渦輪葉片鉚接銷(xiāo)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)(100)的鉚接銷(xiāo)(22)。該鉚接銷(xiāo)(22)可包括延伸鉚接銷(xiāo)(22)長(zhǎng)度(400)一部分的實(shí)心部，和延伸鉚接銷(xiāo)(22)長(zhǎng)度(400)另外部分的空心部。鉚接銷(xiāo)(22)可由具有在約0.0449毫米與0.1270毫米之間的平均粒徑的合金X材料構(gòu)成。
【專(zhuān)利說(shuō)明】渦輪葉片鉚接銷(xiāo)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)(GTE)的銷(xiāo)，并且更具體涉及用于將渦輪葉片鉚接在GTE的渦輪轉(zhuǎn)子輪盤(pán)中的鉚接銷(xiāo)。

【背景技術(shù)】
[0002]GTE通過(guò)從由燃料在壓縮空氣流中燃燒產(chǎn)生的熱氣流中提取能量產(chǎn)生動(dòng)力。通常，渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)具有聯(lián)接到下游渦輪的上游空氣壓縮機(jī)，其中燃燒室(“燃燒器”)在中間。當(dāng)壓縮空氣和燃料的混合物在燃燒器中燃燒時(shí)，能量被釋放。產(chǎn)生的熱氣被引導(dǎo)在渦輪葉片之上，使渦輪旋轉(zhuǎn)從而產(chǎn)生機(jī)械動(dòng)力。
[0003]在操作期間，渦輪葉片和GTE的其它組件經(jīng)受高溫和高局部應(yīng)力。由于支撐渦輪葉片的渦輪轉(zhuǎn)子輪盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)，所以渦輪葉片就經(jīng)受離心力，并且因此必須保持在轉(zhuǎn)子輪盤(pán)內(nèi)。盡管渦輪葉片根部，例如楔形榫頭，可促進(jìn)渦輪葉片的保持，但仍可利用其它裝置或附加裝置來(lái)保持渦輪葉片。
[0004]美國(guó)專(zhuān)利N0.3，165，294 ( “’ 294專(zhuān)利”)描述了在流體機(jī)械中用于保持轉(zhuǎn)子組件葉片的鎖定布置。根據(jù)’294專(zhuān)利，轉(zhuǎn)鼓具有多個(gè)軸向隔開(kāi)的周向延伸狹槽。放射狀延伸的螺紋孔或螺孔經(jīng)提供用于將要在其中接收的塞子。具有根部和通道的葉片位于狹槽中，并且塞子設(shè)置在通道中。因此，葉片被保持以防相對(duì)于轉(zhuǎn)鼓的徑向運(yùn)動(dòng)，并且塞子在狹槽中也保持整行鄰接葉片根部以免圓周運(yùn)動(dòng)?！?94專(zhuān)利進(jìn)一步指出，在轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)動(dòng)期間，離心力推動(dòng)塞子離開(kāi)螺紋孔或螺孔并進(jìn)入鎖定方向。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]一方面，公開(kāi)了一種用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的鉚接銷(xiāo)。鉚接銷(xiāo)可包括延伸鉚接銷(xiāo)長(zhǎng)度一部分的實(shí)心部和延伸鉚接銷(xiāo)長(zhǎng)度另外部分的空心部。鉚接銷(xiāo)可由具有在約0.0449毫米與0.1270毫米之間的平均粒徑的合金X材料構(gòu)成。
[0006]另一方面，公開(kāi)了一種燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)。燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)可包括壓縮機(jī)系統(tǒng)、燃燒器系統(tǒng)和渦輪系統(tǒng)。渦輪系統(tǒng)可包括至少一個(gè)渦輪轉(zhuǎn)子輪盤(pán)和多個(gè)渦輪葉片，每個(gè)渦輪葉片均保持在渦輪轉(zhuǎn)子輪盤(pán)中。渦輪葉片中的至少一個(gè)可通過(guò)鉚接銷(xiāo)保持在渦輪轉(zhuǎn)子輪盤(pán)中，鉚接銷(xiāo)由具有在約0.0449毫米與0.1270毫米之間的平均粒徑的合金X材料構(gòu)成，并且延伸通過(guò)至少一個(gè)渦輪葉片的一部分。
