專利名稱：用于可調(diào)定子葉片的輕型鑄造葉片內(nèi)徑覆環(huán)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及燃?xì)廨啓C(jī)，尤其涉及用于此類發(fā)動機(jī)的葉片覆環(huán)。
背景技術(shù)：
燃?xì)廨啺l(fā)動機(jī)通過在壓縮空氣中燃燒一種燃料源來產(chǎn)生熱氣體，同時伴隨有壓力和密度的升高。該熱氣最終被強(qiáng)制通過排氣噴管，該排氣噴嘴被用來產(chǎn)生排出氣體的速度并進(jìn)而產(chǎn)生驅(qū)動飛行器的推力。該熱氣體也被用于驅(qū)動渦輪以轉(zhuǎn)動風(fēng)扇來向該燃?xì)廨啺l(fā)動機(jī)的壓縮機(jī)部件提供空氣。此外，該熱氣體被用于驅(qū)動渦輪以驅(qū)動該壓縮機(jī)部件內(nèi)的轉(zhuǎn)子葉片，這樣就產(chǎn)生在燃燒期間所需的壓縮空氣。燃?xì)廨啺l(fā)動機(jī)的該壓縮機(jī)部件一般由許多轉(zhuǎn)子葉片級和定子葉片級組成。在每個級，轉(zhuǎn)動的葉片推動空氣經(jīng)過這些靜止的定子葉片。每個轉(zhuǎn)子/定子級提高空氣的壓力和密度。定子起兩個作用把空氣的動能轉(zhuǎn)化為壓力，以及改變離開該轉(zhuǎn)子的空氣路線以便流入下一個壓縮機(jī)級。
由燃?xì)廨啺l(fā)動機(jī)提供動力的飛行器的速度范圍與在壓縮機(jī)部件中產(chǎn)生的空氣壓力級別直接相關(guān)。由于飛行器的速度不同，流過該燃?xì)廨啺l(fā)動機(jī)的空氣流速度也不同。因而，在不同的飛行器速度的情況下，空氣在下一壓縮機(jī)級的轉(zhuǎn)子葉片上的傾角不同。燃?xì)廨啺l(fā)動機(jī)在整個速度范圍內(nèi)，尤其是高速/高壓范圍內(nèi)獲取更有效性能的一個方法是使用可調(diào)定子葉片，這樣可以優(yōu)化在下一壓縮機(jī)級轉(zhuǎn)子上的空氣流傾角。
可調(diào)定子葉片一般沿周向被設(shè)置在風(fēng)扇外徑罩和葉片內(nèi)徑覆環(huán)之間。在對開的覆環(huán)設(shè)計中，該葉片覆環(huán)被分成前部件和后部件，可調(diào)定子葉片的內(nèi)徑端被固定在該兩部件之間。傳統(tǒng)上，該葉片內(nèi)徑覆環(huán)的前部件和后部件由實心金屬件制成。這些實心金屬葉片覆環(huán)一般用于地面試驗發(fā)動機(jī)中，在此處重量不是關(guān)注的問題。然而，這些實心金屬葉片覆環(huán)不適合用于航空發(fā)動機(jī)的生產(chǎn)，此處重量是最關(guān)注的問題。因此，需要一種輕型內(nèi)徑可調(diào)葉片覆環(huán)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種用于安裝渦輪機(jī)的定子葉片內(nèi)徑端的葉片內(nèi)徑覆環(huán)。該葉片內(nèi)徑覆環(huán)包括一前覆環(huán)部件和一后覆環(huán)部件。該前覆環(huán)部件具有規(guī)定的長度，并包括一條沿該前覆環(huán)部件的長度延伸的中空前溝槽。該后覆環(huán)部件具有規(guī)定的長度，并包括一條沿該后覆環(huán)部件的長度延伸的中空后溝槽。


圖1顯示了采用本發(fā)明的燃?xì)廨啓C(jī)的定子葉片部分的部分剖開正視圖。
圖2顯示了定子葉片組的特寫，該定子葉片組被安置在風(fēng)扇罩和本發(fā)明的葉片內(nèi)徑覆環(huán)之間。
