CN102257245A - 具有叶片轴向保持系统的涡轮机叶轮 - Google Patents

具有叶片轴向保持系统的涡轮机叶轮 Download PDF

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Abstract

本发明公开了涡轮机叶轮，包括：多个叶片(20)；带有叶片盘(12)的转子(10)，该叶片盘(12)具有安装在它周边的叶片，每个叶片都具有带底脚的翼面(22)，该底脚固定于带有附件(26)的平台(24)，该附件(26)接合在叶片盘周边内开口和在叶片盘两个相对侧面之间轴向地延伸的凹部中，凹部被形成齿(16)的叶片盘部分相互分离开；轴向保持板(40)，用于保持叶片于叶片盘上，包括位于靠在叶片盘一个面的保持板(40)。在叶片盘的另一个面，叶片盘的齿具有突出部分(18)，其径向突出并且形成支座轴向地压靠突出部分(28)，该突出部分(28)形成在叶片平台下面并且相对于附件侧面后退设置，该附件位于叶片盘第二侧面旁，并且叶片的附件侧面和叶片盘侧面在其周边基本上位于相同的平面内。

Description

具有叶片轴向保持系统的涡轮机叶轮
技术领域
本发明通常地涉及燃气轮机中涡轮机叶轮，并且它更具体地涉及叶轮所带有的轴向保持叶片。本发明的应用领域特别地是工业燃气轮机或燃气轮机航空发动机的领域。
背景技术
在涡轮机叶轮中，叶片安装在叶片盘的周边，每个叶片都有带底脚的翼面，该底脚固定于附件，该附件轴向地接合在凹部或狭槽中，该凹部或狭槽在叶片盘的周边开口，并且在叶片盘两个相对面之间延伸。
叶片的轴向保持装置是必需的以防止由于振动或由于热效应，及尽管由叶片附件的接触表面部分和叶片盘中凹部之间的离心力所产生的压力的任何轴向移动。
已知的轴向保持装置利用了转子所带的板，该板压靠叶片附件的上游(前)和下游(后)侧面。从文献WO99/50534和WO99/30008也已知使用单板压靠上游侧面和下游侧面上的叶片附件，也已知使用连续周向支座，该支座形成在叶片盘上并且压靠在下游侧叶片平台下所形成的突出部分。为了减少总的大小，(轴向方向)附件的长度可以制造的比凹部的长度短，同时附件的下游面从叶片盘的下游面退后设置。然而，叶片翼面的后缘相对于附件是悬臂突出的，该附件将受到可能消弱它的弯曲压力。
发明内容
本发明的目的是提供涡轮机叶轮，其设有用于轴向地保持叶片的系统，及具有最小总尺寸，不会引起叶片附件上额外的负载。
通过涡轮机叶轮实现该目的，该涡轮机叶轮包括：
·多个叶片；
·带有叶片盘的转子，该叶片盘具有相对的侧面及安装在它周边的叶片，每个叶片都具有带底脚的翼面，该底脚固定于带有附件的平台，该附件具有相对的侧面并且接合在叶片盘周边内开口的凹部中，凹部被形成齿的叶片盘的部分相互分离开；和
·轴向保持装置，用于保持叶片于叶片盘上，叶片通过保持板被轴向地保持在叶片盘的上游和下游侧的第一侧，并且叶片通过突出部分被轴向地保持在叶片盘的另一侧或第二侧，该突出部分从叶片盘周边径向地突出并且压靠叶片平台下面所形成的突出部分；
其中涡轮机叶轮，用于叶片附件的凹部在叶片盘的相对侧面之间的整个距离上轴向地延伸，并且在叶片盘的第二侧，叶片由叶片平台下面所形成的突出部分被轴向地保持，该突出部分轴向地压靠叶片盘的齿上所形成的突出部分，轴向压力相对于附件侧面后退设置，该附件位于叶片盘的第二侧，并且叶片的附件侧面和叶片盘的侧面在其周边基本上位于相同的平面内。
因此，有利地，轴向总大小被最小化，并且每个翼面基部的后缘相对于翼面附件不需要被显著地悬臂突出。
优选地，应用在叶片和叶片盘相应齿之间的轴向压力基本上与翼面吸入侧面平齐，并且在翼面底脚的下面。
优选地，保持板在叶片盘的齿的侧面或叶片附件的侧面施加压力。保持板有利地具有径向尺度，该尺度受限以仅仅压靠叶片盘的齿的下部或叶片附件的下部。
有利地，可以在叶片和转子之间提供和维持轴向压力，而不会侵入转子和邻近定子之间的径向间隙。
有利地，保持板在其周边具有额外厚度形成悬臂突出块。在转动期间，因此可以避免板开口及引起该板的压力损失。
保持板可以带有预应力压靠叶片盘的齿的侧面或者叶片附件的侧面。
保持板可以安装在转子上，同时通过固定扣环轴向地固定。
有利地，形成观察视窗的至少一个开口形成在转子中以能够使固定扣环的定位被可视地观察到。
本发明也提供了涡轮发动机，其包括本发明的涡轮机叶轮。
