专利名称：定子环结构的制作方法
技术领域：
本发明通常涉及燃气涡轮发动机，更具体地说，涉及一种用于与燃气涡轮发动机一起使用的独特的定子环结构。
背景技术：
—些已知的压縮机包括定子叶片组件，该定子叶片组件包括多个定子叶片，各个定子叶片包括在相邻的转子叶片行之间延伸的翼型。 一些已知的定子叶片组件包括多个定子环，各定子环联接到压縮机外壳的圆周槽上。 一些已知的定子环包括多个周向地联接在一起的段。至少一些已知的定子环使用相同的段。 —些已知的翼型与一系列固有频率相关联。更具体地说，定子叶片的数量和压
縮机的转速的组合可能与转子叶片的固有频率一致，这可能引起振动应力。为了有利于
避免固有频率并因而减少振动应力，一些已知的燃气涡轮发动机接合非均匀的叶片间距
(NUVS)。然而，NUVS定子环的各种结构和单独的段需要特定的组装顺序。不合适的定子环
组件可能导致高的应力和/或旋转翼型的故障，其任一个均可能最终导致强迫停机。因此，
接合NUVS而获得的好处可能因误组装定子叶片组件而减少或完全丧失。 为了有利于恰当地装配NUVS定子叶片组件，一些已知的定子环在每个定子环接
合更多的段或者通过压縮机外壳中的销接合定子环外径中的匹配槽。然而，仅介绍这些已
知的实施例不能有效地对组装定子叶片组件进行墨菲-验证。本申请中所使用的墨菲_验
证被限定为意味修改装置，以有利于减少发生误差、误用或故障的机会。 本发明接合一种独特的定子环结构，其有利于对独立于以前的实施例并在没有修
改的条件下容易改装到现存的外壳中的组装过程进行墨菲_验证。
发明内容
在一个实施例中，提供了一种用于组装定子环的方法。该方法包括提供第一多个段、提供第二多个段以及将第一多个段周向地联接到第二多个段上，该第一多个段包括第一段，该第一段包括形成有第一切口的第一周向末端和形成有与第一切口互补的第二切口的第二周向末端，该第二多个段包括第二段，该第二段包括形成有第三切口的第一周向末端和形成有与第三切口互补的第四切口的第二周向末端。 在另一实施例中，提供了一种用于压縮机中的定子环。该定子环包括第一多个段和第二多个段，该第一多个段包括第一段，该第一段包括形成有第一切口的第一周向末端和形成有与第一切口互补的第二切口的第二周向末端，其中，第一多个段构成为周向地联接在一起，该第二多个段包括第二段，该第二段包括带有第三切口的第一周向末端和带有与第三切口互补的第四切口的第二周向末端，其中，第二多个段构成为周向地联接在一起。
在又一实施例中，提供一种用于燃气涡轮发动机中的压縮机。该压縮机包括压縮机外壳和联接到压縮机外壳上的定子环。该定子环包括第一多个段和第二多个段，该第一多个段包括第一段，该第一段包括形成有第一切口的第一周向末端和形成有与第一切口互补的第二切口的第二周向末端，其中，第一多个段构成为周向地联接在一起，该第二多个段包括第二段，该第二段包括带有第三切口的第一周向末端和带有与第三切口互补的第四切口的第二周向末端，其中，第二多个段构成为周向地联接在一起。
图1是一种示范性的燃气涡轮发动机的示意图； 图2是通过图1中所示的示范性的多级燃气涡轮发动机而限定的已知的气体流路径的示意图； 图3是与图1中所示的示范性的燃气涡轮发动机一起使用的接合非均匀的叶片间距的已知的定子环的示意性的端视图； 图4是与图1中所示的示范性的燃气涡轮发动机一起使用的一种示范性的定子环的示意性的端视图，该定子环包括第一多个段和第二多个段，第一多个段在周向末端上接合第一关键性地限定的几何形状，第二多个段在周向末端上接合第二关键性地限定的几何形状； 图5是与图4中所示的第一多个段一起使用的一种示范性的段的透视 图6是图5中所示的示范性的段的平面图； 图7是与图4中所示的第二多个段一起使用的一种示范性的段的透视 图8是图7中所示的示范性的段的平面图； 图9是图4中所示的用于将第一多个段联接到第二多个段上的第一示范性的联接段的平面图；以及 图10是图4中所示的用于将第一多个段联接到第二多个段上的第二示范性的联
接段的平面图。 部件列表 IO燃气涡轮发动机；12压縮机；16燃烧器；20涡轮；22转子叶片；23定子叶片；24
