阅读说明：本技术 用于减小涡轮发动机的盘和间隔件的相对旋转运动的销 (Pin for reducing relative rotational movement of a disk and a spacer of a turbine engine ) 是由 K·G·托马斯 于 2018-05-03 设计创作，主要内容包括：一种涡轮发动机(10)的轴流式压缩机(12)包括沿着共同旋转轴线定向的多个盘和间隔件对(14)。盘和间隔件对(14)的盘(16)和间隔件(18)的每一个具有接触面(20、22),该接触面限定盘(16)和间隔件(18)之间的接合。盘(16)和间隔件(18)中的每一个的接触面(20、22)包括凹陷区域(24、26)。销(28)具有容纳在盘(16)的凹陷区域(24)内的杆(30)和容纳在间隔件(18)的凹陷区域(26)内的头部(32)。销(28)的头部(32)包括对应于间隔件(18)的凹陷区域(26)的互补表面的至少两个平面(40)。(An axial compressor (12) of a turbine engine (10) includes a plurality of disc and spacer pairs (14) oriented along a common axis of rotation. Each of the discs (16) and spacers (18) of the disc and spacer pair (14) has a contact surface (20, 22) defining an engagement between the discs (16) and spacers (18). The contact surface (20, 22) of each of the disc (16) and the spacer (18) includes a recessed region (24, 26). The pin (28) has a stem (30) received in the recessed region (24) of the disc (16) and a head (32) received in the recessed region (26) of the spacer (18). The head (32) of the pin (28) comprises at least two flat faces (40) corresponding to complementary surfaces of the recessed region (26) of the spacer (18).)

用于减小涡轮发动机的盘和间隔件的相对旋转运动的销

技术领域

本发明总体上涉及涡轮发动机，更具体地，涉及用于减小涡轮发动机的轴流式压缩机的盘和间隔件的相对旋转运动的销。

背景技术

涡轮发动机的一些轴流式压缩机使用间隔件来为工作流体提供内部流动通道。间隔件通常是安装在轴流式压缩机的多个盘中的每一个上的薄环。干涉接合，或者更具体地，热干涉接合和小圆柱形防旋转销用于将每个间隔件联接到相应的盘。盘和间隔件对沿着轴流式压缩机的共同旋转轴线定向。在涡轮发动机的热停机期间，间隔件通常以比相应的盘更高的速率冷却和收缩，从而减轻热干涉接合。这些间隔件的转动惯量经常破坏这些销，从而允许这些间隔件相对于对应的盘从工厂设定位置旋转地移位。为了重置不平衡，涡轮发动机可能需要从维修和拆卸中移除。

Virkler的美国专利No.8,840,375公开了一种用于燃气涡轮发动机的锁组件。该锁组件包括具有底切槽的锁体，该底切槽接收多边形形状的固位丝。转子盘具有相对于旋转轴线径向向外延伸的周向间歇槽结构。围绕旋转轴线限定的部件具有相对于旋转轴线径向向内延伸的多个径向凸片。该径向凸片能够与间歇槽结构接合。包括固位丝的锁组件与由间歇槽结构形成的至少一个开口接合，以为部件提供防旋转界面。

应当理解，持续需要改进涡轮发动机和涡轮发动机部件的效率和可靠性。

发明内容

在一方面，涡轮发动机的轴流式压缩机包括沿着共同旋转轴线定向的多个盘和间隔件对。盘和间隔件对中的每个盘以及盘和间隔件对中的间隔件具有接触面，该接触面限定盘和间隔件之间的接合。盘和间隔件中的每一个的接触面包括凹陷区域。销具有容纳在盘的凹陷区域内的杆和容纳在间隔件的凹陷区域内的头部。销的头部包括对应于间隔件的凹陷区域的互补表面的至少两个平面。

在另一方面，一种操作涡轮发动机的方法包括以下步骤：围绕共同的旋转轴线旋转多个盘和间隔件对中的盘和间隔件对；以及在旋转过程中使盘和间隔件对中的盘的接触面与盘和间隔件对中的间隔件的接触面接合。该方法还包括使用销限制盘和间隔件的相对旋转，该销具有容纳在盘的凹陷区域内的杆和容纳在间隔件的凹陷区域内的头部。限制步骤包括使销的头部的至少两个平面与间隔件的凹陷区域的互补表面接触。

在又一方面，涡轮发动机包括轴流式压缩机。该轴流式压缩机包括沿着共同旋转轴线定向的多个盘和间隔件对，其中盘和间隔件对中的每个盘以及盘和间隔件对中的间隔件具有限定盘和间隔件之间的接合的接触面。盘和间隔件中的每一个的接触面包括凹陷区域。销具有容纳在盘的凹陷区域内的杆和容纳在间隔件的凹陷区域内的六边形头部。