通过阅读参考附图的下面描述，可以更好地理解本发明。其中：
附图说明
图1是本发明实施方式的涡轮机叶轮的部分轴向半剖图；
图2是图1叶轮叶片的立体图；
图3和4表示叶片如何安装在图1涡轮机叶轮的叶片盘中的部分立体图；和
图5和6是图1涡轮机叶轮保持板的两个实施方式的立体示意图。
图1表示涡轮机转子10，例如燃气涡轮发动机中的高压(HP)涡轮机转子。该转子10固定于叶片盘12，该叶片盘12周边带有大量叶片20。
每个叶片20(也参看图2-4)包括翼面22，该翼面22在用于燃气流通过涡轮机的环形通道30中延伸，该通道被邻近叶片顶部的涡轮机环(未示出)限定在外侧上。
每个叶片20都有其底脚，该底脚固定于平台24，该平台24带有附件(或柄脚)26，以连接叶片和叶片盘。在所示的例子中，附件具有冷杉树形状的轮廓。叶片的平台24在内侧上限定通道30。
附件26轴向地接合在互补形状的凹部(或狭槽)14中，该凹部(或狭槽)围绕着叶片盘10的周边分布，并且在周边开口。凹部14轴向地延伸叶片盘上游(或前)侧面12a和下游(或后)侧面12b之间的整个距离，并且它们被圆盘的齿16互相分离开。这里使用的术语“上游”和“下游”相对于通过涡轮机的燃气流的流动方向。
下游，通过与平台24底面上形成的支柱形式的突出部分28和突出于叶片盘齿16的下游侧的支柱形式的支座或挡块18之间的压力接触，叶片20被轴向地保持。支柱28从附件26的纵向面之一周向延伸，并且相对于附件26的下游侧面被退后设置。突出部分28和支座18之间的接触有利地被基本定位与翼面22的吸入侧平齐，在翼面底脚之下。一个或多个突出部分28，例如，周向排列的两个突出部分可以形成在叶片20的平台24底面上，以压靠支柱形式的支座18。同样地，在叶片20平台24底面上制成的支柱形式的突出部分28可以压靠多个支座18，该支座18形成在叶片盘的相应齿16上，例如周向排序的两个齿18。
如图3和4所示，附件26都沿着凹部14延伸，并且附件的上游和下游侧面26a和26b分别在叶片盘12的周边位于和上游和下游侧面12a和12b基本上相同的平面中。因此，翼面22底端的后缘BF基本上不相对于叶片附件26悬臂突出，因此在附件26的下游侧没有多余负载产生。
由板40提供上游叶片的轴向保持。在图5的实施方式中，板40具有齿42，该齿42突出并且侧压靠附件26的上游侧面26a，不与叶片盘12的上游侧面12a接触。
在图6的实施方式中，板40具有连续突出的周缘46，该周缘46在齿16的水平上侧向压靠叶片盘12的上游侧面12a。板40然后可以带有轴向预应力被安装，以保证具有齿42压靠转子齿16的压力。自然地，附件26和齿16的轴向大小是这样的：在上游侧，在叶片盘的齿12的水平上，附件26不从叶片盘12的上游面12a的平面突出。
有利地，板40单独压靠齿16的底部或附件26的底部。板40的径向大小因此受限，因此可以避免工作中与定子34潜在的接触，该定子34带有涡轮机叶轮上游喷嘴的叶片36。
因此，获得叶片20和叶片盘12之间轴向压力，并且通过板40维持这种压力不会引起侵占叶片盘和定子之间邻接上游或下游的任何轴向间隙，即，不会限定所述轴向间隙的大小。
并且有利地，固定板40在其周边具有额外的厚度41，形成悬臂突出块，该悬臂突出块远离其压靠齿16或附件16的面。这避免板的周边部分开口，而具有在旋转所诱导变形的影响下，压靠齿16或附件26的压力损失。
在图1中所示的实施例中，轴向保持板40安装在转子10上，同时被扣环44轴向地固定，该扣环44接合在转子中所形成的环形槽10a中及板40的内面中所形成的环形槽40a中。组装时，扣环44放入槽10a中入位。并且它被缩回到槽中以允许板40以压力被安装。工作时，离心力保持扣环44在板的槽40a中，因此防止其轴向移动。
一个或多个通道或槽构成观察视窗10b，该观察视窗10b有利地径向地形成在转子10中以首先在转子的径向面10c中向外开口，然后在槽10a中向外开口。观察视窗10b，可选地当使用内窥镜时，用于核实扣环44的正确定位。
可以采用使用轴向挡块，例如卡口固定件将板40安装到转子10上的其它方法。
叶片轴向保持装置的设置可以是反向的，同时，叶片盘的齿的上游面上所形成的支座配合叶片平台上所形成的支柱，以及保持板位于下游侧并且施加压力压靠叶片的齿或叶片附件的下游面。

