CN103119249A

CN103119249A - 叶片环扇段、流体机械及其制造方法

Info

Publication number: CN103119249A
Application number: CN2011800474604A
Authority: CN
Inventors: A.维默尔; F.特鲁肯米勒
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2010-09-30
Filing date: 2011-09-05
Publication date: 2013-05-22
Also published as: DE102010041808A1; WO2012041651A1; DE102010041808B4; EP2603668A1

Abstract

本发明涉及一种用于流体机械（17）、尤其涡轮机的叶片环扇段（2、2’），所述叶片环扇段具有第一叶片（1）和第二叶片（1’），其中所述第一叶片（1）与所述第二叶片（1’）形状锁合地连接。

Description

叶片环扇段、流体机械及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种叶片环扇段、一种流体机械及其制造方法。

背景技术

根据一种对于申请人来说内部已知的现有技术，用于涡轮机的叶片环扇段如此制造，使得多个单个导向叶片穿入涡轮机的壳体中的槽中并且随后被敛缝。

但是在实践中作为缺点提出的是，不能在导向叶片真正装配到涡轮机的壳体中之前制造整个叶片环或者甚至仅一个叶片环扇段（分别具有多个导向叶片）。

发明内容

本发明的任务在于，提出一种叶片环扇段、一种流体机械及其制造方法，其避免了上述缺点。

该任务根据本发明通过具有权利要求1所述的特征的叶片环扇段、具有权利要求9所述的特征的流体机械以及具有权利要求10所述的特征的方法解决。

据此提出一种用于流体机械、尤其涡轮机的叶片环扇段，所述叶片环扇段具有下列部件：第一叶片和第二叶片，其中所述第一叶片与所述第二叶片形状锁合地连接。

此外提出一种具有根据本发明的叶片环扇段的流体机械、尤其涡轮机。

此外提出一种方法，用于制造叶片环扇段、尤其根据本发明的叶片环扇段和/或根据本发明的流体机械，其中第一叶片和第二叶片相互形状锁合地连接。

借助所提出的解决方案能够，在准备阶段装配具有多个叶片的叶片环扇段，并且随后将所述装配好的叶片环扇段例如插入到涡轮机的壳体中。

由从属权利要求给出本发明的有利的设计方案。

对于“叶片环扇段”在此理解为扇段（<360°）或者也可以理解为完整的环（=360°）。

所述叶片环扇段优选是导向叶片环扇段并且据此所述第一叶片和第二叶片分别是导向叶片。

根据一种根据本发明的叶片环扇段的优选的设计方案，所述第一叶片具有正轮廓，并且所述第二叶片具有负轮廓，所述正轮廓形状锁合地啮合到所述负轮廓中。优选所述叶片中的每个叶片在对置侧上都具有正轮廓和负轮廓，从而使得多个叶片能够简单地相互连接。更加优选的是，所述形状锁合构造得可拆卸。

根据另一种根据本发明的叶片环扇段的优选的设计方案，所述正轮廓和负轮廓如此构造，使得能够借助径向的相对运动在所述第一叶片和第二叶片之间形成形状锁合。由此所述叶片环扇段能够简单地组装。“径向”在此是指相应的叶片的主延伸方向。

根据另一种根据本发明的叶片环扇段的设计方案，所述第一叶片具有第一头部和第一足部，并且所述第二叶片具有第二头部和第二足部，其中所述第一头部与所述第二头部形状锁合地连接并且/或者所述第一足部与所述第二足部形状锁合地连接。在所述第一头部和所述第一足部之间布置第一板片，所述第一板片与所述第一头部和所述第一足部连接。在所述叶片环扇段后期应用在流体机械中时，所述第一板片作用到穿流所述流体机械的液体上。相应地适用于连接所述第二头部与所述第二足部的第二板片。

根据另一种根据本发明的叶片环扇段的优选的设计方案，所述负轮廓在径向外侧构造在所述第二头部和/或第二足部上，并且所述正轮廓在径向外侧构造在所述第一头部和/或第一足部上，其中为了与所述正轮廓啮合，优选所述负轮廓此外还径向敞开地构造。“径向外侧”在此基于起始于两条假想线之间的交点的半径，所述半径沿所述第一叶片和第二叶片的主延伸方向延伸。在所述叶片环扇段后期应用在流体机械中时，所提到的交点与转动轴线重叠。

根据另一种根据本发明的叶片环扇段的优选的设计方案，设置连接元件，所述连接元件一方面形状锁合地啮合到所述第一叶片中并且另一方面形状锁合地啮合到所述第二叶片中，以由此将所述第一叶片和所述第二叶片连接。与前述设计方案相反（在此正轮廓和负轮廓分别构造在叶片本身之上或者之内），在该设计方案中设置单独的连接元件，所述连接元件啮合到所述第一叶片和第二叶片的负轮廓中，其中所述连接元件优选啮合到所述第一头部和第二头部中并且/或者啮合到所述第一足部和第二足部中。

