专利名称：燃气涡轮发动机部件的保持的制作方法
技术领域：
本发明涉及燃气涡轮发动机，且更具体地涉及相对于发动机壳体结构保持部件。
背景技术：
燃气涡轮发动机通常至少包括压缩机部段、燃烧器部段和涡轮机部段。在操作期间，空气在压缩机部段中被加压，并且在燃烧器部段中与燃料混合并燃烧，以产生热燃烧气体。热燃烧气体被传送通过涡轮机部段，该涡轮机部段从该热燃烧气体提取能量，以驱动压缩机部段和其他燃气涡轮发动机负载。燃气涡轮发动机的一个或多个部段能够包括多个导向叶片组件，这些导向叶片组件具有散置在转子组件之间的导向叶片，所述转子组件携载该部段的连续级的叶片。导向叶片组件的每个导向叶片必须被保持到发动机壳体结构上，以在燃气涡轮发动机操作期间正确地运转。凸片、钩和其他特征通常被结合到导向叶片的设计中以实现该保持。
发明内容
燃气涡轮发动机包括发动机壳体结构和保持块组件。发动机壳体结构包括接收保持块组件的穴座。所述保持块组件包括止动块和销，所述销将所述止动块保持在所述穴座内。所述止动块相对于所述销是松动的。在另一示例性实施方式中，燃气涡轮发动机包括压缩机部段、燃烧器部段和涡轮机部段，它们每个均围绕发动机中心线轴线设置。发动机壳体结构与所述压缩机部段和所述涡轮机部段的至少一部分相关。所述压缩机部段和所述涡轮机部段中的至少一个包括部件以及保持块组件，所述保持块组件相对于所述发动机壳体结构在周向上保持所述部件。在又一示例性实施方式中，将部件保持到发动机壳体结构的方法包括以下步骤:提供在发动机壳体结构中的穴座；将止动块插入到所述穴座中；以及用销将所述止动块保持在所述穴座中。所述销由所述部件的一部分截留。通过下述详细说明，本发明的各种特征和优势对于本领域技术人员来讲将是显而易见的。伴随该详细说明的附图能够被简要地描述如下。
图1示意性地示出了燃气涡轮发动机。图2A和图2B描述了燃气润轮发动机的一部分。图3示出了用于保持导向叶片组件的导向叶片的示例性保持块组件。图4A和图4B示出了图3的保持块组件的附加特征。图5A和图5B示出了保持块组件的止动块。图6示出了燃气涡轮发动机的导向叶片组件的后部截面图(向前看)。
具体实施方式
图1示意性地示出了燃气涡轮发动机10。示例性燃气涡轮发动机10是两转子涡扇发动机，其总体上包括风扇部段14、压缩机部段16、燃烧器部段18和涡轮机部段20。替代的发动机能够包括更少或附加的部段，例如除了其它系统或特征之外的增压器部段(未示出)。通常，风扇部段14驱动空气沿着旁通流路，而压缩机部段16驱动空气沿着中心流路，用于将空气压缩并传送到燃烧器部段18中。在燃烧器部段18中产生的热燃烧气体通过涡轮机部段20膨胀。该视图是高度示意性的，并且被包括以提供燃气涡轮发动机10的基本理解并且不是对本发明的限制。本发明延及到所有类型的燃气涡轮发动机以及所有类型的应用，包括但不局限于三转子涡扇构造。燃气涡轮发动机10总体上包括至少一个低速轴(spool) 22和一高速轴24，这些低速轴和高速轴被安装成经由数个轴承系统29相对于发动机静止结构27绕发动机中心线轴线12旋转。低速轴22总体上包括:与风扇33互连的内轴31 ;低压压缩机17 ;以及低压涡轮机21。内轴31能够通过齿轮架构35连接到风扇33，以按照比低速轴22低的速度驱动风扇33。虽然齿轮架构35被示意性地描述为位于风扇33和低压压缩机17之间，但是应当理解的是，齿轮架构35能够设置在燃气涡轮发动机的任何位置处，包括但不限于邻近于低压涡轮机21。高速轴24包括外轴37，该外轴与高压压缩机19和高压涡轮机23互连。燃烧器15被设置在高压压缩机19和高压涡轮机23之间。内轴31和外轴37是同心的并且绕发动机中心线轴线12旋转。中心空气流由低压压缩机17和高压压缩机19压缩，在燃烧器15内与燃料混合并且燃烧，然后在高压涡轮机23和低压涡轮机21上膨胀。涡轮机21、23响应于该膨胀而旋转地驱动低速轴22和高速轴24。