CN102003219B - 可轴向通流的涡轮机的导向叶片及其导向叶片装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可轴向通流的涡轮机的导向叶片及其导向叶片装置。其中每个导向叶片通过牢固的夹紧保持在圆周槽中。为了进行牢固的夹紧，在叶根的一个侧面上设置了具有螺纹孔的成形件，支撑在圆周槽的槽底上的夹紧螺栓能够拧入所述螺纹孔中。本发明的特别的优点在于，在导向叶片环中不仅成形件而且拧入其中的夹紧螺栓都被与之相邻的导向叶片的平台覆盖，从而有效地保护螺纹孔和夹紧螺栓的相互啮合的螺纹防止受到沿着平台的表面在涡轮机的流动通道中流动的工作介质的影响。这防止了夹紧螺栓的腐蚀和粘附，这可靠地确保了导向叶片即使在较长的工作持续时间之后从圆周槽中拆卸出来。

Description

可轴向通流的涡轮机的导向叶片及其导向叶片装置

技术领域

本发明涉及一种可轴向通流的涡轮机的导向叶片，其包括具有两个相互对置的侧面的带有平台的叶根以及至少一个布置在其上的叶身。此外，本发明还涉及一种具有承载结构的导向叶片装置，在该承载结构的内侧面上设置了圆周槽，在圆周槽中相互并列地坐落着通过形状配合保持的导向叶片。

背景技术

例如由US 2005/0191177A1公开了这种用于压缩机的导向叶片以及导向叶片装置。在由两个半环构成的压缩机壳体中，为压缩机级的每个导向叶片环设置了圆周槽。所述圆周槽的侧壁具有侧凹，用于将插入其中的具有相应成形的锤子状的叶根的导向叶片形状配合地保持在其中。两个在圆周槽中相互抵靠的导向叶片在其相互对置的侧面中分别具有孔。用于机械耦合两个直接相邻的叶根的夹紧套插入所述平齐的孔中。通过所述耦合应该缓冲叶片振动并且减少或者说防止叶根运动，这由此避免了叶根上的磨损。

此外，由US 6,761,538B2公开了一种工作叶片在锤子状的圆周槽中的夹紧配合。为了施加沿径向作用到工作叶片上的夹紧力，在圆周槽的槽底中构造了环绕的空穴，作用到工作叶片上的弹簧圈插入该空穴中。弹簧圈构造成弯曲的夹紧套的形式，该夹紧套除了常规的纵向槽缝之外还具有大量沿其圆周方向延伸的槽缝，由此形成布置在其之间的自由终止的弹簧臂，借助于所述弹簧臂将插入圆周槽中的工作叶片沿径向夹紧地进行固定。

发明内容

本发明的任务是说明一种替代的导向叶片装置并且提供一种适合于此的导向叶片。

针对导向叶片的任务以用于可轴向通流的涡轮机的导向叶片得到解决，该导向叶片包括具有两个相互对置的侧面的带有平台的叶根以及至少一个布置在其上的叶身，其中所述叶根在两个侧面之一上具有至少一个伸出的成形件，在该成形件中设置了至少一个螺纹孔，该螺纹孔用于借助于拧入该螺纹孔中的支撑在圆周槽的槽底上的夹紧螺栓将导向叶片沿径向夹紧在涡轮机的承载结构的圆周槽中，并且其中所述叶根在所述两个侧面中的另一个侧面上具有至少一个用于容纳相邻的导向叶片的至少一个成形件包括拧入其中的夹紧螺栓的凹槽。

针对导向叶片装置的任务用环形的承载结构得到解决，在该承载结构的内侧面上设置了圆周槽，通过形状配合进行保持的根据前面所述的设计方案的导向叶片相互排列地坐落在所述圆周槽中，其中每个这样的导向叶片借助于拧入其成形件的螺纹孔中的、支撑在圆周槽的槽底上的夹紧螺栓夹紧在圆周槽中，并且该成形件包括夹紧螺栓完全被与所涉及的导向叶片直接相邻的导向叶片的平台所覆盖。

通过按本发明的导向叶片装置，能够将导向叶片沿径向牢固地夹紧在可轴向通流的涡轮机的承载结构中。因为夹紧力只有在拧入并且拧紧夹紧螺栓时才产生，所以导向叶片以及尤其其叶根能够相对于圆周槽的轮廓以较大的公差以及较小的配合精度进行制造。这一方面简化了导向叶片在圆周槽中的定位，也就是插入和移动。另一方面，由此能够以足够的量维持热膨胀所需的缝隙，这使得导向叶片装置对于热影响不敏感。

