專利名稱：用于組裝旋轉(zhuǎn)機器的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
文中所述的實施例主要涉及旋轉(zhuǎn)機器，且更具體地涉及用于組裝渦輪發(fā)動機的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
至少一些公知的渦輪發(fā)動機包括多個旋轉(zhuǎn)渦輪葉片或輪葉，這些旋轉(zhuǎn)渦輪葉片或輪葉傳送高溫流體，或更具體的是傳送燃燒氣體經(jīng)過燃氣渦輪發(fā)動機或傳送蒸汽經(jīng)過蒸汽渦輪發(fā)動機。公知的輪葉通常在渦輪發(fā)動機內(nèi)聯(lián)接到轉(zhuǎn)子的輪部分上并與轉(zhuǎn)子相協(xié)作以形成渦輪區(qū)段。此外，公知的渦輪輪葉通常布置成軸向相繼的列。許多公知的渦輪發(fā)動機還包括多個靜止的噴嘴節(jié)段，這些靜止的噴嘴節(jié)段傳送向下游朝向旋轉(zhuǎn)輪葉流經(jīng)該發(fā)動機的流體。各噴嘴節(jié)段均與相關(guān)的渦輪輪葉列相結(jié)合而通常稱為渦輪級，且大多數(shù)公知的渦輪發(fā)動機都包括多個渦輪級。此外，至少一些公知的燃氣渦輪發(fā)動機還包括多個旋轉(zhuǎn)壓縮機葉片，這些葉片傳送空氣經(jīng)過燃氣渦輪發(fā)動機。公知的旋轉(zhuǎn)壓縮機葉片通常聯(lián)接到轉(zhuǎn)子的輪部分上且與該轉(zhuǎn)子相協(xié)作以形成壓縮機區(qū)段。這類公知的壓縮機葉片通常布置成軸向相繼的列。許多公知的壓縮機還包括多個靜止的定子節(jié)段，這些定子節(jié)段向下游朝向旋轉(zhuǎn)壓縮機葉片傳送空氣。各定子節(jié)段均與相關(guān)的葉片列相結(jié)合而通常稱為壓縮機級，且大多數(shù)公知的渦輪發(fā)動機壓縮機都包括多個級。許多公知的渦輪噴嘴和壓縮機定子節(jié)段從渦輪和壓縮機中各個的外部殼體部分朝向轉(zhuǎn)子沿徑向向內(nèi)延伸。因此，分別在相鄰的輪葉列和葉片列之間限定環(huán)形流動通路。密封裝置通常定位在環(huán)形通路內(nèi)以有助于降低渦輪內(nèi)的流體泄漏和降低壓縮機內(nèi)的空氣泄漏。由于許多公知的密封裝置暴露于高壓和/或高溫流體達很長的時間期間，故頻繁地檢查此類密封裝置以判斷是否需要修理。然而，檢查通常需要大范圍地拆卸渦輪發(fā)動機，包括至少部分地移除相鄰的渦輪輪葉列或壓縮機葉片列。此外，許多公知的噴嘴和定子節(jié)段由昂貴的合金制成，而且這些節(jié)段的成本和重量與節(jié)段的徑向長度成正比地增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明內(nèi)容以簡化形式對以下在具體實施方式
中進一步描述的概念進行了選擇性介紹。本發(fā)明內(nèi)容并非意圖鑒定所主張主題的關(guān)鍵特征或基本特征，也非意圖用于幫助確定所主張主題的范圍。在一個方面，提供了一種用于組裝旋轉(zhuǎn)機器的方法。該方法包括提供含有多個轉(zhuǎn)子輪的旋轉(zhuǎn)元件。該方法還包括定位該旋轉(zhuǎn)元件，使得靜止部分的至少一部分至少部分地圍繞旋轉(zhuǎn)元件延伸。該方法還包括組裝級間密封機構(gòu)，這包括將第一掛鉤(hook)裝置的至少一部分聯(lián)接到旋轉(zhuǎn)元件上，以及還包括將第二掛鉤裝置的至少一部分聯(lián)接到第一掛鉤裝置上。第一掛鉤裝置和第二掛鉤裝置沿徑向位于該靜止部分的至少一部分的內(nèi)部。
在另一方面，提供了一種用于旋轉(zhuǎn)機器的級間密封機構(gòu)。旋轉(zhuǎn)機器具有旋轉(zhuǎn)元件和靜止部分，而旋轉(zhuǎn)元件具有多個轉(zhuǎn)子輪。級間密封機構(gòu)包括可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到至少一個轉(zhuǎn)子輪上的橋接部分。橋接部分沿軸向在轉(zhuǎn)子輪之間延伸。橋接部分包括第一掛鉤裝置。級間密封機構(gòu)還包括至少部分地外接橋接部分的環(huán)部分。環(huán)部分包括可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到第一掛鉤裝置上的第二掛鉤裝置。在另一方面，提供了一種渦輪發(fā)動機。渦輪發(fā)動機包括旋轉(zhuǎn)元件，該旋轉(zhuǎn)元件包括多個轉(zhuǎn)子輪和至少部分地圍繞旋轉(zhuǎn)元件延伸的靜止部分。渦輪發(fā)動機還包括至少一個級間密封機構(gòu)。級間密封機構(gòu)包括可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到至少一個轉(zhuǎn)子輪上的橋接部分。橋接部分沿軸向在轉(zhuǎn)子輪之間延伸。橋接部分包括第一掛鉤裝置。級間密封機構(gòu)還包括至少部分地外接橋接部分的環(huán)部分。環(huán)部分包括可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到第一掛鉤裝置上的第二掛鉤裝置。


