本發(fā)明涉及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子中的空氣流，且更具體而言涉及用于飛行器或燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中的凸緣之間的葉輪插入件/插銷。

背景技術(shù)：

燃?xì)鉁u輪廣泛地用于工業(yè)和商業(yè)操作。典型的燃?xì)鉁u輪包括在前部的壓縮機(jī)、中部周圍的一個(gè)或多個(gè)燃燒器以及在后部的渦輪。壓縮機(jī)將動(dòng)能給予工作流體(例如，空氣)以產(chǎn)生處于高度賦能狀態(tài)的壓縮工作流體。壓縮工作流體排出壓縮機(jī)且流至燃燒器，在那里其與燃料混合且點(diǎn)燃以生成具有高的溫度和壓力的燃燒氣體。燃燒氣體流至渦輪，在那里它們膨脹以產(chǎn)生功。例如，燃燒氣體在渦輪中的膨脹可使連接至發(fā)電機(jī)的軸旋轉(zhuǎn)以產(chǎn)生電。

壓縮機(jī)和渦輪通常共享共同的轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子從壓縮機(jī)的前部附近延伸穿過燃燒器區(qū)段至渦輪的后部附近。

轉(zhuǎn)子通常構(gòu)造成將工作流體的一部分引導(dǎo)穿過一個(gè)或多個(gè)冷卻流通道以冷卻燃?xì)鉁u輪的各種構(gòu)件。

在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中，通過凸緣從流路獲取空氣到轉(zhuǎn)子中。此空氣然后引導(dǎo)至渦輪以冷卻渦輪翼型件。在典型的構(gòu)造中，葉輪/槽位于兩個(gè)輪凸緣之間，空氣從輪緣穿過輪凸緣至開孔。葉輪自身的限定/幾何形狀由所需要的流量和壓力決定。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在示例性實(shí)施例中，一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子輪包括多個(gè)葉輪導(dǎo)葉和由相鄰的葉輪導(dǎo)葉限定的多個(gè)流體通道。流體通道跨過轉(zhuǎn)子輪的至少一部分沿徑向布置。一個(gè)或多個(gè)葉輪插入件分別布置在該多個(gè)流體通道中的一者或多者內(nèi)。葉輪插入件限定帶有通道形狀的葉輪通道，通道形狀控制穿過該多個(gè)流體通道中的一者或多者的流體流。

在另一個(gè)示例性實(shí)施例中，一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)中的轉(zhuǎn)子輪的葉輪插入件定形成配合在一個(gè)或多個(gè)流體通道內(nèi)且包括具有通道形狀的葉輪通道，通道形狀控制穿過該多個(gè)流體通道中的一者或多者的流體流。

在還有另一個(gè)示例性實(shí)施例中，一種調(diào)節(jié)跨過發(fā)動(dòng)機(jī)中的轉(zhuǎn)子輪的流體流的方法包括以下步驟：將一個(gè)或多個(gè)葉輪插入件分別定位在多個(gè)流體通道中的一者或多者內(nèi)；在葉輪插入件中限定帶有通道形狀的葉輪通道，通道形狀控制穿過該多個(gè)流體通道中的一者或多者的流體流。

技術(shù)方案1.一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子輪，所述轉(zhuǎn)子輪包括：

多個(gè)葉輪導(dǎo)葉；

多個(gè)流體通道，其由所述葉輪導(dǎo)葉中的相鄰葉輪導(dǎo)葉限定，使得所述多個(gè)流體通道跨過所述轉(zhuǎn)子輪的至少一部分沿徑向布置；和

一個(gè)或多個(gè)葉輪插入件，其分別布置在所述多個(gè)流體通道中的一者或多者內(nèi)，所述一個(gè)或多個(gè)葉輪插入件限定帶有通道形狀的葉輪通道，所述通道形狀控制穿過所述多個(gè)流體通道中的所述一者或多者的流體流。

技術(shù)方案2.根據(jù)技術(shù)方案1所述的轉(zhuǎn)子輪，其中，所述葉輪通道相比于所述葉輪導(dǎo)葉中的相鄰導(dǎo)葉之間的所述流體通道較窄。