因为由于通过夹紧螺栓补偿较大的缝隙而扩大了装配缝隙以及制造公差，所以在制造相应的部件时也形成了成本优势。

此外，通过将导向叶片夹紧在承载结构上阻止了导向叶片的相对运动，并且由此减少了可能的磨损。

此外，所述导向叶片由于其无缝隙的固定而具有确定的径向位置，由此，能够将导向叶片的独立的叶片尖端和对置于该叶片尖端的转子之间的径向缝隙调节得并且制造得比以前的更窄。这在涡轮机运行期间减少了在独立的导向叶片的叶片尖端上的在流动介质中出现的径向缝隙损失，这提高了涡轮机的效率。

为了使用于夹紧导向叶片所需的夹紧螺栓不伸入涡轮机的流动通道中，在叶根的两个相互对置的侧面之一上布置从其突出的成形件。在此，成形件布置得比起平台表面更靠近叶根的下侧。在成形件中设置螺纹孔，夹紧螺栓能够拧入该螺纹孔中。因为所述成形件在侧面突出，所以对于装配工作来说可以特别良好地接近螺纹孔和夹紧螺栓。

为了以尽可能少的部件边缘来提供涡轮机的流动通道限制，与所涉及的导向叶片直接相邻布置的导向叶片的平台覆盖成形件包括所涉及的导向叶片的夹紧螺栓。为此，在叶根的两个相互对置的侧面中的另一个侧面上设置至少一个凹槽，该凹槽的大小至少相应于成形件包括拧入其中的夹紧螺栓的结构空间。通过所述措施仅仅通过叶根平台的表面局部地实现流动通道限制，而不需要圆周槽中其它的部件用来遮盖成形件包括夹紧螺栓。此外，夹紧螺栓借助于相邻的导向叶片的平台与流动介质屏蔽，并且由此防止该流动介质的影响。这阻止了在孔螺纹中的夹紧螺栓的腐蚀以及粘附。

其它有利的设计方案在从属权利要求中进行说明。

以有针对性的方式将导向叶根构造成锤子状的。根据另一有利的设计方案，所述导向叶片在一个侧面上包括两个分别具有螺纹孔的成形件。由此能够夹紧所述导向叶片，其中分别在靠近圆周槽的侧壁的地方产生夹紧力，并且并不像在具有仅仅一个成形件的导向叶片中位于侧壁之间的中间。这提高了夹紧的可靠性。当然也可以考虑，在相应大的成形件中以类似的间距设置两个螺纹孔。

当然也可以将导向叶片构造成导向叶片段，该导向叶片段具有两个或者更多个叶身。

优选所述涡轮机是可轴向通流的压缩机，从而将导向叶片构造成压缩机导向叶片或者压缩机导向叶片段。

根据所述导向叶片装置的有利的设计方案，至少一个所述导向叶片具有用于承受沿环绕方向的叶根反作用力的保险装置。以前常规的方式是如此固定每个导向叶片。由于现在可靠的并且用较大的力夹紧的导向叶片，可以减少以前所使用的用于承受叶根反作用力的保险装置的数目，从而例如还只需将每第四个或者每第三个导向叶片进行固定用于承受这种力。

根据另一有利的设计方案，所述承载结构构造成导向叶片支架或者涡轮机壳体，其可以沿着其轴向延伸方向对半分。这简化了将导向叶片插入圆周槽中。也避免了设置导向叶片锁，否则在具有连续的圆周槽的一体的承载结构中就需要这种导向叶片锁。

附图说明

根据优选实施例以及后面的附图对本发明的其它优点、特征以及特性进行详细解释。其中：

图1、2是按本发明的导向叶片的第一设计方案的不同的透视图，

图3是承载结构和导向叶片的第二设计方案的纵剖图，

图4是按图3的设计方案的横截面，

图5是布置在承载结构中的圆周槽连同布置在其中的导向叶片的展开图，以及

图6是布置在圆周槽中的导向叶片包括用于承受叶根反作用力的保险装置的俯视图。

具体实施方式

图1和图2以从不同的视线方向看的透视图示出了按本发明的用于涡轮机的导向叶片10。该导向叶片10包括叶根12，该叶根具有两个相互对置的侧面14、16。在所述两个对置的侧面14、16之间布置了平台18，从该平台的表面20出发，与之横向延伸的按空气动力学弯曲的叶身22独立地伸出。

在所述两个侧面14、16中的一个侧面16上模制了舌片类型的突出的成形件24。在此，该成形件24在中间布置在叶根下侧25附近。在成形件24中存在螺纹孔26，该螺纹孔的螺纹轴线垂直于平台18表面20的平面进行定向。

