專利名稱：用于組裝可轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)器的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及燃?xì)廨啓C(jī)，特別涉及組裝燃?xì)廨啓C(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)部件。
背景技術(shù)：
至少一些已知的燃?xì)廨啓C(jī)包括核心燃?xì)廨啓C(jī)，核心燃?xì)廨啓C(jī)以串流布置方式具有扇葉組件和壓縮進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)的空氣流的高壓壓縮機(jī)。燃燒器點(diǎn)燃燃料空氣混合物，接著該燃料空氣混合物通過渦輪噴嘴組件被導(dǎo)向低壓和高壓渦輪，每一個(gè)渦輪包括多個(gè)從離開燃燒器的氣流抽取轉(zhuǎn)動(dòng)能量的轉(zhuǎn)子葉片。燃?xì)廨啓C(jī)用于不同的操作環(huán)境中，諸如為航空器提供推力和/或在陸基和?；鶆?dòng)力系統(tǒng)中提供動(dòng)力。
在正常操作中，燃?xì)廨啓C(jī)可經(jīng)受高轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)子的不平衡可能使轉(zhuǎn)子振動(dòng)并且在轉(zhuǎn)子軸承和支撐結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生應(yīng)力。在這些應(yīng)力下超時(shí)連續(xù)操作可能導(dǎo)致軸承、軸承支撐結(jié)構(gòu)和/或轉(zhuǎn)子部件損壞。在燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)內(nèi)的部件的損壞可能會(huì)損害系統(tǒng)和/或在該系統(tǒng)內(nèi)的其他部件，并且可能需要系統(tǒng)操作中止，同時(shí)更換或者維修損壞的部件。特別是，當(dāng)部件是渦輪風(fēng)扇燃?xì)廨啓C(jī)風(fēng)扇葉片時(shí)，葉片松脫情況可能會(huì)對(duì)在松脫的葉片下游的葉片造成損害。
至少一些已知的渦輪風(fēng)扇燃?xì)廨啓C(jī)包括風(fēng)扇基座，風(fēng)扇基座具有多個(gè)從其向外徑向延伸的風(fēng)扇葉片。為了在操作過程中使風(fēng)扇的不平衡達(dá)到最小，以一種控制的方式組裝已知的風(fēng)扇組件。例如，一種可用于組裝風(fēng)扇轉(zhuǎn)子的控制是將風(fēng)扇的每一個(gè)葉片映射到風(fēng)扇基部中的特定凹槽中。在其他已知的風(fēng)扇組件內(nèi)，每一個(gè)葉片的瞬時(shí)重量被確定并且被確定的瞬時(shí)重量用于將每一個(gè)葉片映射到特定的風(fēng)扇基座狹槽中。但是，由于相鄰的葉片的幾何形狀可是不同的，因此在操作過程中轉(zhuǎn)子仍然可經(jīng)受與每一個(gè)葉片的瞬時(shí)重量不相關(guān)的平衡偏移。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)方面，提供一種組裝可轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)器的方法。該機(jī)器包括從轉(zhuǎn)子徑向向外延伸的多個(gè)葉片。該方法包括確定在一排葉片中的每一個(gè)葉片的瞬時(shí)重量，確定在同一排葉片中的每一個(gè)葉片的幾何參數(shù)，以及利用瞬時(shí)重量和幾何參數(shù)確定每一個(gè)葉片的映射順序。
在另一個(gè)方面，提供一種轉(zhuǎn)子組件。轉(zhuǎn)子包括盤以及多個(gè)葉片，所述盤包括限定在其中的多個(gè)周向間隔的葉片根部狹槽，其中每一個(gè)葉片包括根部、頂端和在它們之間的翼面，并且每一個(gè)葉片位于基于葉片映射的預(yù)定狹槽內(nèi)。葉片映射是由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)生的，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接收來自于每一個(gè)葉片的瞬時(shí)重量值，接收每一個(gè)葉片的幾何參數(shù)值并且基于瞬時(shí)重量值和幾何參數(shù)值確定葉片映射。
