翼型件组件的制作方法

1.本主题大体上涉及燃气涡轮发动机。更具体地，本主题涉及一种用于燃气涡轮发动机的翼型件的护罩组件。


背景技术：

2.燃气涡轮发动机包括经受高温的各种部件。作为这种部件的示例，燃气涡轮发动机的燃烧器下游的涡轮翼型件经受极高的温度。
3.对于经受这种高温的部件，可以使用非传统的高温复合材料，诸如陶瓷基复合(cmc)材料。复合材料通常包括增强材料和基质材料。cmc材料是一种复合材料，其中增强材料和基质材料均由陶瓷形成。增强材料和基质材料可以由相同类型的陶瓷或不同类型的陶瓷形成。与典型部件(例如金属部件)相比，由cmc材料制造的部件具有更高的承温能力，这可以允许提高部件性能和/或增加系统温度，同时减少流向cmc部件的冷却流量。


技术实现要素：

4.本发明的方面和优点将在下面的描述中部分阐述，或者可以从描述中显而易见，或者可以通过本发明的实践来了解。
5.根据一个或多个实施例，一种用于涡轮发动机的翼型件组件，该翼型件组件限定轴向方向、径向方向以及周向方向的，包括第一翼型件，其沿径向方向限定第一端；第一轮毂(hub)，其设置在第一翼型件的第一端并包括至少部分地在径向方向上延伸的第一延伸构件；与第一翼型件相邻的第二翼型件，第二翼型件沿径向方向限定第一端；第二轮毂，其设置在第二翼型件的第一端并包括至少部分地在径向方向上延伸的第二延伸构件，以及周向偏置组件，该周向偏置组件能够与第一延伸构件、第二延伸构件或两者一起操作，用于在第一延伸构件、第二延伸构件或两者上施加周向力。
6.根据一个或多个实施例，周向偏置组件是第一护罩组件，并且第一护罩组件包括第一弹簧构件，该第一弹簧构件联接到第一延伸构件、定位成与第一延伸构件相邻，或两者。
7.根据一个或多个实施例，翼型件组件进一步包括配置为第二护罩组件的第二周向偏置组件，第二护罩组件包括第二弹簧构件，该第二弹簧构件联接到第二延伸构件、定位成与第二延伸构件相邻，或两者，并且第一弹簧构件配置成对第二轮毂施加周向载荷。
8.根据一个或多个实施例，第一轮毂和第二轮毂是扭力弹簧，并且第一轮毂在第二轮毂上施加扭力。
9.根据一个或多个实施例，除了第一翼型件和第二翼型件之外，翼型件组件进一步包括多个相邻翼型件，多个相邻翼型件包括在多个相邻翼型件的一端的第三翼型件和在所述多个相邻翼型件的另一端的第四翼型件，第三翼型件与第二翼型件相邻，并且第二翼型件的第二弹簧构件将周向载荷施加到设置在第三翼型件上的第三轮毂上，并且第四翼型件与第一翼型件相邻并且第四翼型件的第四弹簧构件在第一轮毂上施加周向载荷。
10.根据一个或多个实施例，第一延伸构件是第一对延伸构件的一部分，第一对延伸构件在轴向方向上间隔开以在其间限定第一空间，并且第一护罩组件设置在第一对延伸构件之间的第一空间中。
11.根据一个或多个实施例，翼型件组件进一步包括与第一翼型件相邻的第二翼型件，第二翼型件沿径向方向限定第一端；第二轮毂，设置在第二翼型件的第一端并包括至少部分地在径向方向上延伸的第二对延伸构件，第二对延伸构件在轴向方向上间隔开以在其间限定第二空间；和第二周向偏置组件，其被配置为第二护罩组件，第二护罩组件包括第二弹簧构件，第二弹簧构件设置在第二对延伸构件之间的第二空间中，并且第一弹簧构件被配置为对第二轮毂施加周向载荷。
12.根据一个或多个实施例，第二轮毂包括在轴向方向上从第二对延伸构件中的一个延伸的轴向壁，并且第一弹簧构件在轴向壁上施加周向载荷。
13.根据一个或多个实施例，第二弹簧构件附接到第二对延伸构件中的另一个。
14.根据一个或多个实施例，第一护罩组件还包括密封元件，该密封元件联接到第一弹簧构件或与第一弹簧构件一起形成。
15.根据一个或多个实施例，第一弹簧构件是金属片弹簧。
16.根据一个或多个实施例，其上设置有第一轮毂的第一翼型件的第一端是沿径向方向的内端。
17.根据一个或多个实施例，周向偏置组件包括周向偏置块，该周向偏置块至少部分地定位在第一轮毂的第一延伸构件和第二轮毂的第二延伸构件之间。
18.根据一个或多个实施例，周向偏置块包括楔型部，该楔型部限定沿径向向外定向的尖端。
19.根据一个或多个实施例，第一延伸构件和第二延伸构件各自限定倾斜表面，并且楔型部沿周向方向定位在第一延伸构件和第二延伸构件的倾斜表面之间。
20.根据一个或多个实施例，周向偏置块包括楔型部和至少部分地定位在第一轮毂的第一延伸构件和第二轮毂的第二延伸构件之间的钩部，并且周向偏置组件进一步包括至少部分地定位在由钩部形成的通道中的保持构件。
21.根据一个或多个实施例，第一轮毂和第二轮毂中的每一个包括陶瓷基复合材料。
22.根据一个或多个实施例，一种限定轴向方向、径向方向以及周向方向的涡轮发动机，包括：压缩机区段；燃烧区段；以及涡轮区段，其中压缩机区段或涡轮区段包括翼型件组件，该翼型件组件包括：第一翼型件，其沿径向方向限定第一端；第一轮毂，设置在第一翼型件的第一端并包括至少部分地在径向方向上延伸的第一延伸构件；与第一翼型件相邻的第二翼型件，第二翼型件沿径向方向限定第一端；第二轮毂，设置在第二翼型件的第一端并且包括至少部分地在径向方向上延伸的第二延伸构件；和周向偏置组件，该周向偏置组件可与第一延伸构件、第二延伸构件或两者一起操作，用于在第一延伸构件、第二延伸构件或两者上施加周向力。
