專利名稱：用于旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的聯(lián)接裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文所公開的主題涉及燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，且更特定而言，涉及旋轉(zhuǎn)構(gòu)件與軸的對 準(zhǔn)。
背景技術(shù)：
一般而言，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒壓縮空氣與燃料的混合物以產(chǎn)生熱燃燒氣體。燃 燒氣體可流動(dòng)通過一個(gè)或多個(gè)渦輪級，以產(chǎn)生用于負(fù)載和/或壓縮機(jī)的動(dòng)力。渦輪級包括 旋轉(zhuǎn)構(gòu)件，諸如繞軸旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子和葉片。為了減少磨損且提供燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的操作，旋轉(zhuǎn) 構(gòu)件大體上沿軸向且同心地對準(zhǔn)。但令人遺憾的是，現(xiàn)有聯(lián)接裝置常常較為復(fù)雜，呈現(xiàn)出摩 擦磨損，產(chǎn)生局部高應(yīng)力部位或者缺乏實(shí)地安裝的能力。
發(fā)明內(nèi)容
在下文中概述了范圍與初始要求保護(hù)的本發(fā)明相稱的某些實(shí)施例。這些實(shí)施例并 不意圖限制所要求保護(hù)的發(fā)明的范圍，而是相反，這些實(shí)施例僅意圖提供本發(fā)明可行形式 的簡要概述。實(shí)際上，本發(fā)明可涵蓋可類似于或不同于下文所闡述的實(shí)施例的多種形式。在第一實(shí)施例中，一種系統(tǒng)包括渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，該渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)具有第一旋轉(zhuǎn)構(gòu)件和 第二旋轉(zhuǎn)構(gòu)件。第一旋轉(zhuǎn)構(gòu)件包括繞渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸線設(shè)置的第一環(huán)形聯(lián)接件，其中 該第一環(huán)形聯(lián)接件包括相對于旋轉(zhuǎn)軸線沿軸向會(huì)聚的表面。第二旋轉(zhuǎn)構(gòu)件包括繞渦輪發(fā)動(dòng) 機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸線設(shè)置的第二環(huán)形聯(lián)接件，其中該第二環(huán)形聯(lián)接件包括相對于旋轉(zhuǎn)軸線沿軸向 發(fā)散的表面。第一環(huán)形聯(lián)接件的沿軸向會(huì)聚的表面與第二環(huán)形聯(lián)接件的沿軸向發(fā)散的表面 匹配。在第二實(shí)施例中，一種系統(tǒng)包括繞旋轉(zhuǎn)軸線設(shè)置的軸和繞旋轉(zhuǎn)軸線設(shè)置的葉輪。 該葉輪包括多個(gè)葉片，該軸沿著環(huán)形接合部與葉輪匹配，且該環(huán)形接合部包括環(huán)形突起，該 環(huán)形突起沿相反的徑向方向由沿周向繞旋轉(zhuǎn)軸線的環(huán)形凹槽捕獲。在第三實(shí)施例中，一種系統(tǒng)包括自對準(zhǔn)摩擦聯(lián)接裝置。自對準(zhǔn)摩擦聯(lián)接裝置包括 第一環(huán)形面和第二環(huán)形面，第一環(huán)形面具有繞旋轉(zhuǎn)軸線沿周向延伸的沿軸向會(huì)聚的表面， 第二環(huán)形面具有繞旋轉(zhuǎn)軸線沿周向延伸的沿軸向發(fā)散的表面，其中沿軸向會(huì)聚的表面與沿 軸向發(fā)散的表面僅通過摩擦匹配，且沿軸向會(huì)聚的表面與沿軸向發(fā)散的表面構(gòu)造成使第一 旋轉(zhuǎn)構(gòu)件與第二旋轉(zhuǎn)構(gòu)件對準(zhǔn)為相對于彼此沿軸向?qū)?zhǔn)且同心地對準(zhǔn)。
