CN110506150B - 涡轮发动机和制造方法 - Google Patents

涡轮发动机和制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110506150B
CN110506150B CN201880026338.0A CN201880026338A CN110506150B CN 110506150 B CN110506150 B CN 110506150B CN 201880026338 A CN201880026338 A CN 201880026338A CN 110506150 B CN110506150 B CN 110506150B
Authority
CN
China
Prior art keywords
annular ring
turbine engine
fan
housing
casing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201880026338.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110506150A (zh
Inventor
V.瓦纳帕利
N.贾因
V.G.萨卡拉
B.N.蒙达尔
N.J.克雷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Publication of CN110506150A publication Critical patent/CN110506150A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110506150B publication Critical patent/CN110506150B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/52—Casings; Connections of working fluid for axial pumps
    • F04D29/522—Casings; Connections of working fluid for axial pumps especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/526—Details of the casing section radially opposing blade tips
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/08—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/24—Casings; Casing parts, e.g. diaphragms, casing fastenings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/24—Casings; Casing parts, e.g. diaphragms, casing fastenings
    • F01D25/246—Fastening of diaphragms or stator-rings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/24—Casings; Casing parts, e.g. diaphragms, casing fastenings
    • F01D25/26—Double casings; Measures against temperature strain in casings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D9/00—Stators
    • F01D9/02—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
    • F01D9/04—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/02—Selection of particular materials
    • F04D29/023—Selection of particular materials especially adapted for elastic fluid pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/403—Casings; Connections of working fluid especially adapted for elastic fluid pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02K—JET-PROPULSION PLANTS
    • F02K3/00—Plants including a gas turbine driving a compressor or a ducted fan
    • F02K3/02—Plants including a gas turbine driving a compressor or a ducted fan in which part of the working fluid by-passes the turbine and combustion chamber
    • F02K3/04—Plants including a gas turbine driving a compressor or a ducted fan in which part of the working fluid by-passes the turbine and combustion chamber the plant including ducted fans, i.e. fans with high volume, low pressure outputs, for augmenting the jet thrust, e.g. of double-flow type
    • F02K3/06—Plants including a gas turbine driving a compressor or a ducted fan in which part of the working fluid by-passes the turbine and combustion chamber the plant including ducted fans, i.e. fans with high volume, low pressure outputs, for augmenting the jet thrust, e.g. of double-flow type with front fan
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/30—Application in turbines
    • F05D2220/36—Application in turbines specially adapted for the fan of turbofan engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2230/00—Manufacture
    • F05D2230/20—Manufacture essentially without removing material
    • F05D2230/23—Manufacture essentially without removing material by permanently joining parts together
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2230/00—Manufacture
    • F05D2230/60—Assembly methods
    • F05D2230/64—Assembly methods using positioning or alignment devices for aligning or centring, e.g. pins
    • F05D2230/642—Assembly methods using positioning or alignment devices for aligning or centring, e.g. pins using maintaining alignment while permitting differential dilatation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00—Components
    • F05D2240/10—Stators
    • F05D2240/14—Casings or housings protecting or supporting assemblies within
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00—Components
    • F05D2240/10—Stators
    • F05D2240/15—Heat shield
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/94—Functionality given by mechanical stress related aspects such as low cycle fatigue [LCF] of high cycle fatigue [HCF]
    • F05D2260/941—Functionality given by mechanical stress related aspects such as low cycle fatigue [LCF] of high cycle fatigue [HCF] particularly aimed at mechanical or thermal stress reduction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2300/00—Materials; Properties thereof
    • F05D2300/10—Metals, alloys or intermetallic compounds
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2300/00—Materials; Properties thereof
    • F05D2300/50—Intrinsic material properties or characteristics
    • F05D2300/502—Thermal properties
    • F05D2300/5021—Expansivity
    • F05D2300/50212—Expansivity dissimilar
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2300/00—Materials; Properties thereof
    • F05D2300/60—Properties or characteristics given to material by treatment or manufacturing
    • F05D2300/603—Composites; e.g. fibre-reinforced
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

一种涡轮发动机，其包括：转子组件，其包括多个转子叶片；外壳，其从多个转子叶片沿径向向外定位；以及环形圈，其联接到外壳，并且定位于多个转子叶片与外壳之间。环形圈构造成限制外壳朝向多个转子叶片的热收缩。