23.根据一个或多个实施例，周向偏置组件是第一护罩组件，并且其中第一护罩组件包括弹簧构件，该弹簧构件联接到第一延伸构件、定位成与第一延伸构件相邻，或两者。
24.根据一个或多个实施例，周向偏置组件包括周向偏置块，该周向偏置块至少部分地定位在第一轮毂的第一延伸构件和第二轮毂的第二延伸构件之间。
25.参考以下描述和所附权利要求，本公开的这些和其他特征、方面以及优点将变得更好理解。并入本说明书并构成本说明书一部分的附图图示了本发明的实施例，并且与描述一起用于解释本公开的原理。
附图说明
26.在参考附图的说明书中阐述了针对本领域普通技术人员的本发明的完整且可行的公开，包括其最佳模式，其中：
27.图1是根据一个或多个实施例的燃气涡轮发动机的示意性横截面视图。
28.图2是根据一个或多个实施例的图1中所示的燃气涡轮发动机的涡轮区段的涡轮转子组件的一部分的横截面视图。
29.图3是根据一个或多个实施例的图2中所示的燃气涡轮发动机的涡轮区段的涡轮转子组件的一部分的横截面视图。
30.图4是根据一个或多个实施例的组装之后的两个轮毂和轮毂护罩组件的立体图。
31.图5是根据一个或多个实施例的组装之前的两个轮毂和轮毂护罩组件的径向方向的横截面视图。
32.图6是根据一个或多个实施例的组装之后的两个轮毂和轮毂护罩组件的径向方向的横截面视图。
33.图7是根据一个或多个实施例的弹簧构件的立体图。
34.图8是根据一个或多个实施例的弹簧构件的立体图。
35.图9是根据一个或多个实施例的弹簧构件的立体图。
36.图10是根据一个或多个实施例的弹簧构件的立体图。
37.图11示出了根据一个或多个实施例的组装用于涡轮发动机的翼型件组件的方法的流程图。
38.图12是根据一个或多个实施例的组装之后的三个轮毂和轮毂护罩组件的后立体图。
39.图13是根据一个或多个实施例的组装之后的三个轮毂和轮毂护罩组件的前立体图。
40.图14是根据一个或多个实施例的组装之后的轮毂和轮毂护罩组件的横截面视图。
41.图15是根据一个或多个实施例的轮毂护罩组件的后立体图，其中轮毂被移除。
42.图16是根据一个或多个实施例的轮毂护罩组件的前立体图，其中轮毂被移除。
43.图17示出了根据一个或多个实施例的组装用于涡轮发动机的翼型件组件的方法的流程图。
44.在本说明书和附图中重复使用参考符号旨在表示本发明的相同或类似的特征或元件。
具体实施方式
45.现在将详细参考本发明的实施例，其一个或多个示例在附图中示出。提供每个示例是为了解释本发明，而不是限制本发明。事实上，对于本领域技术人员而言显而易见的是，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，可以对本发明进行各种修改和变化。例如，作
为一个实施例的一部分示出或描述的特征可以与另一个实施例一起使用以产生又一个实施例。因此，本发明旨在涵盖在所附权利要求及其等同物的范围内的这些修改和变化。
46.如本文所使用的，术语“第一”、“第二”和“第三”可互换地使用，以将一个部件与另一个部件区分开来，并且不旨在表示各个部件的位置或重要性。
47.术语“上游”和“下游”指的是相对于流体路径中的流体流动的相对方向。例如，“上游”指流体从其流动的方向，而“下游”指流体流向其的方向。
48.燃气涡轮发动机的一个示例是无轮叶反向旋转低压(lp)涡轮发动机，其中将对应于常规定子轮叶级的叶片在与转子叶片相反的方向上旋转(即，反向旋转)。反向旋转的叶片附接到环形空间(annulus)的径向外侧的旋转鼓。期望的是，反向旋转的叶片在其相应的内端沿径向方向具有轮毂护罩，该轮毂护罩在操作期间保持锁定以提供屈曲稳定性和可接受的空气力学。例如，轮毂护罩可以被预加应力以在组装时充当扭力弹簧，在相邻叶片的轮毂护罩上施加周向载荷以将轮毂护罩锁定在一起。
49.然而，cmc部件的刚度明显高于诸如金属的传统材料。虽然由cmc材料形成反向旋转的叶片和对应的轮毂护罩可能是有益的，但由于较高的刚度，预加应力的cmc轮毂护罩可能难以提供足够的周向力来保持轮毂护罩锁定。因此，可能需要一种提供增加的周向力以将轮毂护罩锁定在一起的结构。
50.现在参考附图，图1是示例性燃气涡轮发动机10(本文称为“发动机10”)的示意性横截面视图，示出为高旁通涡轮风扇发动机，并结合根据本公开的一个方面的涡轮区段90的示例性实施例。尽管下文参考涡轮风扇发动机进一步描述，但本公开也适用于一般的涡轮机械，包括螺旋桨风扇发动机、涡轮喷气发动机、涡轮螺旋桨发动机以及涡轮轴燃气涡轮发动机，包括船舶和工业涡轮发动机以及辅助动力单元。更进一步，虽然以下描述为三线轴燃气涡轮发动机，但本公开也适用于双线轴燃气涡轮发动机。如图1所示，发动机10具有纵向或轴向中心线轴线12，其延伸穿过其以供参考。发动机10限定周向方向c、纵向方向l、径向方向r、以及沿纵向方向l的上游端99和下游端98。纵向方向l在本文中替代地称为“轴向方向”。
