專利名稱：用于在軸向方向上拆下和安裝燃?xì)鉁u輪機(jī)的所選噴嘴段的裝置和方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及一種用于相對(duì)于燃?xì)鉁u輪機(jī)的噴嘴保持環(huán)來拆下和安裝所選噴嘴段的裝置和方法，尤其涉及一種軸向定向的防旋轉(zhuǎn)銷，其用于防止噴嘴段的周向運(yùn)動(dòng)，并且允許在軸向方向上拆下和插入防旋轉(zhuǎn)銷，以便促進(jìn)拆下和安裝所選噴嘴段而無需拆下機(jī)殼。
在燃?xì)鉁u輪機(jī)中，噴嘴級(jí)一般由多個(gè)圍繞渦輪機(jī)軸線而彼此周向地間隔開的噴嘴段的環(huán)形陣列來形成。例如，在渦輪機(jī)的第一級(jí)中，噴嘴段分別固定在環(huán)形的外保持環(huán)和內(nèi)保持環(huán)上，各噴嘴段包括外帶(outer band)和內(nèi)帶(inner band)，其中一個(gè)或多個(gè)噴嘴葉片在所述外帶和內(nèi)帶之間延伸。在現(xiàn)有技術(shù)的燃?xì)鉁u輪機(jī)中，防旋轉(zhuǎn)銷一般在外保持環(huán)與各段外帶上的向外突出式凸緣之間徑向地延伸。這些徑向地定位的現(xiàn)有防旋轉(zhuǎn)銷就遇到空間限制的問題，這會(huì)在就地維修渦輪機(jī)時(shí)會(huì)對(duì)拆下某些銷造成阻礙。例如，在水平節(jié)點(diǎn)處，機(jī)殼非常接近于保持環(huán)，防旋轉(zhuǎn)銷無法拆下，從而使得噴嘴段基本上無法拆下。結(jié)果，維護(hù)和測(cè)試操作就會(huì)比較耗費(fèi)人工和成本。因此，就需要大體上改進(jìn)拆下和安裝噴嘴段的能力，以便有助于維護(hù)和測(cè)試操作。
發(fā)明簡(jiǎn)介根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方面，各噴嘴段的外帶設(shè)有軸向延伸的孔，用于接受易于拆下和更換的防旋轉(zhuǎn)銷，從而使得可在軸向方向上拆下和更換所選噴嘴段，而無需拆下機(jī)殼。各個(gè)軸向延伸的防旋轉(zhuǎn)銷延伸穿過相應(yīng)噴嘴段外帶的徑向向外凸緣中的徑向向外延伸的插槽(slot)，并且穿過保持環(huán)中的相應(yīng)孔。保持板段疊置在防旋轉(zhuǎn)銷的軸向端面上，并且固定在保持環(huán)上。通過拆下保持板段，防旋轉(zhuǎn)銷就可在軸向向前方向上拆下，從而使得可沿周向拆下和插入各噴嘴段。
可以理解，噴嘴段具有位于周向相鄰段的各自外帶和內(nèi)帶之間的間隔，所述間隔設(shè)有密封件，例如塞縫片密封件(spline seals)。這些塞縫片密封件連同噴嘴段的形狀一起，可防止通過拆下防旋轉(zhuǎn)銷而直接地軸向拆下噴嘴段。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方面，噴嘴段可在軸向方向上被拆下。尤其是，所選段的防旋轉(zhuǎn)銷和相鄰于所述所選段的噴嘴段在軸向方向上拆下，并且相鄰段在周向方向上層疊成遠(yuǎn)離所選噴嘴段。這樣，就消除了相鄰段之間的間隔距離，并且擴(kuò)大的間隔在所選段與相鄰段之間敞開，從而使得所選段能夠在軸向方向上拆下。防旋轉(zhuǎn)銷和保持板段可在無需拆下機(jī)殼的情況下拆下。為了更換所述段，將以上程序倒過來。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，提供了一種用于渦輪機(jī)噴嘴的保持系統(tǒng)，包括用于圍繞渦輪機(jī)軸線設(shè)置的噴嘴保持環(huán)，多個(gè)由噴嘴保持環(huán)載帶的周向相鄰的噴嘴段，以及一般在軸向方向上延伸并且分別接合在保持環(huán)與噴嘴段之間的防旋轉(zhuǎn)銷，其用于約束噴嘴段圍繞渦輪機(jī)軸線在旋轉(zhuǎn)方向上的運(yùn)動(dòng)。
