用於燃氣輪機的自動定心裝配組件及燃氣輪機的製作方法
2024-02-04 01:14:15
用於燃氣輪機的自動定心裝配組件及燃氣輪機的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種用於燃氣輪機的自動定心裝配組件及燃氣輪機。用於燃氣輪機的自動定心裝配組件，包括高壓轉子以及套設於高壓轉子外的高壓壓氣機靜子和高壓渦輪靜子，高壓壓氣機靜子與高壓渦輪靜子的軸向連接的部位上設有多個用於通過連接緊固迫使高壓壓氣機靜子與高壓渦輪靜子相對運動並趨於同軸的自動定心機構；多個自動定心機構沿高壓轉子的周向均勻分布。高壓渦輪靜子與高壓壓氣機靜子之間的準確定位，以確保高壓渦輪靜子、高壓壓氣機靜子和燃燒室三者同軸度定位。既便於工藝加工、又能滿足設計要求，從而為發動機的正常工作提供前提條件。
【專利說明】
用於燃氣輪機的自動定心裝配組件及燃氣輪機
技術領域
[0001]本實用新型涉及航空用燃氣輪機結構技術領域，特別地，涉及一種用於燃氣輪機的自動定心裝配組件。此外，本實用新型還涉及一種包括上述用於燃氣輪機的自動定心裝配組件的燃氣輪機。
【背景技術】
[0002]燃氣輪機的高壓渦輪、燃燒室和高壓壓氣機三者都是在高溫高壓環境中工作，三者的軸向同軸度、軸向定位非常重要。高壓轉子高速運轉，必然帶來振動等不利因素。在保證高壓轉子不平衡量低於某一值的基礎上，高壓渦輪靜子、高壓壓氣機靜子和燃燒室三者的定位(保證同軸度)也很重要。
[0003]現有的安裝採用普通直螺釘穿過高壓壓氣機靜子上的通孔，與高壓渦輪靜子上的螺紋孔擰緊，該結構只能保證壓緊兩個零件，而保證不了這兩個孔的同軸，若高壓壓氣機靜子裝配時偏移，該直螺釘仍然強行裝配，此時兩者已經處於不同軸的裝配在一起;並且通過直螺釘結構進行裝配，由於安裝空間的限制，無法在進行其他部件的裝配，因此該結構無法具備防松功能，隨著發動機運行過程中的振動等因素，直螺釘很可能會鬆脫。
[0004]三者之間裝配若沒有定位同軸度要求，一方面可能導致高壓渦輪靜子與高壓壓氣機靜子裝配偏斜(不同軸)，從而導致燃燒室多處由於阻礙而無法裝配;再者即使燃燒室安裝上，高壓渦輪、燃燒室和高壓壓氣機三者也不同軸，會導致靜子與高壓轉子的配合處受到破壞，而達不到設計要求，使發動機失效。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型提供了一種用於燃氣輪機的自動定心裝配組件及燃氣輪機，以解決現有燃氣輪機的高壓渦輪、燃燒室和高壓壓氣機三者裝配沒有考慮同軸度要求，容易導致高壓渦輪靜子與高壓壓氣機靜子裝配偏斜，燃燒室多處由於阻礙而無法裝配；即使勉強裝配，也會造成使用過程中的相互作用力而破壞的技術問題。
[0006]根據本實用新型的一個方面，提供一種用於燃氣輪機的自動定心裝配組件，包括高壓轉子以及套設於高壓轉子外的高壓壓氣機靜子和高壓渦輪靜子，高壓壓氣機靜子與高壓渦輪靜子的軸向連接的部位上設有多個用於通過連接緊固迫使高壓壓氣機靜子與高壓渦輪靜子相對運動並趨於同軸的自動定心機構;多個自動定心機構沿高壓轉子的周向均勻分布O
[0007]進一步地，自動定心機構包括帶有錐形螺頭並用於在螺紋連接緊固時通過錐形螺頭的徑向作用力迫使高壓壓氣機靜子與高壓渦輪靜子相對運動至同軸的錐頭螺釘、開設於高壓壓氣機靜子的連接面上並用於引導錐頭螺釘進入並與錐形螺頭相互配合以迫使高壓壓氣機靜子與高壓渦輪靜子相對運動至同軸的錐形連接孔以及開設於高壓渦輪靜子連接面並用於與錐頭螺釘進行螺紋緊固連接的螺紋鎖緊孔;錐頭螺釘、錐形連接孔、螺紋鎖緊孔三者一一對應設置。