附图说明

图1是根据本发明的示例性实施例的涡轮发动机的轴流式压缩机的局部截面图；

图2是根据本发明的可以与图1的轴流式压缩机一起使用的示例性销的透视图；

图3是图2的示例性销的第一侧视图；

图4是图2的示例性销的第二侧视图；

图5是图2的示例性销的俯视图；

图6是与涡轮发动机的盘和间隔件一起组装的前述附图的示例性销的局部截面图；

图7是沿图6的线7-7截取的截面图；

图8是本发明的间隔件的透视图；

图9是图8的间隔件的一部分的放大图；

图10是沿图9的线10-10截取的截面图；以及

图11是根据本发明的操作涡轮发动机的示例性方法的流程图。

具体实施方式

图1中总体上示出了示例性涡轮发动机10的一部分。具体地，示出了涡轮发动机10的轴流式压缩机12的截面图。如本领域技术人员将理解的，涡轮发动机10还可以包括燃烧器和动力涡轮和/或用于压缩气体的各种附加或替代部件。轴流式压缩机12可以包括沿着共同的旋转轴线A₁定向的多个盘和间隔件对14。盘和间隔件对14都可以具有类似的构造，因此，将只描述单个盘和间隔件对14。

盘和间隔件对14的盘16和间隔件18中的每一个可以具有相应的接触面20、22，该接触面限定盘16和间隔件18之间的接合。即，盘16的接触面20的至少一些部分和间隔件18的接触面22的至少一些部分可以接合或连接以限定接合。如本文所用，盘16和间隔件18的接触面20、22可以包括彼此面对的相应部件的表面。

盘16可以具有大致圆柱形的主体，该主体可以是或可以不是中空的，包括或支撑多个静态叶片。间隔件18可以具有薄的环形主体，用于在盘16之间沿着共同的旋转轴线A₁提供间隔，并且因此提供用于工作流体的内部流动通道。盘和间隔件对14的每个间隔件18可以具有与相应盘16相同的材料，其可以例如包括不锈钢。尽管描述了具体实施例，但是本发明可以应用于具有各种形状、尺寸、材料和构造的盘和间隔件。

盘16和间隔件18中的每个接触面20、22可以包括相应的凹陷区域24、26。可以相对于相应的接触面20、22凹陷的凹陷区域24、26对齐，使得销28可以如图所示定位。特别地，凹陷区域24、26可以沿着平行于共同旋转轴线A₁的轴线对齐。销28通常可以包括杆30和头部32，并且如下所述，杆30可以至少部分地容纳在盘16的凹陷区域24内，并且头部32可以至少部分地容纳在间隔件18的凹陷区域26内。在涡轮发动机10的操作过程中，盘16和间隔件18之间的热干涉接合可以确保盘16、间隔件18和销28的接合。

包括杆30和头部32的示例性销28通常在图2-5中示出。销28的头部32可以包括多个平面或平面表面40。根据示例性实施例，头部32可以具有六边形形状，包括六个直边和角度。照此，间隔件18的凹陷区域26或其部分可以具有与销28的头部32或头部32的一部分的六边形形状相对应的形状。如图所示，销28的杆30可以具有圆柱形形状，盘16的凹陷区域24或其部分具有与销28的杆30或杆30的一部分的圆柱形形状相对应的形状。销28可以由多种不同的材料制成，包括例如盘16和间隔件18中的一个或两个相同的材料。此外，根据一些实施例，销28可以具有贯穿其中的通道42，该通道42沿着销28的纵向轴线A₂定向。当将销28压入盲孔中时，通道42可以提供空气的逸出。

如上所述，但现在参照图6和7，销28的杆30示出为容纳在盘16的凹陷区域24内，并且销28的头部32示出为容纳在间隔件18的凹陷区域26内。销28的杆30可以具有基本上圆柱形的主体，该主体可以容纳在凹陷区域24的基本上圆柱形的开口或空腔内。因此，凹陷区域24的形状、尺寸和/或构造可以例如通过摩擦配合容纳杆30。

根据本发明，销28的头部32可以包括对应于间隔件18的凹陷区域26的互补表面的至少两个平面40。也就是说，凹陷区域26可以包括具有与销28的头部32的对应表面类似的角度的平面表面。因此，凹陷区域26的形状、尺寸和/或构造可以使得在涡轮发动机10的操作和/或停机期间，至少一个平面40接触或接合凹陷区域26的相应的表面。

