CN102954034B - 可更换式桩定插件组件和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及可更换式桩定插件组件和方法。一种转子组件。转子组件可包括：转子；定位在转子的轮缘周围的至少一个轴向槽口，其具有定位在其中的第一桩定凹口；定位在轴向槽口中的各个内的叶片，其具有定位在其中的第二桩定凹口；具有基部部分和从基部部分延伸的凸出部的桩定插件，其中，基部部分设置在第一桩定凹口内，并且凸出部设置在第二桩定凹口内；以及垫片，其定位在第一桩定凹口内，在基部部分附近，与桩定插件的凸出部相对。第一桩定凹口保持桩定插件，同时桩定插件的凸出部沿向后方向和向前方向两者保持叶片。

Description

可更换式桩定插件组件和方法
技术领域
本申请大体涉及用于保持轮附件的可更换式桩定(staking)插件组件，并且更具体而言，涉及用于安装在压缩机转子上的叶片的可更换式桩定插件组件。
背景技术
燃气轮机系统一般包括具有许多级的压缩机转子。流到压缩机中的空气在各个级处被压缩。各个级包括以隔开的关系安装到转子轮或盘的轮缘上的许多转子轮叶或叶片。典型的压缩机转子可使许多转子叶片安装在其上。
一般地描述，各个叶片可具有鸠尾式部分，该部分与轮缘的鸠尾区域互锁，以将叶片固定到转子上。叶片鸠尾可通过被称为“桩定”的过程来固定到转子上。具体而言，将转子叶片置于轮缘槽口内，以及然后通过用类似于钉形冲头的工具使叶片鸠尾周围的金属材料变形来使转子叶片在两个端部处“桩定”就位。然后对各个转子组件级的各个转子叶片重复这个过程。桩定提供将叶片或其它附件固定到转子或其它类型的轮槽口上的经济且在机械上安全的手段。
在检查或大修过程中，可从转子轮上移除转子叶片，并且原来的“桩”可被磨掉。由于在转子轮周围有有限数量的可行桩定位置的原因，存在有限数量的附件。因而，这些桩定位置一旦被消耗，一般就必须更换转子轮，即使转子轮在别的方面仍然起作用。
因此，期望有改进的方法和装置，用于将叶片或其它类型的轮附件固定到转子或其它类型的轮上而不毁坏转子或轮或者不限制其部件寿命。这些改进的方法和装置应当允许以迅速且高效的方式，简单但安全地将叶片或其它构件附连到轮上。
发明内容
本申请描述一种转子组件。该转子组件的实施例可包括：转子；定位在转子的轮缘周围的至少一个轴向槽口，其具有定位在其中的第一桩定凹口；定位在各个轴向槽口内的叶片，其具有定位在其中的第二桩定凹口；桩定插件，其具有基部部分和从该基部部分延伸的凸出部，其中，基部部分设置在第一桩定凹口内，并且凸出部设置在第二桩定凹口内；以及垫片，其定位在第一桩定凹口内以及在基部部分附近与桩定插件的凸出部相对。
本申请进一步描述一种其中设置有转子组件的燃气轮机。转子组件的实施例可包括：转子；定位在转子的轮缘周围的至少一个轴向槽口，其具有定位在其中的第一桩定凹口；定位在各个轴向槽口内的叶片，其具有定位在其中的第二桩定凹口；桩定插件，其具有基部部分和从该基部部分延伸的凸出部，其中，基部部分设置在第一桩定凹口内，并且凸出部设置在第二桩定凹口内；以及垫片，其定位在第一桩定凹口内以及在基部部分附近与桩定插件的凸出部相对。
本申请又进一步描述一种用于将叶片桩定在转子组件中的方法。该方法的实施例可包括：提供转子，转子具有定位在转子的轮缘周围的至少一个轴向槽口，轴向槽口具有定位在其中的第一桩定凹口；提供叶片，叶片具有定位在其中的第二桩定凹口；将桩定插件插入到第一桩定凹口中，桩定插件具有基部部分和从该基部部分延伸的凸出部；之后将叶片定位在转子的轴向槽口内；将垫片插入到第一桩定凹口中，使得桩定插件的凸出部定位在叶片的第二桩定凹口内，并且垫片在基部部分附近与桩定插件的凸出部相对；以及使桩定插件变形，使得垫片保持在第一桩定凹口内。
附图说明
图1A是根据本发明的实施例的转子叶片的透视图。
图1B是用于接收图1A的转子叶片的转子的实施例的透视图。
图1C是桩定插件的实施例的透视图。
图2是定位在图1B中示出的转子内的桩定插件的透视图。
图3是包括定位在图1B的转子内的图1A的转子叶片和图2的桩定插件的转子叶片组件的实施例的透视图。
图4是定位在图3的转子组件内的垫片的透视图。
图5是图4的完整的转子组件的透视图。
部件列表：
102 叶片
104 转子
106 轴向槽口
108 根部
110 翼型件
112 基部
114 第一桩定凹口
116 基部
118 侧壁
120 轴向开口
122 第二桩定凹口
124 基部
