專利名稱：組裝燃氣渦輪機發(fā)動機的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明總體上涉及燃氣渦輪機發(fā)動機，尤其涉及用于組裝燃氣渦輪機發(fā)動機部件的方法和裝置。
背景技術：
部件的精確制造是決定部件制造時間的重要因素。具體地說，當該部件是燃氣渦輪機發(fā)動機葉片時，葉片的精確制造以及葉片的后續(xù)變型、維護和檢修是影響該燃氣渦輪機發(fā)動機的制造總成本的最重要的因素之一。例如，至少一些已知的燃氣渦輪機發(fā)動機包括用于壓縮空氣的壓縮機，空氣與燃料混合并且輸送到燃燒器，在燃燒器中該混合物在用于產(chǎn)生熱的燃燒氣體的燃燒室內(nèi)被點燃。至少一些已知的壓縮機包括轉(zhuǎn)子組件，該轉(zhuǎn)子組件包括至少一排沿周邊間隔開的轉(zhuǎn)子葉片。每一轉(zhuǎn)子葉片包括翼型部，該翼型部包括在前緣和后緣處連接在一起的壓力側(cè)和吸入側(cè)。每一翼型部從轉(zhuǎn)子葉片平臺部徑向向外延伸。每一轉(zhuǎn)子葉片還包括從與平臺部連接的柄部徑向向內(nèi)延伸的榫接部。該榫接部用于在轉(zhuǎn)子組件內(nèi)將轉(zhuǎn)子葉片安裝到轉(zhuǎn)子盤或轉(zhuǎn)子筒軸上。
在工作中，在壓縮機葉片的壓力側(cè)與壓縮機葉片的吸入側(cè)之間形成有壓力差，其導致轉(zhuǎn)子的上游與下游之間的不希望的泄漏。一種可能的泄漏路徑形成在每一轉(zhuǎn)子葉片和轉(zhuǎn)子盤之間互連部分處，在該位置處位于通常為榫接結(jié)構(gòu)的葉片基部件與承載轉(zhuǎn)子葉片的轉(zhuǎn)子盤凹槽之間可能限定出一間隙。
因此，至少一種已知的燃氣渦輪機發(fā)動機包括硅酮乙酸基密封劑，以便有助于密封葉片基部和轉(zhuǎn)子盤。然而，隨著發(fā)動機性能要求增加，導致其運行溫度升高，然而，已知的密封劑不能長時間承受升高的運行溫度。因此，密封劑性能變差從而導致在葉片與轉(zhuǎn)子盤之間出現(xiàn)泄漏。

發(fā)明內(nèi)容
在一個方面中，本發(fā)明提供了一種組裝燃氣渦輪機發(fā)動機的壓縮機的方法，該壓縮機包括多個級以及連接到每一相應級上的多個葉片，該方法包括將硅酮肟密封劑沉積到該壓縮機葉片的至少一部分上，并將該壓縮機葉片連接到壓縮機盤上，以便該硅酮肟密封劑位于該壓縮機葉片與該壓縮機盤之間。
在另一個方面中，本發(fā)明提供了一種燃氣渦輪機轉(zhuǎn)子組件，其包括轉(zhuǎn)子盤；連接到該轉(zhuǎn)子盤上的多個周向間隔開的轉(zhuǎn)子葉片；和沉積到該轉(zhuǎn)子葉片的至少一部分上的硅酮肟密封劑，以便該硅酮肟密封劑位于該轉(zhuǎn)子葉片與該轉(zhuǎn)子盤之間。
在再一個方面中，本發(fā)明提供了一種燃氣渦輪機發(fā)動機，其包括轉(zhuǎn)子盤；連接到該轉(zhuǎn)子盤上的多個周向間隔開的轉(zhuǎn)子葉片；和沉積到該轉(zhuǎn)子葉片的至少一部分上的硅酮肟密封劑，以便該硅酮肟密封劑位于該轉(zhuǎn)子葉片與該轉(zhuǎn)子盤之間。


圖1是燃氣渦輪機發(fā)動機的示意圖；圖2是圖1所示的壓縮機的截面圖；圖3是與示例性轉(zhuǎn)子盤連接的示例性燃氣渦輪機發(fā)動機的端視圖；和圖4是圖3所示的與示例性轉(zhuǎn)子盤連接的示例性燃氣渦輪機發(fā)動機的端視圖，其中包括示例性的密封劑。
具體實施例方式