51.一般而言，发动机10可以包括基本上管状的外壳18，该外壳18限定了环形入口20。外壳18以串行流动布置包围或至少部分地包围，压缩机区段21、燃烧区段26以及叉指涡轮区段90(本文称为“涡轮区段90”)。一般而言，发动机10以从上游端99到下游端98的串行流动布置限定风扇组件14、压缩机区段21、燃烧区段26以及涡轮区段90，其一起形成核心流动路径70。在图1所示的实施例中，压缩机区段21限定了高压(hp)压缩机24和中压(ip)压缩机22。在其他实施例中，风扇组件14可以进一步包括或限定联接到风扇转子15和/或低速轴36并从风扇转子15和/或低速轴36在径向方向r上向外延伸的多个风扇叶片42的一个或多个级。在各种实施例中，联接到低速轴36的多个风扇叶片42的多个级可以称为低压(lp)压缩机。
52.环形风扇壳体或机舱44周向地围绕风扇组件14的至少一部分和/或外壳体18的至少一部分。在一个实施例中，机舱44可以由多个周向间隔开的出口导向轮叶或支柱46相对于外壳体18支撑。机舱44的至少一部分可在外壳体18的外部分(在径向方向r上)的上方延伸，从而在其间限定旁通气流通道48。
53.涡轮区段90进一步包括高速涡轮转子120和中速涡轮转子130，每个涡轮转子都设
置在低速涡轮转子110的一个或多个连接翼型件116的前方或上游99。高速涡轮转子120包括沿径向方向r向外延伸的多个高速涡轮翼型件122。中速涡轮转子130包括沿径向方向r向外延伸的多个中速涡轮翼型件132。多个高速涡轮翼型件122和中速涡轮翼型件132中的每一个沿纵向方向l在低速涡轮转子110的多个外护罩翼型件118之中设置。
54.在发动机10的操作期间，高速涡轮转子120通常以比中速涡轮转子130更高的旋转速度旋转。中速涡轮转子130通常以比低速涡轮转子110更高的速度旋转。在发动机10操作期间，如箭头74示意性地所示的一定体积的空气通过机舱和/或风扇组件14的相关入口76进入发动机10。当空气74穿过风扇叶片42时，如箭头78示意性地所示的一部分空气被导向或引导到旁通气流通道48中，而如箭头80示意性地所示的另一部分空气被导向或通过风扇组件14。空气80在其流经压缩机区段21流向燃烧区段26时被逐级压缩。
55.现在的压缩空气，如箭头82示意性地所示，流入燃烧区段26，在燃烧区段26中引入燃料，与压缩空气82的至少一部分混合，并被点燃以形成燃烧气体。燃烧气体流入涡轮区段90，使涡轮区段90的旋转构件旋转并支持压缩机区段21和/或风扇组件14中分别联接的旋转构件的操作。
56.另外参考图2，涡轮区段90包括涡轮转子组件95。涡轮转子组件95包括第一涡轮转子110，第一涡轮转子110沿纵向方向l与第二涡轮转子120交替布置。第一涡轮转子110包括围绕第二涡轮转子120的外转子114。多个外转子翼型件118沿径向方向r从外转子114向内延伸。在各种实施例中，外转子114限定鼓或盘，多个外转子翼型件118固定在其中。例如，多个外转子翼型件118可以经由吊架、槽、燕尾榫、销、机械紧固件(例如，螺栓、螺母、铆钉、拉杆等)或其组合固定到外转子114。
57.第二涡轮转子120包括内转子112。多个内转子翼型件119沿径向方向r从内转子112向外延伸。内转子112可限定鼓、盘、叶片盘(例如，叶盘)或整体叶片转子(ibr)。多个内转子翼型件119可经由吊架、槽、燕尾销、机械紧固件或其组合固定到内转子112。在各种实施例中，内转子112和内转子翼型件119可以基本上限定为单个整体件。
58.在一个或多个实施例中，通常在图2中提供的涡轮转子组件95限定了反向旋转的低速涡轮转子组件。第一涡轮转子110和第二涡轮转子120可各自联接到低速轴36。在一个实施例中，第一涡轮转子110联接到低速轴36，并且第二涡轮转子120经由减速组件联接到低速轴36。减速组件可包括齿轮箱、齿轮组件、或液压或气动变速组件。低速轴36在相对的纵向端联接到风扇组件14的风扇转子15。
59.在一个或多个实施例中，第二涡轮转子120联接到高速轴34，该高速轴34在相对的纵向端进一步联接到hp压缩机24。在一个或多个实施例中，涡轮区段90可进一步包括第三涡轮转子130，第三涡轮转子130在发动机10的相对的纵向端经由第三轴35联接到低压(lp)或中压(ip)压缩机22。在一个或多个实施例中，本文所述的涡轮转子组件95可以包括第一涡轮转子110，其围绕第二涡轮转子120、第三涡轮转子130或两者中的一个或多个。在一个或多个实施例中，第一涡轮转子110相对于第二涡轮转子120、第三涡轮转子130或两者处于反向旋转布置中。
60.涡轮转子组件95通常可以限定相对于第二涡轮转子120至少部分地可独立旋转的第一涡轮转子110。例如，第一涡轮转子110可以限定相对于第二涡轮转子120大致固定或成比例的速度。作为另一个示例，第一涡轮转子110可被限定为相对于第二涡轮转子120或第
三涡轮转子130或两者可独立旋转。
61.然而，将理解的是，图1和图2的示例性燃气涡轮发动机仅作为示例提供，并且在其他示例性实施例中，燃气涡轮发动机可以具有任何其他合适的构造。例如，发动机可以包括任何其他合适数量或构造的轴/线轴、压缩机、涡轮等。此外，例如，虽然示例性燃气涡轮发动机被描绘为涡轮风扇发动机，但在其他实施例中，其可以被配置为涡轮螺旋桨发动机、涡轮喷气发动机、涡轮轴发动机等。此外，在其他示例性实施例中，燃气涡轮发动机可结合到航空运载工具中，或者替代地配置成用于航空衍生运载工具中，用于陆基发电等。
