用於渦輪壓縮機的可變葉片組件的連接螺栓的製作方法

2023-06-28 20:27:36

專利名稱：用於渦輪壓縮機的可變葉片組件的連接螺栓的製作方法
技術領域：
本主題總體涉及燃氣渦輪機，更具體地說，涉及一種用於壓縮機的可變葉片組件的連接螺栓。
背景技術：
燃氣渦輪機典型地包括壓縮機、多個燃燒器和渦輪段。壓縮機壓縮流入渦輪的空氣。從壓縮機排出的壓縮空氣流入燃燒器。進入各燃燒器的空氣與燃料混合併燃燒。熱的燃燒氣體從各個燃燒器通過過渡段而流向燃氣渦輪機的渦輪段，從而驅動渦輪並產生功率。用於燃氣渦輪機的典型壓縮機可構造為多級軸流式壓縮機，並且可包括旋轉和固定的構件。軸驅動中心轉子鼓輪或葉輪，其具有多個環形轉子。壓縮機的轉子級在相似數量的固定的定子級之間旋轉，且各個轉子級均包括固定在轉子葉輪上的多個轉子葉片，並且各個定子級均包括固定在壓縮機的外殼上的多個定子葉片。在運行期間，空氣流穿過壓縮機級，並且被順序地壓縮，其中各個相繼的下遊級增加壓力，直至空氣從壓縮機出口以最大的壓力排出為止。為了改善壓縮機的性能，其中一個或多個定子級可包括可變定子葉片，其構造為圍繞它們的縱向或徑向軸線而旋轉。此類可變定子葉片通常允許通過使定子葉片相對於空氣流所定向的角度旋轉，因而控制流入並穿過壓縮機的空氣量，從而增強壓縮機的效率和可操作性。可變定子葉片的旋轉通常通過將槓桿臂連接在各個定子葉片上，並將各個槓桿連接到相對於壓縮機外殼基本同心設置的協調環或同步環上來實現。同步環又聯接在致動器上，致動器構造為圍繞壓縮機的中心軸線而旋轉。當同步環通過致動器而旋轉時，槓桿臂相應地旋轉，從而促使各個定子葉片圍繞其徑向或縱向軸線而旋轉。當前的同步環和槓桿臂組件通常將槓桿臂構造為在此類構件之間的旋轉接口處與同步環構成滑動接合。具體地說，槓桿臂典型地構造為當環旋轉時在槓桿臂和同步環之間的旋轉接口處徑向和/或環向滑動。此滑動接合通常對設置在該滑動接口處的組件構件產生過度磨損。此外，在傳統組件中所利用的滑動接合常不能給同步環提供充分的支撐。具體地說，在環的旋轉期間，由於發生在槓桿臂和同步環之間的相對滑動，設置在同步環頂部的槓桿臂典型地不會支撐任何環重量。因此，設置在同步環底部周圍的槓桿臂必須支撐環的全部重量。這種不充分的支撐可能導致設置在槓桿臂和同步環之間的連接接口處的構件甚至進一步的磨損。此外，不充分的支撐還可能導致圍繞壓縮機外殼而環向間隔開的摩擦塊的過度磨損，因為必須利用摩擦塊來支撐一部分的環重量。因此，一種用於可變葉片組件的可用於減少該組件中的磨損發生的連接螺栓在該技術中將會受歡迎。

發明內容
本發明的方面和優點將在以下描述中將部分地陳述，或者可從該描述明了，或者可通過本發明的實踐獲悉。一方面，本主題公開了一種用於可變葉片組件的連接螺栓。該連接螺栓通常可包括底部部段、中間部段、頂部部段和肩部部段。底部部段常可具有適合於固定在可變葉片組件的同步環上的形狀和構造。中間部段通常可具有適合於接受可變葉片組件的旋轉連接裝置的形狀和構造。肩部部段可設置在底部部段和中間部段之間。頂部部段通常可具有適合於接納止動裝置的形狀和構造，止動裝置過早為將旋轉連接裝置剛性地連接到連接螺栓上。另一方面，本主題公開了一種用於可變葉片組件的連接螺栓。該連接螺栓通常可包括底部螺紋部段、中間部段、頂部螺紋部段和肩部部段，且各個部段與連接螺栓的中心軸線同軸對準。底部螺紋部段通常可具有適合於固定在相對應的螺紋孔內的形狀和構造，螺紋孔限定在可變葉片組件的同步環中。中間部段通常可限定支承面，支承面構造為使得可變葉片組件的軸承可安裝在其上。肩部部段通常可設置在底部螺紋部段和中間部段之間， 並且可構造為固定在同步環的表面上。頂部螺紋部段通常可具有適合於接納螺紋止動裝置的形狀和構造，該螺紋止動裝置構造為將軸承剛性地連接到連接螺栓上。參照以下描述和所附權利要求，本發明的這些以及其它的特徵、方面和優點將變得更好理解。包含在本說明書中並組成本說明書的一部分的附圖顯示了本發明的實施例， 並且與細節描述一起用於解釋本發明的原理。


在參照附圖的說明書中為本領域中的普通技術人員闡述了本發明的完整且能夠實施的公開，包括其最佳模式，其中圖1提供了燃氣渦輪機的示意圖；圖2提供了根據本主題的多個方面的可變葉片組件的一個實施例的橫截面圖，特別顯示了聯接在壓縮機的多個可變定子葉片的其中一個葉片上的可變葉片組件；圖3提供了圖2中所示的可變葉片組件實施例的一部分的放大圖，特別顯示了槓桿臂至同步環的連接；且圖4提供了可變葉片組件的一個實施例的局部透視圖，特別顯示了同步環和聯接在同步環上的致動裝置。標號構件
10燃氣渦輪.