优选所述连接元件布置在所述第一头部和/或第一足部的径向外侧中的负轮廓中，并且布置在所述第二头部和/或第一足部的径向外侧中的负轮廓中。

根据另一种根据本发明的叶片环扇段的优选的设计方案，所述连接元件构造为燕尾形或者H形，或者具有由两个相互并排放置/相互重叠放置的圆组成的横截面。

根据另一种根据本发明的叶片环扇段的优选的设计方案，此外设置材料锁合的连接，所述材料锁合的连接将所述第一叶片与所述第二叶片连接。所述材料锁合的连接尤其是焊缝。但是，替代材料锁合的连接，还可以考虑其他的形状锁合的连接，所述其他的形状锁合的连接在所述第一叶片和第二叶片之间形成附加的形状锁合。

当然能够设置多于两个的叶片，所述叶片形成叶片环扇段。

附图说明

下面参照附图示图根据实施例对本发明进行详细说明。

图1示出根据本发明的一个实施例的叶片环扇段的叶片的透视图；

图2示出根据本发明的一个实施例的叶片环扇段的透视图，所述叶片环扇段具有多个在图1中示出的叶片；

图3示出根据本发明的另一个实施例的叶片环扇段的分解图；

图4透视地示出根据本发明的另一个实施例的一种连接元件；

图5透视地示出根据本发明的另一个实施例的另一种连接元件；

图6示出图3的叶片环扇段的透视图，其中所述连接元件插入到其相应的负轮廓中。

在所述附图中，只要没有特别注明，相同的附图标记表示相同的或者功能相同的组件。

具体实施方式

图1示出根据本发明的一个实施例的叶片环扇段2（参见图2）的叶片1的透视图.

所述叶片1由头部3、足部4和连接所述头部与足部的板片5组成。

所述头部3在其一侧6上具有燕尾形的负轮廓7（也就是凹部）。所述头部3在其另一侧11上具有正轮廓12（也就是凸部）。

相应地所述足部4在其一侧13上也具有负轮廓14并且在其另一侧15上也具有正轮廓16。

所述负轮廓7在径向外侧构造在所述头部3上并且构造为敞开的。“径向外侧”在此起始于在图2中示出的中心轴线M基于叶片1的主延伸方向H。换句话说就是，所述负轮廓7在所述头部3的、背离所述板片5的侧面8上敞开地构造。相应地，所述负轮廓14也径向向外敞开地构造在所述足部4中。朝向径向内部，所述负轮廓7和14分别封闭地构造。

所述叶片1尤其是导向叶片。所述叶片1能够由钢、钛或者陶瓷构成。

图2示出了所述叶片环扇段2的透视图。

所述叶片环扇段2由多个在图1中示出的叶片1组成，其中为了更好地说明，所述叶片中的三个叶片以1、1’及1’’表示。

所述叶片1、1’、1’’沿周向方向U环绕中心轴线M布置。所述中心轴线M与叶片1、1’及1’’的主延伸方向H、H’、H’’之间的交点重叠。在叶片环扇段2安装到在图2中仅示意地示出的涡轮机17中之后，所述中心轴线M相当于未示出的转子的中心轴线。

现在为了构成叶片环扇段2，所述叶片1、1’、1’’相互形状锁合地连接。这通过以下方式实现，即如随后对叶片1和1’所说明的一样，叶片1的正轮廓12与叶片1’的负轮廓7’啮合，并且叶片1的正轮廓16与叶片1’的负轮廓14’啮合。这通过以下方式实现，即叶片1沿示出的箭头方向径向向内地运动。

因此所述叶片环扇段2能够简单地由多个叶片1、1’、1’’构造并且随后被使用。

据此在下一步骤中，所述叶片1、1’、1’’相互借助焊缝21、21’固定地相互连接。所述焊缝21、21’分别将两个头部3、3’及3’、3’’相互连接。此外所述叶片1、1’、1’’的足部4、4’、4’’能够同样借助焊缝22、22’连接。所述焊缝21、21’、22、22’在叶片1、1’、1’’之间形成耐久的连接。