圖3A表示圖2的3-3剖面，顯示了在這些葉片插槽之間的葉片內(nèi)徑覆環(huán)的橫截面。
圖3B表示了圖3A的葉片內(nèi)徑覆環(huán)橫截面的分解圖。
圖4A表示圖2的4-4剖面，顯示了葉片內(nèi)徑覆環(huán)在葉片插槽處的橫截面。
圖4B表示圖4A的葉片內(nèi)徑覆環(huán)橫截面的分解圖。
本發(fā)明詳細(xì)說明圖1顯示了使用本發(fā)明的燃?xì)廨啓C(jī)的定子葉片部分10的部分剖開前視圖。定子葉片部分10包括風(fēng)扇罩12，葉片覆環(huán)14，可調(diào)葉片組16和致動器18。葉片覆環(huán)14由前葉片覆環(huán)部件20和后葉片覆環(huán)部件22組成，從而形成內(nèi)徑葉片插槽24。位于前覆環(huán)部件20和后覆環(huán)部件22的每一個上的一個半槽或凹部組成插槽24。在圖1中，只顯示了前葉片覆環(huán)部件20的一部分，因此能看見插槽24的內(nèi)部。葉片內(nèi)徑覆環(huán)14可構(gòu)造為尺寸小于葉片內(nèi)徑覆環(huán)的整個周長的部件。在圖1所示的實施例中，前葉片覆環(huán)部件20由葉片內(nèi)徑覆環(huán)14周長的大約1/6(即60°)的各部分組成，后葉片覆環(huán)部件22由葉片內(nèi)徑覆環(huán)14周長的大約1/2(即180°)的各部分組成。
可調(diào)葉片組16由驅(qū)動葉片26和多個從動葉片28組成。驅(qū)動葉片26和從動葉片28在葉片內(nèi)徑覆環(huán)14內(nèi)由一同步機(jī)構(gòu)連接，例如是上文提及的共同待審相關(guān)申請中描述的同步機(jī)構(gòu)。因此，當(dāng)致動器18轉(zhuǎn)動驅(qū)動葉片26時，從動葉片28也旋轉(zhuǎn)同樣的量。
通常，從動葉片28環(huán)繞整個葉片覆環(huán)14。只顯示可調(diào)葉片組16的一部分，這樣可看到插槽24。驅(qū)動葉片26和從動葉片28可旋轉(zhuǎn)地安裝在風(fēng)扇罩12內(nèi)的定子葉片部分10的外徑處，以及葉片覆環(huán)14內(nèi)的定子葉片部分10的內(nèi)徑處。驅(qū)動葉片26的數(shù)量在其他實施例有所不同，可以只有一個。在一實施例中，可調(diào)葉片組16包括52個從動葉片28和2個驅(qū)動葉片26。驅(qū)動葉片26與從動葉片28的結(jié)構(gòu)類似。在一實施例中，驅(qū)動葉片26采用加強(qiáng)型結(jié)構(gòu)，以便承載致動器18施加的力。
定子葉片部分10一般位于燃?xì)廨啓C(jī)壓縮機(jī)部分的轉(zhuǎn)子葉片部分的下游或后面?？諝獗磺懊娴霓D(zhuǎn)子葉片部分或風(fēng)扇強(qiáng)制壓入定子葉片部分10。流過定子葉片部分10的空氣一般又轉(zhuǎn)入另外的轉(zhuǎn)子葉片部分。驅(qū)動葉片26和從動葉片28沿著它們各自的徑向位置旋轉(zhuǎn)，以便控制穿過燃?xì)廨啓C(jī)壓縮機(jī)部分的空氣流。
