表面(118)和后OD鉤表面(120)上累加。
2. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述外殼溝槽(128) 被以預(yù)先確定的徑向量彎曲。
3. 如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，以與所述外殼溝槽 (128)相同的預(yù)先確定的徑向量彎曲所述葉片基部。
4. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括在 所述葉片基部與所述外殼溝槽(128)之間的材料界面。
5. 如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述材料界面包括 在所述葉片基部與所述外殼溝槽(128)之間充當(dāng)界面的村里(140)。
6. 如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述襯里(140)包括 金屬合金。
7. 如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述金屬合金包括 鈷基金屬合金。
8. 如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述金屬合金包括 在所述襯里(140)的內(nèi)表面上具有熱噴涂層的不銹鋼。
9. 如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述材料界面包括 設(shè)置在所述鉤部(IIO, 112)上的耐磨涂層。
10. 如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述耐磨涂層包括 金屬合金。
全文摘要
本發(fā)明涉及燃?xì)鉁u輪機(jī)葉片連接，具體而言，葉片的基部鉤包括大約兩倍厚的徑向幾何形狀，具有的尺寸和公差導(dǎo)致線-線在前OD鉤表面和后ID鉤表面上松散配合。因此公差允許在鉤的相對(duì)的非臨界的表面(前ID鉤表面和后OD鉤表面)上累加。將葉片的基部彎曲以匹配外殼的彎曲。葉片基部和外殼溝槽之間的界面包括金屬合金襯里。并且，在葉片連接鉤上提供耐磨涂層。襯里保護(hù)外殼溝槽免受磨損，而鉤涂層和襯里在葉片基部和外殼之間提供耐磨聯(lián)接，其在葉片基部和外殼之間提供屏障以降低磨損率。
文檔編號(hào)F04D29/54GK101672300SQ200910175970
公開日2010年3月17日 申請(qǐng)日期2009年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月12日
發(fā)明者C·M·漢森, R·C·貝哈里辛赫 申請(qǐng)人:通用電氣公司