12壓縮機
14燃燒器
16渦輪段
18軸
20可變葉片組件
22可變定子葉片
24槓桿臂
26同步環
28致動裝置
5
30壓縮機外殼
32翼型部段
34第一側或壓力側
36空氣
38弦線
40前緣
42後緣
44內頂端
46外根部
48整體的杆柱部段
50環形孔
52襯套
54轉子葉片
56轉子盤或葉輪
58連接螺栓
60旋轉連接裝置
61軸承
62中心軸線
64推桿連杆
66槓桿臂M的第一
68槓桿臂M的第二
70帶鍵的底座
72帶螺紋的杆柱
74螺母
76旋轉接口
78底部部段
80中間部段
82頂部部段
84肩部部段
86中心軸線
88底切圓角
90下面擴展部分
92上面擴展部分
94螺紋孔
96內球
98外環孔
100鑽孔
102止動裝置
104徑向外表面
說明書
3/9頁
6
106間隙
108相鄰表面
110距離
112徑向內表
114距離
116錐形輪廓
具體實施例方式現在將詳細參考本發明的實施例，圖中顯示了其一個或多個示例。各個示例是作為本發明的說明，而非本發明的限制而提供的。實際上，對本領域技術人員將會明顯的是， 在不脫離本發明的範圍或精神的條件下可在本發明中做出各種修改和變化。例如，作為一個實施例的一部分而被顯示或被描述的特徵可與另一實施例一起使用，從而產生又一實施例。因而，假如其在所附權利要求及其等價物範圍內，則本發明意圖覆蓋這種修改和變化。參照附圖，圖1顯示了燃氣渦輪機10的示意圖。燃氣渦輪機10通常包括壓縮機 12、多個燃燒器14和渦輪段16。壓縮機12和渦輪段16通常可由軸18聯接。軸18可以是單個軸或聯接在一起而形成軸18的多個軸段。在一個實施例中，壓縮機12可包括多級軸流式壓縮機，其具有多個相對應的轉子級和定子級。在此類實施例中，其中一個或多個定子級可包括多個可變定子葉片。例如，壓縮機12可在其下遊級中包括多個固定的定子葉片， 且可變定子葉片設置在其上遊級中。備選地，壓縮機12的所有定子級都可包括可變定子葉片。在燃氣渦輪機10的操作期間，壓縮機12將壓縮空氣供給燃燒器14。空氣和燃料在各個燃燒器14內混合併燃燒，並且熱的燃燒氣體在熱氣道中從燃燒器14流向渦輪段16， 其中從燃燒氣體提取能量，以產生功。現在參照圖2-4，其顯示了根據本主題多個方面的用於致動多個可變定子葉片22 的可變葉片組件20的實施例的不同視圖。具體地說，圖2顯示了聯接在其中一個定子葉片 22上的所公開可變葉片組件20的一個實施例的橫截面圖。圖3顯示了圖2中所示的可變葉片組件20的一部分的放大圖，特別顯示了槓桿臂M至同步環沈的連接。另外，圖4顯示了所公開的可變葉片組件20的一個實施例的局部透視圖，特別顯示了同步環沈和聯接在同步環沈上的致動裝置28。特別如圖2中所示，燃氣渦輪機10的壓縮機12可包括一個或多個定子級，定子級具有可旋轉地安裝在壓縮機外殼30中的多個可變定子葉片22 (圖示了其中一個)。各個定子葉片22通常包括翼型段32，翼型段32具有第一側或壓力側34和環向相對的第二側或吸力側(未顯示)，它們限定了葉片22的空氣動力學表面，在壓縮機12的操作期間，空氣36 在該表面上流動。壓力側和吸力側通常沿著弦線38而在相對的前緣和後緣40，42之間軸向延伸，並且從徑向內頂端44徑向跨越至徑向外根部46。各個定子葉片22還包括整體的杆柱部段48，杆柱部段同軸且徑向向外從翼型段32延伸並穿過外殼中限定的互補的圓柱形孔50。杆柱部段48通常可安裝在孔50內以便在該孔中旋轉。例如，襯套52可設置在外殼30和杆柱部段48的接口處，以允許定子葉片22相對於外殼30旋轉。壓縮機12的各個定子葉片22通常可構造為將流過壓縮機12的空氣36引導至相應行或相應級的轉子葉片M，轉子葉片M從支撐轉子盤或葉輪56徑向向外延伸。