在另一個(gè)方面，一種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包括提供使帶葉片的轉(zhuǎn)子的不平衡達(dá)到最小的軟件產(chǎn)品編碼段。該段接收來自于被安裝到轉(zhuǎn)子中的每一個(gè)葉片的瞬時(shí)重量值，接收被安裝到轉(zhuǎn)子中的每一個(gè)葉片的幾何參數(shù)值，基于接收的數(shù)值計(jì)算葉片在轉(zhuǎn)子上的位置并且基于所計(jì)算的位置生成葉片映射。


圖1是示例性燃?xì)廨啓C(jī)的示意圖；圖2是可與圖1中所示的燃?xì)廨啓C(jī)結(jié)合使用的示例性風(fēng)扇轉(zhuǎn)子和葉片組件的透視圖；圖3是與圖2中所示的風(fēng)扇轉(zhuǎn)子和葉片組件結(jié)合使用的示例性工藝的框圖；以及圖4是示例性葉片映射計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化框圖。
具體實(shí)施例方式
圖1是示例性燃?xì)廨啓C(jī)10的示意圖，燃?xì)廨啓C(jī)10包括轉(zhuǎn)子11，轉(zhuǎn)子11包括低壓壓縮器12、高壓壓縮器14和燃燒器16。燃?xì)廨啓C(jī)10還包括高壓渦輪18、低壓渦輪20和排氣框架22和外殼24。第一軸26接合低壓壓縮器12和低壓渦輪20，第二軸28接合高壓壓縮器14和高壓渦輪18。燃?xì)廨啓C(jī)10具有從燃?xì)廨啓C(jī)10的上游側(cè)34向后延伸到燃?xì)廨啓C(jī)10的下游側(cè)36的對(duì)稱軸線32。在一個(gè)實(shí)施例中，燃?xì)廨啓C(jī)10是由GeneralElectrical Company，Cincinnati，Ohio生產(chǎn)銷售的GE90燃?xì)廨啓C(jī)。
在操作中，空氣流過低壓壓縮機(jī)12，壓縮空氣被供給到高壓壓縮機(jī)14。高壓壓縮空氣被輸送到燃燒器16。來自于燃燒器16的燃?xì)?8推動(dòng)渦輪18和20。高壓渦輪18轉(zhuǎn)動(dòng)第二軸28和高壓壓縮機(jī)14，同時(shí)低壓渦輪20使第一軸26和低壓壓縮機(jī)12圍繞軸線32轉(zhuǎn)動(dòng)。
圖2是可與燃?xì)廨啓C(jī)10結(jié)合使用的示例性復(fù)合葉片100和風(fēng)扇轉(zhuǎn)子盤102的分解透視圖。多個(gè)周向間隔的葉片100通過燕尾槽104被轉(zhuǎn)子盤或者滾筒102支撐。每一個(gè)葉片100包括在燕尾形根部108和葉片頂端110之間延伸的翼面106，以使每一個(gè)葉片100通過燕尾形根部108和燕尾槽104被轉(zhuǎn)子102支撐。葉片100由多個(gè)周向間隔的葉片100表示，每一個(gè)葉片100基于測(cè)量的葉片100的參數(shù)被映射到特定的狹槽104中。在示例性的實(shí)施例中，每一個(gè)葉片100包括復(fù)合翼面106，復(fù)合翼面106包括多個(gè)分層的復(fù)合層(未示出)。特別是，每一個(gè)葉片100包括在翼面106中的第一多個(gè)結(jié)構(gòu)性的和承載的翼面層和在根部108中的第二多個(gè)根部層。
圖3是用于組裝一種諸如燃?xì)廨啓C(jī)10(如圖1中所示)的可轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)器的示例性方法300的流程圖。在示意性實(shí)施例中，機(jī)器是包括能夠圍繞燃?xì)廨啓C(jī)的縱向?qū)ΨQ軸轉(zhuǎn)動(dòng)的諸如轉(zhuǎn)子11(如圖1中所示)的轉(zhuǎn)子的燃?xì)廨啓C(jī)。轉(zhuǎn)子包括用于接收葉片的周向間隔狹槽，使得葉片從狹槽起在葉片根部和葉片頂端之間徑向延伸。
方法300包括確定302將被安裝在轉(zhuǎn)子中的每一個(gè)葉片的瞬時(shí)重量。在能夠測(cè)量瞬時(shí)重量的裝置中可利用葉片根部水平支撐葉片來確定瞬時(shí)重量。瞬時(shí)重量不僅基于葉片的盤重量，而且還基于葉片沿著在葉片根部和葉片頂端之間延伸的徑向距離的重量分布。在轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)器中，圍繞轉(zhuǎn)子間隔的每一個(gè)葉片的瞬時(shí)重量的不均勻分布可能影響轉(zhuǎn)子的平衡條件。