技術(shù)方案3.根據(jù)技術(shù)方案2所述的轉(zhuǎn)子輪，其中，所述葉輪通道在安裝在所述流體通道中之后通過銑削形成。

技術(shù)方案4.根據(jù)技術(shù)方案1所述的轉(zhuǎn)子輪，其中，所述葉輪插入件固定在所述流體通道中的燕尾部中。

技術(shù)方案5.根據(jù)技術(shù)方案1所述的轉(zhuǎn)子輪，其中，所述葉輪插入件通過銷固定在所述流體通道中。

技術(shù)方案6.根據(jù)技術(shù)方案1所述的轉(zhuǎn)子輪，其中，所述葉輪插入件通過焊接固定在所述流體通道中。

技術(shù)方案7.根據(jù)技術(shù)方案1所述的轉(zhuǎn)子輪，其中，所述葉輪插入件包括凹穴或孔。

技術(shù)方案8.根據(jù)技術(shù)方案1所述的轉(zhuǎn)子輪，其中，所述葉輪插入件包括定位在所述流體通道中的插入件、銑削在所述插入件中的所述葉輪通道、銑削在所述插入件中的頂板槽，以及固定在所述頂板槽中的頂板。

技術(shù)方案9.根據(jù)技術(shù)方案1所述的轉(zhuǎn)子輪，其中，所述葉輪導(dǎo)葉包括構(gòu)造成適應(yīng)所述一個(gè)或多個(gè)葉輪插入件的至少一個(gè)槽。

技術(shù)方案10.根據(jù)技術(shù)方案9所述的轉(zhuǎn)子輪，其中，所述至少一個(gè)槽包括加工在所述相鄰葉輪導(dǎo)葉中的一個(gè)中的葉輪槽。

技術(shù)方案11.根據(jù)技術(shù)方案9所述的轉(zhuǎn)子輪，其中，所述至少一個(gè)槽包括限定所述一個(gè)或多個(gè)葉輪插入件和所述葉輪導(dǎo)葉之間的空間的焊接槽以用于接收焊接材料。

技術(shù)方案12.一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)中的轉(zhuǎn)子輪的葉輪插入件，其中所述轉(zhuǎn)子輪包括多個(gè)葉輪導(dǎo)葉，所述多個(gè)葉輪導(dǎo)葉中的相鄰葉輪導(dǎo)葉限定多個(gè)流體通道，使得所述多個(gè)流體通道跨過所述轉(zhuǎn)子輪的至少一部分沿徑向布置，所述葉輪插入件定形成配合在所述流體通道中的一者或多者內(nèi)且包括具有通道形狀的葉輪通道，所述通道形狀控制穿過所述多個(gè)流體通道中的所述一者或多者的流體流。

技術(shù)方案13.根據(jù)技術(shù)方案12所述的葉輪插入件，其中，所述葉輪插入件包括凹穴或孔。

技術(shù)方案14.根據(jù)技術(shù)方案12所述的葉輪插入件，其中，所述葉輪插入件包括可定位在所述流體通道中的插入件、銑削在所述插入件中的所述葉輪通道、銑削在所述插入件中的頂板槽，以及固定在所述頂板槽中的頂板。

技術(shù)方案15.一種調(diào)節(jié)跨過發(fā)動(dòng)機(jī)中的轉(zhuǎn)子輪的流體流的方法，所述轉(zhuǎn)子輪包括多個(gè)葉輪導(dǎo)葉以及由所述葉輪導(dǎo)葉中的相鄰葉輪導(dǎo)葉限定的多個(gè)流體通道，使得所述多個(gè)流體通道跨過所述轉(zhuǎn)子輪的至少一部分沿徑向布置，所述方法包括：

將一個(gè)或多個(gè)葉輪插入件分別定位在所述多個(gè)流體通道中的一者或多者內(nèi)；和

在所述葉輪插入件中限定帶有通道形狀的葉輪通道，所述通道形狀控制穿過所述多個(gè)流體通道中的所述一者或多者的流體流。

技術(shù)方案16.根據(jù)技術(shù)方案15所述的方法，其中，所述定位步驟包括固定所述葉輪插入件，且其中所述限定步驟包括在所述葉輪插入件中銑削所述葉輪通道。

