CN101397918A - 涡轮机叶片用的垫片 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及涡轮机叶片用的垫片(110)，用来覆盖所述叶片的叶根部分，所述垫片包括：覆盖叶根支撑面的两个侧壁(114)；一个将两个侧壁(114)相互连接的底部(112)；以及位于其一端(110a)且适合与叶根相接触的至少一个夹持构件(116)，以便将垫片相对于叶根保持固定，所述垫片还包括，在其另一端(110b)，还包括至少一个防呆构件(140)，所述构件在与两个侧壁(114)的相反方向从底部(112)处伸出。一个装有这种垫片(110)的涡轮机转子组件。

Description

涡轮机叶片用的垫片
技术领域
本发明涉及涡轮机叶片用的垫片。其可应用于任何类型的涡轮机，不论是地面还是航空涡轮机，而且还可特别适用于航空涡轮喷气发动机。
背景技术
更确切地说，该发明涉及到在叶片根部周围使用的垫片，所述垫片由两个侧壁和一个底部组成，两个侧壁覆盖在叶根的支撑面上，而底部则将两个侧壁相互连接在一起；以及至少一个位于垫片一端并适合与叶根接触的夹持构件，以使垫片相对于叶根保持固定。
在该用途中，轴向方向定义为与叶片旋转轴线相水平的方向。此外，一个部件的上游和下游的定义是相对于叶片之间气体的正常流动方向。
图1示出了上述类型的已知垫片的一个示例。垫片10由两个侧壁14和一个底部12组成，后者将两个侧壁14相互连接在一起。另外，所述垫片在其中一个端部10a处有一个固定凸榫16。固定凸榫16从底部的边缘12a处伸出，并折叠而延伸至两个侧壁14之间。
图2是一个局部分解图，示出了构成飞机涡轮喷气发动机风扇组件组成部分的已知转子组件20。转子组件20包括转子轮盘21，其在外周缘提供了叶根槽22，对于每个叶根槽22：叶片通过其叶根26固定到槽22内；图1所示的垫片10；隔片28；和卡锁30。图3示出了装配状态下的转子组件20。
在装配转子组件20时，垫片10首先安装到叶根26上，沿箭头F从叶片的上游一侧滑装到叶根上(见图2)。这样，垫片10就布置在叶根26的周围，而垫片的两个侧壁14则分别覆盖了叶根的支撑面26a。叶根26的支撑面26a和叶根槽22的支撑面22a是叶根26和叶根槽22(即轮盘21)在转子组件转动期间离心力作用下相互对接的那些表面。
而后，带有垫片10的叶根26插入叶根槽22内。在其下游一侧，叶片25与涡轮喷气发动机低压压气机鼓轮的壁27相抵(见图3)。
然后，卡锁30进入叶根26的前方位置与垫片10的固定凸榫16相抵。
最后，隔片28滑入垫片10和叶根槽22的底部22b之间。卡锁30而后保持在隔片28的上游边缘28a和叶根26之间，这样，固定凸榫16就保持在卡锁30和叶根26之间，从而防止了垫片10相对于叶根26的任何轴向位移。
垫片10是叶片25和转子盘21之间的中间部件。它形成了覆盖叶片25的叶根26的一种“短袜”，用来填充叶根26和盘转子21之间的间隙。该间隙在开始时(即从叶片25和转子盘21设计时)就存在的，然而，大多数情况下，是在修理期间转子盘21被重新机械加工后所致。
采用已有技术的垫片10常常会发生如下缺陷：由于其形状和其弹性，垫片10会误装成背对面，即，从叶片25的后部(即下游端)连接，而不是从其正面(即上游端)连接。在这种情况下，固定凸榫16位于叶根26的下游端，并没有保持在卡锁30和叶根之间。垫片10也并没有被固定凸榫16所夹持，从而会产生轴向位移。垫片10的这种背对面安装会导致转子盘21会损坏，因为垫片10会极度地抵住转子盘(更确切的说，由于垫片和转子盘之间的接触面积减小)，结果，最后不得不更换转子盘21。
发明内容
本发明的一个目的是消除这种缺陷。
通过一种涡轮机叶片用的垫片可以实现所述目的，该垫片布置在叶片根部周围，其包括：覆盖叶根支撑面的两个侧壁；一个将这两个侧壁相互连接的底部；以及，在垫片其中一个端部处，至少有一个夹持构件，适合与叶根相接触，以便使得垫片相对于叶根而保持固定，所述垫片的特征在于，它还在其另一端带有至少一个防呆构件，从与侧壁相对方向的底部伸出。
本发明所述垫片用来构成涡轮机转子组件的组成部分，转子组件还包括：可在其外周缘提供叶根槽的转子盘；通过叶根固定到所述槽内的叶片；以及隔片，每个隔片都位移垫片底部和叶根槽低端之间。
所述防呆构件包括集成到垫片内的简单装置，在转子组件安装的同时，可能会使垫片背对面安装。如果垫片以背对面安装到叶根上时，防呆构件会防止隔片滑装到垫片底部和叶根槽低端之间。
在一个实施例中，防呆构件是一个从底部边缘突出的并在与侧壁相反方向折叠的凸榫。通常，该凸榫折向与底部实际垂直的平面上。所述实施例的优点是结构简单，成本低。
在另一个实施例中，防呆构件是在背对侧壁的底部表面上的突出部分。根据示例，该突出部分是通过底部变形、通过将另一个部件固定到底部上，或通过在底部上切割掉一个凸榫并将该凸榫与侧壁折叠分开而形成的。
很显然，防呆构件可以采用其它某种方式制造，只要其可以在垫片以背对面安装在叶根上时能防止隔片滑入垫片底部和叶根槽低端之间，同时，相反，在垫片按照正确方式安装时，它可以允许隔片能够滑入。
在一个实施例中，夹持构件是一个凸榫，其从其中一个侧壁的边缘或底部延伸突出，并折叠到位于侧壁之间。通常，所述凸榫折叠到实际上垂直于底部的平面上。
在第一实施例中，垫片只有一个从其底部突出的凸榫。在第二实施例中，垫片提供了两个凸榫，分别从两个侧壁的每一个侧壁处伸出，这些凸榫选择通过另一个部件相互连接，所述部件而后则会防止凸榫展开。
当然，夹持构件可以采用不同方式制造，只要其适合与叶根接触，目的是将垫片相对于叶根保持固定。特别是，夹持构件可以是：位于侧壁旁边底部表面上的突出部分；或者是侧壁之间延伸部分；或者是一个凸肩等等。
下面参照附图，通过详细阅读本发明的实施例，可以更好地理解本发明及其优点，
附图说明
图1为已知垫片示例的透视图；
图2为带有图1所述垫片的转子组件的已知示例局部分解图；
图3为图2所示转子组件装配状态下的轴向剖面图；
图4为本发明所述垫片示例的透视图；
图5为转子组件装配状态下的局部轴向剖面图，其中装有图4所示垫片；
图6为类似于图5所示转子组件的示意图，所示垫片采用背对面安装形式；
图1到图3为如上所述示例，并代表了已有技术。
图1到图3和图4到图6之间相似的部件和构件部分均用相同参考号加上100来标识。
具体实施方式
图4所示垫片110与图1所示垫片不同之处是在其端部110b处使用了一个防呆凸榫140。该防呆凸榫140从垫片110的底部112边缘112b处延伸，并与垫片110的侧壁114折叠分开。这样，在图1中，防呆凸榫140在侧壁位于底部112上方时从垫片110的底部112下方突出。应该注意的是，端部110b和边缘112b与端部110a与带有固定凸榫116的边缘112a相反。在所示示例中，防呆凸榫140延伸过边缘112d长度的一半。
图5的转子组件120不同于图2和图3所示转子组件，是因为其使用了垫片110。
转子组件120按与图2和图3上述装配方式相似的方式装配。特别是，垫片110在叶片125的叶根126上啮合，直到固定凸榫116与叶根126相抵为止。然后，叶根126和在其周围的垫片110与转子盘121内的叶根槽相啮合。卡锁130而后卡人叶根126前方位置并与垫片110的固定凸榫114相抵。最后，隔片128滑装在垫片底部112和叶根槽低端122b之间。当转子组件120处于装配状态时，就会防止垫片110相对于叶根126的轴向位移，因为固定凸榫116被卡装到叶根126和卡锁130之间(其本身被隔片128上游边缘128a所固定)。
当垫片从叶根126的前部(即从上游端)滑装时，垫片110即按正常方式(即正确地)安装到叶根126。在图5中，垫片110是按照正确方式安装。相反，当垫片110从叶根126的后部(即从下游端)安装时，垫片110就以背对面(即错误)的方式安装到叶根126上。
参照图6，当垫片以错误方式安装时，防呆凸榫140延伸过进入孔口142到达位于垫片110下方的箱体144上，在垫片底部112和凹槽低端122b之间，用来安装隔片128。这样，防呆凸榫140就防止隔片128经由孔口142插入。于是，防呆凸榫140就形成了隔片128的对接点，如图6所示。在极端条件下，如果隔片128被用力插入时，防呆凸榫140会变形，隔片128就会进入箱体144内一段距离，但仍不能完全插入到箱体内。一般情况下，垫片110是用相当坚硬的材料制成，而且防呆凸榫140也不会轻易变形。
相反，如图5所示，当垫片按正常方式安装时，隔片128可以毫不费力地在垫片底部112和叶根槽低端122b之间滑动。当隔片128安装到位后，防呆凸榫140覆盖了隔片128的下游端128b。
垫片110采用金属或金属合金板材切割并折叠而成(例如以商标名称为Inconel718出售的合金)，厚度较薄(例如，0.35mm)。
防呆凸榫140可以与垫片其它部分同时切割成形，这样，凸榫140就具有防呆特性，结构简单，成本低。