[0008]進一步地，錐形連接孔的內表面貼覆有一層用於緩衝錐頭螺釘與錐形連接孔的孔壁之間相互作用力並將緊固後的錐頭螺釘沿周向鎖緊於錐形連接孔內的錐形鎖片。
[0009]進一步地，錐頭螺釘的螺杆軸向尺寸小於或等於螺紋鎖緊孔的軸向尺寸;錐頭螺釘的徑向尺寸小於或等於錐形連接孔的徑向尺寸，以形成裝配於錐形連接孔內的錐形沉頭螺釘。
[0010]進一步地，錐形螺頭上表面設有扭矩施力槽，扭矩施力槽內打入填充於扭矩施力槽內並沿錐形螺頭的徑向頂抵於錐形連接孔的孔壁的充填鎖片。
[0011]進一步地，錐形鎖片採用連續的環圈形結構；或者錐形鎖片採用在錐頭螺釘的進入端呈鋸齒形的鋸齒環結構。
[0012]進一步地，錐形鎖片的內表面設置為用於提高錐形螺頭與錐形鎖片之間相互摩擦力的粗糙表面;或者錐形鎖片的內表面設置有用於提高錐形螺頭與錐形鎖片之間相互摩擦力的凸形構造。
[0013]進一步地，自動定心機構沿高壓轉子的徑向布設有多排;相鄰排的自動定心機構相互錯位排布。
[0014]進一步地，自動定心機構僅設有一排，且設於高壓壓氣機靜子與高壓渦輪靜子軸向連接面的中心位置。
[0015]根據本實用新型的另一方面，還提供了一種燃氣輪機，包括上述用於燃氣輪機的自動定心裝配組件。
[0016]本實用新型具有以下有益效果:
[0017]本實用新型用於燃氣輪機的自動定心裝配組件，通過在高壓壓氣機靜子與高壓渦輪靜子的軸向連接的部位設置自動定心機構，在對高壓壓氣機靜子與高壓渦輪靜子進行連接緊固的同時迫使高壓壓氣機靜子與高壓渦輪靜子作相對運動，從而使高壓壓氣機靜子與高壓渦輪靜子在連接緊固的同時兩者的連接孔處於同軸布置，同時自動定心機構沿高壓轉子的周向均勻布設，以確保高壓壓氣機靜子與高壓渦輪靜子之間的安裝位置精度。高壓渦輪靜子與高壓壓氣機靜子之間的準確定位，以確保高壓渦輪靜子、高壓壓氣機靜子和燃燒室三者同軸度定位。既便於工藝加工、又能滿足設計要求，從而為發動機的正常工作提供前提條件。
[0018]除了上面所描述的目的、特徵和優點之外，本實用新型還有其它的目的、特徵和優點。下面將參照圖，對本實用新型作進一步詳細的說明。
【附圖說明】
[0019]構成本申請的一部分的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用於解釋本實用新型，並不構成對本實用新型的不當限定。在附圖中:
[0020]圖1是本實用新型優選實施例的用於燃氣輪機的自動定心裝配組件的結構示意圖；
[0021]圖2是本實用新型優選實施例的自動定心機構的結構示意圖；
[0022]圖3是本實用新型優選實施例的錐形鎖片的結構示意圖之一；
[0023]圖4是本實用新型優選實施例的錐形鎖片的結構示意圖之二。
[0024]圖例說明:
[0025]1、高壓轉子;2、高壓壓氣機靜子;3、高壓渦輪靜子;4、自動定心機構;401、錐頭螺釘;4011、錐形螺頭;4012、螺杆;402、錐形連接孔;403、螺紋鎖緊孔;404、錐形鎖片;405、充填鎖片;5、扭矩施力槽。
【具體實施方式】
[0026]以下結合附圖對本實用新型的實施例進行詳細說明，但是本實用新型可以由下述所限定和覆蓋的多種不同方式實施。