62.现在将参考图3至6，其中图3是根据一个或多个实施例的图2中所示的燃气涡轮发动机的涡轮区段的涡轮转子组件的一部分的横截面视图，图4是根据一个或多个实施例的组装之后的两个轮毂300和轮毂护罩组件400的立体图，图5是根据一个或多个实施例的组装之前的两个轮毂300和轮毂护罩组件400的径向方向r的横截面视图，以及图6是根据一个或多个实施例的组装之后的两个轮毂300和轮毂护罩组件400的对应于图3中的线6-6的径向方向的横截面视图。
63.尤其参考图3和图4，所示的轮毂300沿径向方向r设置在每个外转子翼型件118的内侧。也就是说，每个外转子翼型件118在径向方向r上从轮毂300的外表面沿径向方向r向外延伸。根据一个或多个实施例，外转子翼型件118和对应的轮毂300由cmc材料形成。根据一个或多个实施例，外转子翼型件118和对应的轮毂300一体地形成。
64.根据一个或多个实施例，轮毂300是平行四边形并且包括上游轮毂部分301、下游轮毂部分302以及中心轮毂部分304。上游轮毂部分301、下游轮毂部分302以及中心轮毂部分304一起形成轮毂护罩。根据一个或多个实施例，第一径向延伸构件320和第二径向延伸构件330在径向方向r上从轮毂300的径向内表面向内延伸，在其间形成有空间。第一径向构件320和第二径向构件330可以沿周向方向c从轮毂300的一个边缘延伸到轮毂300的另一边缘。每个轮毂300与相邻轮毂300互锁，轮毂300完全围绕发动机10的轴向中心线轴线12延伸。根据一个或多个实施例，第一径向延伸构件320和第二径向延伸构件330形成为径向壁。倒角可以形成在第一径向延伸构件320和第二径向延伸构件330的基部。
65.根据一个或多个实施例，上游轮毂部分301包括第一周向边缘303和第二周向边缘305，并且下游轮毂部分302包括第一周向边缘307和第二周向边缘309，如图5所示。另外，中心轮毂部分304可以包括第一周向边缘312和第二周向边缘314。
66.根据一个或多个实施例，轮毂护罩组件400设置在每个轮毂300上。轮毂护罩组件400包括密封元件401，密封元件401设置在第一径向延伸构件320和第二径向延伸构件330的径向方向r上的最内边缘上。密封元件401可以比第一径向延伸构件320向上游延伸得更远并且比第二径向延伸构件330向下游延伸得更远。密封元件401可以从第一径向延伸构件320和第二径向延伸构件330的一个周向边缘延伸另到一个。此外，如将理解的是，密封元件401可与内转子112的特征(诸如内转子的齿部)相互作用，以防止相对高压空气从上游位置围绕翼型件118行进到下游位置。
67.根据一个或多个实施例，轮毂300预加扭转应力，使得当组装时，轮毂300的一个周向端在相邻轮毂300的另一周向端上施加周向载荷。例如，一个轮毂300的上游轮毂部分301的第二周向边缘305可以在相邻轮毂300的上游轮毂部分301的第一周向边缘303上施加周向载荷。此外，下游轮毂部分302的第一周向边缘307可以在相邻轮毂300的下游轮毂部分
302的第二周向边缘309上施加周向载荷。因为轮毂300一旦组装，就完全围绕发动机10的轴向中心线轴线12延伸，所以周向载荷在围绕轴向中心线轴线12的整个圆周上平移，从而将轮毂300锁定在一起就位。
68.根据一个或多个实施例，每个轮毂300包括轴向壁310，其基本在轴向方向上从第一径向延伸构件320和第二径向延伸构件330中的一个延伸。更具体地，尤其参考图5和6，轴向壁310可以从第一径向延伸构件320和第二径向延伸构件330中的一个朝向第一径向延伸构件320和第二径向延伸构件330中的另一个延伸。具体地，对于所示的实施例，轴向壁310在下游方向上从第一径向延伸构件320延伸。根据一个或多个实施例，轴向壁310可以沿第一径向延伸构件320或第二径向延伸构件330的整个径向高度径向延伸。径向壁310可以包括第一表面311和第二表面313。第一表面311可以与中心轮毂部分304的第一周向边缘312齐平。第二表面313可以从第一径向延伸构件320朝向中心轮毂部分304的第一周向边缘312延伸。第二表面313可以与中心轮毂部分304的第一周向边缘312形成第一锐角，并且可以与第一径向延伸构件320形成第二锐角。
69.替代地，轴向壁310可以在上游方向上从第二径向延伸构件330延伸。利用这种结构，轴向壁310可以在上游方向上从第二径向延伸构件330延伸，第一表面311可以与中心轮毂部分304的第二周向边缘314齐平，并且第二表面313可以从第二径向延伸部分320朝向中心轮毂部分304的第二周向边缘314延伸。第二表面313可以与中心轮毂部分304的第二周向边缘314形成第一锐角，并且可以与第二径向延伸构件330形成第二锐角。