具體地說，通過各級定子葉片22和轉子葉片M所引導的空氣36可在壓縮機12內按順序進行壓縮，以將其排放到燃氣渦輪機10的燃燒器14中。如通常應該懂得的，通過修改或使定子葉片22相對於空氣流36所定向的角度旋轉，由此通過調整流入和穿過壓縮機12的空氣36 的數量可增強壓縮機的效率和可操作性。為了促進定子葉片22的此類旋轉，可利用以下詳細所述的可變葉片組件20。參照圖2-4，本主題的可變葉片組件20通常包括同步環26，同步環構造為致動多個向外延伸的槓桿臂M，槓桿臂安裝且剛性地連接在壓縮機12的特定定子級的各個定子葉片22上。同步環沈通常可通過沿著環沈的周邊進行固定的多個連接螺栓58而聯接在槓桿臂M上。另外，可變葉片組件20還可包括多個旋轉連接裝置60，該裝置60設置在槓桿臂M和連接螺栓58之間，從而限定旋轉接口，圍繞著該旋轉接口，槓桿臂M可相對於連接螺栓58和/或同步環沈而旋轉。此外，特別如圖4中所示，同步環沈還可聯接在一個或多個合適的致動裝置觀上，致動裝置觀構造為使同步環沈圍繞壓縮機12的中心軸線 62而旋轉。例如，同步環沈可通過任何合適的手段(例如通過推桿聯結件64)而聯接在致動裝置28上，使得致動裝置28使同步環沈順時針或逆時針圍繞中心軸線62而旋轉。因此，當致動裝置觀使同步環沈旋轉時，槓桿臂M可相應地圍繞連接螺栓58而旋轉。旋轉的槓桿臂M則造成定子葉片22旋轉，從而修改了葉片22相對於壓縮機12內的空氣流36 所定向的角度。通常，可變葉片組件20的同步環沈可包括徑向向外且與壓縮機外殼30基本同心設置的圓形或環狀結構。在若干個實施例中，同步環26可被製造為單件結構或多件結構， 並且可由任何合適的材料形成，例如不鏽鋼或能夠承受典型施加於同步環上的負載的任何其它材料。另外，同步環26通常可具有任何合適的橫截面，例如矩形、橢圓形或圓形的橫截面。特別如圖2和圖3中所示，在一個實施例中，同步環沈可限定大致「C形」的橫截面。 因此，在不犧牲環沈的結構完整性的條件下，同步環沈可構造為相對輕重量。更具體地參照圖2，可變葉片組件20的各個槓桿臂M通常可包括剛性地連接在可變定子葉片22的杆柱部段48上的第一端66以及可旋轉地與同步環沈相接合併通過連接螺栓58而剛性地連接在同步環沈上的第二端68。通常，各個槓桿臂M的第一端66可利用任何合適的手段而固定在定子葉片22上。例如，在一個實施例中，定子葉片22可包括從杆柱部段48徑向向外延伸的帶鍵的底座70(例如「D形」底座)，以及從帶鍵的底座70徑向向外延伸的帶螺紋的杆柱72。帶鍵的底座70通常可構造為自動對準的特徵，用於將槓桿臂M安裝在定子葉片22的頂部。例如，槓桿臂M的第一端66可限定安裝孔，其構造為與帶鍵的底座70的形狀(例如D形安裝孔)相對應，從而允許槓桿臂M安裝在定子葉片22 上以隨之旋轉。然後通過使帶螺紋的螺母74例如止動螺母或防松螺母定位在帶螺紋的杆柱72上，從而可將槓桿臂M固定到定子葉片22上。對本領域技術人員應該明顯的是，在本主題的範圍內可利用不同的其它構造，以將槓桿臂M的第一端66安裝和/或剛性地連接到定子葉片22的杆柱部段48上。例如， 在若干個實施例中，可利用帶鍵的花鍵、成匹配對應的細圓齒狀表面或其它合適的方法，以安裝或另外使槓桿臂M與定子葉片22相接合。類似地，在不同的實施例中，利用定位銷或鎖、通過將構件焊接在一起或利用任何其它合適的緊固手段和/或固定手段可將槓桿臂M固定在定子葉片22上。現在參照圖3，各個槓桿臂M的第二端68通常可構造為通過連接螺栓58而與同步環沈可旋轉地聯接起來。具體地說，旋轉連接裝置60可設置在各個槓桿臂M和其相對應的連接螺栓58之間，使得在二者之間限定旋轉接口 76。