當(dāng)參考附圖來閱讀下文的詳細(xì)描述時(shí)，本發(fā)明的這些和其它特征、方面和優(yōu)點(diǎn)將 會(huì)得到更好的理解，在附圖中，同樣的符號(hào)在所有圖中表示同樣的部件，其中圖1是燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)實(shí)施例的示意流程圖；圖2是穿過縱向軸線所截取的圖1的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的截面圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例、示出了對準(zhǔn)與扭矩傳遞聯(lián)接裝置的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)
3構(gòu)件的示意圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例在圖3的弓形線4-4內(nèi)所得到的對準(zhǔn)與扭矩傳遞 聯(lián)接裝置的近視截面圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)備選實(shí)施例的對準(zhǔn)與扭矩傳遞聯(lián)接裝置的近視截面圖； 以及圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)備選實(shí)施例的對準(zhǔn)與扭矩傳遞聯(lián)接裝置和保持機(jī)構(gòu)的 近視截面圖。部件列表10 系統(tǒng)12燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)16進(jìn)氣段18壓縮機(jī)20燃燒器段22 渦輪24排氣段26 軸28燃燒器外殼29 (壓縮機(jī)IS進(jìn)入)燃燒器30縱向軸線31三個(gè)單獨(dú)級32 葉片34轉(zhuǎn)子葉輪35拉緊螺栓36各種旋轉(zhuǎn)構(gòu)件38扭矩傳遞聯(lián)接裝置39 軸線40 軸承42中間軸25圓柱形部分27圓錐形部分44 突起46 凹槽48 箭頭49 箭頭50 箭頭52沿軸向會(huì)聚的表面54 長度56 長度58沿軸向發(fā)散的表面
62輪廓
64輪廓
66角度
68角度
60凹槽
70彎曲突起
72彎曲凹槽
74C形表面
76C形表面
78半徑
80半徑
82銷
84插口
86插口
88插口
具體實(shí)施例方式
將在下文中描述本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)具體實(shí)施例。為了嘗試提供這些實(shí)施例的簡 潔描述，可能不會(huì)在說明書中描述實(shí)際實(shí)施方式的所有特征。應(yīng)了解，在例如在任何工程或 設(shè)計(jì)項(xiàng)目中的任何這種實(shí)際實(shí)施方式的開發(fā)中，必須做出許多對實(shí)施方式而言專有的決策 來實(shí)現(xiàn)開發(fā)者的具體目的，諸如符合系統(tǒng)相關(guān)和商業(yè)相關(guān)的約束，開發(fā)者的具體目的可在 不同實(shí)施方式之間彼此有所不同。此外，應(yīng)了解這樣的開發(fā)努力可能是復(fù)雜且耗時(shí)的，但盡 管如此，對于受益于本公開內(nèi)容的本領(lǐng)域一般技術(shù)人員而言，其仍將是設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和制造的 常規(guī)任務(wù)。當(dāng)介紹本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例的元件時(shí)，冠詞“一”、“一個(gè)”、“該”和“所述”意圖表
示存在這些元件中的一個(gè)或多個(gè)元件。術(shù)語“包括”、“包含”和“具有”意圖是包括性的且 表示可存在除了所列出元件之外的額外元件。本公開內(nèi)容針對旋轉(zhuǎn)機(jī)器，其包括旋轉(zhuǎn)構(gòu)件對準(zhǔn)與扭矩傳遞特征。旋轉(zhuǎn)機(jī)器可包 括燃?xì)鉁u輪、蒸汽渦輪、水力渦輪、風(fēng)力渦輪、壓縮機(jī)或另外的旋轉(zhuǎn)組件。對準(zhǔn)與扭矩傳遞特 征可包括在第一旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(例如，葉輪)中的周向V形凹槽和在第二旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(例如，軸) 中的相對應(yīng)的周向人字形突起。V形凹槽與人字形突起之間的匹配提供旋轉(zhuǎn)構(gòu)件之間的軸 向、徑向和周向?qū)?zhǔn)。舉例而言，V形凹槽與人字形突起之間的匹配可使旋轉(zhuǎn)構(gòu)件同心地對 準(zhǔn)，即，使得構(gòu)件全部都繞同一旋轉(zhuǎn)軸線對中。