[0007]又另一方面，公開(kāi)了一種用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的鉚接銷(xiāo)。鉚接銷(xiāo)可包括在延伸鉚接銷(xiāo)長(zhǎng)度一部分的實(shí)心部和延伸鉚接銷(xiāo)長(zhǎng)度另外部分的包括孔的空心圓柱形部。圓柱形部可具有約I毫米的壁厚，并且鉚接銷(xiāo)可由具有在約0.0449毫米與0.1270毫米之間的平均粒徑的合金X材料構(gòu)成。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1為示例性的公開(kāi)GTE的圖解；
[0009]圖2為帶有根據(jù)本發(fā)明的鉚接銷(xiāo)的一個(gè)實(shí)施例的圖1的GTE —部分的剖視圖；
[0010]圖3為在圖2中圈出的部分“3”的放大圖；
[0011]圖4為圖2的渦輪葉片中的其中一個(gè)的俯視圖；
[0012]圖5為圖2所示的鉚接銷(xiāo)的側(cè)視圖；
[0013]圖6為圖5的鉚接銷(xiāo)的端視圖；以及
[0014]圖7為圖2的鉚接銷(xiāo)表面的一部分的放大圖，其示出銷(xiāo)的微觀結(jié)構(gòu)的一個(gè)實(shí)施例。

【具體實(shí)施方式】
[0015]圖1示出示例性燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)(GTE) 100。除了其它系統(tǒng)以外，GTE100可具有壓縮機(jī)系統(tǒng)10、燃燒器系統(tǒng)20、渦輪系統(tǒng)70和沿著發(fā)動(dòng)機(jī)軸線(xiàn)98布置的排氣系統(tǒng)90。壓縮機(jī)系統(tǒng)10壓縮空氣并且將壓縮過(guò)的空氣傳遞至燃燒器系統(tǒng)20的包封空間。然后，壓縮過(guò)的空氣從外殼導(dǎo)入燃燒器50。液體或氣體燃料可通過(guò)燃料噴射器30導(dǎo)入燃燒器50。燃料在燃燒器50中燃燒以在高壓和高溫下產(chǎn)生燃燒氣體。這些燃燒氣體在渦輪系統(tǒng)70中使用，以產(chǎn)生機(jī)械動(dòng)力。渦輪系統(tǒng)70可進(jìn)一步包括安裝在渦輪轉(zhuǎn)子輪盤(pán)76上的多個(gè)渦輪葉片72(圖2和圖3)。另外，渦輪系統(tǒng)70可包括作為一系列渦輪定子(未示出)的一部分的多個(gè)渦輪噴嘴。渦輪葉片72、轉(zhuǎn)子輪盤(pán)76、噴嘴和定子可包括在一系列渦輪級(jí)中，例如，第一級(jí)73、第二級(jí)74和第三級(jí)75。盡管圖1僅示出三個(gè)級(jí)73、74、75，但更多或更少的渦輪級(jí)可組成渦輪系統(tǒng)70的一部分。在操作中，渦輪系統(tǒng)70從燃燒氣體中提取能量并且引導(dǎo)排氣通過(guò)排氣系統(tǒng)90。
[0016]圖2為圖1所示的渦輪系統(tǒng)70的一部分的剖視圖。特別地，圖2示出安裝在渦輪系統(tǒng)70的一個(gè)級(jí)的渦輪轉(zhuǎn)子輪盤(pán)76上的多個(gè)渦輪葉片72。每個(gè)渦輪葉片72包括平臺(tái)12和根部14，該根部14被接收在轉(zhuǎn)子輪盤(pán)76中的對(duì)應(yīng)形狀的切口中。如圖2所示，根部14配置為楔形榫頭；然而，對(duì)于每個(gè)渦輪葉片72和轉(zhuǎn)子輪盤(pán)76，可分別提供其它根部形狀和對(duì)應(yīng)切口。每個(gè)根部14均被接收和支撐在轉(zhuǎn)子輪盤(pán)76的轉(zhuǎn)子輪盤(pán)柱(post) 16之間。應(yīng)該注意，圖2僅為說(shuō)明的目的示出在轉(zhuǎn)子輪盤(pán)76與根部14和平臺(tái)12之間的空間。盡管這些空間可存在于渦輪系統(tǒng)70中，但轉(zhuǎn)子輪盤(pán)76可與渦輪葉片72中的一個(gè)或多個(gè)的根部14和/或平臺(tái)12的一個(gè)或多個(gè)表面直接接觸。轉(zhuǎn)子輪盤(pán)76包括可在每個(gè)轉(zhuǎn)子輪盤(pán)柱16中形成的狹槽34。在某些情況下，狹槽34圍繞轉(zhuǎn)子輪盤(pán)76的外徑周向延伸，使得“狹槽”34可被稱(chēng)為單狹槽34。然而，在其它情況下，狹槽34可形成為以便在每個(gè)輪盤(pán)柱16中的軸向方向(即，平行于發(fā)動(dòng)機(jī)軸線(xiàn)98和在流動(dòng)路徑18中的氣流)上延伸。狹槽34在此也可稱(chēng)為溝槽、轉(zhuǎn)子輪盤(pán)凹槽等。