根據(jù)本發(fā)明的另外一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，提供了一種用于在軸向方向上從帶有噴嘴段環(huán)形陣列的保持環(huán)上拆下形成渦輪機(jī)級(jí)的噴嘴段環(huán)形陣列的所選噴嘴段的方法，包括以下步驟(a)在大致軸向方向上從其相應(yīng)環(huán)形陣列上的包括所選噴嘴段在內(nèi)的多個(gè)噴嘴段上拆下大致軸向延伸的銷以及保持環(huán)，從而釋放開相鄰于所選噴嘴段的噴嘴段，以便其在周向方向上圍繞所述渦輪機(jī)的軸線以離開所選噴嘴段的方式滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)，(b)使相鄰于所選噴嘴段的所釋放開的噴嘴段在周向方向上圍繞所述軸線而以離開所述所選噴嘴段的方式滑動(dòng)，以及(c)在大致軸向方向上拆下所述所選噴嘴段。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例，提供了一種用于將所選噴嘴段安裝在噴嘴段環(huán)形陣列上的開口中以便形成渦輪機(jī)的級(jí)的方法，包括以下步驟(a)將所述所選噴嘴段在大致軸向方向上插入所述開口中，(b)將銷穿過所述所選噴嘴段和保持環(huán)而在軸向方向上插入，以便將所述所選噴嘴段固定在所述噴嘴保持環(huán)上，(c)使相鄰于所述所插入的所選噴嘴段的噴嘴段在周向方向上朝著所述所選噴嘴段而滑入到圍繞所述渦輪機(jī)軸線的預(yù)定周向位置中，以及(d)在所述預(yù)定周向位置中將所述相鄰噴嘴段固定在所述保持環(huán)上。
附圖簡(jiǎn)介

圖1是用于燃?xì)鉁u輪機(jī)的級(jí)中的噴嘴段的剖視圖；圖2是噴嘴段和保持環(huán)的斷開透視圖；圖3是噴嘴保持環(huán)和保持板部分的斷開透視圖和局部剖視圖；圖4是保持板段的軸向端視圖；圖5是設(shè)置成形成渦輪機(jī)級(jí)的環(huán)形陣列的噴嘴段的示意性軸向視圖；圖6是相鄰段的示意性軸向視圖，顯示了相鄰段之間的間隔和塞縫片密封件；和圖7是彼此層疊在一起的環(huán)形段的放大的斷開的軸向端視圖，在所選段與相鄰段之間敞開了間隔，從而使得可在軸向方向上拆下和插入所選段。
具體實(shí)施例方式
參見圖1，顯示了噴嘴段10，并且包括外帶12、內(nèi)帶14以及一個(gè)或多個(gè)在外帶與內(nèi)帶之間延伸的渦輪機(jī)葉片16。噴嘴段10的外帶12固定在外保持環(huán)18上。內(nèi)帶14通過內(nèi)徑保持板22的環(huán)形陣列，而固定在內(nèi)機(jī)殼20上。保持板22用未示出的軸向延伸螺栓而連接在機(jī)殼20上，從而使得可在軸向向前的方向上拆下內(nèi)徑保持板22。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方面，軸向延伸的防旋轉(zhuǎn)銷24設(shè)在外帶12與外保持環(huán)18之間，優(yōu)選每一個(gè)段20設(shè)有一個(gè)銷24。具體而言，外帶12包括一對(duì)分別徑向向外延伸的彼此軸向間隔開的凸緣30和32。軸向?qū)?zhǔn)的插槽設(shè)在凸緣中，并且用于接受防旋轉(zhuǎn)銷24。保持環(huán)18包括沿著后部分設(shè)置的可接受防旋轉(zhuǎn)銷24一端的開孔34。防旋轉(zhuǎn)銷的相對(duì)端穿過沿著環(huán)18前部分設(shè)置的凸緣37中的開口35，并且接合在外帶12的前凸緣30的插槽中。在防旋轉(zhuǎn)銷24就位時(shí)，可以理解，噴嘴段10固定成可防止圍繞渦輪機(jī)軸線旋轉(zhuǎn)。
