专利名称：可变定子叶片组件的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及燃气轮机，更具体而言涉及一种燃气轮机的可变定子叶片组件。
背景技术：
自从1950年以来，可变定子叶片组件就一直用于航空燃气轮机压缩机中。这种压缩机具有交替列的静叶和动叶。对于不同的进入空气流，一列可变定子叶片的叶片翼面绕着其纵向轴转动到不同的位置，使得空气流直冲下游相邻的一列压缩机动叶。每个叶片翼面具有径向向里突出的叶柄(vane stem)，该叶柄通常在一个内罩扇面的孔中的聚合物衬套中转动。通常的内罩扇面具有大约30度的环形范围并且具有容纳每个叶片的孔并且每个孔包括一个围绕一个叶柄的衬套。内罩扇面有助于确定压缩机空气流通路。通常的内罩扇面具有两个叶柄的线接触止动销，其中一个止动销位于叶柄的槽中以将所有叶柄都保持在孔中。一个密封支持件与罩扇面相连。30度到180度的内罩扇面是公知的。
尽管如此，科学家和工程师们仍在继续探寻改善的可变定子叶片组件。
发明内容
本发明的一个实施例的第一种表述是一个可变定子叶片组件，该组件包括一个可变定子叶片翼面，一个拱形前罩，和一个拱形后罩。该翼面可以设置在燃气轮机的压缩机中。当设置在压缩机中时，翼面包括具有耐磨涂层的叶柄，并且叶柄径向向里地突出。拱形前罩包括具有耐磨涂层的第一表面槽，并且拱形后罩包括具有耐磨涂层的第二表面槽。拱形前罩和后罩可以和第一和第二表面槽设置在一起，以限定出一个容纳叶柄的孔。当叶柄在孔中转动时，除了任何中间润滑剂以外，叶柄的耐磨涂层和第一和第二表面槽的耐磨涂层是相互接触的。
本发明的一个实施例的第二种表述是一个可变定子叶片组件，该组件包括一个可变定子叶片翼面，一个拱形前罩，和一个拱形后罩。翼面设置在燃气轮机的压缩机中。翼面包括具有耐磨涂层的径向向里突出的叶柄。拱形前罩包括具有耐磨涂层的第一表面槽，并且拱形后罩包括具有耐磨涂层的第二表面槽。拱形前罩和后罩和第一和第二表面槽设置在一起，以限定出一个容纳叶柄的孔。当叶柄在孔中转动时，除了任何中间润滑剂以外，叶柄的耐磨涂层和第一和第二表面槽的耐磨涂层是相互接触的。
在本发明的实施例的第一种和/或第二种表述的一个例子中，提供了一种去除衬套减轻重量的设计。在同样或不同的例子中，叶柄以一个环形法兰为尾端，当叶柄容纳在孔中时，该法兰覆盖至少拱形前罩和后罩的一部分，从而相对于传统线接触止动销而言，能提供一个更高级的叶柄径向固定特征。在同样或不同的例子中，耐磨涂层基本上由碳化钨组成，其对于基本上400华氏摄氏度到基本上1000华氏摄氏度的工作温度具有极好的耐磨，这种温度范围预期是用于目前技术水平的燃气轮机设计中的可变定子叶片所要承受的温度，并且这种温度范围超出了常规聚合物或石磨衬套的工作温度限度。
附图示出了本发明的一个实施例。
图1是一个具有可变定子叶片组件的燃气轮机的一个实施例的中心线以上的示意性的、前视剖面图，其示出了180度拱形前罩和可变定子叶片组件的可变定子叶片翼面的径向向内部分，为了清楚而移除了密封支承件；图2是移除翼面后，沿着图1中线2-2截取的图1中的可变定子叶片组件的示意图；图3是添加密封支承件后，沿着图1中线3-3截取的图1中的可变定子叶片组件的截面图；图4是为了便于看清而放大的图3中具有耐磨涂层的拱形前罩和后罩的示意图；图5是为了便于看清而放大的图3中具有耐磨涂层的翼面径向向里部分的示意图，该翼面包括叶柄；和图6是添加密封支承件后，沿着图1中线6-6截取的图1中的可变定子叶片组件的截面图。
具体实施例方式