在所述两个侧面14、16中的另一个侧面14上设置了凹槽29。在此，所涉及的导向叶片10的凹槽29在其位置和其大小方面如此进行选择，从而在叶片环中相互抵靠的导向叶片10中能够完全容纳与所涉及导向叶片10直接相邻的导向叶片10的所述成形件24或者每个成形件24包括布置在其中的在图1和图2中没有示出的夹紧螺栓。

此外，所述导向叶片10具有两个钩子27，所述钩子在连接所述两个侧面14、16的接片23上伸出。由此，在钩子27和平台18之间分别存在用于容纳圆周槽的突起部分的槽28，导向叶片10应该插入圆周槽中。所述接片23和钩子27具有锤子状的印象(Anmutung)，据此也将叶根12称作锤子状的。

相互排在圆周槽中的导向叶片10始终如此相互抵靠，使得第一导向叶片10的一个侧面16与第二导向叶片10的另一个侧面14尽可能无缝隙地相互对置。

图3示出了环形的承载结构30的纵剖图，该承载结构是可轴向通流的涡轮机的导向叶片支架的或者壳体的部分。在其内侧面32上设置了沿圆周方向延伸的圆周槽34。该圆周槽34具有两个相互对置的侧壁36、38，在所述侧壁上设置用于形状配合地保持导向叶片10的突起部分40、42。在图3中示出的导向叶片10与图1和图2中示出的导向叶片10的区别在于，布置在一个侧面16上的成形件24几乎在叶根12的或者说圆周槽34的整个宽度上延伸，并且其中总共设置了两个螺纹孔26，所述螺纹孔没有布置在圆周槽34的侧壁36、38之间的中间，而是布置得靠近侧壁。

在所述螺纹孔26中分别拧入夹紧螺栓44。该夹紧螺栓44例如可以构造成埋头螺栓或者也可以构造成具有螺栓头的普通的螺栓。所述夹紧螺栓44的螺栓端部支撑在圆周槽34的槽底35上，并且在此将布置在叶根12上的钩子27挤压到圆周槽34的突起部分40、42上，由此，导向叶片10沿着可轴向通流的涡轮机的径向方向牢固地预张紧地靠着。

图4示出了图3沿着剖切线IV-IV的横截面，其中在图4中相同的特征也设有相同的附图标记。可以从图4中清楚地看到，所述成形件24在侧面16上伸出并且在此是叶根下侧25的一部分。同样地，在图4中可以看出设置在对置的侧面14上的用于容纳相邻的导向叶片10的成形件24包括拧入其中的夹紧螺栓44的凹槽29。该凹槽29相应于成形件24也布置在叶根下侧25上。

图5示出了具有承载结构30和圆周槽34的导向叶片装置50的展开图的一部分。在后面的附图描述中以及在这些附图中，属于第一导向叶片10a的特征的附图标记以后缀a扩展，属于第二导向叶片10b的特征的附图标记以后缀b扩展，并且属于第三导向叶片10c的特征的附图标记以后缀c扩展。所述第一导向叶片10a已经在其确定位置上进行定位，并且借助于两个埋头状的夹紧螺栓44a牢固地夹紧在圆周槽34中。为了用导向叶片进一步装备导向叶片装置50，已经将两个第二和第三导向叶片10b、10c穿入圆周槽34中。在夹紧第一导向叶片10a之后，与之直接相邻的第二导向叶片10b沿圆周方向、也就是沿着箭头52的方向移动，直到其平台18a、18b相互抵靠。在此，然后将第一导向叶片10a的成形件24a布置在第二导向叶片10b的凹槽29b中，从而从流动通道观看，第二导向叶片10b的平台18b完全覆盖第一导向叶片10a的成形件24a。确切地说，平台18b的表面20b在径向投影中覆盖凹槽29b。随后，第二导向叶片10b借助于其它的夹紧螺栓固定在相应的位置上。然后，可以将第三导向叶片10c推到第二导向叶片10b的成形件24b上，使得其夹紧螺栓也被第三导向叶片10c的平台18c遮盖。通过继续穿入并且夹紧导向叶片环的其它导向叶片10，可以装配用于轴向通流的涡轮机的整个导向叶片环，其中所有的导向叶片10以确定的预紧力压紧在定位槽34的突起部分40、42上。

此外，所述导向叶片10为了承受叶根反作用力根据图6进行进一步固定。为此，在定位槽34的槽底35中存在通孔，另一具有销的螺栓54可以从承载结构30的背侧出发拧入所述通孔中，所述销嵌入导向叶片10的叶根12下侧上的与之相对应的凹槽中。

