叶片燕尾榫和保持设备制造技术

公开了用于调节发动机的叶片的桨距轴线的方法、设备、系统和制品。示例叶片设备包括：毂，毂便于叶片在发动机中移动，发动机具有径向中心线；以及耳轴，耳轴连接到毂。示例耳轴包括槽以容纳第一叶片，并且耳轴或第一叶片中的至少一个定位成相对于径向中心线偏斜或倾斜中的至少一种，以形成偏离径向中心线的桨距轴线，使得桨距轴线不与径向中心线平行或共线。示例毂使第一叶片绕桨距轴线旋转。示例毂使第一叶片绕桨距轴线旋转。示例毂使第一叶片绕桨距轴线旋转。

【技术实现步骤摘要】
叶片燕尾榫和保持设备
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本专利源自于2020年8月25日提交的美国临时专利申请序列号63/070,259。美国临 时专利申请序列号63/070,259的全部内容通过引用并入本文。特此要求美国临时专利申请 序列号63/070,259的优先权。


[0003]本公开大体涉及叶片保持，并且更具体地，涉及用于叶片燕尾榫的保持设备。

技术介绍

[0004]近年来，涡轮发动机越来越多地用于各种应用和领域。涡轮发动机是复杂的机器，具 有广泛的可用性、可靠性和适用性要求。涡轮发动机包括风扇叶片。风扇叶片高速旋转并 随后压缩气流。然后高压压缩机将加压气流送入燃烧室以产生高温高压气体流。在操作中， 各种力作用在叶片上并且可能导致叶片脱位和/或以其他方式不适合在发动机中继续操作。
附图说明
[0005]图1A示出了示例涡轮风扇燃气涡轮发动机的示例横截面视图。
[0006]图1B示出了示例开放式转子发动机的示例横截面视图。
[0007]图2是示例高压压缩机转子的局部截面图，描绘了压缩机燕尾槽。
[0008]图3A
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4B示出了作用在叶片燕尾榫上的示例力和力矩。
[0009]图5示出了其中转子或叶片的燕尾榫适配在槽中的示例。
[0010]图6A
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6C示出了示例自调节、锁定间隔设备的视图。
[0011]图7示出了用于叶片燕尾榫的示例夹头或保持器。
[0012]图8描绘了其中可以实施图7的夹头构造的示例发动机横截面。
[0013]图9示出了示例叶片燕尾榫所经历的放大比与频率比的示例图。
[0014]图10A
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10C示出了燕尾加载相对于基线的差异。
[0015]图11A
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11C示出了示例叶片燕尾榫轴向和径向保持构造。
[0016]图12A
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12B示出了关于塞入件负载(例如，图11A
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11C的示例的塞入件1140)的示 例参数化。
[0017]图13A
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13C示出了改进的夹头燕尾构造1300，其中叶片燕尾槽设置在夹头和/或耳轴 中，在槽的两侧上具有组合的轴向保持和槽加强件。
[0018]图14A
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14D示出了夹头和燕尾榫设计的替代示例视图，其中燕尾榫围绕和/或以其他 方式附接到夹头，而不是定位在槽中。
[0019]图15A
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15B示出了具有径向桨距(pitch)轴线的传统布置，叶片围绕该径向桨距轴线 旋转，该径向桨距轴线与发动机的径向中心线平行或共线定向。
[0020]图16A
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16B示出了示例构造，其中桨距轴线与发动机的径向中心线不平行或共线。
游”是指流体从其流动的方向，“下游”是指流体向其流动的方向。如本文所用，“竖直
”ꢀ
是指垂直于地面的方向。如本文所用，“水平”是指平行于燃气涡轮发动机100的中心线 的方向。如本文所用，“横向”是指垂直于轴向方向和竖直方向的方向(例如，进出图1 的平面等)。
[0030]在本文使用的一些示例中，术语“基本上”用于描述在所述关系的三度内的两个部分 之间的关系(例如，基本上共线的关系是在线性的三度内，基本上垂直的关系是在垂直的 三度内，基本上平行的关系是在平行的三度内等)。