技術(shù)方案17.根據(jù)技術(shù)方案16所述的方法，其中，所述方法還包括，在銑削所述葉輪通道之后，銑削頂板槽且將頂板固定在所述頂板槽中。

技術(shù)方案18.根據(jù)技術(shù)方案15所述的方法，其中，所述方法還包括，在所述定位步驟之前，將所述葉輪導(dǎo)葉加工成使得用于接收所述葉輪插入件的所述流體通道為較寬或較深中的至少一者。

技術(shù)方案19.根據(jù)技術(shù)方案15所述的方法，其中，所述方法還包括，在所述定位步驟之前，在所述葉輪導(dǎo)葉中加工焊接槽以用于接收焊接材料來固定所述葉輪插入件。

技術(shù)方案20.根據(jù)技術(shù)方案15所述的方法，其中，所述方法還包括，將所述葉輪插入件利用具有不同的葉輪幾何形狀的備選葉輪插入件替換，從而更改或調(diào)節(jié)跨過所述轉(zhuǎn)子輪的流量和壓力。

附圖說明

圖1是示例性燃?xì)鉁u輪的截面視圖；

圖2是轉(zhuǎn)子輪的透視圖；

圖3示出了包括安裝在轉(zhuǎn)子輪流體通道/槽中的示例性葉輪插入件的轉(zhuǎn)子輪；

圖4示出了描述的實(shí)施例的示例性槽構(gòu)造；

圖5示出了固定在圖4的示例性槽中的示例性葉輪插入件；

圖6-圖11示出了示例性葉輪插入件的頂部透視圖和底部透視圖；

圖12示出了安裝在轉(zhuǎn)子輪流體通道/槽中的焊接的葉輪插入件；

圖13-圖15示出了用于安裝示例性插入件的過程步驟；

圖16-圖19：另一示例性葉輪插入件的安裝；且

圖20-圖21示出了帶有沿徑向向外和向內(nèi)延伸的空氣通道的備選配置。

零件清單

10燃?xì)鉁u輪

12壓縮機(jī)