為了將防旋轉(zhuǎn)銷24保持就位以防止噴嘴段10相對(duì)于保持環(huán)18旋轉(zhuǎn)，多個(gè)保持板段36的環(huán)形陣列固定在保持環(huán)18的前面上。具體而言，環(huán)形凹槽(groove)或面38形成于保持環(huán)18的前面40中，并且螺栓孔42設(shè)在保持環(huán)18中并且穿過凹槽38的前面而敞開。如圖4所示，保持板段36具有成形部分，其符合凹槽38的形狀。螺栓孔44設(shè)在段36中。因此，段36的環(huán)形陣列可沿著保持環(huán)18的前面而用螺栓連接在凹槽38中，以便重疊在防旋轉(zhuǎn)銷24上面，并因此而將防旋轉(zhuǎn)銷24保持就位。防旋轉(zhuǎn)銷24防止噴嘴段相對(duì)于保持環(huán)18而周向地運(yùn)動(dòng)?？梢岳斫?，通過拆下保持板段36、即通過拆下將段36固定在保持環(huán)18上的螺栓46，就露出防旋轉(zhuǎn)銷24的末端，以便沿著向前的軸向方向而拆下。保持板段36尤其設(shè)置成代替環(huán)形保持板，以便能夠拆下其中一個(gè)或多個(gè)所選噴嘴，而無需拆下整個(gè)段36，如下所述。七個(gè)保持板段36是優(yōu)選的，然而可以理解，可以提供更少或更多數(shù)量的段36。
為了從噴嘴段10的環(huán)形陣列上拆下所選噴嘴段55(圖5)以及在軸向方向上拆下所選段55而無需拆下周圍的渦輪機(jī)機(jī)殼，將其中一個(gè)或多個(gè)噴嘴保持板段36、包括疊在所選段55上的段36拆下。例如，出于說明目的，在圖5中顯示了48個(gè)噴嘴段10的環(huán)形陣列。為了拆下所選段55，將疊在所選段55上的保持板段36和處于所選段55一側(cè)或另一側(cè)的15個(gè)噴嘴段10a-10p拆下，從而露出銷24的軸向面向前的端部。還將相鄰噴嘴段的內(nèi)徑保持段22從內(nèi)機(jī)殼上拆下，以便釋放開噴嘴段10的內(nèi)帶部分14。如圖6所示，相鄰噴嘴段10具有處于相鄰?fù)鈳?2與相鄰內(nèi)帶14之間的預(yù)定間隔50，所述間隔50由塞縫片密封件52密封。該塞縫片密封件以及圖2所示包括外帶與內(nèi)帶的段的形狀一起，就阻止了所選噴嘴段55在軸向方向上移動(dòng)。然而，通過將大約15個(gè)相鄰噴嘴段10的保持板段36拆下，以及將包括所選噴嘴段55在內(nèi)的每一相鄰噴嘴段10a-10p的防旋轉(zhuǎn)銷24拆下，就釋放開噴嘴段10以便周向旋轉(zhuǎn)。然后使相鄰于所選噴嘴段55的噴嘴段10a-10p在周向方向上周向地移位而離開所選噴嘴段55，以便相互疊在一起，從而減小或消除噴嘴段10a-10p的相應(yīng)相鄰噴嘴段之間的間隔50?？梢岳斫?，塞縫片密封件52處于外帶與內(nèi)帶的插槽57中，其中在其周向邊緣與插槽57的內(nèi)端之間留有過大的周向空間。這使得噴嘴段10a-10p一旦在抽出防旋轉(zhuǎn)銷24之后就彼此周向地疊置在一起。
通過離開所選噴嘴段55的合適數(shù)量的彼此疊置的噴嘴段10、例如噴嘴段10a-10p，那么，在周向長(zhǎng)度上至少等于間隔50的在釋放開且周向移動(dòng)的噴嘴段10a-10p之間的間隔54(圖7)就在所選段55與相鄰噴嘴段10a之間敞開。該間隔54足以允許取出塞縫片密封件52，以及允許所選噴嘴段55軸向地移位以便拆下。任何一個(gè)或多個(gè)周向移位的噴嘴段10a-10p可類似地拆下，這是通過朝著所拆下的段55所留下的開口而在周向方向上移動(dòng)所述段以便敞開一個(gè)注意允許拆下另一所選噴嘴段的間隔來實(shí)現(xiàn)的。作為一個(gè)具體示例，相鄰段之間的典型間隔是0.003-0.006英寸。塞縫片密封件52為大約3/4英寸寬。因此，相鄰段10a-10p在離開所選段55的方向上的彼此層疊就擴(kuò)大了所選段55與下一相鄰段10a之間的間隔，而達(dá)到相鄰段之間的封閉間隔的累積長(zhǎng)度。