70.根据一个或多个实施例，弹簧构件450定位成与第一径向延伸构件320和第二径向延伸构件330中的至少一个相邻和/或联接到第一径向延伸构件320和第二径向延伸构件330中的至少一个。更具体地，对于所示的实施例，弹簧构件450设置在第一径向延伸构件320和第二径向延伸构件330之间的空间中。弹簧构件450可以设置在密封元件401的在径向方向r上的外表面上。根据一个或多个实施例，弹簧构件450是金属片弹簧(例如，折叠或以其他方式形成图5所示横截面形状的金属片)。如图5所示，弹簧构件450可以具有恒定的厚度t。弹簧构件450也可以附接到第一径向延伸构件320和第二径向延伸构件330中的一个。例如，如图4-5所示，弹簧构件450经由紧固件460附接到第二径向延伸构件330。紧固件460可以是螺母和螺栓结构。替代地，弹簧构件450可以由其他附接结构(诸如焊接、铜焊、粘合剂或本领域已知的其他附接结构)附接到第一径向延伸构件320和第二径向延伸构件330中的一个。根据一个或多个实施例，整个弹簧构件450设置在第一径向延伸构件320和第二径向延伸构件330之间的空间中。
71.根据一个或多个实施例，并进一步参考图7，弹簧构件450包括基本在周向方向c上延伸的第一部分451、基本邻近于第一部分451在轴向方向上延伸的第二部分452、基本邻近于第二部分452在周向方向上延伸的第三部分454以及基本邻近于第三部分454和第一部分451在轴向方向上延伸的第四部分456。角部可以设置在相邻的第一部分451、第二部分452、第三部分454以及第四部分456之间。在第二部分452和第三部分454之间的角部可以形成为第一抵接部分453，并且在第三部分454和第四部分456之间的角部可以形成为第二抵接部分455。根据一个或多个实施例，第三部分454可以比第一部分451短，并且第二部分452可以比第四部分456短。第一抵接部分453可以具有比第二抵接部分455更大的曲率半径的曲率。在所示的特定实施例中，第一部分包括两个用于插入紧固件460的开口459。
72.再次参考图7中的示例性弹簧构件450的特写视图，对于所示实施例，弹簧构件450的厚度t基本上是恒定的。然而，弹簧构件450沿径向方向的高度在下游端大于上游端。
73.现在参考图8至图10，描述了上述弹簧构件450的各种替代示例性实施例，标注为弹簧构件450’、450”、450
”’
。弹簧构件450’、450”、450
”’
可以以与图7的示例性弹簧构件450和上文描述的方式基本相同的方式配置。例如，与图7的实施例和上面描述的一样，弹簧构件450’、450”、450
”’
的第一部分451可以附接到第二径向延伸构件330。
74.然而，对于图8至10的实施例，弹簧构件450’、450”、450
”’
可以具有沿径向方向r从上游端到下游端基本相等的高度。
75.进一步，在某些示例性实施例中，诸如图9和10的示例性实施例，弹簧构件450”、450
”’
可能不是完整的环路。例如，图7和图8的实施例是完整的环路，包括第一部分451、第二部分452、第三部分454和第四部分456，以及第一抵接部分453和第二抵接部分455。然而，相比之下，图9的弹簧构件450”可以省略第二部分452，使得弹簧构件450”由第一部分451、第三部分454和第四部分456以及第一抵接部分453和第二抵接部分形成，并且呈u形。进一步，对于图10的实施例，弹簧构件450
”’
可以省略第二部分452和第三部分454以及第一抵接部分453，使得弹簧构件450
”’
由第一部分451和第四部分456以及第二抵接部分455形成，呈l形。
76.仍然参考图5和6，将解释轮毂300和弹簧构件450的组装。图5是根据一个或多个实施例的组装之前的两个轮毂300和轮毂护罩组件400的径向方向r的横截面视图，图6是根据一个或多个实施例的组装之后的两个轮毂300和轮毂护罩组件400的径向方向的横截面视图。
77.如上所述，轮毂300在组装之前可以预加扭转应力，使得当轮毂300如图6所示组装时，每个轮毂的扭转应力将周向载荷施加在相邻的轮毂300上，从而将组装好的轮毂300锁定在一起。然而，轮毂300的扭转预应力可能不足以将轮毂300锁定在一起。例如，如果轮毂300由cmc形成，由于增加的刚度，扭转预应力可能不足以提供周向位移以在操作期间将轮毂300锁定在一起。
78.因此，根据一个或多个实施例，弹簧构件450设置在第一径向延伸构件320和第二径向延伸构件330之间的空间中。如图5所示，在组装之前，弹簧构件450延伸超过中心轮毂部分304的第二周向边缘314。然而，当轮毂300组装在一起时，轴向壁310的第一表面311抵靠第二抵接部分455并将第二抵接部分455推向中心轮毂部分304的第一周向边缘312，直到弹簧构件450完全处于第一径向延伸构件320和第二径向延伸构件330之间的空间中，并且每个轮毂300的上游轮毂部分301、中心轮毂部分304以及下游轮毂部分302的第一周向边缘303、314、307与相邻的轮毂300的的上游轮毂部分301、中心轮毂部分304以及下游轮毂部分302的第二周向边缘305、314、309齐平或几乎齐平。当轴向壁310的第一表面311将第二抵接部分455推向中心轮毂部分304的第一周向边缘312时，第一抵接部分453抵接轴向壁310的第二表面313。因此，每个轮毂300的轴向壁310的第二表面313和相邻轮毂300的轴向壁310的第一表面311在弹簧构件450上施加相对的周向力以压缩弹簧构件450。转而，压缩的弹簧构件450在相邻轮毂300的轴向壁310的第一表面311上施加周向载荷，从而将组装好的轮毂300锁定在一起，如图6所示。
79.根据一个或多个实施例，当弹簧构件450如上所述地被压缩时，弹簧构件450在第
