具有流體移除槽道以提升主軸螺栓的壽命的轉(zhuǎn)子盤的制作方法
【專利說明】具有流體移除槽道以提升主軸螺栓的壽命的轉(zhuǎn)子盤
[0001]相關(guān)串請的交叉引用
[0002]本申請要求于2013年6月5日遞交、申請?zhí)枮?1/831，470的美國臨時專利申請的權(quán)益，其整體被結(jié)合于本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明涉及燃氣渦輪發(fā)動機中的主軸螺栓，更具體地，涉及用于降低主軸螺栓在燃氣渦輪發(fā)動機的使用期間斷裂的可能性的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0004]渦輪發(fā)動機很容易經(jīng)受主軸螺栓斷裂。主軸螺栓故障往往發(fā)生在不同的發(fā)動機中的相似位置。廣泛的分析表明，該故障是由于微動疲勞以及水和碎片一起在螺栓斷裂背后增強。通常在微動疲勞下開始的微動裂紋在碎片的存在下生長。微動裂痕在高周疲勞(HCF)負載下傳播并且最終主軸螺栓在由于軸螺栓預(yù)加載造成的張力下斷裂。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]公開了被配置為減少在燃氣渦輪發(fā)動機的主軸螺栓出現(xiàn)斷裂的可能性的轉(zhuǎn)子盤。主軸螺栓軸向地延伸通過轉(zhuǎn)子盤以保持轉(zhuǎn)子組件在燃氣渦輪發(fā)動機中就位。轉(zhuǎn)子盤可以從具有多個周向定位的主軸螺栓孔20的轉(zhuǎn)子盤主體形成，這些主軸螺栓孔的尺寸被設(shè)置為將主軸螺栓容納在每個主軸螺栓孔以內(nèi)。一個或多個也可以被稱為圓齒孔(scallop)的釋放槽道可以從主軸螺栓孔中的一個主軸螺栓孔徑向向外延伸。釋放槽道可以促進從主軸螺栓與形成主軸螺栓孔的表面之間的空間除去冷凝和碎片，并且可以被配置為阻止空氣通過釋放槽道進入并且到主軸螺栓與形成主軸螺栓孔的表面之間的空間中。
[0006]在至少一個實施例中，轉(zhuǎn)子盤可以從具有多個周向定位的主軸螺栓孔20的轉(zhuǎn)子盤主體形成，這些主軸螺栓孔的尺寸被設(shè)置為將主軸螺栓容納在每個主軸螺栓孔以內(nèi)。至少一個釋放槽道可以從主軸螺栓孔中的一個主軸螺栓孔徑向向外延伸，其中釋放槽道具有徑向向外移動的減小的橫截面面積。釋放槽道可以跨至少一個釋放槽道的長度具有其寬度的一半的橫截面面積上的減小。在至少一個實施例中，釋放槽道可以具有10毫米的內(nèi)半徑以及5毫米的外半徑。釋放槽道可沿周向從主軸螺栓孔偏移。特別地，在至少一個實施例中，釋放槽道可沿周向從主軸螺栓孔偏移大約五度與大約十度之間。在又一實施例中，釋放槽道可沿周向從主軸螺栓孔偏移大約7.5度。在至少一個實施例中，可以存在圍繞轉(zhuǎn)子盤主體彼此等距離隔開的多個釋放槽道。
[0007]在至少一個實施例中，釋放槽道的縱向軸線可以是非線性的，并且非正交于從轉(zhuǎn)子盤的中心點延伸的徑向延伸的軸線。釋放槽道的內(nèi)開口可以在轉(zhuǎn)子盤的旋轉(zhuǎn)方向上從外開口提前。釋放槽道的縱向軸線可以相對于從轉(zhuǎn)子盤的中心點延伸的徑向延伸軸線被定位在55度與85度之間。在至少一個實施例中，釋放槽道的縱向軸線可以相對于從轉(zhuǎn)子盤的中心點延伸的徑向延伸軸線被定位在70度。轉(zhuǎn)子還可以包括將主軸螺栓孔中的至少一個主軸螺栓孔置于與至少一個釋放槽道流體連通的圓周槽。釋放槽道還可以包括與釋放槽道的外端流體連通的噴嘴，其中噴嘴的徑向外端具有比釋放槽道的外端更小的橫截面面積。釋放槽道可以具有彎曲的縱向軸線。轉(zhuǎn)子還可以包括被耦合到與主軸螺栓孔相鄰的密封盤面的凸臺，以防止冷凝進入主軸螺栓孔。
