CN101529052B - 涡轮叶片组件 - Google Patents
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Abstract
一种涡轮叶片组件,特别是燃气涡轮机的涡轮叶片组件,包括涡轮盘(4)和锁板(16),涡轮盘(4)带有转子叶片(2),转子叶片(2)插入到涡轮盘(4)的槽口(8)内,锁板(16)布置在位于涡轮盘(4)和转子叶片(2)中的具有凸缘(10、12)的环形凹槽(11、13)内,其中,朝向涡轮盘(4)的中心定向的锁板(16)边缘通过提供齿部(18)形成齿形,涡轮盘(4)的环形凹槽(13)的凸缘(12)的一部分通过提供缺口也形成齿形,该缺口与锁板(16)的齿部(18)相匹配。锁板是弹性的以在发动机运行期间同时提供锁定和密封功能。
Description
技术领域
本发明涉及涡轮叶片组件,尤其涉及用于燃气涡轮机的涡轮叶片组件。
背景技术
在涡轮盘中必须实现叶片锁定以便保证在发动机运行期间叶片不会松动。对于高压的涡轮叶片,传统上采用锁板来保证紧固和密封从而防止冷却空气过度泄漏,这些板采用顺序制造技术来组装。然而,在叶片组装到盘中成为完整的发动机组时(例如,根部和平台角不同时),不可能适合传统的板,因为盘和叶片中的保持凹槽是完整的环形-因此需要一种新的方法。
传统上叶片锁定是采用锁定带将成对的叶片固定到盘上来完成的,或者在需要改进密封时采用锁板将位于圆周凹槽中的叶片和盘固定到部件上来完成。
EP1657404A1公开了涡轮发动机的转子,其涡轮叶片安装到转子中的轴向凹槽上。锁板防止涡轮叶片在轴向上移动。菱形锁板被插入到转子中的两个凹槽与涡轮叶片之间的空间中,并随后旋转使得菱形的边缘接合到凹槽内以固持涡轮叶片。
美国5,662,458公开了用于具有保持板的燃气涡轮发动机的高压压缩机的叶片转子。保持板被容置在径向的内部和外部槽中,阻止叶片根部在其槽中的轴向运动。当所有的保持板被插入到承载槽中时,锁定件被插入从而封闭两个最后的保持板之间的缺口。锁定件放置在一对相邻的保持板之间以阻止它们相对于盘的圆周运动。锁定件具有在形状上与承载槽相对应的下部部分。它具有比承载槽更大的轴向范围,因而能凸伸到径向内部槽中。
GB2258273A公开了用于燃气涡轮机的转子叶片的锁紧结构。该锁紧结构包括在多个叶片的根部上沿圆周向延伸的板。叶片被夹持在与转子盘一体的保持钩与叶片根部之间。每个板具有弹性安装的钩,当其在合适位置时可防止板的旋转。通过压下钩可以将板释放。
GB905582A公开了一种涡轮叶片组件,特别是用于燃气涡轮机的涡轮叶片组件,涡轮盘和转子叶片插入到涡轮盘的槽口内,锁板布置在位于涡轮盘和转子叶片中的带有凸缘的环形凹槽内。
US3656865A公开了一种用于安装在盘的保持凹槽内的锁板,因为被叶片槽截断,盘的外部边缘是不连续的。锁板在其径向外侧具有齿部,在所有叶片组装到盘上后,齿部允许锁板的插入。
发明内容
本发明的目的是提供改进的涉及密封和锁定的涡轮叶片盘组件,涡轮叶片设计的构造意味着所有的叶片能够在涡轮盘中同时安装。
该目的通过依照权利要求1所述的涡轮叶片组件来解决。从属权利要求定义本发明的进一步的改进。