一些已知的轉(zhuǎn)子可能經(jīng)受在高轉(zhuǎn)速下的風(fēng)扇不平衡的突然偏移。根據(jù)轉(zhuǎn)子，這樣的偏移可能在一定的風(fēng)扇修正速度下發(fā)生并且可能與葉片和葉片的翼面幾何差異和/或空氣動(dòng)力平衡相關(guān)。特別是，在高轉(zhuǎn)速下的風(fēng)扇不平衡的突然偏移可能對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生不良影響。隨著時(shí)間的推移，由于這樣的不平衡所導(dǎo)致的振動(dòng)可能會(huì)對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)內(nèi)的部件造成永久磨損并且增加維修要求。為了使由于葉片和葉片的翼面差異的影響而產(chǎn)生的不平衡達(dá)到最小，確定304將被安裝在轉(zhuǎn)子中的每一個(gè)葉片的幾何參數(shù)的測(cè)量值。在示例性實(shí)施例中，在轉(zhuǎn)子組裝過程中直接進(jìn)行這樣的測(cè)量。在一個(gè)可選擇的實(shí)施例中，利用包括能夠檢測(cè)和/或推斷葉片參數(shù)的傳感器的測(cè)量裝置間接測(cè)量。在另一個(gè)可選擇的實(shí)施例中，在測(cè)試階段組裝后進(jìn)行葉片的幾何參數(shù)的測(cè)量。
在將葉片設(shè)置在轉(zhuǎn)子盤上之前，確定306映射順序。映射順序指示了對(duì)應(yīng)于將被組裝在轉(zhuǎn)子中的每一個(gè)葉片的特定狹槽。為了確定306映射順序或者葉片映射，每一個(gè)葉片的瞬時(shí)重量值的矢量和與幾何參數(shù)值的矢量和結(jié)合。在示例性實(shí)施例中，選擇葉片并且將葉片映射到能夠使瞬時(shí)重量和空氣動(dòng)力或者幾何參數(shù)的矢量和達(dá)到最小的轉(zhuǎn)子狹槽中，并且每一個(gè)葉片對(duì)于特定的狹槽位置被獨(dú)立地評(píng)價(jià)。在一個(gè)可選擇的實(shí)施例中，基于矢量和的結(jié)合選擇葉片，以為在轉(zhuǎn)子盤上以180度分開設(shè)置的每一對(duì)葉片提供偏離調(diào)整。另外，具有偏離的空氣動(dòng)力或者幾何參數(shù)的葉片可位于具有互補(bǔ)的空氣動(dòng)力或者幾何參數(shù)的葉片附近，以便易于減少由于高轉(zhuǎn)動(dòng)速度而造成的不需要的平衡偏移。另外，可能加劇平衡偏移的葉片的空氣動(dòng)力或者幾何參數(shù)可在轉(zhuǎn)子盤上遠(yuǎn)遠(yuǎn)分開設(shè)置以便利于減輕這種影響。為了易于確定306映射順序，可使用包括能夠選擇和取消選擇葉片的程序編碼段的計(jì)算機(jī)。特別是，當(dāng)以互補(bǔ)對(duì)的形式選擇葉片時(shí)，可基于瞬時(shí)重量和空氣動(dòng)力或者幾何參數(shù)選擇設(shè)置在一個(gè)特定凹槽中的第一葉片。接著可選擇用于位置與第一葉片以180度分開的狹槽中互補(bǔ)的第二葉片。計(jì)算機(jī)程序反復(fù)地依次選擇可使用的葉片并且使它們與以180度分開設(shè)置的每一個(gè)所選擇的葉片的互補(bǔ)葉片匹配。計(jì)算機(jī)以使位于轉(zhuǎn)子盤上的所有葉片的瞬時(shí)重量的矢量和與位于轉(zhuǎn)子盤上的所有葉片的幾何參數(shù)的矢量和的結(jié)合達(dá)到最小的順序選擇葉片。在使矢量和的結(jié)合最小化的過程中，可能需要從葉片對(duì)中取消選擇葉片和為所選擇的葉片重新排序。接著，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可顯示所得到的葉片映射和生成對(duì)選擇過程詳細(xì)描述的報(bào)告。另外，支持葉片參數(shù)的人工輸入和葉片映射的重新計(jì)算。
圖4是葉片映射計(jì)算機(jī)系統(tǒng)400的簡(jiǎn)化框圖。如這里所用的，術(shù)語(yǔ)“計(jì)算機(jī)”可包括任何基于處理器或者基于微處理器的系統(tǒng)，包括使用微控制器、精簡(jiǎn)指令系統(tǒng)電路(RISC)、專用集成電路(ASICs)、邏輯電路和其他任何能夠執(zhí)行這里所述功能的電路或者處理器。上述實(shí)施例僅是示例性的，因此不以任何方式對(duì)術(shù)語(yǔ)“計(jì)算機(jī)”的定義和/或意義進(jìn)行限制。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)400包括服務(wù)器系統(tǒng)412，包括用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的盤存儲(chǔ)單元413；和與服務(wù)器系統(tǒng)412相連的多個(gè)客戶子系統(tǒng)，也被稱為客戶系統(tǒng)414。