額外實(shí)施例可包括在多個(gè)旋轉(zhuǎn)構(gòu)件、中間軸 或任何其它適當(dāng)構(gòu)件之間的同心和軸向?qū)?zhǔn)。對準(zhǔn)與扭矩傳遞特征可通過面摩擦在旋轉(zhuǎn)構(gòu) 件之間傳遞扭矩。在高應(yīng)力條件期間，這個(gè)技術(shù)使該特征能夠滑移且最小化傳遞到旋轉(zhuǎn)構(gòu) 件的應(yīng)力。圖1是示例性系統(tǒng)10的框圖，系統(tǒng)10包括燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)12，該燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī) 12可采用本文所討論的對準(zhǔn)與扭矩傳遞特征。在某些實(shí)施例中，該系統(tǒng)10可包括飛行器、 船只、機(jī)車、發(fā)電系統(tǒng)或其組合。所圖示的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)12包括進(jìn)氣段16、壓縮機(jī)18、燃
5燒器段20、渦輪22和排氣段24。渦輪22經(jīng)由軸26聯(lián)接到壓縮機(jī)18。如由箭頭所示，空氣可通過進(jìn)氣段16進(jìn)入燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)12且流入到壓縮機(jī)18 內(nèi)，壓縮機(jī)18在空氣進(jìn)入到燃燒器段20之前壓縮空氣。所圖示的燃燒器段20包括燃燒器 外殼28，燃燒器外殼28在壓縮機(jī)18與渦輪22之間繞軸26同心地或環(huán)形地設(shè)置。來自壓 縮機(jī)18的壓縮空氣進(jìn)入燃燒器29，其中壓縮空氣可在燃燒器29中與燃料混合并燃燒，以驅(qū) 動(dòng)渦輪22。熱燃燒氣體自燃燒器段20流動(dòng)通過渦輪22，經(jīng)由軸26驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)18。舉例而言， 燃燒氣體可對渦輪22內(nèi)的渦輪轉(zhuǎn)子葉片施加原動(dòng)力，以使軸26旋轉(zhuǎn)。在流動(dòng)通過渦輪22 之后，熱燃燒氣體可通過排氣段24離開燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)12。如下文所討論的對準(zhǔn)與扭矩傳 遞特征的實(shí)施例可用于壓縮機(jī)、渦輪或二者中。圖2是沿著縱向軸線30所得到的圖1的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)12的一個(gè)實(shí)施例的側(cè)視 圖。如所描繪的那樣，燃?xì)鉁u輪22可包括多個(gè)級，諸如三個(gè)單獨(dú)的級31。各個(gè)級31可包括 旋轉(zhuǎn)構(gòu)件，諸如聯(lián)接到轉(zhuǎn)子葉輪34上的一組葉片32，轉(zhuǎn)子葉輪34可以可旋轉(zhuǎn)地附連到軸 26(圖1)上。在一些實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子葉輪34可經(jīng)由拉緊螺栓35夾持，拉緊螺栓35延伸穿 過轉(zhuǎn)子葉輪34或其它旋轉(zhuǎn)構(gòu)件。在其它實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子葉輪34可經(jīng)由中心拉緊螺栓沿軸 向夾持在一起，中心拉緊螺栓延伸穿過轉(zhuǎn)子葉輪34或其它旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的孔。葉片32可從轉(zhuǎn)子葉輪34沿徑向向外延伸且可部分地設(shè)置于熱燃燒系統(tǒng)的路徑 內(nèi)。密封件可在相鄰轉(zhuǎn)子葉輪34之間延伸且由相鄰轉(zhuǎn)子葉輪34支承。盡管燃?xì)鉁u輪22 被圖示為三級渦輪，本文所述的密封件可應(yīng)用于具有任意數(shù)量的級或軸的任何合適類型的 渦輪。舉例而言，密封件可包括于單級燃?xì)鉁u輪中，包括低壓渦輪和高壓渦輪的雙渦輪系統(tǒng) 中，或蒸汽渦輪中。另外，本文所述的密封件也可應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)，諸如圖1所示的壓縮 機(jī)18。如以上關(guān)于圖1所述，空氣可通過進(jìn)氣段16進(jìn)入且由壓縮機(jī)18壓縮。來自壓縮 機(jī)18的壓縮空氣然后可被引導(dǎo)至燃燒器段20內(nèi)，其中壓縮空氣可與燃料氣體混合。