圖1是示例性渦輪發(fā)動機的示意圖；圖2是可結(jié)合圖1中所示的燃氣渦輪發(fā)動機使用并沿著區(qū)域2截取的壓縮機的一部分的放大的截面視圖；圖3是可結(jié)合圖1中所示的燃氣渦輪發(fā)動機使用并沿著區(qū)域3截取的渦輪的一部分的放大的截面視圖；圖4是可結(jié)合圖2中所示的壓縮機使用并沿著區(qū)域4截取的示例性級間密封機構(gòu)的一部分的放大的截面視圖；圖5是可結(jié)合圖3中所示的渦輪使用并沿著區(qū)域5截取的示例性級間密封機構(gòu)的一部分的放大的截面視圖；以及圖6是示出了組裝圖1中所示的燃氣渦輪發(fā)動機的一部分的示例性方法的流程圖。零件清單100燃燒渦輪發(fā)動機(旋轉(zhuǎn)機器)102壓縮機103燃燒器組件104燃燒器106燃料噴嘴組件108 渦輪110 轉(zhuǎn)子111轉(zhuǎn)子軸向中心線112壓縮機轉(zhuǎn)子組件114壓縮機定子組件116壓縮機殼體118流動通路124多個級126轉(zhuǎn)子葉片組件1 定子葉片組件
130壓縮機轉(zhuǎn)子盤/輪132轉(zhuǎn)子葉片翼型部分134葉片附接機構(gòu)136轉(zhuǎn)子葉片頂端部分140壓縮機輪轂148壓縮機上游(低壓力)區(qū)域149流動箭頭150壓縮機下游(高壓力)區(qū)域152渦輪轉(zhuǎn)子組件巧4渦輪隔板(diaphragm)組件156渦輪殼體158流動通路164多個級166輪葉組件168噴嘴組件170渦輪轉(zhuǎn)子輪174輪葉附接機構(gòu)180渦輪輪轂182 渦輪間隔件(spacer)184渦輪轉(zhuǎn)子輪188渦輪上游(高壓力)區(qū)域189流動箭頭190渦輪下游(低壓力)區(qū)域200級間密封機構(gòu)202橋接部分203機械緊固裝置204第一掛鉤裝置206環(huán)部分208第二掛鉤裝置210軸向區(qū)段211預(yù)定的徑向距離212第一徑向延伸部214第一軸向延伸部216第一軸向距離θ工第一軸向延伸部和第一徑向延伸部之間的角度218第一環(huán)形開口220密封區(qū)段222迷宮密封裝置2 第二徑向延伸部
2 第二軸向延伸部2 第二軸向距離θ 2第二軸向延伸部和第二徑向延伸部之間的角度230第二環(huán)形開口232第三軸向距離234 部件300級間密封機構(gòu)302橋接部分303機械緊固裝置304第一掛鉤裝置306環(huán)部分308第二掛鉤裝置310軸向區(qū)段311預(yù)定的徑向距離312第一徑向延伸部314第一軸向延伸部316第一軸向距離θ工第一軸向延伸部和第一徑向延伸部之間的角度318第一環(huán)形開口320密封區(qū)段322迷宮密封裝置3 第二徑向延伸部3 第二軸向延伸部3 第二軸向距離θ 2第二軸向延伸部和第二徑向延伸部之間的角度330第二環(huán)形開口332第三軸向距離334 部件400示例性方法402提供旋轉(zhuǎn)元件…404定位旋轉(zhuǎn)元件，使得…406組裝級間密封機構(gòu)408聯(lián)接第一掛鉤裝置的至少一部分…410聯(lián)接第二掛鉤裝置的至少一部分…412聯(lián)接密封區(qū)段的至少一部分…
具體實施例方式圖1是旋轉(zhuǎn)機器(也即渦輪發(fā)動機)且更具體地是示例性燃氣渦輪發(fā)動機100的示意圖。發(fā)動機100包括壓縮機102和燃燒器組件103，該燃燒器組件103包括多個燃燒器104，各燃燒器104均包括燃料噴嘴組件106。在示例性實施例中，發(fā)動機100還包括渦輪108和公共的壓縮機/渦輪轉(zhuǎn)子110(有時稱為轉(zhuǎn)子110)。轉(zhuǎn)子110限定了轉(zhuǎn)子軸向中心線111。在一個實施例中，發(fā)動機100是MS9001E發(fā)動機，有時稱為9E發(fā)動機，可從紐約州的斯卡奈塔第市的通用電氣公司購得。圖2是結(jié)合燃氣渦輪發(fā)動機100使用并沿著區(qū)域2(圖1中所示)截取的壓縮機102的一部分的放大的截面視圖。壓縮機102包括壓縮機轉(zhuǎn)子組件112，以及靜止部分或更具體的是壓縮機定子組件114，它們定位在至少部分地限定流動通路118的壓縮機殼體116內(nèi)。在示例性實施例中，壓縮機轉(zhuǎn)子組件112形成轉(zhuǎn)子110的一部分。此外，在示例性實施例中，壓縮機102定向為大致對稱地圍繞轉(zhuǎn)子軸向中心線111。而且，在示例性實施例中，壓縮機102是燃氣渦輪發(fā)動機100的一部分。作為備選，壓縮機102為任何旋轉(zhuǎn)的、帶有葉片的、多級流體傳輸設(shè)備，其包括但不限于獨立的流體壓縮單元或風(fēng)扇。壓縮機102包括多個級124，其中，各個級IM均包括一列周向間隔開的轉(zhuǎn)子葉片組件1 和一列定子葉片組件128，有時稱為定子導(dǎo)葉。在示例性實施例中，轉(zhuǎn)子葉片組件126聯(lián)接到輪部分上，或更具體的是經(jīng)由附接機構(gòu)134聯(lián)接到壓縮機轉(zhuǎn)子盤或輪130上，使得各葉片組件126均從壓縮機轉(zhuǎn)子輪130沿徑向向外延伸。此外，在示例性實施例中，多個壓縮機轉(zhuǎn)子輪130和多個葉片附接機構(gòu)134至少部分地限定大體上會聚的壓縮機輪轂140。