[0017]如圖2所示，每個(gè)渦輪葉片72可包括通過(guò)平臺(tái)12的孔36。該孔36可經(jīng)配置與狹槽34對(duì)齊，使得孔36和狹槽34可接收鉚接銷(xiāo)22。如以下更詳細(xì)所述，鉚接銷(xiāo)22可安裝通過(guò)孔36并安裝到狹槽34中。鉚接銷(xiāo)22在此也可稱(chēng)為鎖定銷(xiāo)、保持銷(xiāo)等等中的任一個(gè)。
[0018]圖3為在圖2中圈出的部分“3”的放大圖。圖3示出鉚接銷(xiāo)22，鉚接銷(xiāo)22安裝通過(guò)孔36并安裝到狹槽34中，以便將渦輪葉片72固定到轉(zhuǎn)子輪盤(pán)16。在圖3所示的已安裝狀態(tài)下，設(shè)置在狹槽34中的鉚接銷(xiāo)22的部分顯示出可以被稱(chēng)為喇叭形狀或蘑菇形狀的形狀。即，鉚接銷(xiāo)22在狹槽34中的部分延伸到在平臺(tái)12的一部分之下的孔36的邊界之夕卜。盡管圖3示出設(shè)置在狹槽34中的鉚接銷(xiāo)22的部分以基本上一致的方式呈喇叭形或呈蘑菇狀，但并非總是這種情況。例如，鉚接銷(xiāo)22布置在狹槽34中的部分可以非一致的方式變形，使得空心圓柱形部的壁的一些部分比壁的其它部分變形更多或更少。在某些情況下，鉚接銷(xiāo)布置在狹槽34中的部分可具有基本上等于狹槽34的寬度210的寬度，該寬度可大于延伸通過(guò)平臺(tái)12的孔36的鉚接銷(xiāo)22的一部分的寬度。盡管未在圖2或圖3中示出，但在安裝的狀態(tài)下，鉚接銷(xiāo)22可鄰接狹槽34限定寬度210的側(cè)面，使得鉚接銷(xiāo)22基本上跨越在狹槽34的兩側(cè)之間的距離。圖3也示出狹槽34延伸到輪盤(pán)柱16中的深度220。
[0019]在已安裝的狀態(tài)下，鉚接銷(xiāo)22可從平臺(tái)12突出并突出到流動(dòng)路徑18內(nèi)突出距離200。突出距離200可在約0.254毫米到約0.762毫米(約0.010英寸到約0.030英寸)之間。在某些情況下，突出距離200可小于約0.508毫米(約0.020英寸)。例如，突出距離200可以為約0.381毫米(約0.015英寸)。在其它情況下，可以可能的是安裝鉚接銷(xiāo)22以便與平臺(tái)12齊平，使得鉚接銷(xiāo)22不延伸進(jìn)入流動(dòng)路徑18。
[0020]圖4示出根據(jù)本申請(qǐng)的渦輪葉片72的俯視圖。如圖4所示，平臺(tái)12可以成平行四邊形，例如，矩形或長(zhǎng)菱形。平臺(tái)12可包括第一邊緣24、第二邊緣26、第三邊緣28和第四邊緣32，其中第二邊緣26和第四邊緣32可限定平臺(tái)12的長(zhǎng)度300，并且其中第一邊緣24和第三邊緣28可限定平臺(tái)12的寬度306。長(zhǎng)度300可以在約25.4毫米與38.1毫米(約
1.0英寸與1.5英寸)之間，并且寬度306可以在約12.7毫米約25.4毫米(約0.5英寸與
1.0英寸)之間。然而，在某些情況下，長(zhǎng)度300和/或?qū)挾?06可具有不同的值。
[0021]圖4示出孔36，孔36具有設(shè)置在其中的鉚接銷(xiāo)22。圖4示出放置在渦輪葉片72的壓力側(cè)38上的孔36。然而，在一些實(shí)施例中，孔36可安置在渦輪葉片72的進(jìn)口側(cè)40上。在某些情況下，在壓力側(cè)38或進(jìn)口側(cè)40上，孔36均位于在第一邊緣24與第三邊緣28之間的中間。即，孔36可位于距邊緣24距離302處，距離302基本上等于平臺(tái)12的長(zhǎng)度300的一半。另外，孔36可從平臺(tái)12的一個(gè)邊緣偏離，例如，從第二邊緣偏離距離304。在一些實(shí)施例中，距離304可基本上等于寬度306的約四分之一。
