用於製作渦輪機噴嘴組件的方法和設備的製作方法

2023-04-30 13:12:01

專利名稱：用於製作渦輪機噴嘴組件的方法和設備的製作方法
技術領域：
本發明一般地涉及渦輪機噴嘴組件，且更特定地涉及用於組裝渦輪 機噴嘴組件的方法和設備。
背景技術：
已知的渦輪發動機噴嘴組件包括點燃燃料-空氣混合物的燃燒器，混 合物然後被引通通過過渡件到渦輪機前面的渦輪機噴嘴組件。至少 一些 已知的渦輪機噴嘴組件包括周向布置的多個弧形的噴嘴段。 一些已知的 渦輪機噴嘴段包括由整體形成的內部和外部帶平臺聯接的多個周向間 隔的中空翼片葉片。在這樣的噴嘴組件中，內部和外部帶每個包括過渡 件凹槽，其使過渡件能夠以密封裝置聯接到渦輪機噴嘴。渦輪機噴嘴組件的製作 一般地包括將多個噴嘴段周向地聯接在一 起以形成環形噴嘴組件環。更具體地，在已知的渦輪機噴嘴組件中，任 何噴嘴段中的缺陷可能直到組裝整個噴嘴組件才知道。此外，在噴嘴段 製作期間，當噴嘴段的不同部分被焊接時，包括過渡件凹槽的內部和外 部帶的部分可能遭受變形。檢測這樣的變形可能直到所有噴嘴段在噴嘴 組件內組裝到位才明顯。如果任何凹槽具有變形，噴嘴組件可能不與過 渡件正確地對準。發明內容一方面，用於製作在渦輪機噴嘴組件內使用的噴嘴段的方法。該方 法包括提供包括外部帶、內部帶和在其之間延伸的至少 一個葉片的噴嘴 段，其中內部帶和外部帶的至少 一個形成為帶有限定在其中的過渡件凹 槽，將檢查工具與噴嘴組件接觸定位，使得檢查工具使用至少一個基準 相對於噴嘴段對準，和使用檢查工具檢驗每個過渡件凹槽的對準。另 一方面，用於製作與渦輪機噴嘴組件使用的噴嘴段的檢查工具。 工具包括對準板和聯接到對準一反的定位板，對準板包括延伸通過其的至 少 一個縫隙，其在對應於限定在被檢查的噴嘴段上的過渡件凹槽的希望 對準的事先確定的位置。又一方面，用於組裝燃氣渦輪發動機的渦輪機噴嘴組件的方法。該 方法包括提供多個噴嘴段，其每個包括外部帶、內部帶和在其之間延伸 的至少一個葉片，其中每個噴嘴段上的內部帶和外部帶的至少一個包括 限定在其中的過渡件凹槽，將檢查工具與噴嘴組件接觸定位以檢驗每個 過渡件凹槽的對準，和將多個噴嘴段周向地聯接在 一起以形成噴嘴組 件。


圖1為示範性的渦輪發動機的截面圖；圖2為與圖1中顯示的渦輪發動機使用的過渡件和渦輪機噴嘴組件 的放大圖；圖3為可以與圖2中顯示的渦輪機噴嘴組件使用的渦輪機噴嘴段的 透視圖；圖4為可用於製作諸如圖2中顯示的噴嘴組件的噴嘴組件的檢查工 具的下側透碎見圖；圖5為圖4中顯示的且靠著諸如圖2中顯示的噴嘴組件的渦輪機噴 嘴段定位的檢查工具的俯視圖。
具體實施方式
圖1為示範性的燃氣渦輪發動機100的示意性截面圖。在示範性的 實施例中，發動機100包括壓縮機組件102、燃燒器組件104、渦輪才幾 組件106和壓縮機/渦4侖才幾轉子軸108。應當注意的是，發動機IO(H又為 示範性的，且本發明並不限於發動機100,且替代地可以用於製作與任 何渦輪發動機使用的部件。在操作期間，空氣流動通過壓縮機組件102且壓縮的空氣排出到燃 燒器組件104。燃燒器組件104噴射燃料到空氣流動內，例如天然氣和/ 或燃料油，點燃燃料-空氣混合物以通過燃燒膨脹燃料-空氣混合物且產 生高溫燃燒氣體流114。燃燒器組件104與渦輪機組件106流動連通。 得到的燃燒氣體114從燃燒器104向渦輪機組件106引通。圖2為可以與發動機100 (圖1中顯示)使用的過渡件120和渦輪 機噴嘴組件130的部分的放大截面圖。