126 侧壁
130 桩定插件
132 基部部分
133 基部厚度
134 凸出部
136 凸起式侧壁
135 凸出部厚度
138 平的侧壁
140 垫片
200 转子组件
214 第一桩定凹口
230 桩定插件
232 基部部分
240 垫片。
具体实施方式
现在将参照附图在下文中更加完整地描述本申请，在图中显示了本申请的若干个实施例。相同标号在所有图中指示相同元件。
在一方面，提供一种转子组件。图1A和1B分别显示了转子叶片102和转子104，它们是转子组件的构件。转子104可包括定位在转子104的轮缘周围的至少一个轴向槽口106。轴向槽口106可为现有技术中已知的任何形状。在某些实施例中，轴向槽口106具有鸠尾状形状。轴向槽口106可包括定位在其中的第一桩定凹口114。在一些实施例中，第一桩定凹口包括基部和至少一个侧壁。在一个实施例中，第一桩定凹口114定位在轴向槽口106的一端处，并且具有基部116和限定轴向开口120的凹入式侧壁118。但是，也预想到其它形状的第一桩定凹口。例如，第一桩定凹口可具有梯形、圆形、三角形、T形或长方形的横截面或它们的组合。第一桩定凹口可为圆锥形或锥形的。本领域技术人员应当理解，第一桩定凹口的形状和尺寸可随轴向槽口和转子组件在整体上的几何构造而改变。
在一些实施例中，叶片102包括根部108，翼型件110从根部108延伸。根部108可具有符合轴向槽口106的鸠尾状形状的基本鸠尾状形状。另外，转子叶片102可包括定位在其中的第二桩定凹口122。在某些实施例中，第二桩定凹口122定位在叶片102的根部108的基部112上。在一些实施例中，第二桩定凹口包括基部和至少一个侧壁。在一个实施例中，第二桩定凹口122定位在根部108的一端附近，并且具有基部124和圆柱形侧壁126。但是，也预想到其它形状的第二桩定凹口。例如，第二桩定凹口可具有梯形、圆形、去顶三角形、T形或长方形的横截面或它们的组合。第二桩定凹口可为圆锥形或锥形的。但是，本领域技术人员将理解，第二桩定凹口的形状和尺寸可随叶片和转子组件在整体上的几何构造而改变。
图1C显示了桩定插件130。桩定插件130可包括基部部分132和从基部部分132延伸的凸出部134。在某些实施例中，桩定插件130的基部部分132具有从平的侧壁138延伸的凸起式侧壁136。也预想到其它形状的基部部分。例如，基部部分可为圆柱形、立方形、圆锥形、T形或它们的组合。基部部分也可为锥形的。在某些实施例中，凸出部134在形状上为圆柱形。也预想到其它形状的凸出部。例如，凸出部可为圆锥形、立方形、T形、长方形、锥形或它们的组合。
在某些实施例中，桩定插件的一个或多个表面可有纹理。例如，凸出部134可带有肋，如图1C、2和3中所显示的那样。在一些实施例中，第二桩定凹口的一个或多个侧壁纹理设置成与桩定插件的凸出部互补的型式。在一些实施例中，第一桩定凹口的一个或多个侧壁纹理设置成与桩定插件的基部部分互补的型式。
如图1C中示出的那样，桩定插件130的基部部分132具有的厚度133(“基部厚度”)可介于5 mm和200 mm之间，或者更具体而言，介于5 mm和75 mm之间，或者甚至更具体而言，介于5 mm和35 mm之间。桩定插件130的凸出部134具有的厚度135(“凸出部厚度”)可介于5 mm和200 mm之间，或者更具体而言，介于5 mm和75 mm之间，或者甚至更具体而言，介于5 mm和35 mm之间。在某些实施例中，基部厚度133和凸出部厚度135是基本相等的。例如，如果桩定插件的总厚度为大约30 mm，则基部厚度和凸出部厚度均可为大约15 mm。
图2显示了定位在图1B中示出的转子104的轴向槽口106内的桩定插件130。在某些实施例中，第一桩定凹口114大小设置成和形状设置成接收桩定插件130的基部部分132。例如，第一桩定凹口114可具有与桩定插件130的基部部分132互补的形状。在桩定插件130的基部部分132具有侧壁138(凸起式侧壁136从侧壁138延伸)的情况下，平的侧壁138可定位在第一桩定凹口114的轴向开口120中。在一些实施例中，第一桩定凹口具有至少为大约桩定插件的基部厚度和凸出部厚度的总和的深度(“第一深度”)。例如，在基部厚度和凸出部厚度两者各自为大约15 mm的情况下，第一深度可为至少大约30 mm。在某些实施例中，第一桩定凹口的第一深度介于10 mm和400 mm之间，或者更具体而言，介于10 mm和250 mm之间，或者甚至更具体而言，介于10 mm和100 mm之间。