现在参照附图，在图1-6中示出了本发明的一个实施例。图1-6的实施例的第一种表述是用于可变定子叶片组件10，该组件10包括可变定子叶片翼面12，一个拱形前罩14和一个拱形后罩16。翼面12可以设置在燃气轮机20的压缩机18中(只有内罩和发动机的压缩机的叶片部分在图1中示出)。翼面12包括具有耐磨涂层24的叶柄22，并且当设置在压缩机18中时，叶柄22径向向里突出。拱形前罩14包括具有耐磨涂层28的第一表面槽26，且拱形后罩16包括具有耐磨涂层32的第二表面槽30。拱形前罩和后罩14和16可以和第一和第二表面槽26和30设置在一起，以限定出一个容纳叶柄22的孔34。当叶柄22在孔34中转动时，除了任何中间润滑剂以外，叶柄22的耐磨涂层24和第一和第二表面槽26和30的耐磨涂层28和32是相互接触的。在一个例子中，拱形前罩和后罩14和16一起限定一个内罩扇面。
要注意的是，元件的耐磨涂层是这样一个涂层，其中该涂层相对于相对运动的磨损表面与涂层接触产生的磨耗量来说是更加耐磨的，同时其中该元件相对于同样的相对运动的磨损表面与元件具有同样的接触而产生的磨耗量来说是更加不耐磨的。在一个例子中，耐磨涂层基本上有0.10到0.15毫米厚度。还要注意的是，“除了任何中间润滑剂以外”不能解释为需要中间润滑剂。更进一步地要注意的是，在发生转动时两个元件相互接触的这种描述，并不排除不发生转动时这两个元件相互接触。
在图1-6的实施例的第一种表述中，可变定子叶片组件10包括多个具有耐磨涂层叶柄的附加可变定子叶片翼面12′(其基本上与翼面12相同)。在一种变形中，拱形前罩和后罩14和16具有多对涂有耐磨涂层的附加第一和第二表面槽26′和30′。在一种修改中，拱形前罩和后罩14和16可以和多对涂有耐磨涂层的附加第一和第二表面槽26′和30′设置在一起，以限定出多个附加孔34′来容纳所对应的一个附加可变定子叶片翼面12′的涂有耐磨涂层的叶柄。
在图1-6的实施例的第一种表述的一种装置中，拱形前罩和后罩14和16各自都具有至少30度的环形范围。在一种变形中，拱形前罩14具有基本上180度的环形范围，同时拱形后罩16具有基本上180度的环形范围。在一个例子中，正如本领域技术人员能够意识到的一样，由于维护的原因，180度便于拼合式压缩机外壳的使用(未示出)。其它的环形范围则背离了这点。
在图1-6的实施例的第一种表述的一种应用中，给第一和第二表面槽26和30的耐磨涂层28和32施加润滑，以此减少由于叶柄22在孔34中转动而产生的摩擦。在同样的或不同的应用中，给叶柄22的耐磨涂层24施加润滑，以此减少由于叶柄22在孔34中转动而产生的摩擦。在一个例子中，这种润滑通过粘合和/或不粘合到耐磨涂层上的润滑剂来提供。
在图1-6的实施例的第一种表述的原料的一种选择中，叶柄22与第一和第二表面槽26和30上的耐磨涂层24，28和32基本上由陶瓷组成。在一种变形中，陶瓷基本上由碳化钨组成。在一种修改中，叶柄22与第一和第二表面槽26和30上的耐磨涂层24，28和32采用石磨润滑。在一个例子中，叶柄22和拱形前罩和后罩14和16基本上由钢或钛组成。
在图1-6的实施例的第一种表述的一种实现中，叶柄22以环形法兰36为尾端，当叶柄22容纳在孔34中时该法兰覆盖至少拱形前罩和后罩14和16的一部分。在第一种变形中，可变定子叶片组件10包括前后罩止动螺栓38，当叶柄22设置在孔34中时该止动螺栓38穿过拱形前罩和后罩14和16设置。在第一种变形的一个例子中，当叶柄22容纳在孔34中时，可变定子叶片组件10包括一个与拱形前罩和后罩14和16相连的密封支承件40。在第二种变形中，当叶柄22容纳在孔中时，可变定子叶片组件10包括一个可以与拱形前罩和后罩14和16相连的密封支承件40，当相连的时候，该密封支承件40单独地与前罩和后罩14和16一起止动(也就是说，螺栓38在第二种变形中不采用)。
图1-6的实施例的第二种表述是用于可变定子叶片组件10，其包括可变定子叶片翼面12，一个拱形前罩14和一个拱形后罩16。翼面12设置在燃气轮机20中的压缩机18中。翼面12包括径向向里突出的、具有耐磨涂层24的叶柄22。拱形前罩14包括具有耐磨涂层28的第一表面槽26，且拱形后罩16包括具有耐磨涂层32的第二表面槽30。拱形前罩和后罩14和16和第一和第二表面槽26和30设置在一起，以限定出一个容纳叶柄22的孔34。当叶柄22在孔34中转动时，除了任何中间润滑剂以外，叶柄22的耐磨涂层24和第一和第二表面槽26和30的耐磨涂层28和32相互接触。
