[发明专利]压缩机盘中减小的应力

说明书

本公开涉及压缩机盘中减小的应力。本公开提供了一种压缩机盘，包括：隔膜部分，该隔膜部分在其远端处连接到安装盘部分，并且在其近端处连接到穗轴部分。穗轴部分具有：前缘，该前缘包括在点X处连接到末端区段的肩部区段，和后缘，该后缘包括在点Y处连接到末端区段的肩部区段，以及基部。穗轴部分围绕沿表示隔膜部分的几何中心的平面延伸并穿过穗轴部分的基部的中心线60不对称，从而将隔膜和穗轴部分分成两个相应的穗轴区段62和64，并且其中穗轴部分的穗轴区段具有彼此相差不超过10%的表面区域。穗轴部分的基部和前缘的点X之间的距离可不同于穗轴部分的基部和后缘的点Y之间的距离。

技术领域

本公开涉及一种机构，该机构用于减小用于气体涡轮引擎的压缩机穗轴中的应力。

背景技术

气体涡轮引擎结合了多个压缩机和涡轮级，以便在燃烧之前压缩空气，就压缩机而言，然后在涡轮的情况下将废气转化为旋转运动。在压缩机和涡轮两者中，与气流相互作用的翼面被固定到各个盘上。这些盘或叶盘是在将翼面连接到压缩机安装盘(也称为轮辋)的情况下形成的。安装盘继而连接到隔膜，该隔膜在其基部处从穗轴径向向外延伸。穗轴和隔膜通常由单个片材锻造或浇铸构造，其中穗轴的宽度在一对肩部处被缩窄到隔膜中。此连接系统在涡轮盘和压缩机盘上均相同。然而，用于压缩机和涡轮的穗轴是完全不同的，因为需要涡轮穗轴来支撑多个其它部件诸如驱动臂。因此，涡轮穗轴的形状在很大程度上受支持这些部件的要求支配，同时允许空气围绕它们流动。另一方面，压缩机穗轴更简单，因为它们不具有此类要求。因此，这些部件的设计几乎没有随时间变化。在现有技术系统中，压缩机穗轴被设计成对称的，因为这被认为是控制这些部件内的应力的最佳方式。这种应力控制很重要，因为它在安装在引擎中的部件的寿命中起重要作用。

尽管其设计相对简单，但压缩机穗轴的应力要求相当复杂，因为它们必须足够坚固以承受来自引擎内操作条件的大应力。除其他问题外，由于穗轴的一侧比另一侧更热、气流的差异、或由于转子水平动态导致的弯曲的结果，因此穗轴中的应力可能是热效应的结果。如果未正确管理该应力，那么可能会成为可能限制部件寿命的问题。在用于压缩机中的叶盘的情况下，共同的失效点在穗轴内。因此，希望减轻穗轴中的应力并在沿隔膜的其他点处进一步降低应力。

发明内容

根据第一方面，提供了一种压缩机盘，其包括：隔膜部分，该隔膜部分在其远端处连接到安装盘部分，并且在其近端处连接到穗轴部分；

穗轴部分具有前缘，该前缘包括在点X处连接到末端区段的肩部区段，和后缘，该后缘包括在点Y处连接到末端区段的肩部区段，以及基部；

其中该穗轴部分围绕沿表示隔膜部分的几何中心的平面延伸并穿过穗轴部分的基部的中心线不对称，从而将隔膜和穗轴部分分成两个相应的穗轴区段，并且

其中穗轴部分的穗轴区段具有彼此相差不超过20%的体积。

已发现以这种方式对穗轴的形状进行的修改产生了将应力更靠近中心线移动所需的效果。此外，已发现将穗轴的体积改变为不同的体积以减轻应力。将应力远离部件的边缘和中心移动以及降低部件将具有降低部件发生故障的风险的有益效果，这可导致引擎被保持在翼部上较长的时间。

穗轴部分的穗轴区段可具有彼此相差不超过10%的体积。

穗轴部分的基部和前缘的点X之间的距离可不同于穗轴部分的基部和后缘的点Y之间的距离。

穗轴部分的基部和后缘的点Y之间的距离可大于穗轴部分的基部和前沿的点X之间的距离。

穗轴部分的后缘的肩部区段可具有与穗轴部分的前缘的肩部区段相同的曲率半径。

穗轴部分的前缘的肩部区段可具有与穗轴部分的后缘的肩部区段的曲率半径不同的曲率半径。

穗轴部分的基部可具有在穗轴部分的基部和末端区段中的一者之间的倒角拐角。