[0027]圖1是本實用新型優選實施例的用於燃氣輪機的自動定心裝配組件的結構示意圖；圖2是本實用新型優選實施例的自動定心機構的結構示意圖；圖3是本實用新型優選實施例的錐形鎖片的結構示意圖之一；圖4是本實用新型優選實施例的錐形鎖片的結構示意圖之二。
[0028]如圖1和圖2所示，本實施例的用於燃氣輪機的自動定心裝配組件，包括高壓轉子I以及套設於高壓轉子I外的高壓壓氣機靜子2和高壓渦輪靜子3，高壓壓氣機靜子2與高壓渦輪靜子3的軸向連接的部位上設有多個用於通過連接緊固迫使高壓壓氣機靜子2與高壓渦輪靜子3相對運動並趨於同軸的自動定心機構4;多個自動定心機構4沿高壓轉子I的周向均勻分布。本實用新型用於燃氣輪機的自動定心裝配組件，通過在高壓壓氣機靜子2與高壓渦輪靜子3的軸向連接的部位設置自動定心機構4，在對高壓壓氣機靜子2與高壓渦輪靜子3進行連接緊固的同時迫使高壓壓氣機靜子2與高壓渦輪靜子3作相對運動，從而使高壓壓氣機靜子2與高壓渦輪靜子3在連接緊固的同時兩者的連接孔處於同軸布置，同時自動定心機構4沿高壓轉子I的周向均勻布設，以確保高壓壓氣機靜子2與高壓渦輪靜子3之間的安裝位置精度。高壓渦輪靜子3與高壓壓氣機靜子2之間的準確定位，以確保高壓渦輪靜子3、高壓壓氣機靜子2和燃燒室三者同軸度定位。既便於工藝加工、又能滿足設計要求，從而為發動機的正常工作提供前提條件。
[0029]如圖1和圖2所示，本實施例中，自動定心機構4包括帶有錐形螺頭4011並用於在螺紋連接緊固時通過錐形螺頭4011的徑向作用力迫使高壓壓氣機靜子2與高壓渦輪靜子3相對運動至同軸的錐頭螺釘401、開設於高壓壓氣機靜子2的連接面上並用於引導錐頭螺釘401進入並與錐形螺頭4011相互配合以迫使高壓壓氣機靜子2與高壓渦輪靜子3相對運動至同軸的錐形連接孔402以及開設於高壓渦輪靜子3連接面並用於與錐頭螺釘401進行螺紋緊固連接的螺紋鎖緊孔403。錐頭螺釘401、錐形連接孔402、螺紋鎖緊孔403三者——對應設置。
[0030]如圖1和圖2所示，本實施例中，錐形連接孔402的內表面貼覆有一層用於緩衝錐頭螺釘401與錐形連接孔402的孔壁之間相互作用力並將緊固後的錐頭螺釘401沿周向鎖緊於錐形連接孔402內的錐形鎖片404。錐形鎖片404實現防松功能。錐形鎖片404可以往高壓壓氣機靜子2的安裝面處小孔打入，使錐形鎖片404夾在錐頭螺釘401與錐形連接孔402之間，以保證錐形鎖片404和壓氣機的防松功能，從而實現壓氣機和高壓渦輪靜子的壓緊和防轉。
[0031]如圖1和圖2所示，本實施例中，錐頭螺釘401的螺杆4012軸向尺寸小於或等於螺紋鎖緊孔403的軸向尺寸。錐頭螺釘401的徑向尺寸小於或等於錐形連接孔402的徑向尺寸，以形成裝配於錐形連接孔402內的錐形沉頭螺釘。高壓壓氣機靜子2與高壓渦輪靜子3在壓緊連接的同時，通過錐形沉頭螺釘以節約安裝空間，使得安裝不再受高壓壓氣機靜子2與高壓渦輪靜子3之間的間隙距離的限制。
[0032]如圖1和圖2所示，本實施例中，錐形螺頭4011上表面設有扭矩施力槽5，扭矩施力槽5內打入填充於扭矩施力槽5內並沿錐形螺頭4011的徑向頂抵於錐形連接孔402的孔壁的充填鎖片405。充填鎖片405實現防松功能。充填鎖片405往錐頭螺釘401上的一字槽(扭矩施力槽5)打入，從而實現充填鎖片405和錐頭螺釘401的防松功能。
[0033]如圖1、圖2、圖3和圖4所示，本實施例中，可選地，錐形鎖片404採用連續的環圈形結構，如圖3所示。通過環圈形結構的整個內表面與錐頭螺釘401實現相互間的摩擦，以防止錐頭螺釘401旋轉。可選地，錐形鎖片404採用在錐頭螺釘401的進入端呈鋸齒形的鋸齒環結構，如圖4所示。通過鋸齒環結構內表面間歇式與錐頭螺釘401接觸，在提供相互間的摩擦力的時候，有效防止錐頭螺釘401的逆轉。