圖2顯示了風(fēng)扇罩12和葉片覆環(huán)14之間的可調(diào)葉片組16的特寫。驅(qū)動葉片26和從動葉片28可在葉片內(nèi)徑覆環(huán)14的插槽24中旋轉(zhuǎn)。在插槽24之間沿著葉片內(nèi)徑覆環(huán)14的一個位置截取3-3部分。在插槽24之間，前覆環(huán)部件20和后覆環(huán)部件22固定在一起，形成葉片內(nèi)徑覆環(huán)14。沿著葉片內(nèi)徑覆環(huán)14的一位置截取4-4部分，從動葉片28A的內(nèi)徑端在此處插入插槽24A中。前覆環(huán)部件20和后覆環(huán)部件22共同形成了用于固定可調(diào)葉片組16的內(nèi)端的插槽24。
圖3A顯示了圖2的3-3部分，該部分是葉片插槽24之間的葉片內(nèi)徑覆環(huán)14的橫截面。圖3B顯示了圖3A的葉片內(nèi)徑覆環(huán)的橫截面的分解圖。圖3A和圖3B將一起討論。葉片內(nèi)徑覆環(huán)14包括前覆環(huán)部件20，后覆環(huán)部件22，前中空區(qū)30，后中空區(qū)32，孔34，緊固件36，鎖定嵌件37，開口38，蓋39，凹部40及孔42。
前中空區(qū)30和后中空區(qū)32是在前葉片覆環(huán)部件20和后葉片覆環(huán)部件22的制造過程中用本領(lǐng)域已知的熔模鑄造技術(shù)形成的。在一實施例中，在前葉片覆環(huán)部件20和后葉片覆環(huán)部件22的鑄造過程中將陶瓷芯放在模子里。前葉片覆環(huán)部件20和后葉片覆環(huán)部件22的模子凝固冷卻后去除陶瓷芯，以便各自形成前中空區(qū)30和后中空區(qū)32。前中空區(qū)30和后中空區(qū)32減少了生產(chǎn)前葉片覆環(huán)部件20和后葉片覆環(huán)部件22所需的材料用量，從而減輕了葉片內(nèi)徑覆環(huán)14的重量。葉片內(nèi)徑覆環(huán)14保持足夠堅固，以便在燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行中保護(hù)驅(qū)動葉片26和從動葉片28。輕型鑄造前覆環(huán)部件20和后覆環(huán)部件22也可以用機(jī)加工制造，以便符合定子葉片及其所應(yīng)用的燃?xì)廨啓C(jī)的設(shè)計需要。
前葉片覆環(huán)部件20鑄造時帶有開口38，為前中空區(qū)30提供了入口。在其它實施例中，開口38可通過鑄造之后的機(jī)加工步驟形成。前葉片覆環(huán)部件20的附加特征通過鑄造之后的機(jī)加工在前葉片覆環(huán)部件中形成。例如，在前葉片覆環(huán)部件20和后葉片覆環(huán)部件22中機(jī)加工出凹部40可作為減輕重量的手段。孔34和孔42可采用另外的機(jī)加工步驟形成?？?4和凹部40的準(zhǔn)確外形和構(gòu)造取決于應(yīng)用該葉片內(nèi)徑覆環(huán)14的燃?xì)廨啓C(jī)的特定設(shè)計需要。前葉片覆環(huán)部件20和后葉片覆環(huán)部件22可制成小于最終需要的葉片內(nèi)徑覆環(huán)14的整個周長的段。在一實施例中，在用于對開風(fēng)扇罩設(shè)計時，前葉片覆環(huán)部件20由大約1/6圓周(即60°)的段組成，而后葉片覆環(huán)部件22由大約半圓(即180°)的段組成。
通過用緊固件36將前覆環(huán)部件20固定到后覆環(huán)部件22上而組裝成葉片內(nèi)徑覆環(huán)14。鎖定嵌件37穿過孔42被安置在孔34內(nèi)。緊固件36穿過前中空區(qū)30，穿過孔42，插入孔34的鎖定嵌件37中。蓋39放在開口38上以便蓋住它，并為前葉片覆環(huán)部件20的前部提供空氣動力表面。驅(qū)動葉片26和從動葉片28在前葉片覆環(huán)部件20和后葉片覆環(huán)部件22裝配前插入插槽24中。