此外，各組件126均包括轉(zhuǎn)子葉片翼型部分132，其從葉片附接機構(gòu)134沿徑向向外延伸至轉(zhuǎn)子葉片頂端部分136。壓縮機級IM與包括但不限于空氣的運動或工作流體相協(xié)作，使得該運動流體在接連(或隨后)的級124中壓縮。級間密封機構(gòu)200聯(lián)接到各轉(zhuǎn)子輪130和/或葉片附接機構(gòu)134上。在操作中，壓縮機102由渦輪108經(jīng)由轉(zhuǎn)子110而旋轉(zhuǎn)。從低壓區(qū)域或壓縮機上游區(qū)域148經(jīng)由級124收集的流體通過轉(zhuǎn)子葉片翼型部分132朝向定子葉片組件1 傳送。流體受到壓縮且流體的壓力隨著流體如由流動箭頭149所示那樣傳送經(jīng)過流動通路118而增大。更具體而言，流體繼續(xù)流動經(jīng)過后續(xù)的級124，而流動通路118大體上隨著相繼的級1 而縮小，以有助于在流體傳送經(jīng)過流動通路118時對流體壓縮和加壓。壓縮和加壓的流體隨后傳送到高壓區(qū)域或壓縮機下游區(qū)域150以便在渦輪發(fā)動機100內(nèi)使用。圖3是可結(jié)合燃氣渦輪發(fā)動機100使用并沿著區(qū)域3 (圖1中所示)截取的渦輪108的一部分的放大的截面視圖。渦輪108包括渦輪轉(zhuǎn)子組件152。渦輪108還包括多個靜止葉片，或渦輪隔板組件154，它們定位在至少部分地限定流動通路158的渦輪殼體156內(nèi)。在示例性實施例中，渦輪轉(zhuǎn)子組件152形成轉(zhuǎn)子110的一部分。而且，在示例性實施例中，渦輪108定向為大致對稱地圍繞轉(zhuǎn)子軸向中心線111。而且，在示例性實施例中，渦輪108形成燃氣渦輪發(fā)動機100的一部分。作為備選，渦輪108為任何旋轉(zhuǎn)的、帶有葉片的、多級能量轉(zhuǎn)換設(shè)備，包括但不限于蒸汽渦輪。渦輪108包括多個級164，其中，各個級164均包括一列周向間隔開的轉(zhuǎn)子葉片，或輪葉組件166，以及一列隔板組件154，或噴嘴組件168。在示例性實施例中，渦輪108包括三個相繼的級164。作為備選，渦輪108包括允許渦輪發(fā)動機100如文中所述那樣操作的任何數(shù)目的級164。此外，在示例性實施例中，輪葉組件166經(jīng)由輪葉附接機構(gòu)174聯(lián)接到渦輪轉(zhuǎn)子輪170上，使得各輪葉組件166均從渦輪轉(zhuǎn)子輪170沿徑向向外延伸。多個渦輪轉(zhuǎn)子輪170和多個輪葉附接機構(gòu)174至少部分地限定大體上發(fā)散的渦輪輪轂180。在示例性實施例中，渦輪108包括三個渦輪轉(zhuǎn)子輪170，而在各個輪170之間均具有一間隔件182，從而總共有五個渦輪轉(zhuǎn)子盤184。渦輪級164與包括但不限于燃燒氣體、蒸汽以及壓縮空氣的運動或工作流體相協(xié)作，使得該運動流體在接連的級164中膨脹。級間密封機構(gòu)300聯(lián)接到各轉(zhuǎn)子輪170和/或葉片附接機構(gòu)174上。在操作中，在示例性實施例中，渦輪108接收由燃料噴嘴組件106產(chǎn)生的高壓燃燒氣體。從高壓區(qū)域或渦輪上游區(qū)域188經(jīng)由噴嘴組件168收集的燃燒氣體通過輪葉組件166朝向隔板組件巧4傳送。當(dāng)燃燒氣體如由流動箭頭189所示那樣傳送經(jīng)過流動通路158時，燃燒氣體至少部分地解壓且燃燒氣體的壓力至少部分地減小。更具體而言，燃燒氣體繼續(xù)流動經(jīng)過后續(xù)的級164，而流動通路158在各個相繼的級164內(nèi)均大體上擴大，以當(dāng)氣體傳送經(jīng)過流動通路158時有助于對燃燒氣體解壓和減壓。解壓和減壓的燃燒氣體隨后排出到低壓力區(qū)域190中以便在渦輪發(fā)動機100內(nèi)進一步使用或從渦輪發(fā)動機100排出。圖4是可結(jié)合壓縮機102使用并沿著區(qū)域4(圖2中所示)截取的示例性級間密封機構(gòu)200的一部分的放大的截面視圖。在示例性實施例中，級間密封機構(gòu)200完全且連續(xù)地外接轉(zhuǎn)子110。為清楚起見，轉(zhuǎn)子葉片翼型部分132(圖2中所示)并未在圖4中顯示。在示例性實施例中，級間密封機構(gòu)200包括橋接部分202，其沿軸向在一對相鄰的壓縮機轉(zhuǎn)子輪130之間延伸。橋接部分202可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到至少一個壓縮機轉(zhuǎn)子輪130上。具體而言，在示例性實施例中，部分202經(jīng)由包括但不限于螺母和螺栓的機械緊固裝置203而聯(lián)接到一對相鄰的壓縮機轉(zhuǎn)子輪130上。而且，橋接部分202完全且連續(xù)地外接轉(zhuǎn)子110。在示例性實施例中，橋接部分202包括第一掛鉤裝置204。此外，在示例性實施例中，級間密封機構(gòu)200包括環(huán)部分206，其至少部分地外接橋接部分202，且更具體地是以連續(xù)的360°外接橋接部分202。環(huán)部分206包括可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到第一掛鉤裝置204上的第二掛鉤裝置208。