Description

涡轮发动机和制造方法
技术领域
本公开大体上涉及涡轮发动机，并且更具体地涉及限制涡轮发动机的外壳相对于转子组件的热收缩的***和方法。
背景技术
至少一些已知的燃气涡轮发动机(诸如，飞行器发动机)包括围绕涡轮发动机的转子组件沿周向延伸的发动机壳体。例如，已知的转子组件包括从叶片根部沿径向向外延伸的至少一排转子叶片，并且，转子叶片包括接近涡轮发动机的定子组件而经过的叶片末梢。径向末梢空隙限定于旋转的叶片末梢与环绕转子组件的固定构件之间。
在发动机操作的期间，涡轮发动机中的热环境的变化可引起转子组件和定子组件的热膨胀或热收缩。这样的热膨胀或热收缩可能并非在量值或速率上均一地发生。因此，可发生转子叶片末梢与周围的固定构件之间的意外的摩擦。此外，可在转子叶片末梢与周围的固定构件之间产生比可接受的设计空隙更宽的径向空隙。意外的摩擦和更宽的空隙可对发动机性能造成不利影响。
发明内容
在一个方面，提供了一种涡轮发动机。涡轮发动机包括：转子组件，其包括多个转子叶片；外壳，其从多个转子叶片沿径向向外定位；以及环形圈，其联接到外壳，并且定位于多个转子叶片与外壳之间。环形圈构造成限制外壳朝向多个转子叶片的热收缩。
在另一方面，提供了一种制造涡轮发动机的方法。该方法包括使环形圈定位于外壳的径向内侧上，其中，外壳构造成围绕涡轮发动机的转子组件沿周向延伸。该方法进一步包括对环形圈预加应力，使得在外壳上沿沿径向向外的方向引起阻力，并且使得外壳的热收缩受到限制。
在又一方面，提供了一种涡轮发动机。涡轮发动机包括：风扇组件，其包括多个风扇叶片；风扇壳，其从多个风扇叶片沿径向向外定位；以及环形圈，其联接到风扇壳，并且定位于多个风扇叶片与风扇壳之间。环形圈构造成限制风扇壳朝向多个风扇叶片的热收缩。
附图说明
当参考附图来阅读以下详细的描述时，本公开的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解，在附图中，相同的字符表示遍及附图的相同的部件，其中：
图1是示例性涡轮发动机的示意性图示；
图2是可在图1中所显示的涡轮发动机中使用的风扇组件的横截面视图；
图3是根据本公开的第一实施例的沿着区域3截取的在图2中显示的风扇组件的部分的放大的横截面视图；以及
图4是根据本公开的第二实施例的沿着区域4截取的在图2中显示的风扇组件的部分的放大的横截面视图。
除非另外指示，否则本文中所提供的附图意在示出本公开的实施例的特征。这些特征被认为可适用于包括本公开的一个或多个实施例的广泛种类的***中。因此，附图不意在包括本领域普通技术人员已知的实践本文中所公开的实施例所需的所有常规的特征。
具体实施方式
在以下说明书和权利要求书中，将提到许多用语，它们应被限定为具有以下含义。
除非上下文另外清楚地规定，否则单数形式“一”、“一种”和“该”包括复数个引用对象。
“任选的”或“任选地”意味着随后描述的事件或情形可发生或可不发生，且描述包括事件发生的情况和事件不发生的情况。
如本文中遍及说明书和权利要求书而使用的近似语言可适用于修饰可容许变化的任何定量表示，而不造成其所涉及的基本功能的改变。因此，由诸如“大约”、“大致”和“基本上”的一个或多个用语修饰的值将不限于所指定的精确值。在至少一些情况下，近似语言可对应于用于测量该值的仪器的精度。在这里且遍及说明书和权利要求书，范围限制可组合和/或互换。除非上下文或语言另外指示，否则这样的范围被标识且包括包含在其中的所有子范围。
如本文中所使用的，用语“轴向的”和“沿轴向”指代基本上与涡轮发动机的中心线平行而延伸的方向和取向。此外，用语“径向的”和“沿径向”指代基本上与涡轮发动机的中心线垂直而延伸的方向和取向。另外，如本文中所使用的，用语“周向的”和“沿周向”指代围绕涡轮发动机的中心线弓状地延伸的方向和取向。
本公开的实施例涉及限制涡轮发动机的外壳相对于转子组件的热收缩的***和方法。更具体地，本文中所描述的涡轮发动机包括：外壳(诸如，风扇壳)，其包括多个转子叶片；以及环形圈，其联接于外壳的径向内侧上。环形圈和多个转子叶片由同种材料制备，使得环形圈和转子叶片以类似的速率和量值热膨胀和热收缩。另外，外壳由与环形圈和转子叶片不同的材料制备，使得外壳以与环形圈和转子叶片不同的速率热膨胀和热收缩。因此，使环形圈联接到外壳促进限制外壳朝向多个转子叶片的热收缩，由此降低转子叶片末梢与周围的固定组件之间的意外摩擦的可能性。