[0034]如圖1和圖2所示，本實施例中，可選地，錐形鎖片404的內表面設置為用於提高錐形螺頭4011與錐形鎖片404之間相互摩擦力的粗糙表面。通過粗糙表面與錐頭螺釘401實現相互間的摩擦，以防止錐頭螺釘401旋轉。可選地，錐形鎖片404的內表面設置有用於提高錐形螺頭4011與錐形鎖片404之間相互摩擦力的凸形構造。通過凸形構造間歇式與錐頭螺釘401接觸，在提供相互間的摩擦力的時候，有效防止錐頭螺釘401的逆轉。
[0035]如圖1和圖2所示，本實施例中，自動定心機構4沿高壓轉子I的徑向布設有多排。使得連接穩定性更好。相鄰排的自動定心機構4相互錯位排布。能夠分散連接的應力集中，防止徑向斷裂破壞，受力性能更好。
[0036]如圖1和圖2所示，本實施例中，自動定心機構4僅設有一排，且設於高壓壓氣機靜子2與高壓渦輪靜子3軸向連接面的中心位置。在保證連接穩定性的同時降低製造成本。
[0037]本實施例的燃氣輪機，包括上述用於燃氣輪機的自動定心裝配組件。
[0038]實施時，提供一種用於燃氣輪機的自動定心裝配組件，旨在設計出合適的同軸度定位方案，應用於某型燃氣輪機高壓渦輪靜子與高壓壓氣機靜子之間的準確定位，既便於工藝加工、又能滿足設計要求，從而為發動機的正常工作提供前提條件，以解決高壓渦輪靜子、高壓壓氣機靜子和燃燒室三者的同軸度定位問題。錐形沉頭螺釘(錐頭螺釘401)穿過錐形鎖片404、高壓壓氣機靜子2上的帶錐通孔(錐形連接孔402)，與高壓渦輪靜子3上的螺紋孔(螺紋鎖緊孔403)擰緊，該結構具有以下優點:
[0039]I)壓緊兩個零件，節約了空間，不再受距離L的限制；
[0040]2)有防松功能，錐形鎖片404可以往壓氣機的安裝面D處小孔打入，以保證鎖片和壓氣機的防松功能，使錐形鎖片404夾在錐形沉頭螺釘(錐頭螺釘401)和壓氣機的帶錐通孔(錐形連接孔402)中間；充填鎖片405可以往錐形沉頭螺釘(錐頭螺釘401)上的一字槽(扭矩施力槽5)打入，以保證鎖片和錐形沉頭螺釘的防松功能；
[0041]3)有自動定心的作用，保證了這兩個孔(錐形連接孔402與螺紋鎖緊孔403)的同軸;若高壓壓氣機靜子2裝配時往上偏移了任意的距離，該錐形沉頭螺釘在擰緊過程中，下端面會先與壓氣機的錐孔(錐形連接孔402)接觸，從而對該面產生擠壓力F>0(此時上端面未接觸，擠壓力H) = 0)，F有向下的分力Fl會推著高壓壓氣機靜子2往下移動，直到整個錐面都接觸壓緊為止，此時F0 = F>0，兩者(錐形連接孔402與螺紋鎖緊孔403)已經同軸。本發明設計的結構相對緊湊、簡單，加工成本低、可行性高。壓緊兩個零件，節約了空間；有防松功能;有自動定心的作用。
[0042]以上所述僅為本實用新型的優選實施例而已，並不用於限制本實用新型，對於本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
【主權項】
