[发明专利]定子垫片焊接

说明书

技术领域

本发明涉及用于在燃气涡轮发动机的压缩机内的级之间引导空气流的定子轮叶。更特定地，本发明涉及用于通过将垫片焊接到定子轮叶的基部增加定子轮叶结构的可靠性的方法。

背景技术

常规的燃气涡轮机一般地基于这样的原理运行，即在压缩机内压缩空气且然后将压缩的空气输送到燃烧室内，在燃烧室内将燃料添加到空气且点燃。然后，将作为结果的燃烧混合物输送到发动机的涡轮机部分，在此由燃烧过程生成的能量的部分由涡轮机获取以通过轴驱动压缩机。

在多极压缩机部分中，定子放置在压缩机部分的入口和出口处以及在每个压缩机级之间，以用于正确地将空气流引导到每个相继的压缩机级的目的。作为结果，定子可以通过适当地影响压缩机部分内的空气流动和压力而提高发动机性能。

定子一般地包括翼片或轮叶的环形阵列。定子典型地形成在段内，作为包括由基部支承的一个或多个翼片的定子轮叶单元。这些定子轮叶单元然后单独地安装到压缩机壳体以形成环形阵列，使得翼片在邻近的级对之间径向突出。

在工业燃气涡轮压缩机中，定子轮叶在启动停止循环期间装载和卸载。另外，在运行期间轮叶受到小的压力波动。这些导致轮叶基部和其中组装了轮叶的壳体之间的相对运动。相对运动导致轮叶基部和壳体的磨损，这又导致松弛的轮叶。松弛的轮叶变得更加容易相对运动且开始颤振。轮叶和壳体的昂贵的修理或更换不解决磨损和颤振问题；它仅简单地重新开始该过程。修理和/或替换轮叶和壳体是昂贵的。类似的问题存在于保持了多个定子轮叶单元的定子环段之间，定子环段安装在压缩机壳体的狭槽内。

图1图示了压缩机部分10，图中示出了压缩机的打开的壳体15的部分，示出了五个典型的定子轮叶单元25的级(行)20a至20e。在示出的实施例中，壳体部分15是半圆形的。壳体15具有安装表面30，安装表面30可以使用延伸通过多个孔35的紧固件而固定到另一个壳体部分上相应的安装表面上。对于完整的压缩机，半圆形的壳体部分的两个将绕转子(未示出)配合在一起。

每个定子轮叶单元25具有从基部45向上且径向向内向压缩机转子轴(未示出)延伸的翼片轮叶40。翼片轮叶40，即定子轮叶插入在转子叶片(未示出)之间。压缩机的某些定子级可以将定子轮叶单元直接安装在壳体内的狭槽内。其他定子级将定子轮叶单元安装在环段内，环段然后安装在壳体的狭槽内。将更详细地描述两个类型的安装。

图2图示了单独的定子轮叶单元。翼片轮叶40从基部45垂直地延伸。基部45具有两个相对的保持面50。基部45具有一对突出物55，保持面的每个上一个。突出物55将由壳体的狭槽内的相应地成形沟槽接收。沟槽将定子轮叶单元25在壳体的狭槽内保持到位。基部45的其他两个相对的面是接合面60。当定子轮叶单元安装在壳体狭槽内时，基部45的接合面60邻靠邻近的定子轮叶单元的基部45。

图3图示了壳体的放大的侧视图，图中示出了其中单独的定子轮叶单元组装在压缩机壳体的狭槽内的级。对于此安装类型，多个定子轮叶单元组装在壳体内以形成定子轮叶级。壳体15具有多个狭槽70以用于接收定子轮叶单元25。狭槽70具有一对侧边缘75，侧边缘75每个具有沟槽或燕尾形凹陷80。正方形基部燕尾槽80将轮叶单元25保持到位。每个轮叶单元25被允许滑动到位，使得基部45接收在狭槽70内且突出物55接收在沟槽80内。壳体15在此示出的特定的实施例中具有位于级下方的且由狭槽70和定子轮叶单元25所形成的空气抽取腔85。虽然示出了用于翼片单元25的正方形基部45，但应认识到的是，基于翼片的个数、尺寸和形状，其他形状可能是希望的。例如，基部45可以具有矩形形状或平行四边形形状。

用于单独的级的定子轮叶单元25相继地放置在壳体15的狭槽70内，直至狭槽的完全周向走向已填充以指定个数的定子轮叶单元。

定子轮叶的其他级可以使用环段组件接附到壳体。环段组件包括环段和定子轮叶单元。环段保持了多个定子轮叶单元。在环段已装载有定子轮叶单元后，环段滑动到涡轮机壳体内的周向狭槽内且相互邻靠以相继地填充轴向狭槽。较大的且其上受到较大力的叶片可以使用此轮叶和环段组件组装以提供更刚硬的基部安装件。

图4图示了从壳体15滑动出且离开壳体15的环段组件85。环段90接收了多个定子轮叶单元25。定子轮叶单元25的基部45滑动(以一般地相对于压缩机的轴向方向)到环段90内。定子轮叶单元25的基部45包括燕尾榫95，它配合到环段90内相应的燕尾形狭槽100内且由它保持。