14燃燒器

16渦輪

18定子導(dǎo)葉

20旋轉(zhuǎn)葉片

22壓縮機(jī)殼

24轉(zhuǎn)子

26定子導(dǎo)葉

28旋轉(zhuǎn)輪葉

30渦輪殼

32轉(zhuǎn)子本體或輪

34軸向開孔

36流體通道

36a第一槽

36b第二槽

40突起部/葉輪導(dǎo)葉

44葉輪插入件

44a燕尾插入件

44b銷固定插入件

44c焊接插入件

46葉輪通道

48燕尾部

50凹槽

52銷

54槽輪廓

56凹穴或孔

57焊接槽

58焊接槽

59焊接材料

60插入件

62頂平面槽

64頂平面

66凹槽

68肩部

70連接孔口

72凹部

74開口

76銷

78勺狀物

80內(nèi)側(cè)延伸部

82內(nèi)側(cè)葉輪。

具體實(shí)施方式

圖1是示例性燃?xì)鉁u輪10的截面視圖以示出本文的各種實(shí)施例。如圖所示，燃?xì)鉁u輪10可大體上包括壓縮機(jī)12、壓縮機(jī)12下游的一個(gè)或多個(gè)燃燒器14以及燃燒器14下游的渦輪16。壓縮機(jī)12可大體上包括沿軸向?qū)?zhǔn)的定子導(dǎo)葉18和旋轉(zhuǎn)葉片20的交替的級。定子導(dǎo)葉18可沿周向連接至壓縮機(jī)殼22，且旋轉(zhuǎn)葉片20可沿周向連接至轉(zhuǎn)子24。當(dāng)轉(zhuǎn)子24轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，定子導(dǎo)葉18和旋轉(zhuǎn)葉片20可逐步地將動(dòng)能給予工作流體(例如，空氣)以產(chǎn)生處于高度賦能狀態(tài)的壓縮工作流體。壓縮工作流體可然后流至沿徑向配置在轉(zhuǎn)子24周圍的一個(gè)或多個(gè)燃燒器14，在那里其可與燃料混合且點(diǎn)燃以產(chǎn)生具有高的溫度和壓力的燃燒氣體。燃燒氣體可排出燃燒器14且沿?zé)釟怏w通路流動(dòng)流動(dòng)穿過渦輪16。渦輪16可包括沿軸向?qū)?zhǔn)的定子導(dǎo)葉26和旋轉(zhuǎn)輪葉28的交替的級。定子導(dǎo)葉26可沿周向連接至渦輪殼30，且旋轉(zhuǎn)輪葉28可沿周向連接至轉(zhuǎn)子24。定子導(dǎo)葉26的每個(gè)級可將燃燒氣體引導(dǎo)且加速到旋轉(zhuǎn)輪葉28的下游級上以產(chǎn)生功。

如圖1中繪出的那樣，轉(zhuǎn)子24可包括沿軸向?qū)?zhǔn)且連接以在渦輪16和壓縮機(jī)12之間傳送轉(zhuǎn)矩的多個(gè)轉(zhuǎn)子本體或輪32。每個(gè)轉(zhuǎn)子本體或輪32可包括一個(gè)或多個(gè)腔，該一個(gè)或多個(gè)腔形成穿過轉(zhuǎn)子24的軸向開孔34。相鄰的轉(zhuǎn)子輪32中的一個(gè)或多個(gè)可包括流體通道36，流體通道36提供壓縮機(jī)12和開孔34之間的流體連通。以此方式，由于各種原因，來自壓縮機(jī)12的壓縮工作流體的一部分可在燃燒器14周圍轉(zhuǎn)向或旁通燃燒器14且直接供應(yīng)至渦輪16。例如，轉(zhuǎn)向的流體可用于將轉(zhuǎn)子腔加壓以在渦輪16中的熱氣體通路和轉(zhuǎn)子腔之間產(chǎn)生期望的差別壓力。備選地，或此外，轉(zhuǎn)向的流體可用于提供冷卻至渦輪16中的各種構(gòu)件。

圖2繪出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的輪子輪32的透視圖。轉(zhuǎn)子輪32的外周可包括構(gòu)造成接收旋轉(zhuǎn)葉片20的多個(gè)燕尾槽。此外，轉(zhuǎn)子輪32的徑向面可包括沿徑向布置在轉(zhuǎn)子輪32上的一個(gè)或多個(gè)突起部或葉輪導(dǎo)葉40。轉(zhuǎn)子輪32的表面上的相鄰的突起部或葉輪導(dǎo)葉40可限定沿徑向跨過轉(zhuǎn)子輪32的槽或流體通道36。葉輪導(dǎo)葉40可使壓縮工作流體的一部分轉(zhuǎn)向穿過流體通道36至開孔34。

圖3是示出了定位在由葉輪導(dǎo)葉40限定的流體通道36內(nèi)的葉輪插入件44的局部放大視圖。葉輪插入件44限定帶有通道形狀的葉輪通道46，通道形狀控制穿過流體通道36的流體流。在圖3中所示的示例性插入件44中，葉輪通道46相比于葉輪導(dǎo)葉40中的相鄰葉輪導(dǎo)葉之間的流體通道36較窄。

圖4-圖12示出了用于葉輪插入件44的示例性構(gòu)造。在圖4中，槽36被再加工得較寬且較深。圖4示出了用于不同的插入件類型/形狀的三種不同的槽構(gòu)造。第一槽36a被加工成燕尾形狀以用于固定相應(yīng)地定形的插入件。葉輪槽輪廓54的一部分被加工到輪中。第二槽36b包括可與插入件中的凹槽50配合的凹槽66以用于接收銷52，銷52可為實(shí)心銷、彈簧銷、定位螺釘?shù)?見圖5)。插入件44可備選地在任一側(cè)上利用螺栓固定在兩個(gè)級之間。插入件44可因此通過機(jī)械手段(燕尾部、銷等)或通過一些機(jī)械手段和摩擦構(gòu)件從凸緣負(fù)載沿徑向約束。第三示例性槽36c被加工成包括焊接槽57以用于與插入件中的焊接槽58配合來接收焊接材料(見圖5和圖10)。