驱动轴；28气体；34定子叶片；40定子叶片组件；42上半部；44下半部；46、4S、50上半段；51转子轮；52、54、56、58下半段；59静止的压縮机外壳；60气体流路径；62a第一切口 ；62b
第二切口 ；64a第三切口 ；64b第四切口 ；66弓形侧；80定子环组件；82下半段；84上半段；86第一联接段；88第二联接段；92下半部；94上半部；96第一接头；98第二接头。
具体实施例方式
本文中所描述的系统和方法通过接合在周向末端上包括关键性地限定的几何形
状的段而使定子叶片组件的恰当组装成为可能。 图1是一种示范性的燃气涡轮发动机10的示意图。按串联的轴向流布置，燃气涡轮发动机10包括压縮机12、燃烧器16以及涡轮20。压縮机12和涡轮20联接到驱动轴24上。 在工作期间，发动机10上游的气体28流入将气体压縮的压縮机12中。压縮气体被引导至燃烧器组件16，该燃烧器组件将压縮气体与燃料混合，并点燃燃料_气体混合物。 产生的燃烧气体被引导至涡轮20，该涡轮从气体流吸取机械旋转能并旋转驱动轴24。
图2是穿过多级压縮机12而延伸的已知的气体流路径60的示意性的端视图。在 示范性的实施例中，压縮机12包括十七个压縮机级。注意，本发明并不限于级的任何数量， 因为示范性的实施例并不旨在以任何方式限定本发明。 压縮机12的各个级包括联接到转子轮51上的多个周向隔开的转子叶片22和联 接到静止的压縮机外壳59上的多个周向隔开的定子叶片23。定子叶片23各包括在相邻 的转子叶片22的相邻行之间延伸的翼型(没有标号)。在示范性的实施例中，转子叶片22 从转子轮51沿径向向外延伸。驱动轴58联接到转子轮51上。定子叶片23和转子叶片22 定位在气体流路径60中。 在工作期间，驱动轴58驱动转子轮51。转子叶片22与定子叶片23协作，以向气 体流路径60传递动能，这有利于增加压縮机12中的气体压力。 图3是在燃气涡轮发动机10内接合非均匀的叶片间距(NUVS)的已知的定子叶片 组件40的示意性的端视图。压縮机12限定环形流路径并包括至少一个转子轮51，该转子 轮包括多个沿径向向外延伸的周向隔开的转子叶片22。定子叶片组件40与转子轮51相 邻，并处于其下游。在示范性的实施例中，定子叶片组件40包括沿着线B-B分开的上半部 42和下半部44。 在示范性的实施例中，上半部42包括三个相同的周向隔开的段46、48以及50。上 半段46、48以及50各包含约60。的径向弧A2。在示范性的实施例中，上半段46、48以及 50各包括十六个周向隔开的定子叶片34，该定子叶片以在各对周向相邻的定子叶片34之 间限定的大致均匀的间隔Sl而定向。 在示范性的实施例中，下半部44包括四个周向隔开的段52、54、56以及58。下半 段52、54以及56相同，各包含约46。的径向弧A3。在示范性的实施例中，下半段52、54以 及56各包括十二个周向隔开的定子叶片34，该定子叶片具有在各对周向相邻的定子叶片 34之间限定的大致均匀的间隔S2。此外，在示范性的实施例中，下半段58包含约42°的径 向弧A4，并包括十一个周向隔开的定子叶片34，该定子叶片具有大致均匀的间隔S2。
因此，在示范性的已知的实施例中，定子叶片组件40包括总共九十五个定子叶片 34，其中，上半部42具有在绕着定子叶片组件40的周边的各对周向相邻的定子叶片34之 间限定的间隔Sl，下半部44具有在绕着定子叶片组件40的周边的各对周向相邻的定子叶 片34之间限定的间隔S2。 图4-10图示了示范性的段82、84、86以及88，其如以下更详细描述的那样，在各个 段82、84、S6以及88的周向末端上包括关键性地限定的几何形状62和64，该几何形状有利 于恰当地组装定子环组件80。 图4图示了一种示范性的定子环组件80，其包括下半部92和上半部94，其中，下 半部92和上半部94构成为联接在第一接头96和第二接头98处。 在示范性的实施例中，下半部92包括第一多个段82，上半部94包括第二多个段 84、86以及88。第一多个段也被称为多个下半段82，第二多个段84、86以及88也被称为上 半段84以及联接段86和88。联接段86被定位成接近接头96，联接段88被定位成接近接 头98。