虽然在涡轮风扇发动机的情境下描述了以下实施例，但应当理解，本文中所描述的***和方法还可适用于例如涡轮螺旋桨发动机、涡轮轴发动机、涡轮喷气发动机、陆基涡轮发动机。
图1是示例性涡轮发动机10的示意图，涡轮发动机10包括风扇组件12、低压或增压压缩机组件14、高压压缩机组件16以及燃烧器组件18。风扇组件12、增压压缩机组件14、高压压缩机组件16以及燃烧器组件18成流连通而联接。涡轮发动机10还包括低压涡轮组件22和与燃烧器组件18成流连通而联接的高压涡轮组件20。风扇组件12包括从转子盘26沿径向向外延伸的成阵列的风扇叶片24。低压涡轮组件22通过第一驱动轴28而联接到风扇组件12和增压压缩机组件14，并且，高压涡轮组件20通过第二驱动轴30而联接到高压压缩机组件16。涡轮发动机10具有进气口32和排气口34。涡轮发动机10进一步包括中心线36，风扇组件12、增压压缩机组件14、高压压缩机组件16以及涡轮组件20和22围绕中心线36旋转。
在操作中，通过进气口32而进入涡轮发动机10的空气通过风扇组件12朝向增压压缩机组件14而被引导。压缩的空气从增压压缩机组件14朝向高压压缩机组件16排放。高度压缩的空气从高压压缩机组件16朝向燃烧器组件18而被引导、与燃料混合，并且，混合物在燃烧器组件18内燃烧。由燃烧器组件18生成的高温燃烧气体朝向涡轮组件20和22而被引导。燃烧气体随后经由排气口34而从涡轮发动机10排放。
图2是可在涡轮发动机10(在图1中显示)中使用的风扇组件12(在下文中也被称为“转子组件”)的横截面视图。如上文所描述的，风扇组件12包括相对于中心线36而旋转的多个风扇叶片24(在下文中也被称为“转子叶片”)。各个风扇叶片24包括前缘38、后缘40以及叶片末梢42，叶片末梢42从转子盘26沿径向向外定位。更具体地，叶片末梢42接近于定子组件44而定位，定子组件44围绕风扇组件12沿周向延伸。定子组件44包括从多个风扇叶片24沿径向向外定位的护罩48和风扇壳46(在下文中也被称为“外壳”)。护罩48与叶片末梢42隔开一定的距离，使得在其之间限定空隙间隙50。虽然在风扇组件12的情境下描述本文中所描述的实施例，但本文中所描述的实施例可适用于任何转子组件(诸如但不限于涡轮组件20和22(在图1中显示))。
图3是沿着区域3(在图2中显示)截取的风扇组件12的部分的放大的横截面视图。在示例性实施例中，风扇组件12进一步包括环形圈52，环形圈52联接到风扇壳46，并且定位于多个风扇叶片24与风扇壳46之间。风扇壳46包括径向内侧54和径向外侧56，并且，环形圈52联接到风扇壳46的径向内侧54且沿着风扇壳46的径向内侧54沿周向延伸。因此，如下文将更详细地解释的，环形圈52限制风扇壳46在风扇壳46的温度小于预先确定的阈值时朝向多个风扇叶片24沿径向向内的热收缩。
例如，风扇叶片24、风扇壳46以及环形圈52由促进维持叶片末梢42与护罩48之间的空隙间隙50的任何材料制备。在一个实施例中，风扇壳46由具有第一热膨胀系数的第一材料制备，并且，环形圈52和多个风扇叶片24由具有与第一热膨胀系数不同的第二热膨胀系数的第二材料制备。第一材料是金属材料，并且，第二材料是复合材料。如本文中所使用的，“金属”指代单金属材料或金属合金材料。此外，复合材料包括但不限于碳纤维增强聚合物材料和陶瓷基体复合材料。因此，在一些实施例中，第一热膨胀系数大于第二热膨胀系数，使得第一材料以比第二材料更大的速率和量值热膨胀和热收缩。因此，使环形圈52定位于风扇壳46的径向内侧54上促进限制风扇壳46免于以比环形圈52更大的速率或量值朝向风扇叶片24热收缩。
如上文所描述的，各个风扇叶片24包括前缘38。在示例性实施例中，环形圈52具有轴向长度，并且定位成相对于涡轮发动机10的中心线36(两者都在图1中显示)而沿轴向横过前缘38。前缘38处的空隙间隙50由于在前缘38处接收的高速空气流而大体上小于相对于中心线36的其它轴向位置处的空隙间隙50，并且用以促进提高涡轮发动机10的性能。因此，使环形圈52定位成横过前缘38向风扇壳46提供局部化并且策略性地定位的硬化。
