转子轮组件及其组装方法和对应的涡轮发动机技术

本发明专利技术提供一种转子轮组件及其组装方法和对应的涡轮发动机。所述转子轮组件包括具有多个鸠尾槽的转子轮，所述多个鸠尾槽围绕转子轮的外周表面周向隔开。所述转子轮还包括形成于所述外周表面内的多个槽口。所述转子轮组件包括至少一轮叶，所述至少一轮叶具有整体围带、翼型、鸠尾榫和平台，所述平台具有第一表面和相对的第二表面。所述平台第一表面包括键槽。所述键槽具有相对于所述平台第一表面以第一角度定向的相对的锥形表面。此外，所述转子轮组件包括楔形键，所述楔形键具有：定向为与所述平台第一表面大体平行的第一表面；以及相对的第二表面，所述第二表面相对于所述第一表面以所述第一角度定向，以使所述第二表面与所述锥形表面大体平行。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体上涉及涡轮发动机，确切地说，涉及用于将轮叶固定到涡轮发动机转子轮组件的系统和方法和对应的涡轮发动机。
技术介绍
至少一些已知的涡轮发动机中，例如在燃气涡轮机和蒸汽涡轮机，使用轴向进入轮叶(axial entry buckets)，即，转子叶片，其通过与转子轴大体平行地滑动轮叶以与界定在转子轮上的鸠尾槽接合来连接到转子轮。一些已知的轮叶包括径向向内凸出的鸠尾榫(dovetail)，所述鸠尾榫与形成在转子轮上的鸠尾槽(dovetail slot)接合。所述转子轮鸠尾槽围绕转子轮的周边彼此周向隔开。—些已知的祸轮发动机还可以在周向相邻的轮叶之间伸展整体围带(integralcover)，以阻尼轮叶的振动响应并且增大轮叶的固有频率(natural frequency)。所述轮叶各自具有在激发(excited)时共振的固有频率。随着轮叶共振，轮叶中的应力可能上升和下降。随着时间的推移，这些振荡应力可能由于材料疲劳而导致轮叶出现故障。通过增大固有频率和/或阻尼这些零件的振动响应，轮叶中的振荡应力的强度可能减小，并且轮叶寿命可能延长。但是，这些轮叶沿周向紧密连接在轮叶平台处，以增大轮叶固有频率、减小鸠尾榫中的动态应力并且准确地收集静置(standing)组装的振动测试数据以进行调谐和频率验证。在使用整体覆盖轮叶的至少一些已知涡轮发动机中，可以使用位于转子轮外周中的凹槽以及轮叶侧面中的凹槽内的楔将轮叶固定在鸠尾槽中。封闭轮叶(closure bucket)可以使用鸠尾榫段固定到转子轮，所述鸠尾榫段包括鸠尾榫，所述鸠尾榫沿彼此大体相反的方向延伸。所述转子轮可以包括接纳所述鸠尾榫段的传统鸠尾槽。但是，封闭轮叶可以具有接纳鸠尾榫段的鸠尾榫的鸠尾槽，而不是鸠尾榫。但是，由于轮叶使用鸠尾榫系统围绕转子轮连接，第一个和倒数第二个组装的轮叶可以导致无法插入封闭轮叶。因此，在至少一些已知的涡轮发动机中，由于插入封闭轮叶期间需要轴向移动至少一些轮叶，因此无法使用楔。在所述已知涡轮发动机中，扭锁(twist lock)可用于避免轮叶在组装之后在转子轮上轴向移位。扭锁可以插入形成于鸠尾榫底部内的通道中。插入封闭轮叶之前，可以松开扭锁，以选择性地分开与封闭轮叶相邻的轮叶。封闭轮叶插入转子轮之后，可以重锁所述扭锁，以免轮叶在转子轮上轴向移动。但是，使用扭锁可能增加与所述涡轮发动机相关的成本并且还可以增大转子轮组件上产生的工作应力。此外，所述扭锁无法沿周向紧密地连接在轮叶平台处，以增大轮叶的固有频率并且/或者减小鸠尾榫中的动态应力。
技术实现思路
一方面，本专利技术提供一种转子轮组件。所述转子轮组件包括转子轮，所述转子轮具有多个鸠尾槽，所述多个鸠尾槽围绕转子轮的外周表面周向隔开。所述转子轮还包括形成于所述外周表面内的多个槽口。此外，所述转子轮组件包括至少一轮叶，所述至少一轮叶具有整体围带、翼型(airfoil)、鸠尾榫和平台。所述平台具有第一表面和相对的第二表面。所述第一表面包括形成于其中的键槽。所述键槽具有相对的锥形表面，所述锥形表面相对于平台第一表面以第一角度定向。此外，所述转子轮组件包括楔形键，所述楔形键具有:第一表面，所述第一表面定向为与平台第一表面大体平行；以及相对的第二表面，所述第二表面相对于所述第一表面以第一角度定向，以使第二表面与锥形表面大体平行。其中，所述多个槽口中的每个槽口的轴向长度与所述键槽的轴向长度大致相等。其中，所述转子轮具有旋转轴线(axis of rotat1n)，所述多个鸠尾槽包括多个轴向进入鸠尾槽(axial entry dovetail slot)，以使每个所述鸠尾槽与所述旋转轴线大体平行地延伸。