压缩机部段16和涡轮机部段20每个都能够包括转子组件39和导向叶片组件41的交替排。转子组件39承载多个旋转的叶片，而每个导向叶片组件41包括多个定子叶片。转子组件39的叶片产生或提取来自被传送通过燃气涡轮发动机10的空气流的能量(呈压力的形式)。导向叶片组件41的导向叶片将空气流引导到转子组件39的叶片，以添加或提取能量。导向叶片组件41的每个导向叶片在周向上被保持到燃气涡轮发动机10上，如将在下文进一步讨论的。图2A和图2B描述了燃气涡轮发动机10的部分100。在该示例中，所示部分100是涡轮机部段20。然而，本发明不局限于涡轮机部段20，并且能够延及到燃气涡轮发动机10的其他部段，包括但不限于压缩机部段16。部分100包括诸如导向叶片组件41的部件。导向叶片组件41包括围绕发动机中心线轴线12周向布置(进出图2A的页面)的多个导向叶片40 (仅示出了一个)。每个导向叶片40包括翼面(airfoil)42,该翼面在内平台44和外平台46之间延伸。导向叶片组件41被连接到发动机壳体结构49，该发动机壳体结构与燃气涡轮发动机10的部分100相关，例如位于外壳结构48与内环结构50之间。内环结构50能够是相邻转子组件39的转子组件的一部分，或能够是在一起的单独结构。导向叶片40能够是固定叶片或可变叶片，并且能够制成悬臂。导向叶片组件41的导向叶片40在前缘52和后缘54之间延伸。燃气涡轮发动机10建立气路56(用于传送中心空气流)，该气路沿从导向叶片40的前缘52朝向后缘54的方向延伸。导向叶片40由保持块组件58在周向上保持在燃气涡轮发动机10内。虽然被描述成是导向叶片，但是应理解的是保持块组件58能够用于保持燃气涡轮发动机的任何部件。保持块组件58被接收在发动机壳体结构49的穴座60中。如在本文所使用的，术语“发动机壳体结构”能够指代外壳结构48、内环结构50或发动机静态结构27的任何其他部分。换句话说，保持块组件58能够被实施到外壳结构48中、内环结构50中或外壳结构48和内环结构50两者中，以将导向叶片组件41的导向叶片40在周向上保持在燃气涡轮发动机10的部分100内。导向叶片组件41的每个导向叶片40能够使用一个或多个保持块组件58而在周向上被保持。穴座60能够以任何已知方式被机加工、磨削、铸造或以其他方式成型到发动机壳体结构49中。保持块组件58包括止动块62和销64，该销将止动块62保持在穴座60内。导向叶片钩66由发动机壳体结构49的壳钩68轴向接收。导向叶片钩66在安装状态下定位在保持块组件58的径向内部。导向叶片钩66相对于止动块62截留销64。在一个示例中，销64经由导向叶片钩66相对于止动块62被径向截留。在发动机操作期间，导向叶片40的周向压力负载被传递到保持块组件58，该周向压力负载然后被传递到发动机壳体结构49。换句话说，销64在发动机操作期间大致免受机械加载。导向叶片40的内平台44和外平台46能够包括各种其他保持特征，例如导向叶片钩、凸片、腿部、凸缘和其他部件，以实现导向叶片40相对于发动机壳体结构49的径向和轴向附接。这些特征能够独立于示例性周向保持特征起作用，或者能够与该周向保持特征合作地起作用并且提供组合约束程度。图3示出了在图2A和图2B中被引入的保持块组件58的截面图。止动块62被接收在发动机壳体结构49的穴座60内。替代地，止动块62能够作为发动机壳体结构49的一部分被结合。换句话说，止动块62能够是与发动机壳体结构49独立的结构或者能够整体地形成为发动机壳体结构49的一部分。销64将止动块62保持在穴座60内。销64被插入通过止动块62的孔90并且能够被压配合到发动机壳体结构49的开口 76中。销64的主体部74延伸到发动机壳体结构49的开口 76中。孔90相对于销64尺寸过大(B卩，孔90的直径大于销64的直径)。孔90尺寸过大以形成间隙72并且能够实现止动块62相对于销64和穴座60的相对自由度。