在示例性实施例中，粘合剂层58定位于风扇壳46与环形圈52之间，以促进使环形圈52联接到风扇壳46。使涡轮发动机10能够如本文中所描述的那样起作用的任何粘合剂材料都定位于风扇壳46与环形圈52之间。例如，在一个实施例中且如下文将更详细地解释的，粘合剂材料是在高于大约200℉的温度(诸如，在风扇壳46和环形圈52的共粘结期间达到的温度)下可固化的粘合剂。此外，紧固件60联接于风扇壳46与环形圈52之间，并且，紧固件60促进使环形圈52联接到风扇壳46。另外，环形圈52包括围绕环形圈52沿周向延伸的至少一个渐缩边缘部分62。渐缩边缘部分62促进限制风扇壳46与环形圈52之间的脱离(disbond)，并且促进增强在整个环形圈52上的载荷分布。
图4是沿着区域4(在图2中显示)截取的风扇组件12的部分的放大的横截面视图。如上文所描述的，各个风扇叶片24包括后缘40。在示例性实施例中，环形圈52具有轴向长度，并且定位成相对于涡轮发动机10的中心线36(在图1中显示)而沿轴向横过前缘38和后缘40。因此，环形圈52横过风扇叶片24的整个轴向长度，使得在出现非预期的叶片脱落(blade-out)状况的情况下提供补充的封闭(containment)。
本文中还描述了一种制造涡轮发动机10的方法。该方法包括使环形圈52定位于风扇壳46的径向内侧54上，其中，风扇壳46围绕风扇组件12沿周向延伸。该方法还包括对环形圈52预加应力，使得在风扇壳46上沿沿径向向外的方向引起阻力64，并且使得风扇壳46的热收缩受到限制。
使用使涡轮发动机10能够如本文中所描述的那样起作用的任何技术来对环形圈52预加应力。例如，对环形圈52预加应力包括：将环形圈52形成于风扇壳46的径向内侧54上，其中，环形圈52在未固化的状态下形成；以及使环形圈52和风扇壳46共粘结。在一个实施例中，环形圈52和风扇壳46在高压釜中在至少大约200℉的高温下共粘结。因此，环形圈52从未固化状态转变成固化状态，并且原位联接到风扇壳46。另外，该方法进一步包括使粘合剂层58定位于环形圈52与风扇壳46之间，以促进使环形圈52联接到风扇壳46。
备选地，对环形圈52预加应力包括将风扇壳46加热到第一温度，使得风扇壳46在径向尺寸上增大。该方法进一步包括将环形圈52***于风扇壳46内。在这样的实施例中，环形圈52预成型并且处于固化的状态下。然后，风扇壳46在被允许冷却到比第一温度更低的第二温度时朝向环形圈52缩窄。
更具体地，该方法进一步包括：确定风扇壳46在第一温度下的内径；以及将环形圈52形成为具有比风扇壳46的内径更大的外径。因此，当风扇壳46朝向环形圈52缩窄时，在风扇壳46与环形圈52之间限定过盈配合。
本文中所描述的***和方法的示例性技术效果包括下者中的至少一个：(a)减少涡轮发动机的转子组件与定子组件之间的低温起飞挤压(pinch)，并且改进巡航空隙；(b)改进涡轮发动机的燃料消耗率；(c)延长转子组件和定子组件的使用寿命；(d)在出现非预期的叶片脱落状况的情况下提供补充的封闭；以及(e)在出现非预期的叶片脱落状况的情况下限制碎片免于沿向前的方向前进。
上文详细地描述了用于与涡轮发动机一起使用的环形圈及相关构件的示例性实施例。该***不限于本文中所描述的具体实施例，而相反，***的构件和/或方法的步骤可独立于本文中所描述的其它构件和/或步骤并且与其分开来利用。例如，本文中所描述的构件的构造还可与其它过程组合来使用，并且不限于仅与涡轮发动机的风扇区段一起实践。相反，示例性实施例可与期望减少环形结构的热收缩的许多应用结合来实施并且利用。
尽管本公开的多种实施例的具体特征可在一些附图中显示而不在其它附图中显示，但这仅仅是为了方便起见。根据本公开的实施例的原理，附图的任何特征都可与任何其它附图的任何特征组合来引用和/或要求保护。
本书面描述使用示例来公开本公开的实施例(包括最佳模式)，并且还使本领域中的任何技术人员能够实践本公开的实施例(包括制造和使用任何装置或***，以及执行任何并入的方法)。本文中所描述的实施例的可取得专利的范围由权利要求书限定，且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果这样的其它示例具有不异于权利要求书的字面语言的结构元件，或如果它们包括与权利要求书的字面语言无实质性差异的等同结构元件，则这样的其它示例旨在处于权利要求书的范围内。