图1-6的实施例的第一和/或第二种表述的一个例子中，压缩机18为高压压缩机并且燃气轮机20为一种航空燃气轮机。在一种结构中，可变定子叶片组件10包括一个杠杆臂(未示出)，该杠杆臂通过一个由一个控制器(未示出)来控制的致动器(未示出)来使其移动，并且该杠杆臂使得枢销(未示出)转动从翼面12径向向外伸展。在一种变形中，螺母42拧到安装的止动螺栓38上，并且密封件44与密封支承件40相连，其中密封件44与连接在燃气轮机20的高压转子(未示出)上的曲径式密封齿(未示出)相配合。
要注意的是，在图1-6的实施例的第一种表述的应用，原料的选择，实现等等同样适用于图1-6的实施例的第二种表述。
虽然已经通过一个实施例的几种不同表述的描述来阐明本发明，但是申请人的目的并不是将所附的权利要求的精神和范围约束或限制在这样的详细描述中。对于本领域技术人员来说，在不脱离本发明的范围下，可以进行多种其它的变形，改变和替换。
权利要求
1.一种可变定子叶片组件(10)，包括a)可以设置在燃气轮机(20)的压缩机(18)中的可变定子叶片翼面(12)，其中翼面包括具有耐磨涂层(24)的叶柄(22)，并且当设置在压缩机中时叶柄径向向里突出；b)包括具有耐磨涂层(28)的第一表面槽(26)的拱形前罩(14)；和c)包括具有耐磨涂层(32)的第二表面槽(30)的拱形后罩(16)，其中拱形前罩和后罩可以和第一表面槽和第二表面槽设置在一起，以限定出一个容纳叶柄的孔(34)，并且当叶柄在孔中转动时，除了任何中间润滑剂以外，叶柄的耐磨涂层和第一和第二表面槽的耐磨涂层是相互接触的。
2.如权利要求1所述的可变定子叶片组件，还包括多个具有涂有耐磨涂层的叶柄(22)的附加可变定子叶片翼面(12′)，其中拱形前罩和后罩具有多对涂有耐磨涂层的附加第一和第二表面槽(26′和30′)，其中拱形前罩和后罩可以和多对涂有耐磨涂层的附加第一和第二表面槽设置在一起，以限定出多个容纳相应的一个附加可变定子叶片翼面的涂有耐磨涂层的叶柄的附加孔(34′)。
3.如权利要求2所述的可变定子叶片组件，其中拱形前罩和后罩各自都具有至少30度的环形范围。
4.如权利要求3所述的可变定子叶片组件，其中拱形前罩具有基本上180度的环形范围，同时拱形后罩具有基本上180度的环形范围。
5.如权利要求1所述的可变定子叶片组件，其中给第一和第二表面槽的耐磨涂层施加润滑，以减少由于叶柄在孔中转动而产生的摩擦。
6.如权利要求1所述的可变定子叶片组件，其中给叶柄的耐磨涂层施加润滑，以减少由于叶柄在孔中转动而产生的摩擦。
7.如权利要求1所述的可变定子叶片组件，其中叶柄与第一和第二表面槽上的耐磨涂层基本上由陶瓷组成。
8.如权利要求7所述的可变定子叶片组件，其中陶瓷基本上由碳化钨组成。
9.如权利要求1所述的可变定子叶片组件，其中叶柄以一个环形法兰(36)为尾端，当叶柄容纳在孔中时，该法兰覆盖至少拱形前罩和后罩的一部分。
10.如权利要求9所述的可变定子叶片组件，还包括前后罩止动螺栓(38)，当叶柄容纳在孔中时该止动螺栓(38)穿过拱形前罩和后罩。
全文摘要
可变定子叶片组件(10)包括可变定子叶片翼面(12)，一个拱形前罩(14)和一个拱形后罩(16)。翼面可以设置在燃气轮机的压缩机中。当位于压缩机中时，翼面包括具有耐磨涂层的叶柄(22)，并且叶柄径向向里突出。拱形前罩包括具有耐磨涂层的第一表面槽，且拱形后罩包括具有耐磨涂层的第二表面槽。拱形前罩和后罩可以和第一表面槽和第二表面槽设置在一起，以限定出一个容纳叶柄的孔。当叶柄在孔中转动时，除了任何中间润滑剂以外，叶柄的耐磨涂层和第一和第二表面槽的耐磨涂层是相互接触的。
文档编号F04D29/56GK1982674SQ20061017286
公开日2007年6月20日 申请日期2006年11月22日 优先权日2005年11月22日
发明者J·E·古特克内希特 申请人:通用电气公司