因此，在此類接口 76處可容許槓桿臂M相對於同步環沈和/或連接螺栓68而旋轉。此外，各個連接螺栓58還可構造為剛性地連接在旋轉連接裝置60的一部分上，使得在同步環沈和槓桿臂M圍繞其旋轉的旋轉接口 76之間沒有相對運動或基本上沒有相對運動。因此，在環沈的旋轉期間可防止或基本上防止槓桿臂M徑向地、環向地或沿任何其它方向相對於同步環沈和/或連接螺栓 58而滑動。為了允許可變葉片組件20的不同構件的此類旋轉聯接和剛性連接，在一個實施例中，各個連接螺栓58通常均可包括多個部段，例如底部部段78、中間部段80、頂部部段82 以及設置在底部部段和中間部段78，80之間的肩部部段84。如圖3中所示，各個部段78， 80，82，84通常可沿著連接螺栓58的中心軸線86而同軸對準。另外，在一個實施例中，各個部段78，80，82，84可以是基本圓柱形的形狀。然而，在備選實施例中，應該懂得，各個部段78，80，82，84通常可具有任何合適的形狀，其容許部段78，80，82，84如本文所述起作用。 此外，在本主題的一個特定實施例中，各個部段78，80，82，84可通過底切圓角88而被分隔開。此類圓角88通常可設於連接螺栓58上，以用於低應力/應力解除的區域。另外，還可提供底切圓角88來增強部段78，80，82，84至可變葉片組件20的其它不同構件的連接。具體地說，圓角88可允許部段78，80，82，84和其它構件的表面和/或面定位成或另外設置成彼此基本齊平。仍然參照圖3，連接螺栓58的底部部段78通常可構造為固定在同步環沈的一部分上。例如，在所示的實施例中，底部部段78可固定在大致「C形」的同步環沈的下面擴展部分90上，使得連接螺栓58從其基本徑向向外延伸。在備選實施例中，應該懂得底部部段 78可固定在同步環沈上任何其它合適的位置。例如，在另一實施例中，底部部段78可固定在同步環沈的上面擴展部分92上，使得連接螺栓58從其徑向向外或徑向向內延伸。此外，在同步環26沒有限定大致「C形」橫截面的實施例中，底部部段78可固定在同步環沈的任何合適的部分上，其允許所公開的可變葉片組件20如本文所述起作用。另外，應該懂得連接螺栓58的底部部段78通常可使用本領域中已知的任何合適的連接方法而固定在同步環26上。例如，如圖3中所示，底部部段78可以是帶螺紋的，使得其可固定在限定於同步環26中的相對應的螺紋孔94中。在另一實施例中，底部部段78 可構造為壓配合或黏附地結合在同步環26中所限定的相對應的鑽孔(未顯示)內。仍然參照圖3，在一個實施例中，各個連接螺栓58的中間部段80通常可用作在槓桿臂M和同步環沈之間的旋轉連接點。因此，中間部段80可構造為接納本領域中已知的任何合適的旋轉連接裝置60，以便使槓桿臂M與同步環沈通過連接螺栓58而旋轉地接合。例如，在所示的實施例中，旋轉連接裝置60包括安裝在或另外設置在中間部段80周圍的軸承61，從而限定了在槓桿臂M和連接螺栓58之間的旋轉接口 76。因此，應該懂得，中間部段80通常可具有適合於接納軸承61的形狀和構造。例如，在一個實施例中，中間部段 80可限定平滑的圓柱形表面或支承面，使得軸承61可安裝在該表面上。另外，中間部段80 可尺寸設置成在軸承61和連接螺栓58之間提供緊密控制的配合。例如，在軸承61和中間部段80之間提供的公差可為小於大約1毫米(mm)的松直徑公差，例如小於大約0. 5mm的松直徑公差或小於大約0. Imm的松直徑公差。在本主題的一個特定實施例中，公差可在大約0. Olmm的松直徑公差至大約0. 07mm的松直徑公差的範圍內，例如大約0. 03mm的松直徑公差至大約0. 05mm的松直徑公差以及兩者之間所有其它子範圍。然而，在一個備選實施例中，應該懂得，所提供的公差可大於Imm的松直徑公差。