一旦所選噴嘴段55進(jìn)行了整修或修補(bǔ)或者提供了新的段，那么該程序就可倒過來。例如，整修的或新的噴嘴段可軸向地插入，以便承靠在保持環(huán)18和內(nèi)機(jī)殼20上。防旋轉(zhuǎn)銷24然后插入并穿過保持環(huán)18的相對(duì)準(zhǔn)孔34和35以及軸向地插入的段的外帶的外凸緣30和32中的插槽。相鄰段10a-10p然后可朝著插入段沿著周向順序地移位，以便將孔34，35與各噴嘴段位置處的凸緣30，32的插槽對(duì)準(zhǔn)。防旋轉(zhuǎn)銷24然后插入周向移位的噴嘴段10a-10p的相對(duì)準(zhǔn)的孔和插槽中，從而固定其周向位置。內(nèi)徑保持板22也固定在機(jī)殼20上，從而將內(nèi)帶14固定在機(jī)殼20上。保持板段36用螺栓連接在保持環(huán)18的軸向面上，以便重疊在防旋轉(zhuǎn)銷24的面向前的端部上。保持板段36因此將這些銷固定就位，從而固定了噴嘴段10以防止其旋轉(zhuǎn)。
盡管已經(jīng)結(jié)合當(dāng)前被視為最實(shí)用和優(yōu)選的實(shí)施例來描述了本發(fā)明，然而可以理解，本發(fā)明并不限于所公開的實(shí)施例，相反，本發(fā)明旨在涵括屬于所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)的各種修改及等效設(shè)置。
權(quán)利要求
1.一種用于渦輪機(jī)的噴嘴(10)的保持系統(tǒng)，包括用于圍繞所述渦輪機(jī)的軸線而布置的噴嘴保持環(huán)(18)；多個(gè)由所述噴嘴保持環(huán)載帶的周向相鄰的噴嘴段(10)；以及大致在軸向方向上延伸并且各自接合在所述保持環(huán)與所述噴嘴段之間的防旋轉(zhuǎn)銷(24)，其用于約束噴嘴段圍繞所述渦輪機(jī)軸線在旋轉(zhuǎn)方向上的運(yùn)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述保持環(huán)包括軸向面向面(38)，所述防旋轉(zhuǎn)銷穿過所述面和至少一個(gè)疊在所述軸向面向面上的保持板段(36)而露出，從而阻止所述銷在軸向方向上拆出。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述保持板段包括圍繞所述軸線設(shè)置成環(huán)形陣列的多個(gè)弧形保持板段中的一個(gè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，每一個(gè)所述噴嘴段都包括外帶(12)和一對(duì)軸向間隔開的開孔，所述保持環(huán)具有對(duì)準(zhǔn)的開口(34，35)，因此每一個(gè)所述銷都容納在所述開孔和所述開口中。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述保持板段包括多個(gè)圍繞所述軸線設(shè)置成環(huán)形陣列的多個(gè)弧形保持板段中的一個(gè)，所述弧形保持板段用螺栓(46)連接在所述保持環(huán)上。