除了压配合的销64外，保持块组件58在其它方面不存在包括用于周向保持导向叶片组件41的导向叶片40的螺钉或螺栓的机械附接件。导向叶片钩66提供次级保持特征，该次级保持特征防止销64从保持块组件58释放(见图2B)。从销64的主体部74延伸的第一凸缘70在界面51处抵靠(即，建立底部抵靠)发动机壳体结构49。间隙72在止动块62和销64之间延伸，使得止动块62相对于销64 (以及发动机壳体结构49)是松动的。该间隙72允许止动块62在燃气涡轮发动机操作期间相对于销64沿径向和周向方向移动，从而允许销64在操作期间大致免受机械加载。间隙72的实际尺寸能够变化并且除了其他因素之外取决于应用和制造公差。销64包括第二凸缘71，该第二凸缘由止动块62的沉孔部92接收。第二凸缘71从第一凸缘70径向向内。第二凸缘71建立第二直径D2，该第二直径大于第一凸缘70的第一直径D1，该第二凸缘保持止动块62以防止其沿径向方向被释放。销64还能够包括内部78，该内部钻孔通过该销。内部78能够可选地包括螺纹80，该螺纹允许容易地将销64从保持块组件58移除。图4A和图4B示出了保持块组件58，其中导向叶片40被移除以更好地示出保持块组件58的特征。穴座60和止动块62都能够包括大致矩形形状。穴座60和止动块62的匹配几何形状基本上在发动机操作期间防止止动块62在穴座60内的旋转。穴座60和止动块62能够包括其他几何形状和构造。在如图4A和图4B所示的安装状态下，销64与止动块62的表面82齐平或在该表面下方。当导向叶片40处于安装状态时，表面82面向导向叶片40。在一个示例中，发动机壳体结构49、止动块62和销64均由同一类型的材料制造成，以降低在发动机操作期间部件之间的任何热不匹配。使用同一材料有助于建立间隙72。一种示例性材料是镍合金。然而，预期其他材料也落入本发明的范围内。图5A和图5B描述了上文详述的保持块组件58的示例性止动块62。止动块62包括第一块部84和从第一块部84突出的第二块部86。在一个示例中，第二块部86从第一块部84垂直地突出。止动块62能够包括单件结构或者能够通过将第二块部86以任何已知的方式附接到第一块部84而被组装成。第一块部84被接收在穴座60内并且与该穴座60的外表面88齐平或位于该外表面下方(见图4A和图4B)。穴座60定公差成很接近第一块部84，以最小化第一块部84和穴座60之间的松配合。穴座60和止动块62的尺寸、形状和几何形状能够取决于具体设计参数和其他设计标准而改变。第一块部84包括孔90，所述孔延伸穿过第一块部84。孔90包括沉孔部92。销64的第二凸缘71被接收在第一块部84的沉孔部92中(见图3)。第一块部84还能够包括倒圆角部96。第二块部86沿朝向导向叶片40的方向从第一块部84突出(见图4A、4B和图6)。第二块部86能够包括轴向延伸超过第一块部84的宽度W的部分87。第二块部86还能够包括至少一个斜切部98，所述斜切部有助于相对于保持块组件58插入导向叶片40，以相对于发动机壳体结构49周向保持导向叶片40。在该示例中，斜切部98被限定在第二块部86的角部99处。参考图6，导向叶片40的一部分接触止动块62的第二块部86，以防止导向叶片40周向旋转。在一个示例中，该部分是导向叶片钩66，但是其他部分和部件也被构想到。第二块部86延伸到次级空气腔156中，该次级空气腔位于气路56的径向外部，而第一块部84位于次级空气腔156的径向外部(同样见图2A)。虽然不同的示例具有在图中示出的具体部件，但是本发明的实施方式不局限于这些具体的组合。可能使用来自这些示例中的一个示例的一些部件或特征结合来自这些示例中的另一示例的特征或部件。前述说明应当被理解为描述性的并且绝不是限制意义的。本领域普通技术人员将理解的是，在本发明的范围内能够作出一些修改。出于这些理由，下述权利要求书应当被研究以确定本发明的真实范围和内容。
权利要求