通常，在本主題的範圍內可利用本領域中已知的任何合適的軸承，以在槓桿臂M 和連接螺栓58之間提供旋轉接合。如圖3中所示，在一個實施例中，軸承61可包括球面軸承，其具有安裝在連接螺栓58的中間部段80上的內球96和固定在相對應的鑽孔100內的外環孔98，鑽孔100限定在槓桿臂M的第二端68中。外環孔98通常可具有與內球96的外凸球面相對應的內凹球面，以允許外環孔98在一個或多個正交方向上相對於內球96而旋轉。因而，當致動裝置觀使同步環26旋轉時，各個槓桿臂M可圍繞著在軸承61的內球 96和外環孔98之間所限定的旋轉接口 76而旋轉和/或扭轉。對本領域技術人員應該明顯的是，在本主題的範圍內可利用不同的其它合適的旋轉連接裝置60，以使槓桿臂M與同步環沈通過連接螺栓58而旋轉地接合，並因而提供了旋轉接口 76，圍繞著該旋轉接口，槓桿臂M可相對於環沈和/或連接螺栓觀而旋轉。例如，在備選實施例中，旋轉連接裝置60可包括合適的樞軸接頭的一部分，例如球窩接頭、髁狀接頭、鉸連結頭等等，其構造為與限定或另外包括在連接螺栓58上的相對應的特徵相配合。在另一實施例中，連接螺栓58本身可用作可變葉片組件20的旋轉連接裝置60。例如， 槓桿臂M或安裝在槓桿臂M上的構件可構造為直接圍繞連接螺栓58 (例如圍繞中間部段 80)而旋轉，使得連接螺栓58的外表面通常限定旋轉接口 76。仍然參照圖3，如上面指出的那樣，槓桿臂M的第二端68還可構造為通過連接螺栓58而剛性地聯接在同步環沈上，使得在同步環沈和槓桿臂M圍繞其旋轉接口 76之間沒有相對運動或基本上沒有相對運動。因而，在一個實施例中，連接螺栓58的頂部部段82 通常可適合於接納止動裝置102，止動裝置構造為允許旋轉連接裝置60剛性地連接在連接螺栓58上。例如，如圖3中所示，限定了在槓桿臂M和連接螺栓58之間的旋轉接口 76的軸承61的內球96可剛性地連接在連接螺栓58上，使得內球96在環沈的旋轉期間不會相對於同步環26而滑動或以其它方式移動。具體地說，連接螺栓58的頂部部段82可以是帶螺紋的，從而允許帶螺紋的止動裝置102(例如防松螺母或止動螺母)緊密地固定在軸承61 的內球96上。另外，如圖所示，連接螺栓58的肩部部段84通常可從連接螺栓58的中心軸線86向外延伸得比中間部段80更遠，使得內球96可定位或另外設置成抵靠肩部部段84 的徑向外表面104。因此，當止動裝置102固定在軸承61上時，內球96可被夾住、壓住或另外剛性地連接在止動裝置102和肩部部段84的外表面104之間，以防止在同步環沈和槓桿臂M圍繞其旋轉的旋轉接口 76之間的任何相對運動。此外，應該懂得限定在連接螺栓58中的底切圓角88可構造為增強內球96至連接螺栓58的剛性連接。例如，限定在肩部部段84和中間部段80之間的圓角88可構造為容許內球96定位成抵靠肩部部段84的外表面104齊平。類似地，限定在頂部部段82和中間部段80之間的圓角88可構造為容許頂部部段82的螺紋埋藏或另外完全設置在止動裝置102內。還應該懂得在備選實施例中，可利用不同的其它止動裝置102，例如鎖銷、閂或任何其它合適的緊固機構，以將球面軸承61的內球96剛性地連接到連接螺栓58上。類似地，還可利用任何合適的固定/緊固方法，例如焊接、粘合等等，以將內球96剛性地連接到連接螺栓58上。例如，在本主題的一個特定實施例中，連接螺栓58的一部分(例如中間部段80)可構造成使得內球96可被壓配合到連接螺栓58上，從而提供兩者之間的剛性連接。 另外，在通過不同於軸承61的手段來提供連接螺栓58和槓桿臂對之間的旋轉接合的實施例中，應該懂得可利用相似的止動裝置102和/或固定方法，以防止在同步環沈和各個槓桿臂圍繞其旋轉的旋轉接口 76之間的相對運動。