在本文中所使用的術語“制造”和“制成”可包括任何制造工藝。例如，制造工藝可包括磨削、表面處理、拋光、切割、機加工、探傷、鑄造。以上示例僅僅是示例性的，并且不刻意地以任何方式限于“制造”和“制成”的定義和/或含義。此外，在本文中所使用的術語“部件”可包括應用制造工藝的所有物件。另外，盡管本發(fā)明在此參照燃氣渦輪機發(fā)動機來進行描述，而且更具體地說是參照用于燃氣渦輪機發(fā)動機的壓縮機葉片，但是應當理解，本發(fā)明可應用于任何部件和/或任何制造工藝。因此，本發(fā)明的實施不限于燃氣渦輪機發(fā)動機的壓縮機葉片或其它部件的制造。
圖1是燃氣渦輪機發(fā)動機10的示意圖，其具有縱向軸線11，并包括核心燃氣渦輪機發(fā)動機12和設置在核心發(fā)動機12上游的風扇部14。核心發(fā)動機12包括大致管狀的外殼體16，其限定環(huán)形的核心發(fā)動機入口18。殼體16包圍用于使得進入空氣的壓力增加到第一壓力水平的低壓增壓器20。在一個實施例中，發(fā)動機10是由General ElectricAircraft Engines，Cincinnati，Ohio制造的CFM56發(fā)動機。
高壓、多級、軸流式的壓縮機22接受來自增壓器20的經(jīng)增壓的空氣并且進一步將空氣壓力增大到第二較高壓力水平。燃料-空氣混合物被點燃，以便使得增大經(jīng)增壓的空氣的溫度和能級水平。該高能級的燃燒產(chǎn)物流向第一渦輪機26以便借助第一驅(qū)動軸28驅(qū)動壓縮機22，并隨后流向第二渦輪機30以便借助與第一驅(qū)動軸28同軸的第二驅(qū)動軸28驅(qū)動增壓器20。在驅(qū)動每一渦輪機26和30之后，燃燒產(chǎn)物經(jīng)排出噴嘴34離開核心發(fā)動機12以便提供推進的噴射推力。
風扇部分14包括由第二渦輪機30驅(qū)動的可旋轉(zhuǎn)的軸流式風扇馬達36。環(huán)形的風扇殼體38包圍風扇馬達36，并且借助多個大致徑向延伸的且周向間隔開的支承桿44支承在核心發(fā)動機12上。風扇馬達36承載有多個徑向延伸的且周向間隔開的風扇葉片42。風扇殼體38在核心發(fā)動機12的外部部分之上從風扇馬達36向后延伸，以便限定一副氣流通道或旁通氣流通道。在風扇殼體38下游且與其連接的殼體件39支承多個風扇氣流出口導向翼片40。流經(jīng)風扇部分14的空氣借助風扇葉片42沿下游方向推進，以便提供補充由核心發(fā)動機12提供的推力的額外推進推力。
圖2是與(圖1所示的)核心燃氣渦輪機12一起使用的壓縮機50的一部分。在該示意性實施例中，壓縮機50包括九個級45，其中每一級46包括一系列的徑向延伸的且周向間隔開的定子葉片47和多個承載在外周上的、徑向延伸的、且周向間隔開的轉(zhuǎn)子葉片48。入口導向翼片51和壓縮機50的一級到三級的定子翼片52是可變的，這是由于它們可圍繞相對于壓縮機旋轉(zhuǎn)軸線徑向延伸的軸線樞轉(zhuǎn)。四級到八級的定子葉片54和出口導向葉片55的位置是固定的。此外，在一級到三級中相應的轉(zhuǎn)子盤56包括一系列的沿外周間隔開的軸向延伸的榫接槽口49，轉(zhuǎn)子葉片58插入到該榫接槽口49中，并且轉(zhuǎn)子葉片58可沿軸向從該榫接槽口49中取出。另一方面，四級到九級的轉(zhuǎn)子盤60均具有單個周向延伸的榫接槽口62，轉(zhuǎn)子葉片64沿相對于轉(zhuǎn)子盤60的大致切向方向插入到該榫接槽口62中。