[0022]圖5示出在安裝之前的鉚接銷(xiāo)22的側(cè)視圖。鉚接銷(xiāo)22具有長(zhǎng)度400和外徑404，長(zhǎng)度400也被稱(chēng)為全長(zhǎng)或總長(zhǎng)。另外，鉚接銷(xiāo)22可包括形成鉚接銷(xiāo)22開(kāi)口端的空心圓柱形部，其中圓柱形部可具有小于銷(xiāo)的總長(zhǎng)度400的長(zhǎng)度406。該圓柱形部可限定空心內(nèi)部和錐形部410，空心內(nèi)部具有內(nèi)徑402的鉚接銷(xiāo)22。如下所討論，長(zhǎng)度406可大于在轉(zhuǎn)子輪盤(pán)76中的狹槽34的深度220。圖6示出沿著在圖5中的直線(xiàn)6_6截取的鉚接銷(xiāo)22圓柱形部的剖視圖。圓柱形部可具有壁厚408，其為在外徑404與內(nèi)徑402之間的差。空心內(nèi)部為在此可稱(chēng)為鉚接銷(xiāo)孔42的盲孔，并且長(zhǎng)度406可稱(chēng)為鉚接銷(xiāo)孔深度。鉚接銷(xiāo)孔42可通過(guò)在形成鉚接銷(xiāo)22的材料上鉆孔形成。并非由圓柱形部限定的鉚接銷(xiāo)22的長(zhǎng)度可以是實(shí)心的，并且因此在此稱(chēng)為鉚接銷(xiāo)22的實(shí)心部。如以下更詳細(xì)描述，因?yàn)閳A柱形部可經(jīng)配置在安裝期間在狹槽34內(nèi)變形，所以圓柱形部也可在此稱(chēng)為變形部、扭曲部、蘑菇狀部、破碎(crushing)部等。例如，當(dāng)鉚接銷(xiāo)22安裝在渦輪系統(tǒng)70以便支持在渦輪轉(zhuǎn)子輪盤(pán)76中的渦輪葉片72時(shí)，在狹槽34中的鉚接銷(xiāo)22的外徑可大于延伸通過(guò)在渦輪葉片平臺(tái)12中的孔36的鉚接銷(xiāo)22的外徑。
[0023]鉚接銷(xiāo)22的尺寸可具有各種值。在某些情況下，長(zhǎng)度400可以在約5.000毫米與6.000毫米(在約0.197英寸與0.236英寸之間)之間，例如，約5.969毫米(約0.235英寸)。圓柱形部的長(zhǎng)度406可小于或等于長(zhǎng)度400的約一半。例如，長(zhǎng)度406可在約2.000毫米與3.000毫米(在約0.079英寸與0.118英寸之間)之間，例如，約2.500毫米(約0.098英寸)。S卩，例如，長(zhǎng)度400與長(zhǎng)度406的比率可以為約3比1，約2比I或在某些情況下約2.4比I。另外，外徑404可以在約3.000毫米與3.500毫米(在約0.118英寸與0.138英寸之間)之間，例如，約3.162毫米(約0.125英寸)。內(nèi)徑402可以在約2.000毫米與2.500毫米(在約0.079英寸與0.098英寸之間)之間，例如，約2.108毫米(約0.083英寸)，或約2.159毫米(約0.085英寸)?；谶@些尺寸，厚度408可以在約0.500毫米與1.500毫米(約0.020英寸與0.059英寸)之間，包括端值，或約1.0毫米(約0.039英寸)。因?yàn)榭梢允褂闷渌担愿鞣N銷(xiāo)的尺寸的這些值僅僅為實(shí)例。
[0024]鉚接銷(xiāo)22可由合金X材料構(gòu)成。合金X為顯示出耐熱和抗氧化性?xún)烧叩淖冃捂嚮邷睾辖?。例如，諸如由合金X制成的鉚接銷(xiāo)的組件可以對(duì)1200°c (2200° F)的溫度是抗氧化的；然而，對(duì)其它溫度值的抗氧化性可以是可能的。另外，合金X可顯示出高屈服強(qiáng)度和極限抗拉強(qiáng)度，使得在GTE操作溫度下的最低極限抗拉強(qiáng)度(UTS)可以為約655MPa(約95ksi)，并且最低屈服強(qiáng)度(YS)可以為約240MPa (約35ksi)。用于構(gòu)成鉚接銷(xiāo)22的合金X材料可以以條、片、線(xiàn)或任何其它形式提供。在某些情況下，鉚接銷(xiāo)22可由鍛造或鑄造形式的合金X機(jī)器加工而成。在其它情況下，鉚接銷(xiāo)22可從具有基本上等于外徑404的直徑的合金X焊接金屬絲切割而成。合金X材料的一部分可形成為圖5所示的圓柱形狀，并且然后諸如鉚接銷(xiāo)42的盲孔可形成(鉆孔)為材料的一端，以創(chuàng)建鉚接銷(xiāo)22的圓柱形部。