一种具有创造性的涡轮叶片组件,特别是燃气涡轮机的涡轮叶片组件,包括涡轮盘和锁板,涡轮盘带有转子叶片,转子叶片插入到涡轮盘的凹槽内,锁板布置在位于涡轮盘和转子叶片中的具有凸缘的环形凹槽内。朝向涡轮盘的中心定向的锁板边缘通过提供齿部形成齿形。涡轮盘的环形凹槽的凸缘的一部分通过提供缺口也形成齿形,并且凸缘的缺口与锁板的齿部相匹配。
在发动机运行期间锁板固定叶片,这对于安全来说是必需的。锁板还提供冷却空气的封闭以防止过度泄漏。甚至当所有涡轮叶片组装到盘上后,锁板的齿形边缘允许它插入到涡轮盘的环形凹槽的凸缘的齿形插入部分内。插入部分的缺口和锁板的齿部相对应以允许锁板插入到凹槽中。
在本发明的一个有益改进中,锁板是弹性的。在发动机运行期间这能够保持叶片。此外,反弹作用将会提供需要的力从而抵靠盘的背面密封并且防止用于冷却高压涡轮叶片内部的高压冷却空气的泄漏。
另一优点在于弹性锁板容易由金属片材形成,为机械加工代替方案带来明显的成本降低。
锁板可在齿形边缘处或者靠近齿形边缘和/或在与齿形边缘相对的边缘处或者靠近该与齿形边缘相对的边缘包括至少一个弯曲部分以提供弹性。
锁板除至少一个弯曲部分之外还可包括平坦部分,其允许平坦地靠在涡轮盘上并因此提供良好密封。
进一步,锁板可被最后的可变形封板固定。可变形封板设置在涡轮盘的环形凹槽的凸缘的齿形部分内,从而在圆周方向上固定锁板。
参考附图,下文的本发明实施方式的描述使本发明进一步的特征,特性和优点更为清楚。
附图说明
图1显示了涡轮叶片组件的透视图。
图2显示了带有锁板的涡轮叶片组件的透视图。
图3显示了带有锁板的涡轮叶片组件的剖视图。
图4显示了带有锁板和封板的涡轮叶片组件。
具体实施方式
图1显示了涡轮叶片组件,该组件包括涡轮叶片2和涡轮盘4,涡轮叶片2包括顶部7、翼型部5、平台3、带有凸缘10的凹槽11、以及涡轮叶片根部6;涡轮盘4包括槽口8和带有凸缘12的环形凹槽13(参见图3),凸缘12包括具有缺口15的齿形部分14。
涡轮叶片2用在燃气涡轮机中,热的加压气体被导向带有翼型部的涡轮叶片,翼型部固定在转子上以移动涡轮叶片进而驱动转子。转子包括多个涡轮盘4。涡轮叶片2通过其涡轮叶片根部6安装到涡轮盘4上,根部6插入到涡轮盘4的槽口8中。尽管图1中的槽口8定向成轴向穿过涡轮盘4,使得它们或多或少地垂直于盘4的端面和背面延伸,但是有时它们可以定向成使得它们或多或少地相切于盘的端面和背面延伸。
涡轮叶片2的平台3布置成与位于翼型部5和涡轮叶片根部6之间的涡轮盘4圆周区域基本平行。当所有的涡轮叶片2被组装后,涡轮叶片2中的凹槽形成完整凹槽11的一部分,凹槽11沿着平台3的底面延伸。凹槽11的凸缘10设置为与凹槽11的底部成直角。涡轮盘4中的环形凹槽13与涡轮盘4的圆周间隔开并且具有与凹槽13的底部成直角的凸缘12。凸缘12具有带缺口15的齿形部分14。
当涡轮叶片2组装到涡轮盘4上时,涡轮叶片2中的凹槽11与涡轮盘4中的环形凹槽13在同一平面中。如图2所示,提供凹槽11和13以及具有缺口15的齿形部分14用于插入和固持锁板。
图2显示了具有涡轮叶片2、涡轮盘4以及锁板16的涡轮叶片组件。