通過經由連接螺栓58將同步環沈剛性地聯接到槓桿臂M上，從而可給公開的可變葉片組件20提供許多優勢。例如，由於旋轉接口 76處的剛性連接，可防止或至少減少了在槓桿臂M和同步環沈之間可能發生的環向和徑向滑動運動。因此，可顯著地減少和/ 或防止發生在連接螺栓58、軸承61、槓桿臂M和/或同步環沈上的任何磨損。此外，各個槓桿臂M至同步環沈的剛性聯接確保了所有槓桿臂M圍繞著同步環的整個周邊而剛性地支撐同步環26的重量。因此，可保持同步環沈的同心度或圓度。另外，提供給同步環沈的增加的支撐還可減少發生在摩擦塊(未顯示)上的磨損量，如果有摩擦塊的話，其設置在同步環沈和壓縮機外殼30之間，因為摩擦塊將不必支撐相當大部分的環重量。此外，剛性聯接還可減少在可變葉片組件20的裝配和校準期間使同步環沈居中於壓縮機外殼30上的負擔。仍然參照圖3，通常可將連接螺栓58的肩部部段84構造成使得當槓桿臂M可旋轉地連接到連接螺栓58上時，在槓桿臂M和同步環沈的相鄰表面108之間提供了間隙 106。通常，該間隙106可構造為適應可能相對於連接螺栓58和/或同步環沈而發生的槓桿臂M的任何扭轉。例如，當槓桿臂M利用安裝在連接螺栓58上的球面軸承61而與同步環沈可旋轉地接合時，軸承61可允許槓桿臂M圍繞連接螺栓的中心軸線86而旋轉，並沿著其縱向軸線以順時針方向或反時針方向而扭轉。因此，肩部84通常可設計為提供間隙 106，該間隙106允許槓桿臂M在不抵靠同步環沈的相鄰表面108而接觸或摩擦的情況下圍繞旋轉接口 76扭轉。此外，在本主題的一個特定實施例中，肩部部段84可構造為固定在同步環沈上， 從而提供用於將連接螺栓58連接到同步環沈上的額外手段。例如，如圖3中所示，圍繞著肩部部段的周邊的至少一部分，肩部部段84可焊接在同步環沈的相鄰表面108上。在此類實施例中，肩部部段84可構造為具有三角形、矩形、五邊形、六邊形或相似的形狀，從而限定至少一個平坦的邊緣，用於提供用來將肩部部段84焊接到同步環沈上的合適的表面。 此外，當底切圓角88限定在底部部段78和肩部部段84之間時，肩部部段84可直接定位在同步環沈的相鄰表面108上，並與之基本齊平。因此，在肩部部段84和環沈之間可提供改善的焊接連接。參照回圖2，在本主題的一個實施例中，可變葉片組件20的槓桿臂M可以是懸臂式的。因此，同步環沈可懸吊在壓縮機外殼30上。應該懂得，同步環沈懸吊在壓縮機外殼30上的距離110通常可依賴於壓縮機12的構造和/或可變葉片組件20的構造而變化。 然而，通常可選擇距離110，使得在環沈旋轉時，懸吊的同步環沈不抵靠壓縮機外殼30而摩擦或另外接觸。另外，在一個實施例中，可沿著壓縮機外殼30的外周邊提供一個或多個摩擦塊(未顯示)，以提供表面，如果需要，在環沈的旋轉期間，懸吊的同步環沈可在該表面上滑動。在此類實施例中，如圖3中所示，可將連接螺栓58構造成使得底部部段78在固定到同步環沈上時相對於環沈的徑向內表面112凹陷。因此，可防止連接螺栓58在環沈的旋轉期間絆住任何摩擦塊和/或壓縮機外殼30。另外，在本主題的若干個實施例中，槓桿臂M可設計為柔性的。具體地說，槓桿臂 24可構造為在支撐同步環沈的同時徑向向內和/或徑向向外彎曲或屈曲。因而，在本主題的一個特殊的實施例中，可選擇同步環26的直徑和/或定子葉片22的杆柱部段48的高度， 使得槓桿臂M至連接螺栓58的連接點設置成比槓桿臂M至杆柱部段48的連接點徑向向外更遠。因而，如圖2中所示，槓桿臂可在其第一端和第二端66，68之間徑向向外屈曲或彎曲一段距離114。此類向外的屈曲或彎曲確保了槓桿臂M被徑向向內加載。因此，當同步環26被致動並且槓桿臂M在旋轉的同時被改變水平度時，槓桿臂M可將向內的負載連續地應用於環沈上，以支撐其重量。