在一個(gè)實(shí)施例中，客戶系統(tǒng)414是包括網(wǎng)絡(luò)瀏覽器的計(jì)算機(jī)，以使服務(wù)器系統(tǒng)412能夠通過因特網(wǎng)進(jìn)入到客戶系統(tǒng)414。客戶系統(tǒng)414通過許多界面(包括網(wǎng)絡(luò)，諸如局域網(wǎng)(LAN)或者廣域網(wǎng)絡(luò)(WAN)、撥號(hào)連接、電纜調(diào)制解調(diào)器和專用高速ISDN線)與因特網(wǎng)互連?？蛻粝到y(tǒng)414可是任何能夠與因特網(wǎng)互連的裝置，包括基于網(wǎng)絡(luò)的電話、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)或者其他基于網(wǎng)絡(luò)的可連接的設(shè)備。數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器416與包含關(guān)于燃?xì)廨啓C(jī)部件的信息的數(shù)據(jù)庫(kù)418相連。在一個(gè)實(shí)施例中，中央數(shù)據(jù)庫(kù)418被存儲(chǔ)在服務(wù)器系統(tǒng)412上并且潛在用戶在其中一個(gè)用戶系統(tǒng)414處通過其中一個(gè)用戶系統(tǒng)414登錄到服務(wù)器系統(tǒng)412上可進(jìn)入到中央數(shù)據(jù)庫(kù)418。在一個(gè)可選擇的實(shí)施例中，數(shù)據(jù)庫(kù)418從服務(wù)器412被遠(yuǎn)程存儲(chǔ)并且可是非集中的。
上述葉片映射系統(tǒng)是節(jié)省成本的并且是很可靠的利用多于一個(gè)葉片參數(shù)確定葉片映射以組裝可轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)器的裝置。每一個(gè)系統(tǒng)能夠接收每一個(gè)葉片的瞬時(shí)重量，接收每一個(gè)葉片的幾何參數(shù)，基于接收的數(shù)值計(jì)算葉片在轉(zhuǎn)子上的位置，并且基于計(jì)算的位置生成葉片映射。因此，葉片映射系統(tǒng)以節(jié)省成本和可靠的方式有助于機(jī)器的組裝、操作和維修，特別是燃?xì)廨啓C(jī)。
上面詳細(xì)描述了葉片映射系統(tǒng)部件的示例性實(shí)施例。部件不限于這里所述的特定實(shí)施例，而是可以與這里所述的其他部件獨(dú)立和分開的方式使用每一個(gè)系統(tǒng)的部件。每一個(gè)葉片映射系統(tǒng)部件也可與其他葉片映射系統(tǒng)部件結(jié)合使用。
盡管已經(jīng)參照各個(gè)特定實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，可在權(quán)利要求所限定的保護(hù)范圍內(nèi)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行變型。
部件列表燃?xì)廨啓C(jī)10轉(zhuǎn)子11低壓壓縮機(jī)12高壓壓縮機(jī)14燃燒器16高壓渦輪18低壓渦輪20排氣框架22外殼24第一軸26第二軸28對(duì)稱軸線32上游側(cè)34下游側(cè)36燃?xì)?8葉片100風(fēng)扇轉(zhuǎn)子盤102轉(zhuǎn)子盤或者滾筒102燕尾槽104翼面106燕尾形根部108葉片頂端110方法300確定302確定304確定306計(jì)算機(jī)系統(tǒng)400服務(wù)器系統(tǒng)412盤存儲(chǔ)單元413客戶系統(tǒng)414
數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器416數(shù)據(jù)庫(kù)418
權(quán)利要求
1.一種轉(zhuǎn)子組件(11)包括盤(102)，所述盤包括限定在其中的多個(gè)周向間隔的葉片根部狹槽(104)；以及多個(gè)葉片(100)，每一個(gè)所述葉片包括根部(108)、頂端(110)和在它們之間的翼面(106)，每一個(gè)葉片位于基于葉片映射的預(yù)定狹槽內(nèi)，葉片映射是由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(400)產(chǎn)生的，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能夠接收每一個(gè)葉片的瞬時(shí)重量值；接收每一個(gè)葉片的幾何參數(shù)值；以及基于瞬時(shí)重量值和幾何參數(shù)值確定葉片映射。