壓縮 空氣與燃料氣體的混合物大體上在燃燒器段20內(nèi)燃燒以生成高溫高壓燃燒氣體，該高溫 高壓燃燒氣體可用于在渦輪22內(nèi)產(chǎn)生扭矩。具體而言，燃燒氣體可向葉片32施加原動(dòng)力 以轉(zhuǎn)動(dòng)葉輪34。因此，旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(例如，葉片32和葉輪34)可向軸26傳遞扭矩。高操作溫 度可在旋轉(zhuǎn)構(gòu)件和軸26上引入或增加應(yīng)力。舉例而言，熱燃燒氣體可流入到渦輪葉輪34 之間的級間體積，其可將熱應(yīng)力置于渦輪構(gòu)件上。圖3是在圖2的弓形線3-3內(nèi)所得到的渦輪段22的一個(gè)實(shí)施例的示意截面圖。如 圖3所示，描繪了兩級燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其具有各種旋轉(zhuǎn)構(gòu)件36，例如軸26和具有葉片32 的葉輪34，它們經(jīng)由對準(zhǔn)與扭矩傳遞聯(lián)接裝置38而聯(lián)接在一起。旋轉(zhuǎn)構(gòu)件36可繞旋轉(zhuǎn)軸 線30旋轉(zhuǎn)(圖2)，而聯(lián)接裝置38提供繞周向接合部或軸線39的對準(zhǔn)與扭矩傳遞。正如所 了解的，軸線39平行于旋轉(zhuǎn)軸線30。軸26可聯(lián)接到軸承40上，使得旋轉(zhuǎn)構(gòu)件36能夠一起 旋轉(zhuǎn)。如上文所提到的那樣，中心拉緊螺栓35可延伸穿過葉輪34的孔，以沿軸向夾持旋轉(zhuǎn) 構(gòu)件36。在一些實(shí)施例中，如圖2所示，旋轉(zhuǎn)構(gòu)件36，例如葉輪34，可經(jīng)由在構(gòu)件36之間延 伸的中間軸42(也被稱作“間隔件”)聯(lián)接在一起。中間軸42也可包括聯(lián)接裝置38，以使 旋轉(zhuǎn)構(gòu)件36匹配在一起。如圖3所示，軸26可包括大體上在軸向方向上沿著旋轉(zhuǎn)軸線朝 向旋轉(zhuǎn)構(gòu)件36擴(kuò)展的部分和非擴(kuò)展的部分。舉例而言，軸26可包括圓柱形部分25和圓錐形部分27。如圖所示，軸26包括相對的圓柱形部分25和圓錐形部分27，它們在軸向方向 上面向彼此。因此，相對的圓錐形部分27沿著軸線30朝向彼此擴(kuò)展或發(fā)散。聯(lián)接裝置38可包括突起44，突起44構(gòu)造成與凹槽46匹配。如在下文詳細(xì)地描 述的，聯(lián)接裝置38大體上使旋轉(zhuǎn)構(gòu)件沿軸向?qū)?zhǔn)(如箭頭48所示)，沿徑向?qū)?zhǔn)(如箭頭 49所示)以及沿周向?qū)?zhǔn)(如箭頭50所示)。因此，聯(lián)接裝置38可使旋轉(zhuǎn)構(gòu)件36同心地 對準(zhǔn)，即，使得所有構(gòu)件繞同一旋轉(zhuǎn)軸線30對中。此外，聯(lián)接裝置38可在旋轉(zhuǎn)構(gòu)件36之 間_例如在軸26與葉輪34之間傳遞扭矩，還允許在故障情形的情況(諸如異常較高的扭 矩)下滑移。如所了解的，聯(lián)接裝置38的幾何結(jié)構(gòu)為環(huán)形。因此，突起44與凹槽46的幾 何結(jié)構(gòu)均為環(huán)形的。突起44與凹槽46的幾何結(jié)構(gòu)均為環(huán)形的。突起44與凹槽46楔入配 合在一起以便于對準(zhǔn)、扭矩傳遞和故障防護(hù)，如在下文進(jìn)一步討論。圖4是在圖3的弓形線4-4內(nèi)所得到的近視截面，其更詳細(xì)地示出聯(lián)接裝置38。 如上文所述，聯(lián)接裝置38包括軸26的端部處的環(huán)形聯(lián)接件，例如突起44，其與另一環(huán)形聯(lián) 接件(例如葉輪34中的凹槽46)匹配。第一環(huán)形聯(lián)接件，例如突起44，可具有相對于軸線 39沿軸向會(huì)聚的表面52。沿軸向會(huì)聚的表面52可包括繞軸26沿周向(如箭頭50所示) 設(shè)置的長度54和56的表面。第二環(huán)形聯(lián)接件，例如凹槽46，可相對于軸線39具有沿軸向 發(fā)散的表面58，使得沿軸向會(huì)聚的表面52與沿軸向發(fā)散的表面58匹配，以形成聯(lián)接裝置 38。沿軸向發(fā)散的表面58可包括具有繞凹槽46沿周向設(shè)置的輪廓62和64的表面。沿軸 向會(huì)聚的表面52和沿軸向發(fā)散的表面58可經(jīng)由角度66和68來描述。在一實(shí)施例中，突起44可為周向人字形突起，周向漸縮突起或其它合適地會(huì)聚表 面突起。類似地，凹槽46可為周向V形凹槽，周向漸縮凹槽，或者其它合適的發(fā)散表面凹槽。