示例性葉輪插入件44包括燕尾插入件44a、銷固定插入件44b和焊接插入件44c。燕尾插入件44a固定在形成于第一流體通道36a中的燕尾部48中。燕尾部48優(yōu)選地通過從現(xiàn)有的流體通道銑削燕尾形狀來限定。銷固定插入件44b利用插入件44b中的凹口50固定，凹口50接收銷52。流體通道的區(qū)段54可被銑削以適應(yīng)葉輪插入件44b的期望的形狀。

如圖5中所示的那樣，銷固定插入件44b包括凹穴或孔56，凹穴或孔56可通過線edm形成輪廓之后從插入件銑削。凹穴或孔56作用為減少用于插入件的材料的量，且由此減少插入件的重量。

焊接插入件44c可同樣包括凹穴或孔56，且還可設(shè)有焊接槽58以用于接收焊接材料59來將插入件固定就位。圖12示出了安裝在第三流體通道/槽36c中的焊接插入件。

圖13-圖15示出了用于安裝示例性插入件44的過程步驟。如圖13中所示，插入件60定位在流體通道中且定位焊以將插入件60固定就位。葉輪通道46銑削在插入件60中，且頂板槽62銑削在插入件60中。如圖所示，插入件可與接收銷52的凹槽50一起形成以將葉輪插入件44固定在流體通道中。圖15示出了加工或銑削成用以接收插入件44的流體通道。凹槽66與插入件中的凹槽50配合以通過銷52將插入件固定就位。如圖14中所示，頂板64附接在頂板槽62中，且板的面磨削得與組件齊平。

圖16-圖19示出了還有另一示例性插入件14的安裝。圖16-圖19中的插入件包括由帶有連接孔口70的肩部68環(huán)繞的預(yù)先形成的葉輪通道46。圖13中的流體通道/槽36被加工成包括用于接收肩部68的凹部72和對應(yīng)于插入件44中的連接孔口70的開口74(見圖18)。插入件44被放置到槽36中且如圖19中所示的那樣利用銷76固定。

參照圖20-圖21，圖6-圖7中所示的概念被更改成使空氣通道(46)沿徑向向外和向內(nèi)延伸。向外延伸部是勺狀物78，其助于以最小的損耗將空氣轉(zhuǎn)向內(nèi)側(cè)。內(nèi)側(cè)延伸部80通過強(qiáng)制渦流使空氣直接垂直到內(nèi)側(cè)葉輪82，這降低壓力損耗和熱量獲得。此概念控制空氣流超過凸緣高度的徑向約束。

葉輪插入件簡化了用于轉(zhuǎn)子輪的制造過程，這是由于共同的或核心轉(zhuǎn)子輪可形成得帶有簡單的流體通道，同時(shí)該構(gòu)造可通過運(yùn)用各種葉輪插入件幾何形狀而調(diào)節(jié)到所需要的流量和壓力?，F(xiàn)有的轉(zhuǎn)子輪可通過將現(xiàn)有的葉輪插入件改變成帶有備選幾何形狀的不同葉輪插入件而調(diào)節(jié)。優(yōu)選實(shí)施例還解決在需要葉輪流量的變化時(shí)替換整個(gè)輪的問題。另外，該系統(tǒng)可作用為降低到凸緣中的瞬態(tài)熱以用于更好的凸緣承靠。該系統(tǒng)還可降低到輪中的瞬態(tài)溫度，且利用間隙(standoff)降低導(dǎo)熱率。

雖然本發(fā)明已經(jīng)結(jié)合目前認(rèn)為最實(shí)際和優(yōu)選的實(shí)施例進(jìn)行描述，但將理解的是，本發(fā)明不限于公開的實(shí)施例，相反，其意在覆蓋包括在所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)的各種變型和等同配置。