2.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子組件，其特征在于，所述幾何參數(shù)是每一個(gè)葉片的空氣動(dòng)力平衡。
3.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子組件，其特征在于，所述多個(gè)葉片是復(fù)合風(fēng)扇葉片。
4.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子組件，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)還能夠利用對(duì)于每一個(gè)葉片所接收的瞬時(shí)重量值計(jì)算所述轉(zhuǎn)子的瞬時(shí)重量矢量和。
5.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子組件，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)還能夠利用對(duì)于每一個(gè)葉片所接收的瞬時(shí)重量值使所述轉(zhuǎn)子的瞬時(shí)重量矢量和達(dá)到最小。
6.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子組件，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)還能夠利用對(duì)于每一個(gè)葉片所接收的幾何參數(shù)值計(jì)算所述轉(zhuǎn)子的幾何參數(shù)矢量和。
7.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子組件，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)還能夠利用對(duì)于每一個(gè)葉片所接收的幾何參數(shù)值使所述轉(zhuǎn)子的幾何參數(shù)矢量和達(dá)到最小。
8.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子組件，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)還能夠基于計(jì)算的瞬時(shí)重量矢量和與計(jì)算的幾何參數(shù)矢量和確定轉(zhuǎn)子的葉片映射，其中所述映射表示在每一個(gè)所述葉片和每一個(gè)所述狹槽之間的一一對(duì)應(yīng)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于組裝可轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)器(10)的方法(300)和設(shè)備(400)。所述機(jī)器包括從轉(zhuǎn)子(11)徑向向外延伸的多個(gè)葉片(100)。該方法(300)包括確定(302)在一排葉片中的每一個(gè)葉片的瞬時(shí)重量，確定(304)在同一排葉片中的每一個(gè)葉片的幾何參數(shù)，以及利用瞬時(shí)重量和幾何參數(shù)確定(306)每一個(gè)葉片的映射順序。所述設(shè)備包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(400)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包括提供使帶葉片的轉(zhuǎn)子的不平衡達(dá)到最小的軟件產(chǎn)品編碼段，該段設(shè)計(jì)成接收來自于被安裝到轉(zhuǎn)子中的每一個(gè)葉片的瞬時(shí)重量值，接收被安裝到所述轉(zhuǎn)子中的每一個(gè)葉片的幾何參數(shù)值，基于接收的數(shù)值計(jì)算葉片在所述轉(zhuǎn)子上的位置并且基于所計(jì)算的位置生成葉片映射。
文檔編號(hào)F04D29/66GK1536199SQ200410032528
公開日2004年10月13日 申請(qǐng)日期2004年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月8日
發(fā)明者T·R·亨寧, T R 亨寧, G·J·范德梅爾維, 范德梅爾維, W·C·呂爾, 呂爾, D·E·莫爾曼, 莫爾曼 申請(qǐng)人:通用電氣公司