[0031]如本文所用，术语“轴向”和“纵向”均指平行于燃气涡轮(例如，涡轮风扇、核心 燃气涡轮发动机等)的中心线轴线的方向，而“径向”是指与轴向方向垂直的方向，并且
ꢀ“
切向”或“周向”是指与轴向方向和径向方向相互垂直的方向。因此，如本文所用，“径 向向内”是指从燃气涡轮的外圆周朝向燃气涡轮的中心线轴线的径向方向，而“径向向外
”ꢀ
是指从燃气涡轮的中心线轴线朝向燃气涡轮的外圆周的径向方向。如本文所用，术语“向 前”、“前”和“前部”是指在穿过或围绕部件的气流中相对上游的位置，而术语“向后
”ꢀ
和“后”是指在穿过或围绕部件的气流中相对下游的位置。
[0032]结合飞行器的推进系统的涡轮风扇发动机实施的燃气涡轮的基本操作包括利用风扇 通过涡轮风扇发动机的前部吸入新鲜大气气流。在涡轮风扇发动机的操作中，进气的第一 部分绕过涡轮风扇的核心燃气涡轮发动机以直接产生推力。进气的第二部分穿过位于核心 燃气涡轮发动机(例如，燃气涡轮)中的风扇和高压压缩机(例如，第二压缩机)之间的 增压压缩机(例如，第一压缩机)。增压压缩机用于在气流进入高压压缩机之前升高或增 压进气的第二部分的压力。然后气流可以穿过高压压缩机，高压压缩机进一步对气流加压。 增压压缩机和高压压缩机均包括附接到转子和/或轴的一组叶片。叶片相对于静止轮叶高速 旋转，并且每个叶片随后压缩气流。高压压缩机然后将加压气流供给到燃烧室(例如，燃 烧器)。在一些示例中，高压压缩机以每小时数百英里的速度供给加压气流。在一些情况 下，燃烧室包括一个或多个燃料喷射器环，燃料喷射器环将稳定的燃料流喷射到燃烧室中， 在燃烧室中燃料与加压气流混合。压缩机(特别是高压压缩机)的第二个用途是排出空气， 用于飞行器的其他系统(例如机舱压力、加热和空气调节等)。
[0033]在核心燃气涡轮发动机的燃烧室中，燃料由点火器提供的电火花点燃，其中在一些示 例中燃料在超过2000华氏度的温度下燃烧。由此导致的燃烧产生高温、高压气体流(例 如，热燃烧气体)，该气体流穿过称为涡轮的另一组叶片。例如，涡轮可包括低压涡轮和 高压涡轮。低压涡轮和高压涡轮中的每一个都包括交替旋转叶片和静止翼型截面叶片(例 如，轮叶)的复杂阵列。高压涡轮位于燃烧器的轴向下游和低压涡轮的轴向上游。当热燃 烧气体穿过涡轮时，热燃烧气体通过叶片和/或轮叶膨胀，导致旋转叶片联接到高压涡轮和 低压涡轮的转子从而旋转。
[0034]高压涡轮和低压涡轮的旋转叶片用于至少两个目的。旋转叶片的第一个目的是驱动风 扇、高压压缩机和/或增压压缩机，以将更多加压空气吸入燃烧室中。例如，在涡轮风扇的 双线轴设计中，低压涡轮(例如，第一涡轮)可以经由第一轴(统称为燃气涡轮的第一线 轴)附接到增压压缩机(例如，第一压缩机)和风扇并且与增压压缩机和风扇进行力传输 连接，使得低压涡轮的转子的旋转驱动增压压缩机的转子和风扇。例如，高压涡轮(例如， 第二涡轮)可以经由与第一轴同轴的第二轴(统称为燃气涡轮的第二线轴)附接到高压压 缩机(例如，第二压缩机)并且与高压压缩机进行力传输连接，使得高压涡轮的转子的旋 转
驱动高压压缩机的转子。旋转叶片的第二个目的是使可操作地联接到涡轮区段的发电机 旋转以产生电力。例如，涡轮可以发电以供飞行器、电站等使用。
[0035]鉴于核心燃气涡轮发动机和/或涡轮风扇发动机的方面的静态、动态、离心和/或热应力 限制和重量考虑，飞行器发动机(例如涡轮风扇)的设计的目的大体是在核心燃气涡本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种叶片设备，其特征在于，包括：毂，所述毂便于叶片在发动机中移动，所述发动机具有径向中心线；以及耳轴，所述耳轴连接到所述毂，所述耳轴包括槽以容纳第一叶片，所述耳轴或所述第一叶片中的至少一个定位成相对于所述径向中心线偏斜或倾斜中的至少一种，以形成偏离所述径向中心线的桨距轴线，使得所述桨距轴线不与所述径向中心线平行或共线，所述毂使所述第一叶片绕所述桨距轴线旋转。2.根据权利要求1所述的叶片设备，其特征在于，进一步包括至少一个轴承，所述至少一个轴承安装到所述毂，并且连接到所述耳轴或与所述耳轴集成在一起中的至少一个。3.根据权利要求1所述的叶片设备，其特征在于，其中所述偏斜包括向前偏斜。4.根据权利要求1所述的叶片设备，其特征在于，其中所述倾斜包括切向倾斜。5.根据权利要求4所述的叶片设备，其特征在于，其中所述切向倾斜进入或远离旋转方向。6.根据权利要求1所述的叶片设备，其特征在于，其中所述第一叶片...

【专利技术属性】
技术研发人员：尼古拉斯，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：