圖4A顯示了圖2的4-4部分，該部分是葉片內(nèi)徑覆環(huán)14在葉片插槽24的橫截面。圖4B顯示了圖4A的葉片內(nèi)徑覆環(huán)的橫截面的分解圖。圖4A和圖4B將一起討論。葉片內(nèi)徑覆環(huán)14包括前覆環(huán)部件20，后覆環(huán)部件22，插槽24A，前中空區(qū)30，后中空區(qū)32，凹部33，開口38及蓋39。從動葉片28A包括耳軸43，其可樞軸轉(zhuǎn)動地位于葉片內(nèi)徑覆環(huán)14的插槽24A中。插槽24A由凹部25A和凹部25B組成。當(dāng)如圖3A所示，用緊固件36將前葉片覆環(huán)部件20固定在后葉片覆環(huán)部件22上，前葉片覆環(huán)部件20和后葉片覆環(huán)部件22一起形成了插槽24A。插槽24A成型為具有接受耳軸42的外形的輪廓。因此，耳軸43固定在插槽24A中并能夠在插槽24A中旋轉(zhuǎn)。作為一種減輕重量的手段，凹部33直接模具成型或機(jī)加工于后覆環(huán)部件22中。
雖然本發(fā)明參考優(yōu)選實施例進(jìn)行了描述，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員明白在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下可以進(jìn)行形式和細(xì)節(jié)的改變。
權(quán)利要求
1.一種用于安裝渦輪機(jī)定子葉片的內(nèi)徑端的葉片內(nèi)徑覆環(huán)，該葉片覆環(huán)包括具有弧形長度的前覆環(huán)部件，并包括沿該前覆環(huán)部件的長度延伸的中空前溝槽；以及后表面凹部；以及具有弧形長度的后覆環(huán)部件，并包括沿該后覆環(huán)部件的長度延伸的中空后溝槽；以及與該后表面凹部相配以形成安裝定子葉片內(nèi)徑端的插槽的前表面凹部。
2.如權(quán)利要求1所述的葉片覆環(huán)，其特征在于，該前覆環(huán)部件包括一個通向沿該前覆環(huán)部件的長度延伸的中空前溝槽的開口。
3.如權(quán)利要求2所述的葉片覆環(huán)，其特征在于，該前覆環(huán)部件包括一個用于密封該中空前溝槽的開口的蓋。
4.如權(quán)利要求1所述的葉片覆環(huán)，其特征在于，該前覆環(huán)部件包括用于安裝一些緊固件的孔。
5.如權(quán)利要求1所述的葉片覆環(huán)，其特征在于，該后覆環(huán)部件包括用于安裝一些螺紋緊固件的孔。
6.如權(quán)利要求5所述的葉片覆環(huán)，其特征在于，這些孔包括一些用于安裝一些螺紋緊固件的鎖定嵌件。
7.如權(quán)利要求1所述的葉片覆環(huán)，其特征在于，一些螺紋緊固件被用于連接該前覆環(huán)部件和后覆環(huán)部件，其中這些緊固件被安裝在這些插槽之間。
8.一種用于渦輪機(jī)的定子葉片部分，該定子葉片部分包括一個風(fēng)扇外徑罩；多個定子葉片，每個包括一個內(nèi)徑端；以及一個用于在該風(fēng)扇外徑罩中旋轉(zhuǎn)的外徑端；一個葉片內(nèi)徑覆環(huán)包括一個前內(nèi)徑覆環(huán)部件包括一個沿該整個前覆環(huán)部件周向延伸的中空前溝槽；以及多個前凹部；以及一個后覆環(huán)部件包括一個沿該整個后覆環(huán)部件周向延伸的中空后溝槽；以及多個與該前凹部相配的以安裝定子葉片的內(nèi)徑端后凹部。