如图7所示，可以在销28的头部32的顶表面52与间隔件18的凹陷区域26的内表面54之间提供预定间隙50。如下面将要讨论的，预定间隙50可以减小，例如在涡轮发动机10的热停机期间，由于间隔件18比相应的盘16冷却和收缩得更快。预定间隙50可以小到例如.005英寸；然而，预定间隙50可以根据具体应用而变化。

间隔件18在图8、9和10中示出，并且可以包括薄环形主体。间隔件18的尺寸、形状和/或构造可以与相应的盘16以本文所述的方式相互作用。间隔件18可以包括至少一个凹陷区域26。如图8更具体地示出，间隔件18可以包括围绕间隔件18间隔开的多个凹陷区域26，例如四个凹陷区域26。根据这样的实施例，盘16可以具有对应数量的凹陷区域24，对应数量的销28(例如四个销28)经配置用于接纳在多个凹陷区域24、26内。

如上所述，销28的头部32可以包括多个平面40。照此，间隔件18的凹陷区域26可以具有对应于销28的头部32的形状的形状。在涡轮发动机10的操作过程中或在停机(例如热停机)过程中，间隔件18可以比对应的盘16更快地冷却，因此减小了预定间隙50并且使得一个或多个平面40接合凹陷区域26的一个或多个对应表面。

工业实用性

本发明总体上涉及涡轮发动机，并且更具体地涉及涡轮发动机的轴流式压缩机。此外，本发明涉及一种具有多个盘和间隔件对的轴流式压缩机。此外，本发明可以应用于减少盘和间隔件对中的盘与间隔件的相对旋转运动的销。

总体上，参照图1-11，示例性涡轮发动机10包括轴流式压缩机12。轴流式压缩机12包括沿共同旋转轴线A₁定向的多个盘和间隔件对14。盘和间隔件对14的盘16和间隔件18中的每一个具有接触面20、22，接触面20、22限定盘16和间隔件18之间的接合。盘16和间隔件18中的每一个的接触面20、22包括用于容纳销28的至少一个凹陷区域24、26。销28具有容纳在盘16的凹陷区域24内的杆30和容纳在间隔件18的凹陷区域26内的包括多个平面40的头部32。

具体参照图11，示出了表示根据本发明的操作涡轮发动机10或更具体地轴流式压缩机12的方法的主要步骤的流程图60。在第一步骤中，在框62处，该方法包括围绕共同的旋转轴线A₁旋转盘和间隔件对14的步骤。在盘和间隔件对14旋转期间的一些点处，例如在涡轮发动机10的操作和/或停机期间，盘16的接触面20可以在框64处接合间隔件18的接触面22。

在涡轮发动机10的操作过程中，可以形成盘和间隔件对14中的盘与间隔件18之间的热干涉接合。即，盘16、间隔件18和销28可以经配置利用摩擦配合或接合而一起旋转。在涡轮发动机10的热停机或其他类似状态期间，可以减小销28的头部32的顶表面52和间隔件18的凹陷区域26的内表面54之间的预定间隙50。

在操作和/或停机期间，在框66处，使用销28可以减小或限制盘16和间隔件18的相对旋转，销28具有容纳在盘16的凹陷区域24内的杆30和容纳在间隔件18的凹陷区域26内的头部32。限制步骤包括在框68处使销28的头部32的至少两个平面40与间隔件18的凹陷区域26的互补表面接触。根据一些实施例，限制步骤可以包括将四个销28与围绕盘16和间隔件18中的每一个间隔开的四个凹陷区域24、26接合。

一些传统的轴流式压缩机利用与盘和间隔件中的一个或两个干涉配合的小圆柱形销。在涡轮发动机的热停机期间，间隔件可以以比对应盘更高的速率冷却和收缩。这可以减轻设计的干涉配合并使间隔件在盘上变松。小圆柱形销通常不足以在圆周方向上限制间隔件。由间隔件的转动惯量施加在销上的力可以导致销断裂，从而使间隔件相对于盘从工厂设置中自由转动。

如本文描述的，本发明的销减少了计时并且在轴流式压缩机的情况下或在其他类似的情况下提供了盘与间隔件的更持久且稳固的接合。特别地，例如，并且在涡轮发动机的热停机期间，间隔件可以比相应的盘更快地冷却，从而减小预定间隙并且使得一个或多个平面接合凹陷区域的一个或多个相应表面。

应当理解，以上描述仅用于说明的目的，而不旨在以任何方式限制本发明的范围。因此，本领域技术人员将理解，可以从附图、揭示内容和所附权利要求的研究中获得揭示内容的其他方面。