三部分454处的周向长度可以从如图5所示的组装之前的第一周向长度lc1减小到如图6所示的组装之后的第二周向长度lc2。
80.如图7-8所示的环路形状的弹簧构件450、450’，可以施加最大的周向载荷。然而，在一些应用中，较少的周向载荷可能足以将轮毂300锁定在一起。在这种情况下，可以采用u形弹簧构件450”或l形弹簧构件450
”’
。此外，弹簧构件可以是直接或间接在相邻轮毂300上产生周向载荷的其他类型的弹簧。
81.对于反向旋转的外转子翼型件118而言，具有在操作期间相对于相邻的轮毂护罩保持锁定以提供对屈曲的稳定性和可接受的空气力学的轮毂护罩通常是有益的。根据一个或多个实施例，弹簧元件450设置在轮毂300中，其本身可被预加应力以用作扭力弹簧，以产生将轮毂300锁定在一起所必需的干涉力，使得轮毂护罩可以实现在操作过程中被锁定在一起。根据一个或多个实施例，轮毂由cmc形成并且弹簧元件450由金属片形成，使得弹簧元件450明显比轮毂300软，从而允许用于给定力的更大的位移。这种结构能够在具有偏转和硬件的固有尺寸变化的宽范围操作条件下将轮毂护罩保持在锁定状态。
82.现在参考图11，示出了根据一个或多个实施例的组装用于涡轮发动机的翼型件组件的方法500的流程图。方法500包括步骤s501，形成多个翼型件118，每个翼型件118具有带有一对延伸构件320、330的轮毂300。根据一个或多个实施例，一对延伸构件320、330可以是形成为径向壁的第一径向延伸构件320和第二径向延伸构件330。上面阐述了可以形成的翼型件118、轮毂300以及延伸构件320、330的不同实施例。
83.方法500进一步包括步骤s502，将弹簧构件450、450’、450”、450
”’
插入限定在每个翼型件118的一对延伸构件320、330之间的空间中。上面阐述了弹簧构件450、450’、450”、450
”’
的不同实施例。
84.方法500进一步包括步骤s503，以周向布置将翼型件118布置成彼此相邻，使得每个轮毂300的一部分在周向方向上压缩相邻弹簧构件450、450’、450”、450
”’
的一部分。压缩的弹簧构件450、450’、450”、450
”’
将周向载荷施加到相邻轮毂300的部分上以将相邻翼型件118锁定在一起。
85.图12是根据一个或多个实施例的组装之后的三个轮毂300和轮毂护罩组件的后立体图，并且图13是根据一个或多个实施例的组装之后的三个轮毂300和轮毂护罩组件的前立体图。图14是根据一个或多个实施例的组装之后的轮毂300和轮毂护罩组件的横截面视图。图15是根据一个或多个实施例的轮毂护罩组件的后立体图，其中轮毂300被移除，并且图16是根据一个或多个实施例的轮毂护罩组件的前立体图，其中轮毂300被移除。
86.图12-14的轮毂300类似于上述关于图4-6描述的那些。例如，图12-14中描绘的每个轮毂300包括第一径向延伸构件320和第二径向延伸构件330，每个径向延伸构件在径向方向上从轮毂300的内表面沿径向方向r向内延伸，在其间形成空间。
87.然而，对于图12-14的实施例，每个轮毂300的第一延伸构件320在其周向端处包括倾斜部分323(具体参见图13)。当从纵向方向l观察时，每个倾斜部分323是倾斜的，从而与由径向方向r和纵向方向l限定的平面形成锐角。
88.此外，每个轮毂300的延伸构件330在其周向端处包括倾斜部分333(具体参见图12)。当在纵向方向l上观察时，每个倾斜部分333是倾斜的，从而与由径向方向r和纵向方向l限定的平面形成锐角。每个轮毂300的延伸构件330可进一步在延伸构件330的前方纵向端
处(面向形成在第一径向延伸构件320和第二径向延伸构件330之间的空间)包括另一个倾斜部分335。当在周向方向c上观察时，每个倾斜部分335是倾斜的，从而与由径向方向和周向方向c限定的平面形成锐角。
89.每个轮毂300设置在级间密封件410的外表面上(沿径向方向r)。根据一个或多个实施例，级间密封件410是设置在密封件420的沿径向方向r的外表面上的环形结构。在一个或多个实施例中，级间密封件410可以形成为一起形成环形结构的段。密封件420可以是蜂窝状密封件，用于形成具有相对于密封件420旋转的一个或多个齿部的气流密封件。替代地，密封件420可以是任何其他合适的结构。密封件420可以以任何合适的方式(例如，焊接)附接到级间密封件410，或者可以与级间密封件410一体地形成。
90.轮毂护罩组件包括附接到级间密封件410的第一楔形结构610(具体参见图12)和第二楔形结构620(具体参见图13)。第一楔形结构610和第二楔形结构620可以附接到级间密封件410的外表面，或与级间密封件410的外表面一体地形成。例如，第一楔形结构610和第二楔形结构620可以钎焊到级间密封件410。第一楔形结构610在所示实施例中设置在第二楔形结构620的后部。如图所示，第一楔形结构610和第二楔形结构620连同级间密封件410可以跨越多个叶片。替代地，每个叶片可以具有单独的第一楔形结构610和第二楔形结构620。