[0025]圖7提供圖2的鉚接銷(xiāo)22的表面的一部分的放大圖，其示出銷(xiāo)22的微觀結(jié)構(gòu)的一個(gè)實(shí)施例。鉚接銷(xiāo)22的微觀結(jié)構(gòu)可包括晶粒55。當(dāng)鉚接銷(xiāo)22由合金X材料構(gòu)成時(shí)，鉚接銷(xiāo)22的微觀結(jié)構(gòu)可顯示出具體的粒度，其可以影響銷(xiāo)22的物理性能(例如，抗氧化性、耐腐蝕性、強(qiáng)度和溫度特性)。粒度可稱(chēng)為晶粒55中的一個(gè)的平均直徑。粒度也可稱(chēng)為數(shù)字“N”，其中N等于在一百倍放大率下測(cè)量的每平方英寸晶粒55的數(shù)目。對(duì)于較大的N值，粒度越小，并且材料(例如，合金X)可以被稱(chēng)為是“精細(xì)的”。對(duì)于較小的N值，諸如N = 4，粒度越大，并且因此材料可以被稱(chēng)為“粗糙的”。圖7示出具有約N= 16的粒度的鉚接銷(xiāo)22的微觀結(jié)構(gòu)的一個(gè)實(shí)施例，其可對(duì)應(yīng)于約0.1000毫米(約0.0039英寸)的平均粒徑。在某些情況下，鉚接銷(xiāo)22可由諸如合金X的材料制成，該材料具有在32與4之間的粒度N，其分別可對(duì)應(yīng)于在約0.0449毫米與0.1270毫米(約0.0018英寸與0.0050英寸)之間的平均粒徑。在某些情況下，例如，晶粒55可具有在約0.0449毫米與0.0750毫米(約0.0018英寸與0.0030英寸)之間的平均粒徑。例如，如果制成鉚接銷(xiāo)22的合金X經(jīng)退火，微觀結(jié)構(gòu)可顯示圍繞銷(xiāo)22外緣的較大的粒度。因此，退火可導(dǎo)致圍繞銷(xiāo)22外緣的粒度具有大約為4的N值。另外，退火過(guò)程可導(dǎo)致銷(xiāo)22的非一致粒度，使得銷(xiāo)22的一些截面可具有一個(gè)粒度，而銷(xiāo)22的其它截面可具有另外的粒度。例如，鉚接銷(xiāo)22的一些截面可具有N = 4的粒度，而鉚接銷(xiāo)22的其它截面可具有N = 8的粒度，其可對(duì)應(yīng)于約0.0750毫米(約0.0030英寸)的平均粒徑。此外，不同的退火溫度可產(chǎn)生不同的粒度。例如，如果合金X材料在大于約1093°C (2000° F)的溫度下退火，則退火過(guò)程就可產(chǎn)生例如N = 16或N = 32的粒度。然而，如果制成鉚接銷(xiāo)22的合金X未經(jīng)退火，則銷(xiāo)22就可，例如，顯示出在N = 4到N = 6的范圍內(nèi)的一致的粒度。晶粒55的大小(例如，平均直徑)和形狀并非限制于以上討論并在圖中所示的實(shí)例。
[0026]為將渦輪葉片72安裝在渦輪系統(tǒng)70中，渦輪葉片72的根部14被插入在鄰近的輪盤(pán)柱16之間的渦輪轉(zhuǎn)子輪盤(pán)76的狹槽34中。在該位置，在渦輪葉片72的平臺(tái)12中的孔36與狹槽34對(duì)齊。為了將渦輪葉片72固定在渦輪轉(zhuǎn)子輪盤(pán)76上，鉚接銷(xiāo)22就安置在孔36上方，使得鉚接銷(xiāo)22的圓柱形部鄰近或接觸孔36。然后，例如，在與鉚接銷(xiāo)孔42相對(duì)的鉚接銷(xiāo)22的一端，推動(dòng)或敲擊鉚接銷(xiāo)22，以將鉚接銷(xiāo)22推動(dòng)通過(guò)孔36并推動(dòng)到渦輪轉(zhuǎn)子輪盤(pán)76的狹槽34內(nèi)。鉚接銷(xiāo)22可使用錘子手動(dòng)敲擊，或者使用任何其它工具手動(dòng)或自動(dòng)敲擊。如圖2和圖3所示，在安裝期間，鉚接銷(xiāo)22的圓柱形部在狹槽34內(nèi)變形或“呈蘑菇狀”，使得在狹槽34中的鉚接銷(xiāo)22的圓柱形部擴(kuò)展到在平臺(tái)12的下方延伸。在已安裝狀態(tài)下，鉚接銷(xiāo)22的擴(kuò)展部分可鄰接狹槽34的壁，以便基本上跨越在狹槽34的兩側(cè)之間的距離。如在此所述，盡管圖3示出在已安裝狀態(tài)下的鉚接銷(xiāo)22在狹槽34內(nèi)具有基本上一致的“蘑菇狀(mushroomed) ”部分，但在安裝期間，鉚接銷(xiāo)22的圓柱形部可以非一致的方式被壓碎的或呈蘑菇狀。