此外，在示例性實施例中，橋接部分202包括軸向區(qū)段210，該軸向區(qū)段210經(jīng)由機械緊固裝置203可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到一對相鄰的壓縮機轉(zhuǎn)子輪130上，使得輪130經(jīng)由軸向區(qū)段210至少部分地支承橋接部分202。在示例性實施例中，橋接部分202和環(huán)部分206均為完全一體的構(gòu)件，它們使用允許級間密封機構(gòu)200如文中所述那樣操作的任何制造工藝而形成，該制造工藝包括但不限于鍛造工藝。作為備選，橋接部分202和/或環(huán)部分206由多個部件、構(gòu)件和/或區(qū)段使用允許級間密封機構(gòu)200如文中所述那樣操作的任何制造工藝而制成，該制造工藝包括但不限于銅焊工藝和/或使用快接硬件的聯(lián)接工藝。此外，在示例性實施例中，級間密封機構(gòu)200定位成距軸向中心線111為預(yù)定的徑向距離211。級間密封機構(gòu)200相對于軸向中心線111定位，以有助于減小定子葉片組件128的長度(未示出)，且從而降低制造和組裝渦輪發(fā)動機100(圖1、圖2和圖3中所示)的資本成本和降低渦輪發(fā)動機100的總體重量。因此，相比于其它公知的渦輪發(fā)動機，有助于減少運送成本。而且，減小定子葉片組件128的長度有助于減小組件128的暴露于流經(jīng)壓縮機102的空氣的表面區(qū)域輪廓(未示出)，從而降低組件1 中隨著時間的推移而會導(dǎo)致組件1 蠕變變形的相關(guān)機械應(yīng)力。此類機械應(yīng)力包括但不限于由沖擊空氣流在組件上引起的作為組件128的表面面積的函數(shù)的作用力和與此類引起的作用力和組件128的長度成正比的彎曲力矩。此外，在示例性實施例中，第一掛鉤裝置204包括從軸向區(qū)段210延伸的第一徑向延伸部212。更具體而言，在示例性實施例中，第一徑向延伸部212從軸向區(qū)段210沿徑向向外延伸。第一掛鉤裝置204還包括聯(lián)接到第一徑向延伸部212上的第一軸向延伸部214。因此，在示例性實施例中，橋接部分202為完全整體的構(gòu)件，其包括軸向區(qū)段210、第一徑向延伸部212，以及第一軸向延伸部214。第一軸向延伸部214從第一徑向延伸部212沿軸向大致延伸第一距離216。此外，在示例性實施例中，第一角度Q1限定在第一延伸部214和第一延伸部212之間。而且，第一延伸部214、第一延伸部212和軸向區(qū)段210限定第一環(huán)形開口 218。在示例性實施例中，角度Q1為近似90°。作為備選，角度Q1為允許級間密封機構(gòu)200如文中所述那樣操作的任何角度。此外，在示例性實施例中，環(huán)部分206包括大致外接橋接部分軸向區(qū)段210的密封區(qū)段220。在示例性實施例中，密封區(qū)段220包括多個迷宮密封裝置222。作為備選，密封區(qū)段220可包括允許級間密封機構(gòu)200如文中所述那樣操作的任何密封裝置。此外，在示例性實施例中，第二掛鉤裝置208包括聯(lián)接到密封區(qū)段220上的第二徑向延伸部224。第二延伸部2M從密封區(qū)段220沿徑向向內(nèi)延伸。第二掛鉤裝置208還包括聯(lián)接到第二徑向延伸部2M上的第二軸向延伸部226。因此，在示例性實施例中，環(huán)部分206為完全整體的構(gòu)件，其包括部件234、密封區(qū)段220、密封裝置222、第二徑向延伸部224，以及第二軸向延伸部226。第二軸向延伸部2 從第二徑向延伸部2M大致沿軸向延伸第二距離228。在示例性實施例中，第二距離2 近似等于第一距離216。作為備選，第一距離216和第二距離228分別具有有助于級間密封機構(gòu)200如文中所述那樣操作的任何尺寸關(guān)系。第二延伸部2 和第二延伸部2M在其間限定第二角度θ2。而且，第二延伸部226、第二延伸部2 和密封區(qū)段220限定第二環(huán)形開口 230。在示例性實施例中，角度θ 2為近似90°。作為備選，角度θ 2為允許級間密封機構(gòu)200如文中所述那樣操作的任何角度。此外，在示例性實施例中，第一環(huán)形開口 218在其中接收第二延伸部2 的至少一部分，以及第二環(huán)形開口 230在其中接收第一延伸部214的至少一部分，使得在掛鉤裝置204和208之間形成干涉配合或摩擦配合。此外，在示例性實施例中，第二掛鉤裝置208距相鄰壓縮機轉(zhuǎn)子輪130中的至少一個為第三距離232，其中，第三距離232分別比第一距離216和第二距離218 二者更長。分別比第一距離216和第二距離218 二者更長的第三距離232與分別形成在第一掛鉤裝置204和第二掛鉤裝置208之間的干涉配合的結(jié)合，有助于組裝和拆卸轉(zhuǎn)子110。更具體而言，此種組裝定向有助于第二掛鉤裝置208的軸向滑動運動。該軸向滑動運動有助于降低壓縮機102的拆卸量，以便例行檢查級間密封機構(gòu)200及其緊接的附近。在示例性實施例中，密封區(qū)段220經(jīng)由部件234聯(lián)接到上游壓縮機葉片附接機構(gòu)134上。作為備選，級間密封機構(gòu)200的定向可反轉(zhuǎn)，且以此種定向，密封區(qū)段220聯(lián)接到下游壓縮機葉片附接機構(gòu)134上，只要級間密封機構(gòu)200的定向有助于第二掛鉤裝置208如文中所述那樣從第一環(huán)形開口 218插入和移除。使用相鄰的壓縮機轉(zhuǎn)子輪130來支承級間密封機構(gòu)200的構(gòu)造有助于降低密封機構(gòu)200的總體重量和減少制造此類構(gòu)件的相關(guān)成本。而且，此類構(gòu)造有助于消除用以支承密封裝置222的附加轉(zhuǎn)子輪，且從而有助于降低轉(zhuǎn)子110的制造成本和運送重量。而且，在