圖3為可以用於圖2中顯示的渦 輪機噴嘴組件130的渦輪機噴嘴段134的透視圖。在示範性的實施例中，過渡件120聯接為與燃燒器組件104和渦輪機噴嘴組件130流動連通。 更具體地，過渡件120為包括上遊端116和下遊端118的中空結構。上 遊端116聯接到燃燒器組件104且使用過渡件凹槽122 (如下文更詳細 描述的)，下遊端118聯接到渦輪機噴嘴段134。在示範性的實施例中， 渦輪才幾噴嘴段134包括徑向內部帶124、徑向外部帶126、延伸在內部 和外部帶124和126之間的至少一個翼片葉片128、和後部凸緣132。 在示範性的實施例中，後部凸緣132包括對準銷狹槽144。內部和外部 帶124和126也包括前部面138和後部面140。此外，在示範性的實施 例中，每個前部面138形成為帶有過渡件凹槽122且包括多個基準點142 (下文更詳細描述)。具體地，在示範性的實施例中，每個過渡件凹槽 122至少部分地由徑向內部壁136限定。過渡件凹槽122使過渡件120能夠以密封裝置聯接到噴嘴組件130。 多個噴嘴段134周向地聯接在一起以形成噴嘴組件130,使得過渡件凹 槽122周向地延伸通過噴嘴組件130。過渡件下遊端118插入到過渡件 凹槽122以利於將過渡件120聯接到噴嘴組件130。具體地，下遊端118 經由密封裝置聯接到過渡件凹槽122。在示範性的實施例中，下遊端118 經由凹槽密封件119聯接到過渡件凹槽122。在可替換的實施例中，下 遊端118可以使用任何已知聯接方法聯接到過渡件凹槽122,包括但不 限於釺焊或焊接過程。在操作期間，燃燒氣體114從燃燒器組件104流動通過過渡件120 且向渦輪才幾噴嘴組件130和渦4侖機組件106引通。高溫燃燒氣體114將 旋轉能量傳送給渦輪機組件106且由於渦輪才幾組件106可旋轉地耳關接到 轉子108，轉子108隨後提供旋轉動力給壓縮機組件102。圖4為可用於製作渦輪^L部件，例如與噴嘴組件130使用的噴嘴段 134的檢查工具200的透視圖。圖5為噴嘴段134的製作的檢查階段期 間靠著渦輪機噴嘴段134聯接到位的檢查工具200的俯視圖。在示範性 的實施例中，；險查工具200包括對準板202、定位4反204、結構支撐玲反 206和聯接構件216。此外，在示範性的實施例中，對準一反202在第一 端228處聯接到定位板204,使得對準板202從定位板204大致垂直延 伸。具體地，在示範性的實施例中，聯接構件216聯接為在對準^反202 和定位板204之間沿第一端228提供支撐。結構支撐一反206在工具200 的支撐端230處聯接到對準板202和定位板204。具體地，支撐板206利於將^反202和204固定在一起，從而維持板202和204之間的相對對準。在示範性的實施例中，對準一反202包括徑向外部縫隙208、徑向內 部縫隙209、多個對準板基準定位器210、內部表面218和外部表面220。 具體地，在示範性的實施例中，三個基準定位器210在對準板202上/人 內部表面218向內延伸距離D。更具體地，每個定位器210從內部表面 218延伸離開相同的距離。可替換地，至少一個定位器210可以,人表面 218延伸離開與剩餘定位器210從表面218延伸的距離不同的距離。定 位器距離D選定為使對準板202能夠相對於渦輪機噴嘴段134,且更具 體地，如下文更詳細描述的，相對於噴嘴段內部和外部帶面138對準定 位。