在某些實(shí)施例中，第一環(huán)形聯(lián)接件(例如，突起44)和第二環(huán)形聯(lián)接件(例如，凹 槽46)僅通過楔入式摩擦配合而匹配。即，聯(lián)接裝置38僅通過沿軸向會(huì)聚的表面52與沿 軸向發(fā)散的表面58之間的楔入式摩擦來聯(lián)接旋轉(zhuǎn)構(gòu)件36，例如，將軸26聯(lián)接到葉輪34上， 而無需任何其它固持機(jī)構(gòu)或構(gòu)件。以此方式，第二環(huán)形聯(lián)接件，凹槽46，在徑向上捕獲第一 環(huán)形聯(lián)接件，例如突起44，以阻擋任何徑向移動(dòng)且使得能沿軸向方向48、沿徑向方向49以 及沿周向方向50對準(zhǔn)。因此，聯(lián)接裝置38可被描述為自對準(zhǔn)(或者“自對中”)摩擦聯(lián)接 裝置，這有助于同心性。此外，聯(lián)接到旋轉(zhuǎn)構(gòu)件36和軸26的中心拉緊螺栓35可沿著旋轉(zhuǎn) 構(gòu)件36的軸線30和聯(lián)接裝置38的軸線39提供軸向壓擠?？山?jīng)由并不沿著中心軸線的拉 緊螺栓來實(shí)現(xiàn)軸向壓擠的備選形式，如圖2所示。在組裝期間，由于突起44沿軸向移動(dòng)到凹槽46中，V形逐漸地朝向軸線39引導(dǎo) 突起44和凹槽46。如上文所指出的那樣，軸線39平行于軸線30。此外，軸線39繞軸線30 沿周向方向50距軸線30等距。因此，由于突起44和凹槽46逐漸地一起移動(dòng)成與軸線39 對準(zhǔn)，聯(lián)接裝置38提供旋轉(zhuǎn)構(gòu)件36在徑向方向49上的對準(zhǔn)。同樣，聯(lián)接裝置38繞軸線30 在周向方向50上以及沿著軸線30在軸向方向48上使旋轉(zhuǎn)構(gòu)件36對準(zhǔn)。因此，聯(lián)接裝置 38可沿軸向且同心地(即繞軸線30同中心)對準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)構(gòu)件36。突起44與凹槽46的V形 可描述為楔入配合，其有助于這種對準(zhǔn)。有利地，聯(lián)接裝置38的組裝和第一環(huán)形聯(lián)接件(例如突起44)與第二環(huán)形聯(lián)接件 (例如凹槽60)的匹配可不使用任何加熱、冷卻或差異溫度變化。換言之，聯(lián)接裝置38可在 室溫下實(shí)地組裝。突起44到凹槽46的匹配可包括通過擰緊中心拉緊螺栓35 (從而沿著軸線39提供負(fù)載)來將突起44楔入式地壓到凹槽46內(nèi)。另外，突起44和/或凹槽46可經(jīng) 由車床整體地機(jī)械加工，以降低制造成本。在制造、組裝和操作期間，聯(lián)接裝置38的驗(yàn)證和 檢查可更簡單，因?yàn)榇嬖诟俚谋砻嬉獧z查(與更復(fù)雜的聯(lián)接裝置相對比)且表面是連續(xù) 的(例如，環(huán)形)?？烧{(diào)整沿軸向會(huì)聚的表面52的長度54和56以在組裝和操作期間控制負(fù)載。在 某些實(shí)施例中，長度54和56可為相等的長度或不同的長度。此外，表面62和64可將輪廓 設(shè)置為以便控制表面54和56上的表面接觸負(fù)載分布。在某些實(shí)施例中，表面62和64可 類似地輪廓成形或不同地輪廓成形。另外，單獨(dú)地或者與上述技術(shù)組合，可調(diào)整角度66和 68以控制組裝和操作期間的負(fù)載。角度66和68可各具有小于90°的角度(例如，銳角)， 諸如小于大約5°、10°、20°、30°、40°、50°、60°、70°、80°或任何組合。角度66禾口 68可彼此相同或不同。舉例而言，角度66和68可為大約45°和45°，30°和30°，60° 和 60° ,30° 和 60° ,60° 和 30° 等。圖5描繪了具有彎曲突起70和彎曲凹槽72的聯(lián)接裝置38的備選實(shí)施例。正如所 了解的，彎曲突起70和彎曲凹槽72具有所圖示的在周向方向50上沿周向繞著軸線30的 形狀。因此，彎曲形狀是環(huán)形。在圖5所描繪的實(shí)施例中，軸26的沿軸向會(huì)聚的表面52包 括彎曲突起70 (例如，周向“C形”表面74)且旋轉(zhuǎn)構(gòu)件36的沿軸向發(fā)散的表面58包括彎 曲凹槽72 (例如，大體周向C形表面76)。如上文所討論，彎曲突起70和彎曲凹槽72沿軸 向方向48、沿徑向方向49以及沿周向方向50對準(zhǔn)軸26和旋轉(zhuǎn)構(gòu)件36。因此，突起70與 凹槽72使旋轉(zhuǎn)構(gòu)件36同心。而且如上文所提到的那樣，突起70和彎曲凹槽72僅通過楔 入式摩擦配合而匹配，使得能在旋轉(zhuǎn)構(gòu)件36與軸26之間傳遞扭矩。同樣，這種楔入式摩擦 配合使突起70能相對于彎曲凹槽72滑移，作為導(dǎo)致較高扭矩的較高應(yīng)力情況下的故障安 全。