6.一種用于在軸向方向上從帶有噴嘴段環(huán)形陣列的保持環(huán)(18)上拆下形成渦輪機(jī)一級(jí)的噴嘴段環(huán)形陣列的所選噴嘴段(10，55)的方法，包括以下步驟(a)在大致軸向方向上從其相應(yīng)環(huán)形陣列上的包括所選噴嘴段在內(nèi)的多個(gè)噴嘴段上拆下大致軸向延伸的銷以及所述保持環(huán)，從而釋放開相鄰于所述所選噴嘴段的噴嘴段(10a-10p)，以便其在周向方向上圍繞所述渦輪機(jī)的軸線而以離開所選噴嘴段的方式滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)；(b)使相鄰于所述所選噴嘴段的所述釋放開的噴嘴段在周向方向上圍繞所述軸線而以離開所述所選噴嘴段的方式滑動(dòng)；以及(c)在大致軸向方向上拆下所述所選噴嘴段。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述噴嘴段圍繞所述軸線而彼此間隔開以便限定相鄰噴嘴段之間的間隔(50)，所述步驟(b)包括，使所述相鄰噴嘴段(10a-10p)以離開所選噴嘴段(55)的方式而在周向方向上滑動(dòng)，以便使相鄰噴嘴段彼此層疊在一起，從而敞開了所述相鄰噴嘴段和所述所選噴嘴段之間的間隔(54)，使得所述所選噴嘴段能夠在所述大致軸向方向上拆出。
8.一種用于將所選噴嘴段安裝在噴嘴段(10)環(huán)形陣列上的開口中以便形成渦輪機(jī)的級(jí)的方法，包括以下步驟(a)將所述所選噴嘴段(10)在大致軸向方向上插入所述開口中；(b)將銷(24)在軸向方向上穿過所述所選噴嘴段和保持環(huán)(18)而插入，以便將所述所選噴嘴段固定在所述噴嘴保持環(huán)上；(c)使相鄰于所述插入的所選噴嘴段的噴嘴段(10a-10p)在周向方向上朝著所述所選噴嘴段而滑入到圍繞所述渦輪機(jī)軸線的預(yù)定周向位置中；以及(d)在所述預(yù)定周向位置中將所述相鄰噴嘴段固定(24)在所述保持環(huán)上。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述步驟(d)包括，將銷(24)在軸向方向上穿過所述相鄰噴嘴段(10a-10p)和所述噴嘴保持環(huán)(18)而插入，以便將所述相鄰噴嘴段固定在所述噴嘴保持環(huán)上。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法包括，在步驟(a)之前，將所述相鄰噴嘴段(10a-10p)從所述噴嘴保持環(huán)(18)上釋放開，以便圍繞所述渦輪機(jī)軸線而在周向方向上滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)，并且使所述相鄰噴嘴段在周向方向上圍繞所述軸線滑動(dòng)，以便在所述噴嘴段的環(huán)形陣列中提供所述開口。
全文摘要
噴嘴段(10)固定在保持環(huán)(18)上，以便通過在噴嘴段(10)的外帶(12)與保持環(huán)(18)之間大致軸向地延伸的防旋轉(zhuǎn)銷(24)，而防止噴嘴段(10)在周向方向上旋轉(zhuǎn)。保持板段(36)疊在銷(24)的末端上，從而防止其軸向移動(dòng)。為了拆下所選的噴嘴段(10)，拆下內(nèi)徑保持板段和所選保持板段，所選保持板段使銷(24)的末端露出，以便軸向拆下。在拆下預(yù)定數(shù)量的銷(24)之后，相鄰于所選噴嘴段(10)的噴嘴段(10a－10p)就移位離開所選噴嘴段(10)，以便敞開所選段與相鄰段之間的間隔(50)，從而使得可在軸向方向上拆下所選段。
文檔編號(hào)F01D25/24GK1894485SQ200480033785
公開日2007年1月10日 申請(qǐng)日期2004年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月20日
發(fā)明者P·B·阿恩斯, J·E·格林, L·J·法拉爾, 陳士斌 申請(qǐng)人:通用電氣公司