但是替代焊缝，还可以考虑设置其他的材料锁合的连接又或者形状锁合的或者力锁合的连接。

随后在第三步骤中，将也可以形成半圆或者整圆（=180°或者360°）的叶片环扇段2插入到在涡轮机17的壳体24中的保持装置23、例如槽中。

图3示出了根据本发明的另一个实施例的叶片环扇段2’的分解图。

根据图3的实施例与根据图1和2的实施例的不同之处仅在于，在叶片1、1’、1’’之间设置其它类型的连接，如随后根据叶片1、1’详细说明的那样。

叶片1、1’的头部3、3’以及足部4、4’在其对置侧6’、11’以及13’、15’上分别具有负轮廓25’以及26’。

连接元件27被插入到叶片1、1’的两个对置的负轮廓25、26’中，所述连接元件使头部3和3’形状锁合地相互固定。所述连接元件27被径向从外向内地插入到负轮廓25、26’中。相应地，足部4、4’相互间形状锁合的固定也借助连接元件28实现。

根据按照图3的实施例，连接元件27、28由两个对置的燕尾槽31、32组成。

替代地，所述连接元件27、28还可以如图4所示一样构造。据此所述连接元件27具有由两个相互重叠放置的（假想的）圆33、34组成的横截面。

根据另一种设计方案，所述连接元件27、28构造为H形，如在图5中所示。

此外存在以下方案，连接元件27、28由一种与叶片1、1’、1’’不同的材料构造。例如连接元件27、28能够由减振材料构造，以吸收叶片1、1’、1’’之间的振动。

图6示出在组装好并且焊接好的状态下的图3的叶片环扇段2’。

尤其在图6中可看出，插入到负轮廓25、26’中的连接元件27与头部3、3’的位于径向外侧的侧面8、8’齐平地终止。相应地适用于连接足部4、4’的连接元件28。

虽然本发明是根据优选的实施例说明的，但是其绝不限制与此，而是能够以多种方式改进。需要指出的是，根据本发明的叶片环扇段的上述的设计方案和实施例能够相应地用于根据本发明的流体机械以及根据本发明的方法，反之亦然。此外指出，“一个”在此不排除复数的情况。

Claims

1.一种用于流体机械（17）、尤其涡轮机的叶片环扇段（2、2’），所述叶片环扇段具有：

-第一叶片（1），和

-第二叶片（1’），

-其中所述第一叶片（1）与所述第二叶片（1’）形状锁合地连接。

2.按照权利要求1所述的叶片环扇段，

其中所述第一叶片（1）具有正轮廓（12），并且所述第二叶片（1’）具有负轮廓（7’），所述正轮廓（12）形状锁合地啮合到所述负轮廓中。

3.按照权利要求2所述的叶片环扇段，

其中所述正轮廓（12）和负轮廓（7’）如此构造，使得能够借助径向的（H）相对运动在所述第一叶片和第二叶片（1、1’）之间形成形状锁合。

4.按照前述权利要求中任一项所述的叶片环扇段，

其中所述第一叶片（1）具有第一头部（3）和第一足部（4），并且所述第二叶片（1’）具有第二头部（3’）和第二足部（4’），其中所述第一头部（3）与所述第二头部（3’）形状锁合地连接并且/或者所述第一足部（4）与所述第二足部（4’）形状锁合地连接。

5.按照权利要求2或3和4所述的叶片环扇段，

其中所述负轮廓（7’、14’）在径向外侧构造在所述第二头部（3’）和/或第二足部（4’）上，并且所述正轮廓（12、16）在径向外侧构造在所述第一头部（3）和/或第一足部（4）上，其中为了与所述正轮廓（12、16）啮合，优选所述负轮廓（7’、14’）此外还径向（H）敞开地构造。

6.按照前述权利要求中任一项所述的叶片环扇段，

其中设置连接元件（27、28），所述连接元件一方面形状锁合地啮合到所述第一叶片（1）中并且另一方面形状锁合地啮合到所述第二叶片（1’）中，以由此将所述第一叶片和所述第二叶片连接，其中所述连接元件（27、28）优选啮合到所述第一头部和第二头部（3、3’）中并且/或者啮合到所述第一足部和第二足部（4、4’）中。

7.按照权利要求6所述的叶片环扇段，

其中所述连接元件（27、28）构造为燕尾形或者H形，或者具有由两个相互并排放置/相互重叠放置的圆（33、34）组成的横截面。

8.按照前述权利要求中任一项所述的叶片环扇段，

其中此外设置材料锁合的连接（21、21’、22、22’），所述材料锁合的连接将所述第一叶片（1）与所述第二叶片（1’）连接。

9.一种具有按照前述权利要求中任一项所述的叶片环扇段（2、2’）的流体机械（17）、尤其涡轮机。

10.一种用于制造叶片环扇段（2、2’）、尤其按照权利要求1到8中任一项所述的叶片环扇段（2、2’）、和/或按照权利要求9所述的流体机械（17）的方法，其中第一叶片和第二叶片（1、1’）相互形状锁合地连接。