這種滑移防止較高扭矩傳遞到軸26和/或旋轉(zhuǎn)構(gòu)件36，從而防止這些構(gòu)件的損壞(和 故障)。彎曲突起70的半徑78可沿著表面74恒定，以形成半球表面，或者半徑78可沿著 表面74變化，以形成小于半球的表面。類似地，彎曲凹槽72的半徑80可沿著表面76恒定 或者可沿著表面76變化，以形成突起70的相對應(yīng)的匹配表面。圖6描繪了聯(lián)接裝置38的備選實(shí)施例，其包括用于可靠的扭矩傳遞的機(jī)構(gòu)，諸如 銷82。銷82可延伸穿過凹槽46和突起44。在圖示實(shí)施例中，銷82沿徑向方向49延伸穿 過凹槽46和突起44。在一些實(shí)施例中，銷82可沿軸向方向48或沿周向方向50定向。如 圖6所示，銷82可沿徑向方向49定向到表面62處的插口 84內(nèi)，通過旋轉(zhuǎn)構(gòu)件36的凹槽 46，通過軸26的突起44中的插口 86，且通過表面64處的相對應(yīng)的插口 88出來。保持機(jī) 構(gòu)可為銷82、螺栓、螺釘或任何其它合適的緊固件。保持機(jī)構(gòu)(例如，銷82)可向由聯(lián)接裝 置38提供的軸向、徑向和周向?qū)?zhǔn)提供進(jìn)一步的穩(wěn)定性。此外，保持機(jī)構(gòu)，例如銷82，可為 用以保持上文所討論的扭矩傳遞和滑移能力的剪切銷或其它剪切緊固件。因此，剪切銷82 可被設(shè)計(jì)成以略高于使聯(lián)接裝置38滑移所需的扭矩的特定扭矩值剪斷。以此方式，聯(lián)接裝 置38仍可在所希望的扭矩值處提供滑移，以防止旋轉(zhuǎn)構(gòu)件36損壞(或故障)。應(yīng)了解聯(lián)接裝置38并不限于應(yīng)用于本文所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)12中，而是可用 于在旋轉(zhuǎn)構(gòu)件之間具有接合部的任何旋轉(zhuǎn)裝置。舉例而言，聯(lián)接裝置38可與具有帶凸緣的 螺栓設(shè)計(jì)的渦輪，蒸汽渦輪等一起使用。同樣，聯(lián)接裝置38可用于任何旋轉(zhuǎn)機(jī)器，諸如發(fā)電 機(jī)、電動(dòng)機(jī)、壓縮機(jī)等。
本書面描述使用實(shí)例來公開本發(fā)明，包括最佳模式，且還使本領(lǐng)域技術(shù)人員能實(shí) 踐本發(fā)明，包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)以及執(zhí)行任何所結(jié)合的方法。本發(fā)明的可獲得 專利保護(hù)的范圍由權(quán)利要求書限定且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它實(shí)例。如果這樣的 其它實(shí)例具有與權(quán)利要求書的字面語言并無不同的結(jié)構(gòu)元件或者如果它們包括與權(quán)利要 求書的字面語言并無實(shí)質(zhì)不同的等效結(jié)構(gòu)元件，則這樣的其它實(shí)例意圖在權(quán)利要求書的范 圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種系統(tǒng)(10)，包括渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)(12)，包括包括繞所述渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)(12)的旋轉(zhuǎn)軸線(30)設(shè)置的第一環(huán)形聯(lián)接件(44)的第一旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(26)，其中所述第一環(huán)形聯(lián)接件(44)包括相對于所述旋轉(zhuǎn)軸線(30)的沿軸向會(huì)聚的表面(52)；包括繞所述渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)(12)的所述旋轉(zhuǎn)軸線(30)設(shè)置的第二環(huán)形聯(lián)接件(46)的第二旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(34)，其中所述第二環(huán)形聯(lián)接件(46)包括相對于所述旋轉(zhuǎn)軸線(30)的沿軸向發(fā)散的表面(58)，并且其中，所述沿軸向會(huì)聚的表面(52)與所述沿軸向發(fā)散的表面(58)匹配。