壓縮機50包括入口66和出口68，該入口限定一具有較大流動面積的流動通道67，該出口限定一具有較小流動面積的流動通道69，經(jīng)壓縮的空氣流經(jīng)這些流動通道。流動通道的外邊界由外環(huán)形殼體70限定，并且流動通道的內(nèi)邊界由相應葉片58、64的葉片平臺部以及固定的環(huán)形密封環(huán)72來限定，該平臺部由轉(zhuǎn)子盤56、60承載，并且環(huán)形密封環(huán)72承載在每一相應的定子部分52、54的內(nèi)周上。如圖所示，相應的轉(zhuǎn)子盤56、60借助(未示出的)盤與盤的連接結(jié)構(gòu)成組地布置，并且第三級盤與驅(qū)動軸74連接，該驅(qū)動軸在操作上與(未示出的)渦輪機轉(zhuǎn)子連接。
每一定子部分52、54包括環(huán)形的可磨損密封，其由相應的環(huán)形密封環(huán)72承載并且適于借助由轉(zhuǎn)子盤56、60承載的迷宮式密封接合，以便使得繞相應定子部分52、54的空氣泄漏最小化。密封環(huán)72還用于限制空氣流向由外殼體70和相應定子翼片47的徑向最內(nèi)表面限定的流動通道。
圖3是于轉(zhuǎn)子盤56連接的多個轉(zhuǎn)子葉片58的端視圖。轉(zhuǎn)子盤56板狀的盤主體76，其終止于擴開的外邊沿78。外邊沿78包括接收轉(zhuǎn)子葉片的周向槽口84，該周向槽口84在該示意性實施例中是大致U形的。槽口84具有榫接件式的截面形狀，并且包括槽口基部86。槽口84由軸向彼此間隔開的并且沿大致徑向方向延伸的前側(cè)壁88和后側(cè)壁90限定。每一前側(cè)壁88和后側(cè)壁90均具有各自的向內(nèi)凹的突部92、94，其限定大致榫接式(燕尾槽形狀)的槽口84。
轉(zhuǎn)子葉片64包括具有與周向槽口84大致對應的形狀的基部件100。如圖所示，基部件100的形式為榫接部，并包括接納在側(cè)向凹部112、114內(nèi)的變大的基部110，側(cè)向凹部112、114形成在轉(zhuǎn)子槽口84內(nèi)。基部件100還包括在每一側(cè)上的凹部116、118，以便接納轉(zhuǎn)子槽口84的向內(nèi)延伸的內(nèi)凹形突部92、94。葉片平臺部120承載在基部件100上并且沿相對于基部件100的縱向軸線的大致橫截方向延伸。翼型部分122從葉片平臺部120的上表面并沿基部件100的相反方向縱向延伸，該翼型部分122適于與流經(jīng)發(fā)動機10的氣體接觸。
圖4是與圖3的轉(zhuǎn)子盤56連接的多個轉(zhuǎn)子葉片58的端視圖。在該示意性實施例中，燃氣渦輪機發(fā)動機10還包括形成在至少一個轉(zhuǎn)子葉片58與轉(zhuǎn)子盤56之間的密封劑150。具體地說，密封劑150沉積在轉(zhuǎn)子葉片58的下表面160上以便有助于密封一限定在葉片下表面160與榫接槽口84之間的間隙162。盡管僅僅示出了一些轉(zhuǎn)子葉片58，但是應當理解在該示意性實施例中，密封劑150可用于密封至少一個相應轉(zhuǎn)子葉片58與轉(zhuǎn)子盤60之間的間隙162?；蛘?，密封劑150可用于密封多個限定在轉(zhuǎn)子葉片58與轉(zhuǎn)子盤60之間的間隙162。具體地說，密封劑150用于密封在單個轉(zhuǎn)子盤60上的單個葉片58，或密封在單個轉(zhuǎn)子盤60上的多個葉片58。而且，密封劑150可用于密封與多個轉(zhuǎn)子盤60連接的多個葉片58。在該示意性實施例中，密封劑150可用于(如圖2所示的)最初的三個高壓壓縮機級170、172、174，以便有助于密封在每一轉(zhuǎn)子葉片58與轉(zhuǎn)子盤60之間的間隙162。