1示例性實施例中，級間密封機構(gòu)200對于嵌在轉(zhuǎn)子110內(nèi)的附加旋轉(zhuǎn)構(gòu)件提供足夠的徑向支承。圖5是可結(jié)合渦輪108使用的沿著區(qū)域5(圖3中所示)截取的示例性級間密封機構(gòu)300的一部分的放大的截面視圖。在示例性實施例中，級間密封機構(gòu)300完全且連續(xù)地外接轉(zhuǎn)子110。為清楚起見，輪葉組件166(圖3中所示)并未在圖5中顯示。在示例性實施例中，級間密封機構(gòu)300包括橋接部分302，其大致沿軸向在一對相鄰渦輪轉(zhuǎn)子輪170之間延伸。橋接部分302可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到至少一個渦輪轉(zhuǎn)子輪170上。具體而言，在示例性實施例中，部分302經(jīng)由包括但不限于螺母和螺栓的機械緊固裝置303旋轉(zhuǎn)性地聯(lián)接到一對相鄰渦輪轉(zhuǎn)子輪170上。而且，橋接部分302完全且連續(xù)地外接轉(zhuǎn)子110。在示例性實施例中，橋接部分302包括第一掛鉤裝置304。此外，在示例性實施例中，級間密封機構(gòu)300包括至少部分地外接橋接部分302的環(huán)部分306。更具體而言，在示例性實施例中，環(huán)部分306完全且連續(xù)地外接橋接部分302。環(huán)部分306包括可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到第一掛鉤裝置304上的第二掛鉤裝置308。此外，在示例性實施例中，橋接部分302包括軸向區(qū)段310，該軸向區(qū)段310經(jīng)由機械緊固裝置303可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到相鄰的渦輪轉(zhuǎn)子輪170上，使得輪170經(jīng)由軸向區(qū)段310至少部分地支承橋接部分 302。在示例性實施例中，橋接部分302和環(huán)部分306分別為完全一體的構(gòu)件，它們使用允許級間密封機構(gòu)300如文中所述那樣操作的任何制造工藝而形成，該制造工藝包括但不限于鍛造工藝。作為備選，橋接部分302和/或環(huán)部分306由多個部件、構(gòu)件和/或區(qū)段使用允許級間密封機構(gòu)300如文中所述那樣操作的任何制造工藝而制成，該制造工藝包括但不限于銅焊工藝和/或使用緊固硬件的聯(lián)接工藝。此外，在示例性實施例中，級間密封機構(gòu)300定位成距軸向中心線111為預(yù)定的徑向距離311。更具體而言，級間密封機構(gòu)300相對于軸向中心線111定位，以有助于減小渦輪隔板組件IM的徑向長度(未示出)，使得相比于其它渦輪發(fā)動機有助于降低制造和組裝渦輪發(fā)動機100(圖1、圖2和圖3中所示)的資本成本，以及還使得總體重量降低。因此，還有助于減少相關(guān)的運送成本。減小渦輪隔板組件巧4的長度有助于降低組件IM的暴露于經(jīng)過渦輪108的蒸汽或燃燒氣流的表面區(qū)域輪廓(未示出)。因此，還有助于降低組件154中隨著時間的推移而會導(dǎo)致組件IM蠕變變形的相關(guān)機械應(yīng)力。此種機械應(yīng)力包括但不限于在組件上由沖擊空氣流引起的作為組件154的表面面積的函數(shù)的作用力和與此類引起的作用力和組件154的長度成正比的彎曲力矩。此外，在示例性實施例中，第一掛鉤裝置304包括聯(lián)接到軸向區(qū)段310上的第一徑向延伸部312。第一延伸部312從軸向區(qū)段310大致沿徑向向外延伸。第一掛鉤裝置304還包括聯(lián)接到第一延伸部312上的第一軸向延伸部314。因此，在示例性實施例中，橋接部分302為完全整體的構(gòu)件，其包括軸向區(qū)段310、第一徑向延伸部312和第一軸向延伸部314。第一延伸部314從徑向延伸部312大致沿軸向延伸第一軸向距離316。第一延伸部314和第一延伸部312在其間限定第一角度θ工。而且，第一延伸部314、第一延伸部312和軸向區(qū)段310限定第一環(huán)形開口 318。在示例性實施例中，角度Q1為近似90°。作為備選，角度θ工可為允許級間密封機構(gòu)300如文中所述那樣操作的任何角度。