第一桩定凹口114可用来将桩定插件130的基部部分132保持在转子104内。在某些实施例中，在运行期间，第一桩定凹口114沿轴向将桩定插件130固定在其中。如本文所用，用语“沿轴向”指的是平行于轴向槽口的长度的运动方向。
在某些实施例中，第二桩定凹口大小设置成和形状设置成接收桩定插件的凸出部。第二桩定凹口可具有与桩定插件的凸出部互补的形状。例如，在桩定插件的凸出部具有基本圆柱形形状的情况下，第二桩定凹口可包括直径大于凸出部的直径的基本圆柱形形状。在一些实施例中，第二桩定凹口具有基本等于桩定插件的凸出部厚度的深度(“第二深度”)。例如，在凸出部厚度为大约15 mm的情况下，第二深度可为大约15 mm。
在运行期间，桩定插件130的凸出部用来沿向前方向和向后方向两者将叶片102固定在轴向槽口106内。如本文所用，用语“向前方向”和“向后方向”指的是平行于轴向槽口的长度的运动方向。
图3显示了定位在图1和2中示出的转子104的轴向槽口106的第一桩定凹口114内的桩定插件130。叶片102的根部108定位在转子104的轴向槽口106内，使得叶片102的根部108的基部面向第一桩定凹口114。在某些实施例中，设置在转子叶片102的根部108的基部上的第二桩定凹口面向第一桩定凹口114。叶片102可用来将桩定插件130保持在转子104内。在某些实施例中，在运行期间，叶片102沿径向将桩定插件130固定在第一桩定凹口114内。如本文所用，用语“沿径向”指的是在横向于包含轴向槽口的平面的平面上的运动方向。
图4显示了定位成被插入到第一桩定凹口114中的垫片140，桩定插件130的基部部分132已经设置在第一桩定凹口114中。转子叶片102的根部108设置在轴向槽口106中，使得桩定插件130的凸出部设置在叶片102的第二桩定凹口内。
在一个实施例中，垫片具有至少基本等于叶片的第二桩定凹口的第二深度的厚度(“垫片厚度”)。例如，在第二深度为大约15 mm的情况下，垫片厚度也可为大约15 mm。在某些实施例中，垫片厚度介于5 mm和200 mm之间，或者更具体而言，介于5 mm和75 mm之间，或者甚至更具体而言，介于5 mm和35 mm之间。在运行期间，垫片240可用来将桩定插件固定在第一桩定凹口和第二桩定凹口内。
图5显示了图4的完整的转子组件200，其中，垫片240定位在第一桩定凹口214内，在基部部分232附近，以及与桩定插件230的凸出部相对。
在某些实施例中，使桩定插件230变形以将垫片240保持在第一桩定凹口214内，如图5中显示的那样。例如，可用钉形冲头或类似的工具以机械的方式使桩定插件变形。
桩定插件和垫片可由本领域已知的且适于用于涡轮和类似涡轮的条件的材料构建而成。例如，桩定插件和垫片可由金属合金(诸如钢合金、镍合金)或另一种耐热和耐腐蚀的材料构建而成。
在另一方面，提供一种其中设置有转子组件的燃气轮机。转子组件可包括定位在转子的轮缘周围的至少一个轴向槽口和定位在各个轴向槽口内的叶片。各个轴向槽口可具有第一桩定凹口，并且各个叶片可具有第二桩定凹口。具有基部部分和凸出部的桩定插件可定位在各个轴向槽口内，基部部分设置在第一桩定凹口内，并且凸出部设置在第二桩定凹口内。垫片可定位在各个第一桩定凹口内，在基部部分附近，以及与桩定插件的凸出部相对。可使各个桩定插件变形以将垫片保持在第一桩定凹口内。例如，燃气轮机可包括定位在转子周围的多个轴向槽口，其中，多个叶片被多个桩定插件和垫片固定在该多个轴向槽口中。
在第三方面，提供一种用于将叶片桩定在转子组件中的方法。该方法包括(i)提供转子，转子具有定位在转子的轮缘周围的至少一个轴向槽口，其中，各个轴向槽口包括定位在其中的第一桩定凹口，(ii)提供叶片，叶片具有定位在其中的第二凹口，(iii)将桩定插件插入到第一桩定凹口中，桩定插件具有基部部分和从该基部部分延伸的凸出部，(iv)将叶片定位在轴向槽口内，(v)将垫片插入到第一桩定凹口中，使得桩定插件的凸出部定位在叶片的第二桩定凹口内，并且垫片在基部部分附近，以及在桩定插件的凸出部相对，以及(vi)使桩定插件变形，使得垫片保持在第一桩定凹口内。
在某些实施例中，一种用于将叶片桩定在转子组件中的方法还包括在将桩定插件插入到第一桩定凹口中的步骤之前移除现有的桩定插件的步骤。移除现有的桩定插件的步骤可包括(a)从第一桩定凹口中移除现有的垫片，(b)从转子的轴向槽口中移除叶片，以及(c)从第一桩定凹口和第二桩定凹口中移除现有的桩定插件。例如，移除现有的桩定插件可包括磨掉桩定插件的变形部分，并且用适当的工具(诸如尖嘴钳)拉出垫片。