在一个备选的实施例中，上半部94包括多个上半段84以及联接段86和88。在另一备选的实施例中，下半部92包括至少一个下半段82和联接段86，上半部94包括至少一 个上半段84和联接段88。注意，本发明并不限于段或部的任何数量，因为示范性的实施例 并不旨在以任何方式限定本发明。 图5和图6图示了示范性的下半段82，图7和图8图示了示范性的上半段84。下 半段82包括形成有第一切口 62a的第一周向末端和形成有第二切口 62b的第二周向末端， 第二切口62b与第一切口62a互补。下半段82构成为周向地联接到其它下半段82上。上 半段84包括形成有第三切口 64a的第一周向末端和形成有第四切口 62b的第二周向末端， 第四切口 64b与第三切口 64a互补。上半段84构成为周向地联接到其它上半段84上。注 意，本发明并不限于独特的切口的任何数量，因为示范性的实施例并不旨在以任何方式限 定本发明。 在示范性的实施例中，第一切口 62a和第二切口 62b大致相似，第三切口 64a和第 四切口 64b大致相似。更具体地说，在示范性的实施例中，第一切口 62a和第二切口 62b大 致垂直于下半段82的弓形侧66，第三切口 64a和第四切口 64b相对于上半段84的弓形侧 66倾斜。注意，本发明并不限于任何独特的切口，因为示范性的实施例并不旨在以任何方式 限定本发明，相反可以包括任何有利于减少发生误差、误用或故障的机会的切口，包括平直 的切口 、带角度的以及阶梯型的切口 。 图9图示了示范性的联接段86，图10图示了示范性的联接段88。如上所述，联接 段86和88分别被定位成接近接头96和98，并且各联接段86和88构成为将下半部92联 接到上半部94上。因此，各联接段86和88包括第一切口 62a和第二切口 62b中的至少一 个，其构成为联接到下半段82上，并包括第三切口 64a和第四切口 64b中的至少一个，其构 成为联接到上半段84上。 在示范性的实施例中，各联接段86和88包括垂直的末端切口 62和倾斜的末端切 口 64，其中，垂直的末端切口 62构成为联接到下半段82上，倾斜的末端切口 64构成为联接 到上半段84上。 在段82、84、86以及88的周向末端上使用关键性地限定的几何形状62a、62b、64a 以及64b，有利于通过防止一个带有周向末端切口 62的段与另一具有周向末端切口 64的段 的安装来恰当地组装定子环80。例如，在示范性的实施例中，段82将由于各自不同的周向 末端切口 62和64而不能适当地与段84配合，导致可视的未对准。 此外，因为关键性地限定的几何形状62a、62b、64a以及64b的使用独立于压縮机 外壳的物理需求，所以不需要改变压縮机外壳以适应定子环80的安装。这种物理需求包括 但不限于每段的叶片数量、叶片间距、每半个定子环的段数量以及每个定子环的段数量。因 此，现有的定子环可以无须修改地被改装到外壳上。 用于本文所描述的独特的定子叶片结构的方法、装置以及系统有利于燃气涡轮发 动机的工作。更具体地说，独特的定子叶片结构有利于组装定子组件。本文所描述或所图 示的方法、装置或系统的实践既不限于燃料喷嘴波纹管的置换，也不限于普通的燃气涡轮 发动机。相反，可以独立地且与本文所述的其它构件和/或步骤分开地利用本文所描述或 所图示的方法、装置以及系统。 该撰写的描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并还能够使本领域的技术 人员实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统以及进行任何所接合的方法。本发明的
6可取得专利的范围由权利要求限定，并包括本领域的技术人员所想到的其它示例。如果这 些其它示例具有不同于权利要求的表述的构造元件，或者如果其包括与权利要求的表述无 实质差异的等同构造元件，那么，这些其它示例均旨在权利要求的范围内。虽然本发明的各 种实施例的具体特征可能显示在一些图中而未显示在其它图中，但这仅出于方便的目的。 根据本发明的原理，可以将一个附图的任何特征与任何其它附图的任何特征组合起来进行 参照和/或申明。 虽然通过各种具体的实施例而描述了本发明，但本领域的技术人员将认识到可以 利用权利要求的要旨和范围内的变型来实践本发明。