1.一种燃气涡轮发动机，所述燃气涡轮发动机包括: 发动机壳体结构，所述发动机壳体结构包括穴座；以及 保持块组件，所述保持块组件被接收在所述穴座中，其中，所述保持块组件包括止动块和销，所述销将所述止动块保持在所述穴座中，并且所述止动块相对于所述销是松动的。
2.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其包括导向叶片，所述导向叶片由所述保持块组件相对于所述发动机壳体结构在周向上被保持。
3.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其中，所述销被插入通过所述止动块的孔。
4.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其中，所述销包括带螺纹的内部。
5.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其中，所述销的第一凸缘抵接所述发动机壳体结构。
6.根据权利要求5所述的燃气涡轮发动机，其中，所述销的第二凸缘被接收在所述止动块的孔的沉孔部内。
7.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其中，所述止动块包括第一块部和从所述第一块部突出的第二块部。
8.根据权利要求7所述的燃气涡轮发动机，其中，所述第二块部包括斜切部。
9.根据权利要求7所述的燃气涡轮发动机，其中，导向叶片的一部分接触所述第二块部。
10.根据权利要求1 所述的燃气涡轮发动机，其中，所述销利用导向叶片钩相对于所述止动块在径向上被截留。
11.根据权利要求10所述的燃气涡轮发动机，其中，所述导向叶片钩由所述发动机壳体结构的壳钩轴向接收。
12.—种燃气涡轮发动机,所述燃气涡轮发动机包括: 压缩机部段、燃烧器部段和涡轮机部段，它们每个均围绕发动机中心线轴线设置； 发动机壳体结构，所述发动机壳体结构与所述压缩机部段和所述涡轮机部段的至少一部分相关；以及 其中，所述压缩机部段和所述涡轮机部段中的至少一个包括至少一个部件以及保持块组件，所述保持块组件相对于所述发动机壳体结构在周向上保持所述至少一个部件。
13.根据权利要求12所述的燃气涡轮发动机，其中，所述保持块组件包括止动块和销，所述销将所述止动块保持在所述发动机壳体结构的穴座内。
14.根据权利要求13所述的燃气涡轮发动机，其包括间隙，所述间隙在所述销和所述止动块之间延伸，使得所述止动块相对于所述销是松动的。
15.根据权利要求13所述的燃气涡轮发动机，其中，所述至少一个部件是导向叶片。
16.根据权利要求15所述的燃气涡轮发动机，其中，所述导向叶片包括导向叶片钩，所述导向叶片钩将所述销在径向上截留在所述穴座内。
17.—种将部件保持到发动机壳体结构的方法，所述方法包括以下步骤: 提供在发动机壳体结构中的穴座； 将止动块插入到所述穴座中； 用销将所述止动块保持在所述穴座中；以及 用所述部件的一部分相对于所述止动块截留所述销。
18.根据权利要求17所述的方法，所述方法包括以下步骤: 提供间隙，所述间隙在所述止动块和所述销之间延伸，使得所述止动块相对于所述销是松动的。
19.根据权利要求17所述的方法，其中，保持步骤包括:除了所述销以外不使用任何其他机械附接件将所述止动块保持在所述穴座内。
20.根据权利要求17所述的方法，其中，截留步骤包括:用所述部件的一部分在径向上将所述销截留在所述穴座内。
全文摘要
本发明涉及燃气涡轮发动机部件的保持。燃气涡轮发动机包括发动机壳体结构和保持块组件。发动机壳体结构包括接收保持块组件的穴座。所述保持块组件包括止动块和销，所述销将所述止动块保持在所述穴座内。所述止动块相对于所述销是松动的。
文档编号F02C7/20GK103161578SQ20121053810
公开日2013年6月19日 申请日期2012年12月13日 优先权日2011年12月13日
发明者C.闯, K.P.维尔纳, S.O.迪尔姆 申请人:联合工艺公司