而且，在示例性實施例中，環(huán)部分306包括大致外接橋接部分302的軸向區(qū)段310的密封區(qū)段320。在示例性實施例中，密封區(qū)段320可包括多個迷宮密封裝置322。作為備選，密封區(qū)段320包括允許級間密封機構(gòu)300如文中所述那樣操作的任何密封裝置。此外，在示例性實施例中，第二掛鉤裝置308包括聯(lián)接到密封區(qū)段320上的第二徑向延伸部324。第二延伸部3M從密封區(qū)段320沿徑向向內(nèi)延伸。第二掛鉤裝置308還包括聯(lián)接到第二延伸部3M上的第二軸向延伸部326。因此，在示例性實施例中，環(huán)部分306為完全整體的構(gòu)件，其包括部件334、密封區(qū)段320、密封裝置322、第二徑向延伸部324，以及第二軸向延伸部326。第二延伸部3 從第二徑向延伸部3M大致沿軸向延伸第二距離328。在示例性實施例中，第二距離3 近似等于第一距離316。作為備選，第一距離316和第二距離3 分別具有有助于級間密封機構(gòu)300如文中所述那樣操作的任何尺寸關(guān)系。第二延伸部3 和第二延伸部3M在其間限定第二角度θ2。而且，第二延伸部326、第二延伸部3 和密封區(qū)段320限定第二環(huán)形開口 330。在示例性實施例中，角度θ2為近似90°。作為備選，角度θ 2可為允許級間密封機構(gòu)300如文中所述那樣操作的任何角度。而且，在示例性實施例中，第一環(huán)形開口 318在其中接收第二延伸部3 的至少一部分，以及第二環(huán)形開口 330在其中接收第一延伸部314的至少一部分，使得在第一掛鉤裝置304和第二掛鉤裝置308之間形成干涉配合或摩擦配合。此外，在示例性實施例中，第二掛鉤裝置308距渦輪轉(zhuǎn)子輪170中的至少一個為第三距離332。第三距離332分別比第一距離316和第二距離318 二者更長。比第一距離316和第二距離318 二者更長的第三距離332與分別在第一掛鉤裝置304和第二掛鉤裝置308之間形成干涉配合的結(jié)合，通過促進第二掛鉤裝置308的軸向滑動運動而有助于組裝和拆卸轉(zhuǎn)子110，無需移除任何緊固硬件，和/或不需要任何新的快接硬件。而且，軸向運動有助于降低渦輪108的拆卸量，以便例行檢查級間密封機構(gòu)300及其緊接的附近。在示例性實施例中，密封區(qū)段320經(jīng)由部件334聯(lián)接到輪葉附接機構(gòu)174上。作為備選，級間密封機構(gòu)300的定向反轉(zhuǎn)且密封區(qū)段320聯(lián)接到下游渦輪輪葉附接機構(gòu)174上，因為級間密封機構(gòu)300的定向有助于第二掛鉤裝置308如文中所述那樣從第一環(huán)形開口 318插入和移除。使用相鄰的渦輪轉(zhuǎn)子輪170來支承級間密封機構(gòu)300相比于其它公知的渦輪發(fā)動機有助于降低機構(gòu)300的構(gòu)件的重量和制造此類構(gòu)件的相關(guān)成本。而且，此種構(gòu)造有助于消除用以支承密封裝置322的附加轉(zhuǎn)子輪和降低和/或消除間隔件182，從而有助于降低轉(zhuǎn)子110的制造成本和運送重量。而且，在示例性實施例中，級間密封機構(gòu)300對于嵌在轉(zhuǎn)子110內(nèi)的附加的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件提供足夠的徑向支承，該旋轉(zhuǎn)構(gòu)件包括但不限于冷卻空氣管道(未示出)。圖6是示出了組裝旋轉(zhuǎn)機器，或更具體的是燃氣渦輪發(fā)動機100(圖1、圖2和圖3中所示)中的一部分的示例性方法400的流程圖。在示例性實施例中，提供402旋轉(zhuǎn)元件，也即轉(zhuǎn)子110 (圖1、圖2、圖3、圖4和圖5中所示)，其包括多個相鄰的壓縮機轉(zhuǎn)子輪130 (圖2和圖4中所示)和/或相鄰的渦輪轉(zhuǎn)子輪170(圖3和圖5中所示)。轉(zhuǎn)子110定位404成使得靜止部分的至少一部分，例如壓縮機定子葉片組件128(圖2和圖4中所示)和/或渦輪隔板組件154(圖3和圖5中所示)，至少部分地圍繞轉(zhuǎn)子110延伸。組裝406用于壓縮機102的級間密封機構(gòu)200(在圖2和圖4中均有示出)和/或用于渦輪108的級間密封機構(gòu)300 (在圖3和圖5中均有示出)。因此，通過將橋接部分202和/或302 (分別在圖4和圖5中所示)的至少一部分聯(lián)接408到至少一個轉(zhuǎn)子輪130和/或170上，第一掛鉤裝置204和/或304(分別在圖4和圖5中所示)的至少一部分聯(lián)接408到轉(zhuǎn)子110上。此外，在示例性實施例中，通過將第二掛鉤裝置208和/或308的至少一部分插入到各自的大致環(huán)形的第一開口 218和/或318中，第二掛鉤裝置208和/或308的至少一部分聯(lián)接410到第一掛鉤裝置204和/或304上，該大致環(huán)形的第一開口 218和/或318分別由第一掛鉤裝置204和/或304至少部分地限定，使得分別在第一掛鉤裝置204和/或304的至少一部分和第二掛鉤裝置208和/或308的至少一部分之間形成干涉配合。此外，在示例性實施例中，通過分別距軸向中心線111(圖1、圖2、圖3、圖4和圖5中所示)為預(yù)定的徑向距離211和/或311 (分別在圖4和圖5中所示)地定位級間密封機構(gòu)200和/或300，密封區(qū)段220和/或320(分別在圖4和圖5中所示)的至少一部分聯(lián)接412到壓縮機轉(zhuǎn)子輪130和/或渦輪轉(zhuǎn)子輪170中的至少一個上。