在該示意性實施例中，密封劑150沉積在葉片的下表面160上。在經(jīng)過了足以使密封劑150固化的預定時間段之后，葉片58連接到轉(zhuǎn)子盤60上。因此，密封劑150基本上密封了間隙162以便空氣流不能流經(jīng)間隙162。
在示意性實施例中，密封劑150是沉積在壓縮機葉片58的至少一部分上的室溫硫化硅酮肟密封劑。在此使用的術語“肟”定義為帶有通式R1R2CNOH的化合物類型中的一種，其中R1是有機支鏈，R2可以是形成醛肟的氫或者是形成酮肟的另一有機基團，并且可以由羥胺與醛或酮的反應而形成。
而且，在使用過程中，密封劑150作為具有觸變作用的糊膏劑沉積在葉片58的至少一部分上。在此使用的術語“觸變作用”定義為當受到攪動或搖動時變?yōu)榱黧w并隨后在靜止時回復半固態(tài)的凝膠狀物質(zhì)。因此，密封劑150以半流體狀態(tài)施加到葉片58的至少一部分上。隨后使得密封劑150在葉片58上固化或硬化。當密封劑150基本上固化之后，葉片58連接到轉(zhuǎn)子盤60上。在該示意性實施例中，密封劑150是室溫肟固化的硅酮密封劑，例如LociteTM5920。因此，密封劑150能夠在溫度升高到至少600華氏度時密封間隙162并且保持其彈性體的特性。
在此描述的是一種有助于減小和/或消除在高壓壓縮機轉(zhuǎn)子盤與壓縮機轉(zhuǎn)子葉片之間的空氣流的示意性的密封劑。更具體地說，該密封劑施加到與燃氣渦輪機發(fā)動機的壓縮機組件的最初三個級連接的多個壓縮機葉片上。在此所示的密封劑是室溫硫化硅酮肟密封劑，其構(gòu)造成可承受至少600華氏度的溫度。
更具體而言，在此描述的密封劑通過防止壓縮機葉片與壓縮機轉(zhuǎn)子盤之間的空氣流泄漏從而有助于改善燃氣渦輪機發(fā)動機的性能。例如，用于該應用場合的已知材料不能長時間地承受高于大約600華氏度的運行溫度。因此，當該已知的密封劑材料隨時間和溫度而出現(xiàn)性能變差時，所發(fā)生泄漏情況可依據(jù)本發(fā)明被有效地消除，從而省去了圍繞部件的空氣流密封。然而，在本說明書中所述的密封劑可構(gòu)造成便于承受高于600華氏度的溫度，并由此提高了發(fā)動機在長時間的時間段內(nèi)的性能。
盡管參照不同的特定實施例描述了本發(fā)明，但是本領域的普通技術人員應當理解本發(fā)明可在不脫離由權(quán)利要求限定的精神和范圍內(nèi)進行變型。
部件表10 燃氣渦輪機發(fā)動機11 縱向軸線12 核心燃氣渦輪機發(fā)動機14 風扇部分16 管狀外殼體18 核心發(fā)動機入口20 低壓增壓器22 壓縮機24 燃燒器26 第一渦輪機28 第一驅(qū)動軸30 第二渦輪機32 第二驅(qū)動軸34 排出噴嘴36 風扇轉(zhuǎn)子38 風扇殼體39 殼體件40 導向翼片
42 風扇葉片44 支承桿45 九個級46 級47 定子翼片48 轉(zhuǎn)子葉片49 榫接槽口50 壓縮機51 導向翼片52 定子翼片54 定子翼片55 出口導向翼片56 轉(zhuǎn)子盤58 轉(zhuǎn)子葉片60 盤62 榫接槽口64 轉(zhuǎn)子葉片66 入口67 流動通道68 出口69 流動通道70 外殼體72 密封環(huán)74 驅(qū)動軸76 盤主體78 外邊沿84 轉(zhuǎn)子槽口86 槽口基部88 前側(cè)壁90 后側(cè)壁92 內(nèi)凹突部94 凹形突部
100 基部件110 基部112 側(cè)向凹部114 側(cè)向凹部116 凹部118 凹部119 上表面120 葉片平臺部122 翼型部分150 密封劑160 下表面162 密封間隙170 壓縮級172 壓縮級174 壓縮級