[0008]在渦輪發(fā)動機操作的使用期間，冷凝形成在主軸螺栓與形成主軸螺栓孔的表面之間的空間中。在主軸螺栓與形成主軸螺栓孔的表面之間的空間中也收集碎片。隨著轉(zhuǎn)子盤旋轉(zhuǎn)，離心力致使冷凝向外迫使到圓周槽中，其中冷凝和碎片流到釋放槽道中并且通過外開口被排放出轉(zhuǎn)子盤主體。
【附圖說明】
[0009]包含在說明書中并形成說明書的一部分的附圖示出了目前公開的發(fā)明的實施例，并且與描述一起公開了本發(fā)明的原理。
[0010]圖1是燃氣渦輪發(fā)動機和具有延伸穿過其中的主軸螺栓的轉(zhuǎn)子組件的部分橫截面示圖。
[0011]圖2是具有還可以被稱為圓齒孔的釋放槽道的并且移除了主軸螺栓的轉(zhuǎn)子組件的轉(zhuǎn)子盤的端部示圖。
[0012]圖3是沒有釋放槽道的轉(zhuǎn)子組件的部分橫截面示圖。
[0013]圖4是具有使得空氣能夠徑向向內(nèi)流的釋放槽道的轉(zhuǎn)子組件的部分橫截面示圖。
[0014]圖5是定位于接近主軸螺栓的釋放槽道的部分橫截面示圖。
[0015]圖6是具有偏移釋放槽道的并且移除了主軸螺栓的轉(zhuǎn)子組件的轉(zhuǎn)子盤的端部示圖。
[0016]圖7是具有偏移釋放槽道的并且移除了主軸螺栓的轉(zhuǎn)子組件的轉(zhuǎn)子盤的細節(jié)示圖。
[0017]圖8是具有偏移釋放槽道的并且移除了主軸螺栓的轉(zhuǎn)子組件的轉(zhuǎn)子盤的另一細節(jié)示圖。
[0018]圖9是釋放槽道和釋放切口的部分的細節(jié)示圖。
[0019]圖10是具有包括噴嘴的偏移釋放槽道的并且移除了主軸螺栓的轉(zhuǎn)子組件的轉(zhuǎn)子盤的細節(jié)示圖。
[0020]圖11是具有包括噴嘴的偏移釋放槽道的并且移除了主軸螺栓的轉(zhuǎn)子組件的轉(zhuǎn)子盤的另一細節(jié)示圖。
[0021]圖12是具有也是歪斜的以充當(dāng)噴嘴的偏移釋放槽道的并且移除了主軸螺栓的轉(zhuǎn)子組件的轉(zhuǎn)子盤的可替代實施例的端部示圖。
[0022]圖13是具有圓齒孔的并不示出水漬痕的螺栓。
【具體實施方式】
[0023]如圖1至13所示，公開了被配置為減少在燃氣渦輪發(fā)動機18的主軸螺栓12出現(xiàn)斷裂的可能性的轉(zhuǎn)子盤10。主軸螺栓12軸向地延伸通過轉(zhuǎn)子盤10以保持轉(zhuǎn)子組件14在燃氣渦輪發(fā)動機16中就位。轉(zhuǎn)子盤10可以從具有多個周向定位的主軸螺栓孔20的轉(zhuǎn)子盤主體18形成，這些主軸螺栓孔20的尺寸被設(shè)置為將主軸螺栓12容納在每個主軸螺栓孔20以內(nèi)。一個或多個也可以被稱為圓齒孔的釋放槽道22可以從主軸螺栓孔20中的一個主軸螺栓孔徑向向外延伸。釋放槽道22可以促進從主軸螺栓12與形成主軸螺栓孔20的表面之間的空間除去冷凝和碎片，并且可以被配置為阻止空氣通過釋放槽道22進入并且到主軸螺栓12與形成主軸螺栓孔20的表面之間的空間中。
[0024]釋放槽道22可以具有從在轉(zhuǎn)子盤主體18徑向向外移動的減小的橫截面面積。這樣的配制致使空氣通過釋放槽道22的外開口 24進入到釋放槽道22中以隨空氣向內(nèi)開口26移動而減小速度。在一個實施例中，釋放槽道22可以跨釋放槽道22的長度具有其寬度的一半的橫截面面積上的減小。釋放槽道22可以具有10毫米的內(nèi)半徑以及5毫米的外半徑。
[0025]如圖6_8、10和11所示，釋放槽道22可以沿周向從主軸螺栓孔偏移。釋放槽道22可沿周向從主軸螺栓孔20偏移大約5度與大約10度之間。釋放槽道22可沿周向從主軸螺栓孔20偏移大約7.5度。偏移的釋放槽道22可以消除碎片和水微粒在主