其中，所述楔形键具有使得所述楔形键能够滑动接合至所述键槽的轴向宽度。其中，所述楔形键被配置成同时滑动接合至所述键槽以及所述多个槽口中的一个槽口。其中，所述第一角度的值在1°到15°之间。另一方面，本专利技术提供一种涡轮发动机。所述涡轮发动机包括具有旋转轴线的可旋转轴(rotatable shaft)。所述祸轮发动机还包括外壳，所述外壳围绕所述可旋转轴周向延伸。所述外壳界定至少一通道，所述至少一通道被配置成沿可旋转轴的长度引导工作流体。所述涡轮发动机还包括转子轮组件，所述转子轮组件附接到所述可旋转的一部分以与其一起旋转。所述转子轮组件被配置成膨胀所述工作流体。所述转子轮组件包括转子轮，所述转子轮具有多个鸠尾槽，所述多个鸠尾槽围绕转子轮的外周周向隔开。所述转子轮还包括形成于所述外周表面内的多个槽口。此外，所述转子轮组件包括围绕所述旋转轴线布置在周向阵列中的多个轮叶。每个所述轮叶包括:鸠尾榫，所述鸠尾榫被配置成附接到所述多个鸠尾槽中的对应一个鸠尾槽；平台；翼型；以及与所述轮叶一体成形的整体围带。所述平台具有第一表面和相对的第二表面。所述第一表面包括形成于其中的键槽。所述键槽具有相对的锥形表面，所述锥形表面相对于平台第一表面以第一角度定向。此外，所述转子轮组件包括至少一楔形键，所述至少一楔形键具有:第一表面，所述第一表面定向为与平台第一表面大体平行；以及相对的第二表面，所述第二表面相对于第一表面以第一角度定向，以使第二表面与锥形表面大体平行。其中，所述多个鸠尾槽相对于所述旋转轴线以第二角度定向。其中，所述多个鸠尾槽包括多个轴向进入鸠尾槽，以使所述第二角度为0°。其中，所述楔形键第二表面被配置成与所述多个轮叶中的对应一个轮叶的所述锥形表面接合，并且所述楔形键的底面被配置成同时与所述多个槽口中的对应一个槽口的底面接合，以使所述多个轮叶中的相邻轮叶能够连接到所述多个鸠尾槽中的相邻对应一个鸠尾槽。其中，所述楔形键第二表面被配置成与所述多个轮叶中的对应一个轮叶的所述锥形表面接合，并且所述楔形键第一表面被配置成与所述多个轮叶中的相邻对应一个轮叶的所述第二表面配合抵靠。其中，所述第一角度被配置成使得所述楔形键与所述多个轮叶中的对应一个轮叶形成锁定锥形，以使所述多个轮叶中的对应一个轮叶的所述平台连接到所述多个轮叶中的相邻对应一个轮叶的所述平台，以有助于增大所述对应轮叶的固有频率。其中，所述第一角度的值在1°到15°之间。其中，所述至少一楔形键被配置成同时滑动接合到所述键槽中的一个键槽以及所述多个槽口中的一个槽口。另一方面，本专利技术提供了一种组装转子轮组件的方法。所述转子轮组件包括多个轮叶和转子轮，所述转子轮具有多个鸠尾槽，所述多个鸠尾槽围绕转子轮的外周周向隔开。每个轮叶包括鸠尾榫、平台、翼型和整体围带。所述方法包括将第一轮叶连接到所述转子轮，其包括将所述第一轮叶的鸠尾榫插入第一鸠尾槽内。所述方法还包括使用楔形键将所述第一轮叶固定到所述转子轮。此外，所述方法包括将第二轮叶连接到转子轮，其包括将第二轮叶的鸠尾榫插入与邻近楔形键的第一鸠尾槽相邻的第二鸠尾槽内。此外，所述方法包括旋转转子轮组件且达到工作速度(up to an operating speed)。所述方法还包括使用所述楔形键将所述第一轮叶连接到所述第二轮叶，其中所述第一轮叶与楔形键之间、所述第二轮叶当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种转子轮组件，其特征在于，所述转子轮组件包括：转子轮，所述转子轮包括围绕所述转子轮的外周表面周向隔开的多个鸠尾槽以及形成于所述外周表面中的多个槽口；至少一轮叶，所述至少一轮叶包括整体围带、翼型、鸠尾榫和平台，所述平台包括第一表面和相对的第二表面，所述第一表面包括形成于其中的键槽，所述键槽包括相对于所述平台第一表面以第一角度定向的相对锥形表面；以及楔形键，所述楔形键包括定向为与所述平台第一表面大体平行的第一表面以及相对于所述第一表面以所述第一角度定向的相对第二表面，所述第二表面与所述锥形表面大体平行。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：RE迪伦巴赫，RP奈尔，DA卢皮，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US