此種組裝方法以及相關(guān)的拆卸方法有助于降低組裝和拆卸的時間以及用于例行檢查的相關(guān)成本。更具體而言，調(diào)節(jié)安裝和移除此類級間密封機構(gòu)所需的減小的軸向長度有助于組裝和拆卸壓縮機和渦輪級間密封機構(gòu)二者。文中所述的是有助于組裝旋轉(zhuǎn)機器的方法和設(shè)備的示例性實施例，且更具體而言，該旋轉(zhuǎn)機器為壓縮機和渦輪，包括蒸汽渦輪和燃氣渦輪。此外，具體的是，通過減小安裝和移除此類級間密封機構(gòu)所需的軸向長度，壓縮機和渦輪級間密封機構(gòu)二者分別有助于組裝和拆卸壓縮機和渦輪。減小此類組裝/拆卸長度有助于減少拆卸和組裝時間以及用于例行檢查的相關(guān)成本。而且，距轉(zhuǎn)子軸向中心線足夠充分遠地定位級間密封機構(gòu)有助于減小壓縮機定子葉片和渦輪隔板組件的長度，這減小了暴露于空氣、蒸汽或燃燒氣流的此類葉片和組件的表面面積，且從而減小了隨著時間的推移可導(dǎo)致蠕變變形的機械應(yīng)力。而且，此種組件構(gòu)造有助于降低和/或消除用以支承壓縮機和渦輪密封裝置的附加轉(zhuǎn)子盤，包括輪和間隔件。減小靜止葉片和組件的長度以及消除盤有助于降低制造和構(gòu)建的資本成本以及壓縮機和渦輪轉(zhuǎn)子的運送重量。而且，壓縮機和渦輪的減小的重量有助于減小在操作速度范圍作用在用于壓縮機和渦輪二者的公共轉(zhuǎn)子上的離心力，從而降低對于增加檢查和維護成本的可能性。此外，減小的重量有助于降低用以加速和維持轉(zhuǎn)子速度的燃料消耗，從而降低了操作成本。此類級間密封機構(gòu)還對于嵌在轉(zhuǎn)子內(nèi)的附加旋轉(zhuǎn)構(gòu)件提供了足夠的徑向支承。文中所述的方法和系統(tǒng)不限于文中所述的具體實施例。例如，各個系統(tǒng)的構(gòu)件和/或各個方法的步驟可與文中所述的其它構(gòu)件和/或步驟獨立和分開地使用和/或?qū)嵤４送?，各個構(gòu)件和/或步驟還可結(jié)合其它的組裝套件和方法予以使用和實施。盡管本發(fā)明已根據(jù)各種具體實施例進行了描述，但本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認(rèn)識到的是，本發(fā)明可利用屬于權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)的修改而予以實施。
權(quán)利要求
1.一種用于旋轉(zhuǎn)機器(100)的級間密封機構(gòu)O00/300)，所述旋轉(zhuǎn)機器(100)具有旋轉(zhuǎn)元件(112/15 和靜止部分(114/1M)，所述旋轉(zhuǎn)元件具有多個轉(zhuǎn)子輪(130/170)，所述級間密封機構(gòu)包括可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到至少一個所述轉(zhuǎn)子輪上的橋接部分O02/302)，所述橋接部分沿軸向在所述轉(zhuǎn)子輪之間延伸，所述橋接部分包括第一掛鉤裝置(204/304)；以及至少部分地外接所述橋接部分的環(huán)部分O06/306)，所述環(huán)部分包括可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到所述第一掛鉤裝置上的第二掛鉤裝置008/308)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的級間密封機構(gòu)O00/300)，其特征在于，所述橋接部分(202/30 還包括軸向區(qū)段010/310)，所述軸向區(qū)段聯(lián)接到至少一個所述轉(zhuǎn)子輪(130/170)的至少一部分上，所述至少一個轉(zhuǎn)子輪至少部分地支承所述橋接部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的級間密封機構(gòu)O00/300)，其特征在于，所述第一掛鉤裝置(204/304)包括聯(lián)接到所述軸向區(qū)段(210/310)上的第一徑向延伸部012/312)，所述第一徑向延伸部從所述軸向區(qū)段沿徑向向外延伸預(yù)定的徑向距離011/311)；以及聯(lián)接到所述第一徑向延伸部上的第一軸向延伸部014/314)，所述第一軸向延伸部沿軸向從所述第一徑向延伸部延伸第一軸向距離016/316)，所述第一軸向延伸部和所述第一徑向延伸部在其間限定第一角度(Q1),所述第一軸向延伸部、所述第一徑向延伸部和所述軸向區(qū)段限定第一環(huán)形開口 