Claims (19)

1.一种涡轮发动机，包括：
转子组件，其包括多个转子叶片；
外壳，其从所述多个转子叶片沿径向向外定位；以及
环形圈，其联接到所述外壳，并且定位于所述多个转子叶片与所述外壳之间，所述环形圈构造成限制所述外壳朝向所述多个转子叶片的热收缩，其中，所述环形圈包括围绕所述环形圈沿周向延伸的渐缩边缘部分。
2.根据权利要求1所述的涡轮发动机，其特征在于，所述外壳由具有第一热膨胀系数的第一材料制备，并且，所述多个转子叶片和所述环形圈由具有与所述第一热膨胀系数不同的第二热膨胀系数的第二材料制备。
3.根据权利要求2所述的涡轮发动机，其特征在于，所述第一材料是金属材料，并且，所述第二材料是复合材料。
4.根据权利要求1所述的涡轮发动机，其特征在于，各个转子叶片包括前缘，所述环形圈定位成相对于所述涡轮发动机的中心线而沿轴向横过所述前缘。
5.根据权利要求4所述的涡轮发动机，其特征在于，各个转子叶片进一步包括后缘，所述环形圈进一步定位成相对于所述涡轮发动机的所述中心线而沿轴向横过所述后缘。
6.根据权利要求1所述的涡轮发动机，其特征在于，所述涡轮发动机进一步包括定位于所述外壳与所述环形圈之间的粘合剂层。
7.根据权利要求1所述的涡轮发动机，其特征在于，所述涡轮发动机进一步包括构造成使所述环形圈联接到所述外壳的紧固件。
8.根据权利要求1所述的涡轮发动机，其特征在于，对所述环形圈预加应力，使得在所述外壳上沿沿径向向外的方向引起阻力。
9.一种制造涡轮发动机的方法，所述方法包括：
使环形圈定位于外壳的径向内侧上，其中，所述外壳构造成围绕所述涡轮发动机的转子组件沿周向延伸，并且其中，所述环形圈包括围绕所述环形圈沿周向延伸的渐缩边缘部分；以及
对所述环形圈预加应力，使得在所述外壳上沿沿径向向外的方向引起阻力，并且使得所述外壳的热收缩受到限制。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，对所述环形圈预加应力包括：
将所述环形圈形成于所述外壳的所述径向内侧上，其中，所述环形圈在未固化状态下形成；以及
使所述环形圈和所述外壳共粘结。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，使所述环形圈和所述外壳共粘结包括使粘合剂层定位于所述环形圈与所述外壳之间。
12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，对所述环形圈预加应力包括：
将所述外壳加热到第一温度，使得所述外壳在径向尺寸上增大；以及
将所述环形圈***于所述外壳内，其中，所述外壳构造成在被允许冷却到比所述第一温度更低的第二温度时朝向所述环形圈缩窄。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
确定所述外壳在所述第一温度下的内径；以及
将所述环形圈形成为具有比所述外壳的所述内径更大的外径。
14.一种涡轮发动机，包括：
风扇组件，其包括多个风扇叶片；
风扇壳，其从所述多个风扇叶片沿径向向外定位；以及
环形圈，其联接到所述风扇壳，并且定位于所述多个风扇叶片与所述风扇壳之间，所述环形圈构造成限制所述风扇壳朝向所述多个风扇叶片的热收缩，其中，所述环形圈包括围绕所述环形圈沿周向延伸的渐缩边缘部分。
15.根据权利要求14所述的涡轮发动机，其特征在于，所述风扇壳由具有第一热膨胀系数的第一材料制备，并且，所述多个风扇叶片和所述环形圈由具有与所述第一热膨胀系数不同的第二热膨胀系数的第二材料制备。
16.根据权利要求15所述的涡轮发动机，其特征在于，所述第一材料是金属材料，并且，所述第二材料是复合材料。
17.根据权利要求14所述的涡轮发动机，其特征在于，各个风扇叶片包括前缘，所述环形圈定位成相对于所述涡轮发动机的中心线而沿轴向横过所述前缘。
18.根据权利要求17所述的涡轮发动机，其特征在于，各个风扇叶片进一步包括后缘，所述环形圈进一步定位成相对于所述涡轮发动机的所述中心线而沿轴向横过所述后缘。
19.根据权利要求14所述的涡轮发动机，其特征在于，对所述环形圈预加应力，使得在所述风扇壳上沿沿径向向外的方向引起阻力。
CN201880026338.0A 2017-02-21 2018-01-17 涡轮发动机和制造方法 Active CN110506150B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/438,284 US10677260B2 (en) 2017-02-21 2017-02-21 Turbine engine and method of manufacturing
US15/438284 2017-02-21
PCT/US2018/013989 WO2018156265A1 (en) 2017-02-21 2018-01-17 Turbine engine and method of manufacturing