槓桿臂M的這種向內的負載還可提供在同步環沈上自動居中的效應，從而容許可變葉片組件20進行更有效的裝配和校準。此外，如圖2中所示， 在一個實施例中，槓桿臂還可在第一端和第二端66，68之間沿著其長度的一部分而限定基本錐形的輪廓116。此類錐形輪廓116通常可防止當臂M旋轉時響應於同步環沈的致動而發生在槓桿臂M內的應力集中。應該懂得，儘管已經參照可變定子葉片22描述了本主題的可變葉片組件20，但是還可利用該組件來致動壓縮機12的可變入口導向葉片級或燃氣渦輪機10的渦輪段16的可變渦輪翼片或葉片級。此外，應該很容易明白，所公開的可變葉片組件20可與工業燃氣渦輪機一起利用，或者可適合於與本領域中已知的任何其它合適的渦輪機械一起使用，例如用於推進應用中的那些渦輪機械。本文使用示例來公開本發明，包括最佳模式，並且還使本領域技術人員能夠實踐本發明，包括製造和利用任何裝置或系統，並執行任何所含方法。本發明可授予專利的範圍由權利要求限定，並且可包括本領域技術人員想到的其它示例。如果這些其它示例包括並非不同於權利要求字面語言的結構元件，或者如果其包括與權利要求字面語言無實質差異的等效的結構元件，則這些其它示例都屬於權利要求的範圍內。
權利要求
1.一種用於可變葉片組件00)的連接螺栓(58)，所述可變葉片組件OO)包括聯接在多個槓桿臂04)上的同步環( )，所述可變葉片組件OO)還包括構造為將所述多個槓桿臂04)與所述同步環06)可旋轉地聯接起來的多個旋轉連接裝置(60)，所述連接螺栓包括底部部段(78)，其具有適合於固定在所述同步環06)上的形狀和構造；中間部段(80)，其具有適合於接納所述多個旋轉連接裝置(60)的其中一個旋轉連接裝置(60)的形狀和構造；肩部部段(84)，其設置在所述底部部段(78)和所述中間部段(80)之間；和頂部部段(82)，其具有適合於接納止動裝置(102)的形狀和構造，所述止動裝置(102) 構造為將所述旋轉連接裝置(60)剛性地連接到所述連接螺栓(58)上。
2.根據權利要求1所述的連接螺栓(58)，其特徵在於，所述底部部段(78)、所述中間部段(80)、所述肩部部段(84)和所述頂部部段(8 沿著所述連接螺栓(58)的中心軸線 (86)而同軸對準。
3.根據權利要求1所述的連接螺栓(58)，其特徵在於，所述底部部段(78)是帶螺紋的，並且構造為固定在所述同步環06)中限定的相對應的螺紋孔(94)中。
4.根據權利要求1所述的連接螺栓(58)，其特徵在於，所述底部部段(78)構造為相對於所述同步環06)的徑向內表面(112)而凹陷。
5.根據權利要求1所述的連接螺栓(58)，其特徵在於，所述肩部部段(84)構造為使得在所述同步環06)和所述多個槓桿臂04)的相鄰的槓桿臂04)之間限定間隙(106)。
6.根據權利要求5所述的連接螺栓(58)，其特徵在於，所述間隙(106)允許所述相鄰的槓桿臂04)在不接觸所述同步環06)的情況下沿著其縱向軸線而扭轉。
7.根據權利要求1所述的連接螺栓(58)，其特徵在於，所述肩部部段(84)構造為固定在所述同步環06)的表面(108)上。
8.根據權利要求7所述的連接螺栓(58)，其特徵在於，所述肩部部段(84)構造為焊接在所述同步環06)上，所述肩部部段限定了至少一個平坦的邊緣，用於將所述肩部部段 (84)焊接到所述同步環(26)的表面(108)上。
9.根據權利要求1所述的連接螺栓(58)，其特徵在於，所述頂部部段(8 是帶螺紋的，以允許螺紋止動裝置(10 固定在它上面。
10.根據權利要求9所述的連接螺栓(58)，其特徵在於，所述中間部段(80)限定了支承面。