Claims (10)

1.一种涡轮机叶轮，包括：
·多个叶片(20)；
·带有叶片盘(12)的转子(10)，该叶片盘(12)具有相对的侧面及安装在它周边的叶片，每个叶片都具有带底脚的翼面(22)，该底脚固定于带有附件(26)的平台(24)，该附件(26)具有相对的侧面并且接合在叶片盘周边内开口的凹部(14)中，凹部(14)被形成齿(16)的叶片盘部分相互分离开；和
·轴向保持装置，用于保持叶片于叶片盘上，叶片通过保持板被轴向地保持在叶片盘的上游和下游面的第一面，并且叶片通过突出部分被轴向地保持在叶片盘的另一侧或第二侧，该突出部分从叶片盘周边径向地突出和压靠叶片平台下面所形成的突出部分(28)；
其特征在于：用于叶片附件(26)的凹部在叶片盘(12)的相对侧面之间的整个距离上轴向地延伸，并且在叶片盘的第二侧，叶片由叶片平台下面所形成的突出部分(28)被轴向地保持，该突出部分(28)轴向地压靠转子的齿(16)上所形成的突出部分(18)，轴向压力相对于附件侧面被后退设置，该附件位于叶片盘的第二侧，并且叶片的附件(26)侧面和叶片盘(12)侧面在其周边基本上位于叶片盘每侧上相同的平面内。
2.根据权利要求1所述的涡轮机叶轮，其特征在于保持板(40)施加轴向压力压靠叶片盘(12)的齿(16)的侧面。
3.根据权利要求1或2所述的涡轮机叶轮，其特征在于保持板(40)施加轴向压力压靠附件(26)的侧面。
4.根据权利要求2或3所述的涡轮机叶轮，其特征在于保持板(40)以预应力压靠叶片盘的齿(16)或叶片的附件(26)。
5.根据权利要求2至4中任一权利要求所述的涡轮机叶轮，其特征在于保持板(40)具有受限的径向尺寸，以仅仅压靠叶片盘的齿(16)的下部或叶片的附件(26)的下部。
6.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的涡轮机叶轮，其特征在于提供和维持叶片(20)和叶片盘(12)之间的轴向压力，而不侵占转子(10)和邻近定子之间的间隙。
7.根据权利要求1至6中任一权利要求所述的涡轮机叶轮，其特征在于保持板(40)在其周边具有额外厚度(41)，因此形成悬臂突出块。
8.根据权利要求1至7中任一权利要求所述的涡轮机叶轮，其特征在于通过固定扣环(44)防止轴向移动，保持板(40)安装在转子(10)上。
9.根据权利要求8所述的涡轮机叶轮，其特征在于形成观察视窗(10b)的至少一个开口形成在转子(10)中以能够使固定扣环(44)的定位被可视地观察到。
10.一种涡轮机，其包括根据权利要求1至9中任一权利要求所述的涡轮机叶轮。
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