[发明专利]包括裂缝抑制系统和方法的涡轮机

说明书

技术领域

本文公开的主题涉及涡轮机领域，且更具体地涉及具有裂缝抑制系统的涡轮机以及抑制形成于涡轮机构件中的裂缝的方法。

背景技术

许多涡轮机包括通过公共的压缩机/涡轮轴或转子连接至涡轮部分的压缩机部分及燃烧器组件。该压缩机部分引导压缩空气流穿过多个连续的级流向燃烧器组件。在燃烧器组件中，压缩空气流与燃料混合以形成可燃混合物。该可燃混合物在燃烧器组件中燃烧以形成热气体。该热气体穿过过渡件被引导至涡轮部分。该热气体通过涡轮部分膨胀，使涡轮叶片旋转以产生功，功被输出以例如驱动发电机、泵或为车辆提供动力。除了提供用于燃烧的压缩空气外，一部分压缩空气流为了冷却目的而经过涡轮部分。一般地，该压缩机部分包括压缩机壳，而涡轮部分包括涡轮壳。在正常使用期间，裂缝可产生于压缩机壳和涡轮壳中的一个、另一个或两者中。裂缝也可产生于涡轮机的其他部分中。

发明内容

根据示例性实施例的一个方面，一种涡轮机包括由具有第一热膨胀系数的材料形成的构件。该构件包括裂缝。在该构件中提供了裂缝抑制系统。该裂缝抑制系统包括提供在裂缝处的至少一个裂缝抑制元件。该至少一个裂缝抑制元件具有不同于第一热膨胀系数的第二热膨胀系数。该至少一个裂缝抑制元件构造且设置成在裂缝处在构件上施加压缩力以充分地抑制裂缝扩展。

根据一个方面，至少一个裂缝抑制元件包括定位在裂缝的一侧上的第一裂缝抑制元件和定位在裂缝的第二、相对侧上的第二裂缝抑制元件。

根据一个方面，第一裂缝抑制元件包括插入构件中的第一栓塞，而第二裂缝抑制元件包括插入构件中的第二栓塞。

根据一个方面，第一和第二栓塞的每一个均包括大致圆形的截面。

根据一个方面，至少一个裂缝抑制元件由形状记忆合金形成。

根据一个方面，形状记忆合金包括镍钛诺。 

根据一个方面，第二热膨胀系数大于第一热膨胀系数。

根据一个方面，构件包括涡轮机组件的部分。

根据一个方面，涡轮机组件的部分包括支柱构件。

根据示例性实施例的另一个方面，一种抑制在涡轮机构件中形成的裂缝的方法包括邻近裂缝将至少一个裂缝抑制元件固定至涡轮机构件，且邻近裂缝通过该至少一个裂缝抑制元件向该涡轮机构件施加压缩力，以充分地抑制裂缝扩展。

根据一个方面，将至少一个裂缝抑制元件固定至涡轮机构件包括，在裂缝的一侧上将第一栓塞安装到涡轮机构件中，且在第二相对侧上将第二栓塞安装到涡轮机构件中。

根据一个方面，将第一和第二栓塞安装到涡轮机构件中包括，邻近裂缝的前缘将第一和第二栓塞定位在涡轮机构件中。

根据一个方面，邻近裂缝的前缘将第一和第二栓塞定位在涡轮机构件中包括，超出裂缝的前缘将第一和第二栓塞安装在涡轮机构件中。

根据一个方面，将第一和第二栓塞安装到涡轮机构件中包括，将第一和第二栓塞安装到涡轮机组件的部分中。

根据一个方面，将第一和第二栓塞安装到涡轮机组件的部分中包括，将第一和第二栓塞安装到支柱构件中。

根据一个方面，向涡轮机构件施加压缩力包括，使第一和第二栓塞热学地膨胀。

根据一个方面，使第一和第二栓塞热学地膨胀包括，加热由形状记忆合金形成的第一和第二栓塞。

根据一个方面，加热由形状记忆合金形成的第一和第二栓塞包括，加热由镍钛诺形成的第一和第二栓塞。

结合附图，这些和其他优点和特征将由以下描述变得更显而易见。

附图说明

被认为是本发明的主题在说明书所附的权利要求中被具体地指出且明确地要求保护。结合附图，本发明的前述和其他的特征和优点由以下详细描述而显而易见，其中:

图1是包括根据示例性实施例的裂缝抑制系统的涡轮机的部分的局部透视图；

图2是图1的涡轮机的支柱部分的局部平面图，其包括由示例性实施例的裂缝抑制系统的裂缝抑制元件支撑的裂缝；以及

图3是图2的裂缝抑制元件的透视图。

通过参考附图的示例，该详细描述解释了本发明的实施例以及优点和特征。

部件列表：

2   涡轮机

4   壳组件

6   第一壳构件

8   第二壳构件

12  支柱构件

18  第一交界区

20  第二交界区

22  第三交界区

24  第四交界区

30  第一半径部分

32  第二半径部分

34  第三半径部分