每個縫隙208和209分別具有曲率半徑R1和R2，其對應於限定在 標稱渦輪機噴嘴段上的過渡件凹槽的標稱曲率半徑。此外，每個縫隙208 和209包括限定縫隙208和209的曲率4侖廓的部分的多個分級的臺階 222。具體地，臺階222從標稱曲率半徑以0.005英寸增量偏移到最大值 +/-0.030英寸。此外，在示範性的實施例中，臺階222限定在縫隙208 的徑向內部側207和縫隙209的徑向外部側211中。定位板204包括內部表面234、外部表面232、多個定位板基準定 位器212和至少一個對準銷214。在示範性的實施例中，定位^反204包 括兩個基準定位器212和一個對準銷214。在可替換的實施例中，板204 可以包括使板204能夠起在此描述作用的任何數量的定位器212和/或對 準銷214。此外，在示範性的實施例中，手柄226聯接到定位板204的 外部表面232。此外，在示範性的實施例中，對準板202和結構支撐板 206每個包括用於工具200的重量減少的孔224。在操作期間，檢查工具200用於在視覺上片全驗限定在被檢查的渦輪 機噴嘴段134上的過渡件凹槽122的曲率半徑。檢查工具200靠著渦輪 機噴嘴段134聯接到位，使得對準板基準定位器210安放為與內部和外 部帶124和126的前部面138接觸。更具體地，基準定位器210每個定 尺寸且定向為接觸限定在每個噴嘴段134上的相等數量的相應基準點 142。更具體地，當基準定位器210靠著限定在噴嘴段134上的基準點 正確地定位時，定位板204靠著外部帶126的徑向外部壁146定位。此 外，當工具200相對於噴嘴l殳134適當地對準時，對準銷214插入到對準銷狹槽144內，從而基本防止工具200相對於噴嘴段134的側向移動。 在示範性的實施例中，當工具200相對於浮皮;險查的噴嘴l爻134正確 地定位時，對準一反基準定位器210與內部和外部帶124和126的前部面 138上的三個基準點142對準。具體地，在示範性的實施例中，兩個基 準點142位於外部帶126上且一個基準點142位於內部帶124上。當基 準定位器210與限定在噴嘴段134中的相應基準點142接觸時，對準板 202相對於由內部和外部帶124和126的前部面138限定的平面大致平 行。此外，定位板基準定位器212靠著限定在外部帶126上的兩個基準 點142對準。同樣，當兩個定位板基準定位器212靠著限定在噴嘴段134 上的相應基準點142接觸定位且當對準銷214插入到狹槽144內時，定 位4反204大致垂直於由內部和外部帶124和126的前部面138限定的平 面。基準定位器210和212利於確保;險查工具200靠著一皮4全查的每個噴 嘴段134適當地對準。當工具200靠著渦輪才幾噴嘴賴134聯接到位時，過渡件凹槽122的 曲率半徑通過使用縫隙208和209以及臺階222在視覺上檢驗。具體地， 通過透過縫隙208和209觀察以確定哪個臺階222與限定在定位在工具 200下的噴嘴段134上的相應過渡件凹槽122對準，單獨糹企查噴嘴賴134 在視覺上檢驗限定在噴嘴段134上的每個過渡件凹槽122的相對定位和 曲率半徑。工具200使得使用者能夠確定過渡件凹槽122是否完全變形 或變形到使相應噴嘴段失效的程度。上述檢查工具使噴嘴段凹槽的對準能夠在渦輪發動機內組裝噴嘴 組件之前被檢驗。過渡件凹槽在噴嘴段上的變形的早期檢測利於防止噴 嘴段用於噴嘴組件的組裝。