權(quán)利要求
1.一種燃氣渦輪機轉(zhuǎn)子組件(10)，其包括轉(zhuǎn)子盤(56)；連接到該轉(zhuǎn)子盤上的多個周向間隔開的轉(zhuǎn)子葉片(58)；和沉積到該轉(zhuǎn)子葉片或該轉(zhuǎn)子盤的至少一部分上的硅酮肟密封劑(150)，以便該硅酮肟密封劑位于該轉(zhuǎn)子葉片與該轉(zhuǎn)子盤之間。
2.如權(quán)利要求1所述的燃氣渦輪機轉(zhuǎn)子組件(10)，其特征在于，該轉(zhuǎn)子盤(56)包括壓縮機轉(zhuǎn)子盤，該轉(zhuǎn)子葉片(58、64)包括壓縮機轉(zhuǎn)子葉片。
3.如權(quán)利要求1所述的燃氣渦輪機轉(zhuǎn)子組件(10)，其特征在于，該硅酮肟密封劑(150)包括室溫硫化的硅酮肟密封劑。
4.如權(quán)利要求1所述的燃氣渦輪機轉(zhuǎn)子組件(10)，其特征在于，該轉(zhuǎn)子盤(56)包括第一級(170)壓縮機轉(zhuǎn)子盤、第二級(172)壓縮機轉(zhuǎn)子盤、和第三級(174)壓縮機轉(zhuǎn)子盤中的至少一個。
5.如權(quán)利要求1所述的燃氣渦輪機轉(zhuǎn)子組件(10)，其特征在于，該硅酮肟密封劑(150)可在高于600華氏度的室溫下工作。
6.如權(quán)利要求1所述的燃氣渦輪機轉(zhuǎn)子組件(10)，其特征在于，該轉(zhuǎn)子葉片(58)包括榫接部，該渦輪機轉(zhuǎn)子盤(60)包括榫接槽口(62)，該硅酮肟密封劑(150)沉積在該榫接部與該榫接槽口之間。
7.一種燃氣渦輪機發(fā)動機(12)，其包括轉(zhuǎn)子盤(56)；連接到該轉(zhuǎn)子盤上的多個轉(zhuǎn)子葉片(58)；和沉積到該轉(zhuǎn)子葉片和該轉(zhuǎn)子盤中的至少一者的至少一部分上的硅酮肟密封劑(150)，以便該硅酮肟密封劑位于該轉(zhuǎn)子葉片與該轉(zhuǎn)子盤之間。
8.如權(quán)利要求7所述的燃氣渦輪機發(fā)動機(12)，其特征在于，該轉(zhuǎn)子盤(56)包括壓縮機轉(zhuǎn)子盤(58)，該轉(zhuǎn)子葉片包括壓縮機轉(zhuǎn)子葉片。
9.如權(quán)利要求7所述的燃氣渦輪機發(fā)動機(12)，其特征在于，該硅酮肟密封劑(150)包括室溫硫化的硅酮肟密封劑。
10.如權(quán)利要求7所述的燃氣渦輪機發(fā)動機(12)，其特征在于，該轉(zhuǎn)子盤(56)包括第一級(170)壓縮機轉(zhuǎn)子盤、第二級(172)壓縮機轉(zhuǎn)子盤、和第三級(174)壓縮機轉(zhuǎn)子盤中的至少一個。
全文摘要
一種組裝燃氣渦輪機發(fā)動機的壓縮機(12)的方法，該壓縮機(50)包括多個級(710、172、174)以及連接到每一相應級上的多個葉片(58、64)，該方法包括將硅酮肟密封劑(150)沉積到該壓縮機葉片的至少一部分上，并將該壓縮機葉片連接到壓縮機盤(56)上，以便該硅酮肟密封劑位于該壓縮機葉片與該壓縮機盤之間。
文檔編號F04D29/32GK1920311SQ200610126208
公開日2007年2月28日 申請日期2006年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月24日
發(fā)明者R·T·法爾, L·A·布蘭頓, R·O·巴布, S·H·佩爾捷 申請人:通用電氣公司