例如，當(dāng)安裝銷(xiāo)22時(shí)，圓柱形部的壁的部分可接觸狹槽34的壁，而圓柱形部的壁的另一部分可以不接觸狹槽34的壁。另外，銷(xiāo)22的圓柱形部的壁的一部分可彎曲成與圓柱形壁的另一部分所彎曲成的角度不同的角度。如圖5和圖6所示，在安裝之前，鉚接銷(xiāo)22可沿著其整個(gè)長(zhǎng)度400具有恒定的外徑404。提供鉚接銷(xiāo)孔42來(lái)形成圓柱形部允許鉚接銷(xiāo)22在狹槽34內(nèi)“呈蘑菇狀”，以將鉚接銷(xiāo)22固定在狹槽34中。一旦固定在狹槽34中，鉚接銷(xiāo)22就防止在GTE100的操作期間渦輪葉片72的向前和向后運(yùn)動(dòng)。因此，當(dāng)安裝鉚接銷(xiāo)22時(shí)，設(shè)置在狹槽34中的圓柱形部的外徑可大于在安裝之前的初始外徑404。盡管圖2和圖3示出設(shè)置在狹槽34中的一部分鉚接銷(xiāo)22的一致外徑，但該外徑不一定是一致的，并且可沿著鉚接銷(xiāo)22的長(zhǎng)度406變化。
[0027]在某些情形下，在安裝了鉚接銷(xiāo)22之后，也可執(zhí)行渦輪葉片72或鉚接銷(xiāo)22的移除操作或“去鉚接”操作。去鉚接操作可在例如預(yù)定使用壽命結(jié)束時(shí)執(zhí)行，或者如果在檢查期前發(fā)現(xiàn)渦輪葉片72存在問(wèn)題就執(zhí)行。為將銷(xiāo)22去鉚接，諸如金屬塊的工具可用于敲擊從渦輪葉片平臺(tái)12的表面突出的鉚接銷(xiāo)22的一部分。這樣做可在期望的位置處(例如，在與平臺(tái)12的表面齊平的位置處)剪斷鉚接銷(xiāo)22。在成功剪斷鉚接銷(xiāo)22之后，可將銷(xiāo)22的任何剩余部分從渦輪葉片72中移除，從而完成去鉚接操作。在某些情況下，接著可提供具有新的未使用的鉚接銷(xiāo)22的新渦輪葉片72。然而，在其它情況下，新鉚接銷(xiāo)22可代替去鉚接銷(xiāo)22安裝在先前使用過(guò)的渦輪葉片72中。
[0028]工業(yè)實(shí)用性
[0029]以上公開(kāi)的鉚接銷(xiāo)系統(tǒng)可安裝在承受高溫和高應(yīng)力的設(shè)備中，諸如GTE。鉚接銷(xiāo)系統(tǒng)可安裝在包括定子的燃燒器系統(tǒng)、渦輪系統(tǒng)的任何級(jí)或壓縮機(jī)系統(tǒng)中。另外，盡管鉚接銷(xiāo)被描述為GTE中使用，但其一般地可用于要求保持經(jīng)受例如離心力的部件的應(yīng)用或行業(yè)中。
[0030]GTE100通過(guò)從在來(lái)自壓縮機(jī)系統(tǒng)10的壓縮流體(例如空氣)流中的燃料的燃燒產(chǎn)生的熱氣流中提取能量產(chǎn)生動(dòng)力。當(dāng)壓縮空氣和燃料的混合物在燃燒器系統(tǒng)20中燃燒時(shí)，能量就被釋放。燃料噴射器30將液體燃料或氣體燃料導(dǎo)向燃燒器系統(tǒng)20內(nèi)用于燃燒。產(chǎn)生的熱氣經(jīng)引導(dǎo)通過(guò)渦輪系統(tǒng)70，經(jīng)過(guò)級(jí)73、74、75，越過(guò)定子輪葉和渦輪葉片，以使渦輪葉片72和轉(zhuǎn)子76旋轉(zhuǎn)并產(chǎn)生機(jī)械動(dòng)力。在渦輪系統(tǒng)70內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)的渦輪葉片72可各自包括穿過(guò)平臺(tái)12并進(jìn)入渦輪轉(zhuǎn)子輪盤(pán)76的狹槽34中而設(shè)置的鉚接銷(xiāo)72。
[0031]在渦輪操作期間，渦輪葉片72可承受高應(yīng)力。由于它們可損壞GTE，并導(dǎo)致不便和非定期停機(jī)來(lái)修理和/或替換被損壞的GTE組件，所以應(yīng)防止渦輪葉片故障。如果根據(jù)它們的設(shè)計(jì)使用了渦輪葉片鉚接銷(xiāo)，則鉚接銷(xiāo)可由于在銷(xiāo)中的裂紋形成而氧化從而出故障。由于GTE繼續(xù)在較高溫度下操作，所以就有對(duì)于抗氧化的部件(諸如鉚接銷(xiāo))的需要，以便防止故障和過(guò)早的停機(jī)。另外，GTE部件由于例如鹽或硫可遭受腐蝕，從而導(dǎo)致由于裂紋形成而造成的故障。