結果，通過使過渡件凹槽中的缺陷能夠在噴 嘴組件的最終構建之前被視覺檢測，檢查工具利於構建時間和成本的節 省。用於渦輪發動機的檢查工具的示範性實施例在上文詳細描述。檢查 工具並不限於與在此描述的具體渦輪機噴嘴段使用，而是，檢查工具能 夠從在此描述的其他噴嘴部件獨立地且分離地使用。此外，本發明並不 限於上文詳細描述的噴嘴段的實施例，而是，檢查工具實施例的其他變 化可以在權利要求書的精神和範圍內使用。儘管本發明已經關於不同具體實施例描述，本領域中技術人員將認 識到，本發明能夠以權利要求書的精神和範圍內的修改實施。零件列表發動機100 壓縮機組件102 燃燒器組件104 渦4侖一幾組件106 轉子軸108 燃燒氣體114 上遊端116 下遊端118 凹槽密封件119 過渡件120 過渡件凹槽122 內部帶124 外部帶126 翼片葉片128 渦輪機噴嘴組件130 後部凸緣132 噴嘴—度134 內部壁136 前部面138 後部面140 基準點142 對準銷狹槽144 外部壁146 才企查工具200 對準板202 定位板204 支撐板206 內部側207 縫隙208 縫隙209 基準定位器210外部側211
基準定位器212 對準銷214 聯接構件216 內部表面218 外部表面220 分級的臺階222 孔224 手柄226 第一端228 支撐端230 外部表面232 內部表面23權利要求
1.一種用於製作與渦輪機噴嘴組件(130)使用的噴嘴段(134)的檢查工具(200)，所述工具包括對準板(202)；和聯接到所述對準板的定位板(204)，所述對準板包括延伸通過其的至少一個縫隙(208、209)，其在對應於限定在被檢查的噴嘴段(134)上的過渡件凹槽(122)的希望對準的事先確定的位置。
2. 根據權利要求1所述的工具(200),其中所述對準板(202 ) 進一步包括至少三個基準定位器(210),其從所述對準板延伸且構造 為將所述工具與噴嘴段(134)對準定位。
3. 根據權利要求1所述的工具(200),其中所述對準板(202 ) 進一步包括對應於限定在噴嘴段(134)的外部帶(126)上的至少兩個 基準的至少兩個基準定位器(212)和對應於限定在內部帶(124)上的 至少一個基準的至少一個基準定位器。
4. 根據權利要求1所述的工具(200),其中所述定位板(204) 包括對應於限定在噴嘴段(134)上的至少兩個基準的至少兩個基準定 位器(212)。
5. 根據權利要求1所述的工具(200),其中所述至少一個縫隙(208、 209)由包括多個臺階(222)的縫隙邊緣限定。
6. 根據權利要求1所述的工具(200),其中所述定位板(204) 包括在一對基準定位器(212)之間大致中心的對準銷(214)。
7. 根據權利要求l所述的工具(200),其中所述工具進一步包括 手柄(226)。
全文摘要
提供一種用於製作與渦輪機噴嘴組件(130)使用的噴嘴段(134)的檢查工具(200)。檢查工具(200)包括對準板(202)、和聯接到對準板的定位板(204)，對準板包括延伸通過其的至少一個縫隙(208、209)，其在對應於限定在被檢查的噴嘴段(134)上的過渡件凹槽(122)的希望對準的事先確定的位置。
文檔編號G01B5/22GK101221033SQ20081000136
公開日2008年7月16日 申請日期2008年1月9日 優先權日2007年1月9日
發明者C·E·湯普遜, G·D·謝爾洛克 申請人:通用電氣公司