本发明不限制于导向叶片10的在图1、2和3中示出的设计方案。当然也可以在一个侧面16上设置两个分别具有螺纹孔26的偏心的成形件24。然后，这种导向叶片10的另一个侧面14具有一个或者两个用于容纳相应的成形件24的凹槽29。

总之，用本发明说明了用于可轴向通流的涡轮机、尤其是压缩机的导向叶片10以及导向叶片装置50，其中每个导向叶片10通过牢固的夹紧保持在圆周槽34中。为了进行牢固的夹紧，在叶根12的一个侧面16上设置了具有螺纹孔26的突出的成形件24，支撑在圆周槽34的槽底35上的夹紧螺栓44能够拧入所述螺纹孔中。本发明的特别的优点在于，在导向叶片环中不仅成形件24而且拧入其中的夹紧螺栓44都完全被与之相邻的导向叶片10的平台18覆盖，使得螺纹孔26和夹紧螺栓44的相互啮合的螺纹通过平台18的表面20进行屏蔽以防止在涡轮机的流动通道中流动的工作介质。所述屏蔽防止夹紧螺栓44的腐蚀和粘附，这可靠地确保了导向叶片10即使在较长的工作持续时间之后从圆周槽34中拆卸出来。

Claims (15)

1.用于可轴向通流的涡轮机的导向叶片(10)，

包括具有两个相互对置的侧面(14、16)的带有平台(18)的叶根(12)以及至少一个布置在其上的叶身(22)，

其特征在于，所述叶根(12)在所述两个侧面中的一个侧面(16)上具有至少一个伸出的成形件(24)，在该成形件中设置了至少一个螺纹孔(26)，该螺纹孔用于借助于拧入该螺纹孔中的支撑在圆周槽(34)的槽底(35)上的夹紧螺栓(44)将所述导向叶片(10)沿径向夹紧在所述涡轮机的承载结构(30)的圆周槽(34)中，并且其中所述叶根(12)在所述两个侧面中的另一个侧面(14)上具有至少一个用于容纳相邻的导向叶片(10)的至少一个成形件(24)包括拧入其中的夹紧螺栓(44)的凹槽(29)。

2.按权利要求1所述的导向叶片(10)，

其叶根(12)构造成锤子状的。

3.按权利要求1或2所述的导向叶片(10)，

具有两个分别具有螺纹孔(26)的成形件(24)或者在一个成形件(24)中具有两个螺纹孔(26)。

4.按权利要求1到2中任一项所述的导向叶片(10)，

其中，所述成形件(24)至少比较靠近叶根下侧(25)地模制。

5.按权利要求3所述的导向叶片(10)，

其中，所述成形件(24)至少比较靠近叶根下侧(25)地模制。

6.按权利要求1、2或5所述的导向叶片(10)，

该导向叶片作为导向叶片段具有两个或者更多个叶身(22)。

7.按权利要求3所述的导向叶片(10)，

该导向叶片作为导向叶片段具有两个或者更多个叶身(22)。

8.按权利要求4所述的导向叶片(10)，

该导向叶片作为导向叶片段具有两个或者更多个叶身(22)。

9.按权利要求1、2、5、7或8所述的导向叶片(10)，

构造成可轴向通流的压缩机的压缩机导向叶片。

10.按权利要求3所述的导向叶片(10)，

构造成可轴向通流的压缩机的压缩机导向叶片。

11.按权利要求6所述的导向叶片(10)，

构造成可轴向通流的压缩机的压缩机导向叶片。

12.按权利要求4所述的导向叶片(10)，

构造成可轴向通流的压缩机的压缩机导向叶片。

13.用于涡轮机的导向叶片装置(50)，

具有环形的承载结构(30)，在该承载结构的内侧面(32)上设置了圆周槽(34)，通过形状配合进行保持的根据权利要求1到5中任一项所述的导向叶片(10)相互排列地坐落在所述圆周槽中，其中每个这样的导向叶片(10)借助于拧入其成形件(24)的螺纹孔(26)中的并且支撑在圆周槽(34)的槽底(35)上的夹紧螺栓(44)夹紧在圆周槽(34)中，并且该成形件(24)包括夹紧螺栓(44)完全被与所涉及的导向叶片(10)直接相邻的导向叶片(10)的平台(18)所覆盖。

14.按权利要求13所述的导向叶片装置(50)，

其中，至少一个所述导向叶片(10)具有用于承受沿环绕方向的叶根反作用力的保险装置。

15.按权利要求13或14所述的导向叶片装置(50)，

其中，能够将所述承载结构(30)对半分。

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