如图1和图3所示,涡轮叶片2安装在涡轮盘4上。依照当前实施方式的锁板16由金属片材形成。它们包括基本平坦的本体22,具有便于进行更好处理的圆角。它们进一步包括齿形边缘和凹陷边缘,凹陷边缘为本体22的弯曲部分24,与齿形边缘相对。齿形边缘包括两个齿部18。弯曲部分26位于平坦本体22和齿形边缘的齿部18之间。然而,弯曲部分也可以延伸进入齿部或者可以只形成在齿部中。
通过将凹陷边缘放置在凹槽11的凸缘12的后面,随后通过将齿部18放置在缺口15中而将齿形部分14插入涡轮盘4的环形凹槽13中,这样就将锁板16插入环形凹槽11和13中。然后,沿着圆周方向移动锁板,则下一锁板可被插入。由于锁板16是预成型的,因此它们会提供反弹力,必须被压入配合到凹槽组件内。当插入到凹槽内,反弹力将平坦部分22压靠在盘4的表面上,从而提供良好的密封效果。
图3显示了图2中的涡轮叶片组件在插入锁板之后沿着图2中的线A-A的剖视图。从图中可以很容易地看到,锁板16是在其外部部分弯曲的平板。在齿形边缘区域中,本体22弯曲两次,中间弯曲部分24与本体22的平坦部分成角度延伸,而齿部18弯曲成与本体22的平坦部分平行。与齿形边缘相对的边缘由弯曲部分26形成,其弯曲成与本体22的平坦部分成角度延伸。通过弯曲,锁板获得了凹陷形状,这提供了用于将其压靠到盘4上的反弹力。通过接合凹槽11和13,弯曲部分24和齿部18将锁板固持就位。
图4显示了具有涡轮叶片2、涡轮盘4和锁板16的涡轮叶片组件。
这里提供了封板20,用于封闭相邻锁板16之间的缺口。封板20具有可变形的下部,因而其能够被插入到涡轮盘4中的凹槽11的凸缘12的齿形部分14的齿部后面。
在工作中,锁板16和封板20将涡轮叶片2固持在它们的槽口8中(参见图1),阻止涡轮叶片在轴向上运动。
Claims (6)
1.一种涡轮叶片组件,包括涡轮盘(4),涡轮盘(4)带有转子叶片(2),转子叶片(2)插入到涡轮盘(4)的槽口(8)内,位于涡轮盘(4)中的带有凸缘(12)的环形凹槽(13),以及位于转子叶片(2)中的带有凸缘(10)的环形凹槽(11),其特征在于:
●在多个布置于涡轮盘(4)中的环形凹槽(13)以及转子叶片(2)中的环形凹槽(11)内的锁板(16)中,所述锁板配置有朝向涡轮盘(4)的中心定向、而且通过提供齿部(18)形成齿形的边缘;
●涡轮盘(4)的环形凹槽(13)的凸缘(12)的一部分通过提供缺口(15)也形成齿形;并且
●涡轮盘(4)的环形凹槽(13)的凸缘(12)的齿形部分中的缺口(15)与锁板(16)的齿部(18)相匹配。
2.依照权利要求1所述的涡轮叶片组件,其特征在于:所述涡轮叶片组件是燃气涡轮机的涡轮叶片组件。
3.依照权利要求1所述的涡轮叶片组件,其特征在于:锁板(16)是弹性的。
4.依照权利要求3所述的涡轮叶片组件,其特征在于:锁板(16)包括至少一个弯曲部分(24、26),该至少一个弯曲部分位于锁板(16)的齿形边缘上或者靠近锁板(16)的齿形边缘,和/或位于与锁板(16)的齿形边缘相对的边缘上或者靠近与锁板(16)的齿形边缘相对的边缘。
5.依照权利要求4所述的涡轮叶片组件,其特征在于:锁板(16)除所述至少一个弯曲部分之外是平坦的。
6.依照前述任一个权利要求所述的涡轮叶片组件,其特征在于:锁板(16)由金属片材形成。
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