[0032]根據(jù)本說(shuō)明書(shū)的鉚接銷(xiāo)22可提供某些優(yōu)點(diǎn)。例如，可制成鉚接銷(xiāo)22的材料，即，合金X與上述的微觀結(jié)構(gòu)和銷(xiāo)尺寸結(jié)合，提供抗氧化性鉚接銷(xiāo)22，該鉚接銷(xiāo)22在暴露于GTE100的操作溫度和條件下時(shí)可避免過(guò)早劣化。通過(guò)使用在本申請(qǐng)中所描述的鉚接銷(xiāo)22，可減少GTE故障和/或必須過(guò)早替換渦輪葉片中的其中一個(gè)的風(fēng)險(xiǎn)。
[0033]如上所述，合金X為高強(qiáng)度的變形鎳基高溫合金。由于其高強(qiáng)度，鉚接銷(xiāo)22被設(shè)計(jì)成防止當(dāng)鉚接銷(xiāo)22被安裝時(shí)，鉚接銷(xiāo)22從平臺(tái)12的表面明顯突出并進(jìn)入流動(dòng)路徑18。特別地，在某些情況下，鉚接銷(xiāo)孔42的內(nèi)徑402使得圓柱形部的壁厚408足夠薄，以在安裝期間使銷(xiāo)22在狹槽34中能夠極好的變形或“呈蘑菇狀”。通過(guò)將銷(xiāo)22鎖定在孔36中，在平臺(tái)12之下在狹槽34中呈蘑菇狀可防止鉚接銷(xiāo)22從在渦輪葉片平臺(tái)12中的孔36 “撤出”。這反過(guò)來(lái)可固定渦輪葉片72并防止其在向前的或向后的方向上移動(dòng)。這可減少損壞在GTE100的渦輪系統(tǒng)70中的部件(諸如渦輪轉(zhuǎn)子76和/或渦輪噴嘴)的風(fēng)險(xiǎn)。分開(kāi)地或與在鉚接銷(xiāo)22的圓柱形部中提供薄壁結(jié)合，銷(xiāo)22的總長(zhǎng)400可相對(duì)縮短，以限制在安裝好銷(xiāo)22后銷(xiāo)22從平臺(tái)12的表面突出。
[0034]除抗氧化性之外，由合金X材料制成的鉚接銷(xiāo)22既耐腐蝕又耐熱，并且耐用，使得鉚接銷(xiāo)22可耐得住GTE操作的應(yīng)力。由合金X材料制成的鉚接銷(xiāo)22也顯示出期望的蠕變性能，以防止由于蠕變而發(fā)生故障。即，在操作期間，在諸如高溫和高負(fù)載的應(yīng)力的影響下，本文描述的鉚接銷(xiāo)22可具有比由另外材料制成的鉚接銷(xiāo)更少的永久變形趨勢(shì)。另外，由于焊絲具有鉚接銷(xiāo)22可接受的外徑，所以制成銷(xiāo)22的合金X可以是便宜的并且容易得到，從而減少制造鉚接銷(xiāo)22的時(shí)間和費(fèi)用。
[0035]因此，所公開(kāi)的鉚接銷(xiāo)22的配置損壞減少對(duì)鉚接銷(xiāo)22的發(fā)生率，諸如由于氧化形成的破裂而造成的損壞。鉚接銷(xiāo)22在GTE操作應(yīng)力下可以是穩(wěn)定的，使得即使在破裂被預(yù)計(jì)啟動(dòng)的鉚接銷(xiāo)孔42的圓柱形部中也可以防止破裂。此外，本文描述的鉚接銷(xiāo)可持續(xù)的時(shí)間至少與其安裝在其中的渦輪葉片72 —樣長(zhǎng)。因此，可避免不必要的GTE停機(jī)，也可避免由于其鉚接銷(xiāo)過(guò)早出故障而將渦輪葉片72移除對(duì)渦輪轉(zhuǎn)子輪盤(pán)柱16的可能的損壞，諸如破裂。
[0036]另外，關(guān)于去鉚接操作，使用本文描述的鉚接銷(xiāo)22使相對(duì)簡(jiǎn)單的去鉚接操作成為可能。盡管在操作期間，鉚接銷(xiāo)22將渦輪葉片72牢固地保持在適當(dāng)?shù)奈恢茫绻ャT接是必要的，則鉚接銷(xiāo)22的脆性破壞模式就可允許在去鉚接期間將銷(xiāo)22干凈地剪斷而不損壞渦輪轉(zhuǎn)子輪盤(pán)76或渦輪葉片72。例如，鉚接銷(xiāo)22可以在與平臺(tái)12的表面齊平的位置處折斷或剪斷。制成銷(xiāo)22的材料(例如合金X)、本文描述的銷(xiāo)22的微觀結(jié)構(gòu)和/或銷(xiāo)22的尺寸可促成允許在去鉚接期間干凈剪斷的鉚接銷(xiāo)22的脆性破壞模式。