11.根據權利要求9所述的連接螺栓(58)，其特徵在於，所述旋轉連接裝置(60)包括軸承(61)，所述軸承(61)具有內部構件(96)和構造為相對於所述內部構件(96)而旋轉的外部構件(98)，所述支承面構造為允許所述軸承(61)安裝在所述支承面上。
12.根據權利要求11所述的連接螺栓(58)，其特徵在於，所述肩部部段(84)從所述連接螺栓(58)的中心軸線(86)向外延伸至比所述中間部段(80)更遠，使得當所述螺紋止動裝置(10 固定在所述頂部部段(8 上時，所述軸承(61)的內部構件(96)抵靠所述肩部部段(84)的面(104)定位。
13.根據權利要求1所述的連接螺栓(58)，其特徵在於，所述連接螺栓(58)還包括第一圓角(88)和第二圓角(88)，所述第一圓角(88)在所述連接螺栓(58)中限定在所述頂部部段(8 和所述中間部段(80)之間，並且構造為容許所述止動裝置(10 抵靠所述旋轉連接裝置(60)固定，所述第二圓角(88)在所述連接螺栓(58)中限定在所述中間部段 (80)和所述肩部部段(84)之間，並且構造為容許所述旋轉連接裝置(60)抵靠所述肩部部段(84)的面(104)定位。
14.一種用於可變葉片組件00)的連接螺栓(58)，所述可變葉片組件00)包括聯接在多個槓桿臂04)上的同步環( )，所述可變葉片組件00)還包括多個軸承(61)，所述多個軸承(61)構造為將所述多個槓桿臂04)與所述同步環06)可旋轉地聯接起來，所述連接螺栓(58)包括底部螺紋部段(78)，其具有適合於固定在相對應的螺紋孔(94)中的形狀和構造，所述螺紋孔(94)被限定在所述同步環(26)中；中間部段(80)，其限定了支承面，所述支承面具有適合於允許所述多個軸承(61)的其中一個軸承(61)安裝在它上面的形狀和構造；肩部部段(84)，其設置在所述底部螺紋部段(78)和所述中間部段(80)之間，所述肩部部段(84)構造為固定在所述同步環06)的表面(108)上；和頂部螺紋部段(82)，其具有適合於接納螺紋止動裝置(10 的形狀和構造，所述螺紋止動裝置(10 構造為將所述軸承(61)剛性地連接到所述連接螺栓(58)上；其中所述底部螺紋部段(78)、所述中間部段(80)、所述肩部部段(84)和所述頂部螺紋部段(8 沿著所述連接螺栓(58)的中心軸線(86)而同軸對準。
15.根據權利要求14所述的連接螺栓(58)，其特徵在於，所述軸承(61)包括內部構件 (96)和構造為相對於所述內部構件(96)而旋轉的外部構件(98)，所述肩部部段(84)從所述中心軸線(86)向外延伸至比所述中間部段(80)更遠，使得當所述螺紋止動裝置(102) 固定在所述頂部部段(8 上時，所述內部構件(96)抵靠所述肩部部段(84)的面(104)定位。
全文摘要
本發明涉及用於渦輪壓縮機的可變葉片組件的連接螺栓，具體而言，公開了一種用於可變葉片組件(20)的連接螺栓(58)。這種連接螺栓(58)通常可包括底部部段(78)、中間部段(80)、頂部部段(82)和肩部部段(84)。底部部段(78)通常可具有適合於固定在可變葉片組件(20)的同步環(26)上的形狀和構造。中間部段(80)通常可具有適合於接受可變葉片組件(20)的旋轉連接裝置(60)的形狀和構造。肩部部段(84)可設置在底部部段(78)和中間部段(80)之間。頂部部段(82)通常可具有適合於接受止動裝置(102)的形狀和構造，該止動裝置(102)設置為用以將旋轉連接裝置(60)剛性地連接到連接螺栓(58)上。
文檔編號F04B39/00GK102418731SQ201110309530
公開日2012年4月18日 申請日期2011年9月28日 優先權日2010年9月28日
發明者A·J·拉馬斯, H·M·小賈勒特, M·C·霍華德 申請人:通用電氣公司