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述沿軸向會(huì)聚的表面(52)包括周向人 字形突起，且所述沿軸向發(fā)散的表面(58)包括大體周向V形凹槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述沿軸向會(huì)聚的表面(52)包括大體周 向C形突起，且所述沿軸向發(fā)散的表面(58)包括大體周向C形凹槽。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述沿軸向會(huì)聚的表面(52)和所述沿軸 向發(fā)散的表面(58)僅通過構(gòu)造成以便傳遞扭矩的摩擦配合彼此匹配。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)在所述第一旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(26)與所 述第二旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(34)之間包括剪切銷(82)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述沿軸向會(huì)聚的表面(52)和所述沿軸 向發(fā)散的表面(58)彼此匹配，以將所述第一旋轉(zhuǎn)構(gòu)件與第二旋轉(zhuǎn)構(gòu)件對準(zhǔn)為繞所述旋轉(zhuǎn) 軸線(30)的周圍沿周向?qū)?zhǔn)及沿徑向?qū)?zhǔn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(26)包括第一渦輪軸 且所述第二旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(34)包括具有第一組多個(gè)渦輪葉片(32)的第一渦輪葉輪。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)(12)包括第二軸(26)； 包括第二組多個(gè)渦輪葉片(32)的第二渦輪葉輪(34)；以及設(shè)置于所述第一渦輪葉輪(34) 與所述第二渦輪葉輪(34)之間的中間軸(42)，其中，所述中間軸(42)包括第三環(huán)形聯(lián)接裝 置(38)。
9 根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)拉緊螺栓(35)， 所述拉緊螺栓(35)延伸穿過所述第一渦輪葉輪(34)和所述第二渦輪葉輪(34)且構(gòu)造成 以便沿軸向壓擠所述第一軸(26)、所述第一渦輪葉輪(34)、所述第二軸(26)以及所述第二 渦輪葉輪(34)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的聯(lián)接裝置。公開了一種系統(tǒng)(10)，其包括具有第一旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(26)的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)(12)，第一旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(26)具有繞發(fā)動(dòng)機(jī)(12)的旋轉(zhuǎn)軸線(30)設(shè)置的第一環(huán)形聯(lián)接件(44)。該第一環(huán)形聯(lián)接件(44)具有相對于該旋轉(zhuǎn)軸線(30)的沿軸向會(huì)聚的表面(52)。該系統(tǒng)(10)還包括第二旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(34)，第二旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(34)具有繞渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)(12)的旋轉(zhuǎn)軸線(30)設(shè)置的第二環(huán)形聯(lián)接件(46)，其中該第二環(huán)形聯(lián)接件(46)包括沿軸向發(fā)散的表面(58)，使得第一環(huán)形聯(lián)接件(44)的沿軸向會(huì)聚的表面(52)與沿軸向發(fā)散的表面(58)匹配。
文檔編號(hào)F01D5/30GK101886552SQ20101018420
公開日2010年11月17日 申請日期2010年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月15日
發(fā)明者I·D·威爾遜 申請人:通用電氣公司