91.具体参照图12和14以及图15，第一楔形结构610包括第一主体611和在纵向方向l上从第一主体611的后表面向后延伸的楔型部613。每个楔型部613限定沿径向方向r向外定向的尖端。所示的示例性楔型部613在纵向方向l上观察时为三角形。第一楔形结构610进一步包括在径向方向r上从第一主体611的外表面延伸的钩部615。钩部615呈u形，在径向方向r上向内开口。
92.第一主体611的后表面可以是倾斜的，以便与延伸构件330的倾斜部分335抵接并齐平。该倾斜可以帮助轮毂300与级间密封件410的定位和对准。如图12所示，根据一个或多个实施例，第一主体611的倾斜的后表面可以跨越级间密封件410的两个段。
93.楔型部613的径向外表面在延伸构件330的周向端处抵接倾斜部分333。当燃气涡轮发动机10不运行时，楔型部613的径向外表面可以与倾斜部分333齐平。此外，楔型部613可以具有比倾斜部分333更大的径向尺寸。
94.保持结构630可以是环形保持环，其形成为具有裂口的单个环形环或形成为一起形成环形环的区段。根据一个或多个实施例，保持结构630插入第一楔形结构610的面向内的钩部615中，并且面向内的钩部615钩在保持结构630上。根据一个或多个实施例，保持结构630的径向外表面的至少一部分和两个纵向表面都与钩部615接触。保持结构630可以保持在钩部615内，使得保持结构630和级间密封件410之间存在间隙。保持结构630可以在燃气涡轮发动机10不运行时帮助保持每个级间密封件410。
95.现在特别参考图13-14以及图16，第二楔形结构620包括第二主体621和在径向方向r上从第二主体621的外表面向外延伸的楔型部623。每个楔型部623限定沿径向方向r向外定向的尖端。所示的示例性楔型部623在纵向方向l上观察时是三角形的。根据一个或多个实施例，第一楔形结构610的楔型部613在纵向方向上与第二楔形结构的楔型部623对齐。
96.楔型部623的径向外表面在延伸构件320的周向端处抵接倾斜部分323。当燃气涡轮发动机10不运行时，楔型部623的径向外表面可以与倾斜部分323齐平。此外，楔型部623
可以具有比倾斜部分323更大的径向尺寸。
97.在燃气涡轮发动机10的操作期间，随着外转子翼型件118在周向方向c上旋转，级间密封件410在第一楔形结构610和第二楔形结构620上施加在径向方向r上向外的离心力。这离心力将楔型部613、623推入延伸构件330、320的倾斜部分333、323中。根据一个或多个实施例，楔型部613、623可以在径向方向r上被压缩，这转而使楔型部613、623在周向方向上膨胀，压靠在倾斜部分333、323上。也就是说，楔型部613、623在对应的倾斜部分333、323上施加周向力以将延伸构件330、320中的每一个压向相邻的延伸构件330、320，其将延伸构件330、320及其对应的轮毂300在周向方向c上锁定在一起。
98.图17示出了根据一个或多个实施例的组装用于涡轮发动机的翼型件组件的方法700的流程图。方法700包括步骤s701，形成多个翼型件118，每个翼型件具有带有一对延伸构件320、330的轮毂300。根据一个或多个实施例，该对延伸构件320、330可以是形成为径向壁的第一径向延伸构件320和第二径向延伸构件330。上面阐述了可以形成的翼型件118、轮毂300和延伸构件320、330的不同实施例。
99.方法700进一步包括步骤s702，将第一楔形结构610和第二楔形结构620附接到级间密封件410的外表面上。例如，第一楔形结构610和第二楔形结构620可以钎焊到级间密封件410的外表面。替代地，第一楔形结构610和第二楔形结构620可以与级间密封件410的外表面一体地形成。
100.方法700进一步包括步骤s703，将第一楔形结构610和第二楔形结构620插入到限定在每个翼型件118的一对延伸构件320、330之间的空间中。第一楔形结构610和第二楔形结构620以及保持结构630的细节如上所述。
101.方法700进一步包括步骤s704，以周向布置将翼型件118布置成彼此相邻，使得第一楔形结构610的楔形部613和第二楔形结构620的楔形部623抵接对应的延伸构件330、320的倾斜部分333、323。
102.方法700进一步包括步骤s705，将保持结构630插入穿过第一楔形结构610的钩部615。一旦插入，保持结构630由钩部615保持。
103.方法700进一步包括步骤s706，旋转翼型件118，使得在径向方向r上的离心力将楔型部613、623推入延伸构件330、320的倾斜部分333、323中，这转而将周向力施加到延伸构件330、320的倾斜部分333、323上。
104.该书面描述使用示例来公开本发明的方面，包括最佳模式，并且还使得本领域技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何结合的方法。本发明的可专利范围由权利要求书限定，并且可以包括本领域技术人员想到的其他示例。如果这些其他示例包括与权利要求书的字面语言没有差异的结构元件，或者如果它们包括与权利要求书的字面语言没有实质性差异的等效结构元件，则这样的其他示例意图在权利要求书的范围内。
105.以下条项的主题提供了进一步的方面：