权利要求
一种用于压缩机(12)中的定子环(80)，所述定子环包括第一多个段(82)，包括第一段，该第一段包括形成有第一切口(62a)的第一周向末端和形成有第二切口(62b)的第二周向末端，所述第二切口与所述第一切口互补，其中，所述第一多个段构成为周向地联接在一起；以及第二多个段(84)，包括第二段，该第二段包括带有第三切口(64a)的第一周向末端和带有第四切口(64b)的第二周向末端，所述第四切口与所述第三切口互补，其中，所述第二多个段构成为周向地联接在一起。
2. 根据权利要求1所述的定子环组件(80)，其特征在于，所述第一多个段(82)还包括第一联接段(86)，该第一联接段包括形成有所述第三切口 (64a)和所述第四切口 (64b)中的至少一个的第一周向末端以及形成有所述第二切口 (62b)的第二周向末端。
3. 根据权利要求2所述的定子环组件(80)，其特征在于，所述第一多个段(82)还包括第二联接段(88)，该第二联接段包括形成有所述第一切口 (62a)的第一周向末端以及形成有所述第三切口 (64a)和所述第四切口 (64b)中的至少一个的第二周向末端。
4. 根据权利要求2所述的定子环组件(80)，其特征在于，所述第二多个段(84)还包括第二联接段(88)，该第二联接段包括形成有所述第一切口 (62a)的第一周向末端以及形成有所述第三切口 (64a)和所述第四切口 (64b)中的至少一个的第二周向末端。
5. 根据权利要求1所述的定子环组件(80)，其特征在于，所述第二多个段(84)的各个段包括带有所述第三切口 (64a)的第一周向末端以及带有所述第四切口 (64b)的第二周向末端。
6. 根据权利要求1所述的定子环组件(80)，其特征在于，所述第一切口 (62a)与所述第二切口 (62b)大致相似。
7. 根据权利要求1所述的定子环组件(80)，其特征在于，所述第三切口 (64a)与所述第四切口 (64b)大致相似。
8. —种用于燃气涡轮发动机(10)中的压縮机(12)，所述压縮机包括压縮机外壳(59);以及联接到所述压縮机外壳上的定子环(80)，其中，所述定子环包括第一多个段(82)，包括第一段，该第一段包括形成有第一切口 (62a)的第一周向末端和形成有第二切口 (62b)的第二周向末端，所述第二切口与所述第一切口互补，其中，所述第一多个段构成为周向地联接一起；以及第二多个段(84)，包括第二段，该第二段包括带有第三切口 (64a)的第一周向末端和带有第四切口 (64b)的第二周向末端，所述第四切口与所述第三切口互补，其中，所述第二多个段构成为周向地联接在一起。
9. 根据权利要求8所述的压縮机(12)，其特征在于，所述第一多个段(82)还包括第一联接段(86)，该第一联接段包括形成有所述第三切口 (64a)和所述第四切口 (64b)中的至少一个的第一周向末端以及形成有所述第二切口 (62b)的第二周向末端。
10. 根据权利要求9所述的压縮机(12)，其特征在于，所述第一多个段(82)还包括第二联接段(88)，该第二联接段包括形成有所述第一切口 (62a)的第一周向末端以及形成有所述第三切口 (64a)和所述第四切口 (64b)中的至少一个的第二周向末端。
全文摘要
本发明提供了一种用于压缩机(12)中的定子环(80)。该定子环包括第一多个段(82)，该第一多个段包括第一段，该第一段包括形成有第一切口(62a)的第一周向末端和形成有与第一切口互补的第二切口(62b)的第二周向末端，其中，该第一多个段构成为周向地联接在一起。定子环还包括第二多个段(84)，该第二多个段包括第二段，该第二段包括带有第三切口(64a)的第一周向末端和带有与第三切口互补的第四切口(64b)的第二周向末端，其中，该第二多个段构成为周向地联接在一起。
文档编号F04C29/00GK101709702SQ20091017593
公开日2010年5月19日 申请日期2009年9月11日 优先权日2008年9月12日
发明者D·R·斯普拉彻尔, M·T·赫森, R·S·登马克 申请人:通用电气公司