Claims (6)

1.涡轮机叶片用的垫片，所述垫片用来围绕叶片(125)的叶根(126)部分，其包括：覆盖叶根支撑面的两个侧壁(114)；一个将两个侧壁(114)相互连接的底部(112)；以及位于垫片(110)一端(110a)且适合与叶根(126)相接触的至少一个夹持构件，以便将垫片相对于叶根保持固定，所述垫片的特征在于，其还包括在其另一端(110b)的至少一个防呆构件(140)，所述构件在与两个侧壁(114)的相反方向从底部(112)出伸出。
2.根据权利要求1所述垫片，其特征在于，所述防呆构件是一个凸榫(140)，从底部(112)的边缘(112b)处伸出并在与侧壁(114)的相反方向折叠。
3.根据权利要求1所述垫片，其特征在于，防呆构件是位于底部(112)表面上的突出部分，背对两个侧壁(114)。
4.根据权利要求1所述垫片，其特征在于，夹持构件是一个凸榫(116)，所述凸榫从其中一个侧壁(114)的边缘(112a)或从底部(112)伸出，且折叠成位于两个侧壁(114)之间。
5.一个涡轮机转子组件，其包括：一个转子盘(121)，在其外周缘处提供有叶根槽(122)；通过叶根(126)固定到所述槽内的叶片(125)；根据权利要求1到4所述的垫片(110)；和隔片(128)，每个隔片(128)位于垫片(110)的底部(112)和叶根槽(122)低端之间。
6.一种涡轮机，其装有根据权利要求5所述的转子组件(120)。
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