虽然已经本文中使用转子来描述转子组件的实施例的用法，但是本发明还可适用于任何其它类型的旋转组件或涡轮机。例如，其它潜在应用包括燃气轮机的旋转轮叶、蒸汽轮机的旋转轮叶/叶片，或者保持用轴向槽口或鸠尾布置来以机械的方式附连到旋转轮或盘上的任何装置。
应当显而易见的是，前述仅涉及本申请的优选实施例，并且本领域普通技术人员可在本文作出许多改变和修改，而不偏离所附权利要求及其等效方案所限定的本发明的一般精神和范围。

Claims (10)

1.一种转子组件(200)，包括：
转子(104)；
定位在所述转子(104)的轮缘周围的至少一个轴向槽口(106)，各个轴向槽口(106)包括定位在其中的第一桩定凹口(114)；
定位在所述轴向槽口(106)中的各个内的叶片(102)，所述叶片包括定位在其中的第二桩定凹口(122)；
桩定插件(130)，其包括基部部分(132)和自所述基部部分(132)延伸的凸出部(134)，所述基部部分(132)设置在所述第一桩定凹口(114)内，并且所述凸出部(134)设置在所述第二桩定凹口(122)内；以及
垫片(140)，其定位在所述第一桩定凹口(114)内、以及位于所述基部部分(132)径向内部，并与所述桩定插件(130)的所述凸出部(134)相对。
2.根据权利要求1所述的转子组件(200)，其特征在于，所述第一桩定凹口(114)大小设置成和形状设置成接收所述桩定插件(130)的所述基部部分(132)。
3.根据权利要求1所述的转子组件(200)，其特征在于，所述第二桩定凹口(122)大小设置成和形状设置成接收所述桩定插件(130)的所述凸出部(134)。
4.根据权利要求1所述的转子组件(200)，其特征在于，使所述桩定插件变形以将所述垫片保持在所述第一桩定凹口内。
5.根据权利要求1所述的转子组件(200)，其特征在于，所述第一桩定凹口(114)具有第一深度，所述第一深度为所述桩定插件(130)的所述基部部分(132)的基部厚度(133)和所述桩定插件(130)的所述凸出部(134)的凸出部厚度(135)的总和。
6.根据权利要求5所述的转子组件(200)，其特征在于，所述第二桩定凹口(122)具有基本等于所述凸出部厚度(135)的第二深度。
7.根据权利要求6所述的转子组件(200)，其特征在于，所述垫片(140)具有等于所述第二深度的垫片厚度。
8.一种用于将叶片(102)桩定在转子组件(200)中的方法，包括：
提供转子(104)，所述转子(104)包括定位在所述转子(104)的轮缘周围的至少一个轴向槽口(106)，各个轴向槽口(106)包括定位在其中的第一桩定凹口(114)；
提供叶片(102)，所述叶片(102)包括定位在其中的第二桩定凹口(122)；
将桩定插件(130)插入到所述第一桩定凹口(114)中，所述桩定插件(130)包括基部部分(132)和从所述基部部分(132)延伸的凸出部(134)；
之后将所述叶片(102)定位在所述转子(104)的所述轴向槽口(106)内；
将垫片(140)插入到所述第一桩定凹口(114)中，使得所述桩定插件(130)的所述凸出部(134)定位在所述叶片(102)的所述第二桩定凹口(122)内，并且所述垫片(140)设置在所述基部部分(132)径向内部，与所述桩定插件(130)的所述凸出部(134)相对；以及
使所述桩定插件变形，使得所述垫片保持在所述第一桩定凹口内。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括在将所述桩定插件(130)插入到所述第一桩定凹口(114)中之前移除现有的桩定插件(230)的步骤，移除所述现有的桩定插件的步骤包括：
从所述第一桩定凹口中移除现有的垫片；
从所述转子(104)的所述轴向槽口(106)中移除所述叶片(102)；以及
从所述第一桩定凹口和所述第二桩定凹口中移除现有的桩定插件。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述桩定插件(130)的所述凸出部(134)用来在所述叶片(102)的运行期间沿向前方向和向后方向两者将所述叶片(102)保持在所述轴向槽口(106)内。
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