106.一种用于涡轮发动机的翼型件组件，涡轮发动机限定轴向方向、径向方向以及周向方向，翼型件组件包括：第一翼型件，第一翼型件沿径向方向限定第一端；第一轮毂，第一轮毂设置在第一翼型件的第一端并包括至少部分地在径向方向上延伸的第一延伸构件；第二翼型件，第二翼型件与第一翼型件相邻，第二翼型件沿径向方向限定第一端；第二轮毂，
第二轮毂设置在第二翼型件的第一端并包括至少部分地在径向方向上延伸的第二延伸构件；和周向偏置组件，周向偏置组件能够与第一延伸构件、第二延伸构件或两者一起操作，用于在第一延伸构件、第二延伸构件或两者上施加周向力。
107.根据这些条项中的一个或多个的翼型件组件，其中周向偏置组件是第一护罩组件，并且其中第一护罩组件包括第一弹簧构件，第一弹簧构件联接到第一延伸构件、定位成与第一延伸构件相邻，或两者。
108.根据这些条项中的一个或多个的翼型件组件，进一步包括：第二周向偏置组件，第二周向偏置组件配置为第二护罩组件，其中第二护罩组件包括第二弹簧构件，第二弹簧构件联接到第二延伸构件、定位成与第二延伸构件相邻，或两者，并且其中第一弹簧构件配置成对第二轮毂施加周向载荷。
109.根据这些条项中的一个或多个的翼型件组件，其中，第一轮毂和第二轮毂是扭力弹簧，并且其中第一轮毂在第二轮毂上施加扭力。
110.根据这些条项中的一个或多个的翼型件组件，进一步包括：除了第一翼型件和第二翼型件之外的多个相邻翼型件，其中多个相邻翼型件包括第三翼型件和第四翼型件，第三翼型件在多个相邻翼型件的一端，第四翼型件在多个相邻翼型件的另一端，其中第三翼型件与第二翼型件相邻，并且第二翼型件的第二弹簧构件将周向载荷施加在设置在第三翼型件上的第三轮毂上，并且其中第四翼型件与第一翼型件相邻，并且第四翼型件的第四弹簧构件将周向载荷施加在第一轮毂上。
111.根据这些条项中的一个或多个的翼型件组件，其中，第一延伸构件是第一对延伸构件的一部分，第一对延伸构件在轴向方向上间隔开以在其间限定第一空间，并且其中，第一护罩组件设置在第一对延伸构件之间的第一空间中。
112.根据这些条项中的一个或多个的翼型件组件，进一步包括：第二翼型件，第二翼型件与第一翼型件相邻，第二翼型件沿径向方向限定第一端；第二轮毂，第二轮毂设置在第二翼型件的第一端并包括至少部分地在径向方向上延伸的第二对延伸构件，第二对延伸构件在轴向方向上间隔开以在其间限定第二空间；以及第二周向偏置组件，第二周向偏置组件配置为第二护罩组件，其中第二护罩组件包括设置在第二对延伸构件之间的第二空间中的第二弹簧构件，并且其中，第一弹簧构件配置成对第二轮毂施加周向载荷。
113.根据这些条项中的一个或多个的翼型件组件，其中第二轮毂包括在轴向方向上从第二对延伸构件中的一个延伸的轴向壁，并且其中，第一弹簧构件将周向载荷施加在轴向壁上。
114.根据这些条项中的一个或多个的翼型件组件，其中，第二弹簧构件附接到第二对延伸构件中的另一个。
115.根据这些条项中的一个或多个的翼型件组件，其中，第一护罩组件进一步包括密封元件，密封元件联接到第一弹簧构件或与第一弹簧构件一起形成。
116.根据这些条项中的一个或多个的翼型件组件，其中，第一弹簧构件是金属片弹簧。
117.根据这些条项中的一个或多个的翼型件组件，其中，其上设置有第一轮毂的第一翼型件的第一端是沿径向方向的内端。
118.根据这些条项中的一个或多个的翼型件组件，其中，周向偏置组件包括周向偏置块，周向偏置块至少部分地定位在第一轮毂的第一延伸构件和第二轮毂的第二延伸构件之
间。
119.根据这些条项中的一个或多个的翼型件组件，其中，周向偏置块包括楔型部，楔型部限定沿径向方向向外定向的尖端。
120.根据这些条项中的一个或多个的翼型件组件，其中，第一延伸构件和第二延伸构件各自限定倾斜表面，并且其中，楔型部沿周向方向定位在第一延伸构件和第二延伸构件的倾斜表面之间。
121.根据这些条项中的一个或多个的翼型件组件，其中，周向偏置块包括楔型部和至少部分地定位在第一轮毂的第一延伸构件和第二轮毂的第二延伸构件之间的钩部，并且其中，周向偏置组件进一步包括至少部分地定位在由钩部形成的通道中的保持构件。
122.根据这些条项中的一个或多个的翼型件组件，其中，第一轮毂和第二轮毂中的每一个包括陶瓷基复合材料。
123.一种限定轴向方向、径向方向以及周向方向的涡轮发动机，包括：压缩机区段；燃烧区段；和涡轮区段，其中压缩机区段或涡轮区段包括翼型件组件，翼型件组件包括：第一翼型件，第一翼型件沿径向方向限定第一端；第一轮毂，第一轮毂设置在第一翼型件的第一端并包括至少部分地在径向方向上延伸的第一延伸构件；第二翼型件，第二翼型件与第一翼型件相邻，第二翼型件沿径向方向限定第一端；第二轮毂，第二轮毂设置在第二翼型件的第一端并包括至少部分地在径向方向上延伸的第二延伸构件；和周向偏置组件，周向偏置组件能够与第一延伸构件、第二延伸构件或两者一起操作，用于在第一延伸构件、第二延伸构件或两者上施加周向力。
124.根据这些条项中的一个或多个的涡轮发动机，其中，周向偏置组件是第一护罩组件，并且其中，第一护罩组件包括弹簧构件，弹簧构件联接到第一延伸构件、定位成与第一延伸构件相邻，或两者。
125.根据这些条项中的一个或多个的涡轮发动机，其中，周向偏置组件包括周向偏置块，周向偏置块至少部分地定位在第一轮毂的第一延伸构件和第二轮毂的第二延伸构件之间。