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110506150A CN110506150A (zh) 2019-11-26
CN110506150B true CN110506150B (zh) 2022-12-06

Family

ID=63167601

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880026338.0A Active CN110506150B (zh) 2017-02-21 2018-01-17 涡轮发动机和制造方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10677260B2 (zh)
CN (1) CN110506150B (zh)
WO (1) WO2018156265A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016012903A (ja) * 2014-06-02 2016-01-21 ソニー株式会社 撮像素子、撮像方法、および電子機器
IT201900001173A1 (it) * 2019-01-25 2020-07-25 Nuovo Pignone Tecnologie Srl Turbina con un anello avvolgente attorno a pale rotoriche e metodo per limitare la perdita di fluido di lavoro in una turbina

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1459676A (fr) * 1965-01-12 1966-11-18 Escher Wyss Sa Soc Carter de turbine à gaz ou à vapeur
CN1644972A (zh) * 2004-01-20 2005-07-27 气体运输技术公司 绝热管道
CN1989316A (zh) * 2004-05-17 2007-06-27 小L·詹姆士·卡尔达雷拉 燃气涡轮机喷气发动机中的涡轮机箱体加强件
JP2009133308A (ja) * 2007-11-13 2009-06-18 Snecma ターボ機械用のタービンまたは圧縮機の段
CN106133293A (zh) * 2014-03-31 2016-11-16 西门子股份公司 燃气轮机