1.一種用於燃氣輪機的自動定心裝配組件，包括高壓轉子(I)以及套設於所述高壓轉子(I)外的高壓壓氣機靜子(2)和高壓渦輪靜子(3)， 其特徵在於， 所述高壓壓氣機靜子(2)與所述高壓渦輪靜子(3)的軸向連接的部位上設有多個用於通過連接緊固迫使所述高壓壓氣機靜子(2)與所述高壓渦輪靜子(3)相對運動並趨於同軸的自動定心機構(4)； 多個所述自動定心機構(4)沿高壓轉子(I)的周向均勻分布。2.根據權利要求1所述的用於燃氣輪機的自動定心裝配組件，其特徵在於， 所述自動定心機構(4)包括帶有錐形螺頭(4011)並用於在螺紋連接緊固時通過所述錐形螺頭(4011)的徑向作用力迫使所述高壓壓氣機靜子(2)與所述高壓渦輪靜子(3)相對運動至同軸的錐頭螺釘(401)、開設於所述高壓壓氣機靜子(2)的連接面上並用於引導所述錐頭螺釘(401)進入並與所述錐形螺頭(4011)相互配合以迫使所述高壓壓氣機靜子(2)與所述高壓渦輪靜子(3)相對運動至同軸的錐形連接孔(402)以及開設於所述高壓渦輪靜子(3)連接面並用於與所述錐頭螺釘(401)進行螺紋緊固連接的螺紋鎖緊孔(403); 所述錐頭螺釘(401)、所述錐形連接孔(402)、所述螺紋鎖緊孔(403)三者一一對應設置。3.根據權利要求2所述的用於燃氣輪機的自動定心裝配組件，其特徵在於， 所述錐形連接孔(402)的內表面貼覆有一層用於緩衝所述錐頭螺釘(401)與所述錐形連接孔(402)的孔壁之間相互作用力並將緊固後的所述錐頭螺釘(401)沿周向鎖緊於所述錐形連接孔(402)內的錐形鎖片(404)。4.根據權利要求2所述的用於燃氣輪機的自動定心裝配組件，其特徵在於， 所述錐頭螺釘(401)的螺杆(4012)軸向尺寸小於或等於所述螺紋鎖緊孔(403)的軸向尺寸； 所述錐頭螺釘(401)的徑向尺寸小於或等於所述錐形連接孔(402)的徑向尺寸，以形成裝配於所述錐形連接孔(402)內的錐形沉頭螺釘。5.根據權利要求4所述的用於燃氣輪機的自動定心裝配組件，其特徵在於， 所述錐形螺頭(4011)上表面設有扭矩施力槽(5)， 所述扭矩施力槽(5)內打入填充於所述扭矩施力槽(5)內並沿所述錐形螺頭(4011)的徑向頂抵於所述錐形連接孔(402)的孔壁的充填鎖片(405)。6.根據權利要求3至5中任一項所述的用於燃氣輪機的自動定心裝配組件，其特徵在於， 所述錐形鎖片(404)採用連續的環圈形結構;或者 所述錐形鎖片(404)採用在所述錐頭螺釘(401)的進入端呈鋸齒形的鋸齒環結構。7.根據權利要求3至5中任一項所述的用於燃氣輪機的自動定心裝配組件，其特徵在於， 所述錐形鎖片(404)的內表面設置為用於提高所述錐形螺頭(4011)與所述錐形鎖片(404)之間相互摩擦力的粗糙表面;或者 所述錐形鎖片(404)的內表面設置有用於提高所述錐形螺頭(4011)與所述錐形鎖片(404)之間相互摩擦力的凸形構造。8.根據權利要求1至5中任一項所述的用於燃氣輪機的自動定心裝配組件，其特徵在於， 所述自動定心機構(4)沿所述高壓轉子(I)的徑向布設有多排； 相鄰排的所述自動定心機構(4)相互錯位排布。9.根據權利要求1至5中任一項所述的用於燃氣輪機的自動定心裝配組件，其特徵在於， 所述自動定心機構(4)僅設有一排，且設於所述高壓壓氣機靜子(2)與所述高壓渦輪靜子(3)軸向連接面的中心位置。10.一種燃氣輪機，其特徵在於， 包括權利要求1至9中任一項所述的用於燃氣輪機的自動定心裝配組件。
【文檔編號】F02C7/20GK205714440SQ201620545049
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年6月7日
【發明人】李水姣, 黃譚喜, 彭碧濤, 萬俊斌, 呂程程
【申請人】中國南方航空工業(集團)有限公司