018/318)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的級間密封機構(gòu)O00/300)，其特征在于，所述環(huán)部分(206/306)還包括密封區(qū)段O20/320)，所述密封區(qū)段大致外接所述橋接部分(202/302)的所述軸向區(qū)段010/310)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的級間密封機構(gòu)O00/300)，其特征在于，所述第二掛鉤裝置(208/308)包括聯(lián)接到所述密封區(qū)段(220/320)上的第二徑向延伸部OM/3M)，所述第二徑向延伸部從所述密封區(qū)段沿徑向向內(nèi)延伸；以及聯(lián)接到所述第二徑向延伸部上的第二軸向延伸部0沈/3沈)，所述第二軸向延伸部從所述第二徑向延伸部沿軸向延伸第二軸向距離0觀/3觀)，所述第二軸向距離(228/328)大致類似于所述第一軸向距離016/316)，所述第二軸向延伸部和所述第二徑向延伸部在其間限定第二角度(θ 2)，所述第二軸向延伸部、所述第二徑向延伸部和所述密封區(qū)段限定第二環(huán)形開口 Ο30/330)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的級間密封機構(gòu)Ο00/300)，其特征在于，所述第一環(huán)形開口(218/318)接收所述第二軸向延伸部0沈/3沈)的至少一部分，以及所述第二環(huán)形開口接收所述第一軸向延伸部014/314)的至少一部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的級間密封機構(gòu)Ο00/300)，其特征在于，所述第一角度(Q1)為大致90°，以及所述第二角度(θ 2)為大致90°。
8.一種渦輪發(fā)動機(100)，包括旋轉(zhuǎn)元件(112/152)，其包括多個轉(zhuǎn)子輪(130/170)；靜止部分(114/1Μ)，其至少部分地圍繞所述旋轉(zhuǎn)元件延伸；以及至少一個級間密封機構(gòu)Ο00/300)，其包括可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到至少一個所述轉(zhuǎn)子輪的延伸部上的橋接部分O02/302)，所述橋接部分沿軸向在所述轉(zhuǎn)子輪之間延伸，所述橋接部分包括第一掛鉤裝置(204/304)；以及至少部分地外接所述橋接部分的環(huán)部分O06/306)，所述環(huán)部分包括可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到所述第一掛鉤裝置上的第二掛鉤裝置008/308)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的渦輪發(fā)動機(100)，其特征在于所述橋接部分(202/30 還包括軸向區(qū)段，所述軸向區(qū)段(210/310)聯(lián)接到至少一個所述轉(zhuǎn)子輪(130/170)的至少一部分上，所述至少一個轉(zhuǎn)子輪至少部分地支承所述橋接部分；以及所述環(huán)部分(206/306)還包括密封區(qū)段O20/320)，所述密封區(qū)段大致外接所述橋接部分的所述軸向區(qū)段。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的渦輪發(fā)動機(100)，其特征在于，所述第一掛鉤裝置(204/304)包括聯(lián)接到所述軸向區(qū)段O10/310)上的第一徑向延伸部012/312)，所述第一徑向延伸部從所述軸向區(qū)段沿徑向向外延伸預(yù)定的徑向距離011/311)；以及聯(lián)接到所述第一徑向延伸部上的第一軸向延伸部014/314)，所述第一軸向延伸部從所述第一徑向延伸部沿軸向延伸第一軸向距離016/316)，所述第一軸向延伸部和所述第一徑向延伸部在其間限定第一角度(Q1),所述第一軸向延伸部、所述第一徑向延伸部和所述軸向區(qū)段限定第一環(huán)形開口 018/318)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于組裝旋轉(zhuǎn)機器的方法和設(shè)備。具體而言，一種級間密封機構(gòu)(200/300)定位在旋轉(zhuǎn)機器(100)內(nèi)，該旋轉(zhuǎn)機器具有靜止部分(114/154)和具有多個轉(zhuǎn)子輪(130/170)的旋轉(zhuǎn)元件(112/152)。級間密封機構(gòu)包括可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到至少一個轉(zhuǎn)子輪上的橋接部分(202/302)。橋接部分沿軸向在轉(zhuǎn)子輪之間延伸。橋接部分包括第一掛鉤裝置(204/304)。級間密封機構(gòu)還包括至少部分地外接橋接部分的環(huán)部分(206/306)。環(huán)部分包括可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到第一掛鉤裝置上的第二掛鉤裝置(208/308)。
文檔編號F01D11/00GK102383865SQ20111019242
公開日2012年3月21日 申請日期2011年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月30日
發(fā)明者I·D·威爾遜, J·S·卡明斯 申請人:通用電氣公司