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4034560A (en) * 1972-01-03 1977-07-12 Eaton Corporation Centrifugal flow gas turbine engine with annular combustor
US4525998A (en) 1982-08-02 1985-07-02 United Technologies Corporation Clearance control for gas turbine engine
US5163809A (en) 1991-04-29 1992-11-17 Pratt & Whitney Canada, Inc. Spiral wound containment ring
US5154575A (en) 1991-07-01 1992-10-13 United Technologies Corporation Thermal blade tip clearance control for gas turbine engines
US5219268A (en) 1992-03-06 1993-06-15 General Electric Company Gas turbine engine case thermal control flange
GB2265418B (en) 1992-03-26 1995-03-08 Rolls Royce Plc Gas turbine engine casing
US6382905B1 (en) * 2000-04-28 2002-05-07 General Electric Company Fan casing liner support
US6910853B2 (en) * 2002-11-27 2005-06-28 General Electric Company Structures for attaching or sealing a space between components having different coefficients or rates of thermal expansion
GB0408825D0 (en) * 2004-04-20 2004-05-26 Rolls Royce Plc A rotor blade containment assembly for a gas turbine engine
US8191254B2 (en) * 2004-09-23 2012-06-05 Carlton Forge Works Method and apparatus for improving fan case containment and heat resistance in a gas turbine jet engine
US8966754B2 (en) 2006-11-21 2015-03-03 General Electric Company Methods for reducing stress on composite structures
FR2913718B1 (fr) * 2007-03-15 2009-06-05 Snecma Propulsion Solide Sa Ensemble d'anneau de turbine pour turbine a gaz
US8177501B2 (en) * 2009-01-08 2012-05-15 General Electric Company Stator casing having improved running clearances under thermal load
US8152457B2 (en) 2009-01-15 2012-04-10 General Electric Company Compressor clearance control system using bearing oil waste heat
GB2467155B (en) 2009-01-26 2011-10-12 Rolls Royce Plc A fan assembly
US9114882B2 (en) 2010-10-26 2015-08-25 United Technologies Corporation Fan case and mount ring snap fit assembly
US9062565B2 (en) 2009-12-31 2015-06-23 Rolls-Royce Corporation Gas turbine engine containment device
US8500390B2 (en) * 2010-05-20 2013-08-06 Pratt & Whitney Canada Corp. Fan case with rub elements
US8985938B2 (en) 2011-12-13 2015-03-24 United Technologies Corporation Fan blade tip clearance control via Z-bands
US9249681B2 (en) 2012-01-31 2016-02-02 United Technologies Corporation Fan case rub system
US9200531B2 (en) * 2012-01-31 2015-12-01 United Technologies Corporation Fan case rub system, components, and their manufacture
US9255489B2 (en) * 2012-02-06 2016-02-09 United Technologies Corporation Clearance control for gas turbine engine section
US20130202424A1 (en) * 2012-02-06 2013-08-08 Darin S. Lussier Conformal liner for gas turbine engine fan section
US9651059B2 (en) * 2012-12-27 2017-05-16 United Technologies Corporation Adhesive pattern for fan case conformable liner
GB201405388D0 (en) 2014-03-26 2014-05-07 Rolls Royce Plc Turbomachine fan casing assembly

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1459676A (fr) * 1965-01-12 1966-11-18 Escher Wyss Sa Soc Carter de turbine à gaz ou à vapeur
CN1644972A (zh) * 2004-01-20 2005-07-27 气体运输技术公司 绝热管道
CN1989316A (zh) * 2004-05-17 2007-06-27 小L·詹姆士·卡尔达雷拉 燃气涡轮机喷气发动机中的涡轮机箱体加强件
JP2009133308A (ja) * 2007-11-13 2009-06-18 Snecma ターボ機械用のタービンまたは圧縮機の段
CN106133293A (zh) * 2014-03-31 2016-11-16 西门子股份公司 燃气轮机

Also Published As

Publication number Publication date
US10677260B2 (en) 2020-06-09
US20180238346A1 (en) 2018-08-23
CN110506150A (zh) 2019-11-26
WO2018156265A1 (en) 2018-08-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10746054B2 (en) Turbine shroud with movable attachment features
US10323534B2 (en) Blade outer air seal with cooling features
EP3653843B1 (en) Air seal interface with forward engagement features and active clearance control for a gas turbine engine
US20130202424A1 (en) Conformal liner for gas turbine engine fan section
US11339722B2 (en) Air seal interface with AFT engagement features and active clearance control for a gas turbine engine
US20210189909A1 (en) Turbine shroud assembly with case captured seal segment carrier
US20160312640A1 (en) Blade outer air seal with secondary air sealing
CN110506150B (zh) 涡轮发动机和制造方法
CN108730034B (zh) 涡轮发动机和用于涡轮发动机中的容纳组件
CN108730036B (zh) 涡轮发动机和用于涡轮发动机中的容纳组件
US11286882B2 (en) Exhaust casing for a gas turbine engine
US11268402B2 (en) Blade outer air seal cooling fin
US11796176B2 (en) Combustor assembly for a turbine engine
US10436061B2 (en) Tapered composite backsheet for use in a turbine engine containment assembly
US11519284B2 (en) Turbine engine with a floating interstage seal
EP3495623A1 (en) Vane, corresponding gas turbine engine and turbine
US20170328235A1 (en) Turbine nozzle assembly and method for forming turbine components
CN115142917A (zh) 环形护罩组件

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant