用于燃气涡轮发动机的定子设备制造技术

一种涡轮机定子设备，包括：压缩机壳体，该压缩机壳体包括壳体壁，壳体壁限定弓形流动路径表面和相对的背侧表面，流动路径表面限定至少两个间隔开的转子台面；一排定子轮叶设置在压缩机壳体内；其中壳体壁包括至少一个中空结构；并且其中壳体壁是单个单片式整体，其中定子轮叶一体地形成为单片式整体的一部分。子轮叶一体地形成为单片式整体的一部分。子轮叶一体地形成为单片式整体的一部分。

【技术实现步骤摘要】
用于燃气涡轮发动机的定子设备


[0001]本专利技术大体上涉及燃气涡轮发动机，并且更具体地，涉及这种发动机的定子结构。

技术介绍

[0002]一种燃气涡轮发动机，包括串联流动连通的压缩机、燃烧器和涡轮。涡轮与压缩机机械联接，这三个部件限定了涡轮机核心。核心能够以已知的方式操作以产生热的、加压的燃烧气体流以操作发动机以及执行有用的功，例如提供推进推力或机械功。
[0003]通常，压缩机具有多个级并且每个后续级的静压高于上游级，最后级以预期的压缩机排放压力(“CDP”)排放空气。
[0004]压缩机包括在定子结构内旋转的转子，该定子结构包括壳体和定子轮叶，定子轮叶限定通过转子的流动路径。
[0005]需要具有简单的构造而没有许多单独部件的定子结构。复杂组件所需的连接特征限制了优化设计的能力，因为它涉及控制转子翼型叶尖间隙、发动机轴向长度以及从主流动路径有效抽取引气以用于其他用途。

技术实现思路

[0006]这需要通过一种定子结构来解决，该定子结构将一个或多个特征与压缩机壳体结合成一体。
[0007]根据本文描述的技术的一个方面，涡轮机定子设备包括：压缩机壳体，该压缩机壳体包括限定弓形流动路径表面和相对背侧表面的壳体壁，流动路径表面限定至少两个间隔开的转子台面(rotor land)；定子轮叶的一排定子轮叶设置在压缩机壳体内；其中壳体壁包括至少一个中空结构；并且其中壳体壁是单个单片式整体。
[0008]根据本文描述的技术的另一方面，燃气涡轮发动机设备包括：以串联流动关系布置的压缩机、燃烧器和涡轮，其中压缩机包括：压缩机壳体，其包括限定弓形流动路径表面和相对背侧表面的壳体壁，流动路径表面限定至少两个间隔开的转子台面；其中壳体壁包括至少一个中空结构；并且其中壳体壁是单个整体式整体；至少一排定子轮叶设置在压气机壳体内；以及至少一排转子叶片，该转子叶片安装成围绕压缩机壳体内的中心线轴线旋转，并且机械地联接到涡轮。
附图说明
[0009]结合附图参考以下描述可以最好地理解本专利技术，其中：
[0010]图1是结合了一体式定子结构的燃气涡轮发动机的横截面示意图；
[0011]图2是图1的发动机的压缩机的一部分的示意性半截面视图；
[0012]图3是图2所示的移除转子后的定子结构视图；
[0013]图4是图3所示定子结构的一部分的正视图；
[0014]图5是图3的一部分的放大视图；以及
[0015]图6是图3的一部分的放大视图。
具体实施方式
[0016]参考附图，其中相同的附图标记在各个视图中表示相同的元件，图1描绘了示例性燃气涡轮发动机10。虽然所示示例是高旁通涡轮风扇发动机，但本专利技术的原理也适用于其他类型的发动机，例如低旁通涡轮风扇、涡轮喷气发动机、涡轮螺旋桨发动机等，以及具有任意数量的压缩机
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涡轮线轴的涡轮发动机。本专利技术的原理还潜在地适用于其他类型的涡轮机，例如发电涡轮或由单独的原动机驱动的压缩机。
[0017]发动机10具有纵向中心线或轴线11。注意，如本文所用，术语“轴向”和“纵向”均指平行于中心线轴线11的方向，而“径向”指与轴向方向垂直的方向，“切向”或“周向”是指与轴向方向和径向方向相互垂直的方向。如本文所用，术语“前”或“前部”是指穿过或围绕部件的气流中相对上游的位置，而术语“后”或“后部”是指穿过或围绕部件的气流中相对下游的位置。该流动的方向由图1中的箭头“FL”表示。这些方向性术语仅用于描述方便，并不要求由此描述的结构的特定取向。
[0018]发动机10具有以串联流动关系布置的风扇14、增压器16、高压压缩机或“HPC”18、燃烧器20、高压涡轮或“HPT”22和低压涡轮或“LPT”24。在操作中，来自压缩机18的出口26的加压空气在燃烧器20中与燃料混合并被点燃，从而产生燃烧气体。通过高压涡轮22从这些气体中提取一些功，高压涡轮22经由外轴28驱动压缩机18。然后燃烧气体流入低压涡轮24，低压涡轮机2经由内轴29驱动风扇14和增压器16。
[0019]图2是结合定子结构的示例性实施例的HPC18的一部分的半截面视图。HPC18用作示例来说明本专利技术的原理。所说明的逐级特征旨在显示本专利技术启用的设计方法的范围的一部分。不同的方法和不同的材料，例如不同的金属合金，可以用在不同的位置，例如，在同一轴向整体结构内的压缩机的不同级。
[0020]HPC18包括压缩机转子30，其可围绕中心线轴线11旋转，该压缩机转子30机械地联接到上述外轴28。转子包括多个级。每个级包括一排周向间隔开的翼型状转子叶片32。例如，典型的压缩机可包括6
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14级。在操作中，每个随后的压缩机级逐渐增加静态空气压力，最后一级以预期的压缩机排放压力(“CDP”)排放空气，以便随后流入燃烧器20(图1)。
[0021]压缩机18被压缩机壳体34包围，压缩机壳体34支撑如下所述的定子轮叶52。压缩机壳体34包括壳体壁36，该壳体壁具有弓形径向内侧表面38(也称为流动路径表面)和相对的径向外侧表面40。
[0022]参考图3，流动路径表面38限定了两个或更多个转子台面42，它们是弓形表面，其形状和尺寸被设计成紧密围绕转子叶片32的尖端。每排转子叶片32的外侧定位有一个转子台面42。
[0023]在所示示例中，提供了单个压缩机壳体34，其可以在压缩机的整个长度上延伸。在这个例子中，显示了七个转子叶片排。将理解的是，压缩机壳体可替代地构造为沿轴向方向串联布置的两个或更多个区段。例如，压缩机壳体可以包括前部区段和后部区段，它们将通过螺栓接头或其他类似的布置接合在一起。为了本专利技术的目的，这些部分中的每一个都将构成“压缩机壳体”。
[0024]当组装在发动机10中时，压缩机壳体34通常是环形的，使得流动路径表面38可以
是旋转体。在一个示例性构造中，壳体壁36可以是限定流动路径表面38的单个单一式、整体式或单片式环形结构。或者，压缩机壳体34可沿一个或多个轴向
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径向平面划分以限定可以连接在一起的段。例如，图4显示了压缩机壳体34被分成左段44和右段46，左段44、46分别包括弓形壳体壁36。段44、46中的每一个段分别包括彼此抵接的分割线凸缘48。分割线凸缘48由传统的紧固件50夹紧在一起。虽然显示了两个段，应当理解，压缩机壳体34可以分成任意数量的段。将进一步理解的是，分割线凸缘48可位于相对于压缩机壳体34的任何时钟位置。
[0025]每个壳体壁36可以是单个单一式、一件式或单片式部件。壳体壁36可以使用涉及逐层构造或增材制造的制造处理制造(与传统机加工处理中的材料去除相反)。此类处理可被称为“快速制造处理”和/或“增材制造处理”，术语“增材制造处理”在本文中是一般指此类处理的术语。增材制造处理包括但不限于：直接金属激光熔化(DMLM)、激光净成形制造(LNSM)、电子束烧结、选择性激光烧结(SLS)、3D打印，例如通过喷墨和激光喷射本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种涡轮机定子设备，其特征在于，包括：压缩机壳体，所述压缩机壳体包括壳体壁，所述壳体壁限定弓形流动路径表面和相对的背侧表面，所述流动路径表面限定至少两个间隔开的转子台面；和定子轮叶的一排定子轮叶，所述定子轮叶的一排定子轮叶设置在所述压缩机壳体内；其中所述壳体壁包括至少一个中空结构，所述至少一个中空结构位于紧靠所述一排定子轮叶的上游或下游的所述转子台面的外侧；以及其中所述壳体壁和所述定子轮叶是单个单片式整体。2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，其中所述压缩机壳体包括接合在一起以限定全环形结构的多个所述壳体壁。3.如权利要求1所述的设备，其特征在于，其中所述壳体壁是全环形结构。4.如权利要求1所述的设备，其特征在于，其中所述压缩机壳体在不同位置处包括不同材料。5.如权利要求1所述的设备，其特征在于，其中所述壳体壁包括：放气槽，所述放气槽穿过所述壳体壁，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：史蒂文，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：