[0037]對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的是，可對(duì)所公開(kāi)的設(shè)備和方法作出各種修改和變化。通過(guò)仔細(xì)考慮說(shuō)明書(shū)以及所公開(kāi)的系統(tǒng)和方法的實(shí)踐，其它實(shí)施例對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員將是顯而易見(jiàn)的。這意味著說(shuō)明書(shū)和實(shí)例被視為僅是示例性的，而真實(shí)范圍由隨附權(quán)利要求書(shū)及其同等物表明。
【權(quán)利要求】
1.一種用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)(100)的鉚接銷(xiāo)(22)，包括: 實(shí)心部，其延伸所述鉚接銷(xiāo)長(zhǎng)度(400)的一部分；以及 空心部，其延伸所述鉚接銷(xiāo)長(zhǎng)度的另外部分，其中，所述鉚接銷(xiāo)由具有在約0.0449毫米與0.1270毫米之間的平均粒徑的合金X材料構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉚接銷(xiāo)，其中，所述空心部為包括延伸所述鉚接銷(xiāo)長(zhǎng)度的所述另外部分的孔(42)的圓柱形部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉚接銷(xiāo)，其中，所述空心部小于所述鉚接銷(xiāo)長(zhǎng)度的一半。
4.一種燃?xì)獾溳啺l(fā)動(dòng)機(jī)，包括: 壓縮機(jī)系統(tǒng)(10)； 燃燒器系統(tǒng)(20);以及 渦輪系統(tǒng)(70)，其中，所述渦輪系統(tǒng)包括: 至少一個(gè)渦輪轉(zhuǎn)子輪盤(pán)(76);以及 多個(gè)渦輪葉片(72)，每個(gè)渦輪葉片(72)保持在所述渦輪轉(zhuǎn)子輪盤(pán)中，其中 所述渦輪葉片中的至少一個(gè)通過(guò)鉚接銷(xiāo)保持在所述渦輪轉(zhuǎn)子輪盤(pán)中，所述鉚接銷(xiāo)由具有在約0.0449毫米與0.1270毫米之間的平均粒徑的合金X材料構(gòu)成，并且延伸通過(guò)所述至少一個(gè)渦輪葉片的一部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述鉚接銷(xiāo)延伸到在所述渦輪轉(zhuǎn)子輪盤(pán)中形成的狹槽(34)內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述鉚接銷(xiāo)的在所述狹槽中的部分的直徑大于所述鉚接銷(xiāo)的延伸通過(guò)所述至少一個(gè)渦輪葉片的一部分的部分的直徑。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述至少一個(gè)渦輪葉片的所述一部分為平臺(tái)(12)，并且其中，所述鉚接銷(xiāo)從所述平臺(tái)的表面突出。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述鉚接銷(xiāo)在所述平臺(tái)的兩個(gè)相對(duì)端之間的基本上中間的位置處延伸通過(guò)所述平臺(tái)。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述鉚接銷(xiāo)包括: 實(shí)心部，其延伸所述鉚接銷(xiāo)長(zhǎng)度的一部分；以及 空心部，其從所述實(shí)心部延伸并且形成所述鉚接銷(xiāo)的開(kāi)口端，其中，所述空心部小于所述鉚接銷(xiāo)的長(zhǎng)度的一半。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述空心部為包括延伸所述鉚接銷(xiāo)的長(zhǎng)度的所述另外部分的孔的圓柱形部分。
【文檔編號(hào)】F01D5/32GK104520539SQ201380041569
【公開(kāi)日】2015年4月15日 申請(qǐng)日期:2013年8月6日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月7日
【發(fā)明者】A·C·馬爾福德, H·加瑪卡尼 申請(qǐng)人:索拉透平公司