9.如權(quán)利要求8所述的定子葉片部分，其特征在于，該后覆環(huán)部件包括一些用于安裝一些螺紋緊固件的孔。
10.如權(quán)利要求9所述的定子葉片部分，其特征在于，這些孔包括一些用于安裝一些螺紋緊固件的鎖定嵌件。
11.如權(quán)利要求8所述的定子葉片部分，其特征在于，該前覆環(huán)部件包括一個允許進(jìn)入該中空前溝槽的開口。
12.如權(quán)利要求11所述的定子葉片部分，其特征在于，該前覆環(huán)部件包括一個用于密封該開口的蓋。
13.如權(quán)利要求8所述的定子葉片部分，其特征在于，該前覆環(huán)部件包括多個用于安裝一些螺紋緊固件的孔。
14.一種葉片覆環(huán)段，包括一個弧形體部；一個包括用于安裝定子葉片的內(nèi)徑端的部分插槽的配合表面；以及一條沿該弧形體部分的長度延伸的中空內(nèi)溝槽。
15.如權(quán)利要求14所述的葉片覆環(huán)段，其特征在于，弧形體部分包括一些用于安裝一些螺紋緊固件的孔。
16.如權(quán)利要求15所述的葉片覆環(huán)段，其特征在于，這些孔包括用于安裝一些螺紋緊固件的鎖定嵌件。
17.如權(quán)利要求14所述的葉片覆環(huán)段，其特征在于，該弧形體部分包括一個允許進(jìn)入該中空內(nèi)溝槽的開口。
18.如權(quán)利要求17所述的葉片覆環(huán)段，其特征在于，該弧形體部分包括一個用于密封該開口的蓋。
19.如權(quán)利要求14所述的葉片覆環(huán)段，其特征在于，該弧形體部分包括多個用于安裝一些螺紋緊固件的孔。
20.一種葉片內(nèi)徑覆環(huán)，具有相配合以安裝一些定子葉片內(nèi)徑端的一前覆環(huán)部件和一后覆環(huán)部件，該葉片內(nèi)徑覆環(huán)的特征在于一條沿該前覆環(huán)部件的整個內(nèi)部延伸的前中空溝槽；以及一條沿該后覆環(huán)部件的整個內(nèi)部延伸的后中空溝槽。
21.如權(quán)利要求20所述的葉片覆環(huán)，其特征在于，該后覆環(huán)部件包括一些用于安裝一些螺紋緊固件的孔。
22.如權(quán)利要求21所述的葉片覆環(huán)，其特征在于，這些孔包括一些用于安裝一些螺紋緊固件的鎖定嵌件。
23.如權(quán)利要求20所述的葉片覆環(huán)，其特征在于，該前覆環(huán)部件包括一個允許進(jìn)入該中空前溝槽的開口。
24.如權(quán)利要求23所述的葉片覆環(huán)，其特征在于，該前覆環(huán)部件包括一個用于密封該開口的蓋。
25.如權(quán)利要求20所述的葉片覆環(huán)，其特征在于，前覆環(huán)部件包括多個用于安裝一些螺紋緊固件的孔。
全文摘要
一種用于燃?xì)廨啓C(jī)的葉片內(nèi)徑覆環(huán)，該葉片內(nèi)徑覆環(huán)包括輕型鑄造前覆環(huán)部件和后覆環(huán)部件。前覆環(huán)部件和后覆環(huán)部件由熔模鑄造技術(shù)制造，形成了在圓周方向貫穿延伸每一部件的空腔。前覆環(huán)部件和后覆環(huán)部件是可配合的，以便形成安裝可調(diào)定子葉片的內(nèi)徑端的插槽。
文檔編號F01D9/00GK1912352SQ20061012122
公開日2007年2月14日 申請日期2006年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月20日
發(fā)明者J·A·吉埃莫, J·P·蒂洛恩三世 申請人:聯(lián)合工藝公司