CN103184891A - 转子叶片安装 - Google Patents

Abstract

本发明涉及转子叶片安装。带有叶轮钩的叶轮楔形凹槽保持所安装叶片的叶片钩。该凹槽的上部凹区中的相对弓形切口可形成组装门。叶片钩可沿第一定向被插入凹槽中，在组装门处旋转到第二定向，并且滑入预定位置。可在相邻动叶楔形件之间用垫片固定叶片。可包括叶片顶端盖块来形成盖。所有叶片可基本等同且在组装门处不需要特殊的安装装置。

Description

转子叶片安装

技术领域

本公开大体上涉及转子组件，并且更具体而言涉及安装在涡轮转子中的叶片或动叶。

背景技术

转子包括通常称为叶轮的多个叶片或动叶，其根部通常安装在旋转体上，例如轴或类似物。每个叶片或动叶根部可包括轮廓，该轮廓通常成形为在安装于本体中的凹槽中时被阻止径向运动，使得叶片可在凹槽中滑动但不脱离凹槽。例如，叶片根部和凹槽可包括互补的楔形件，其包括动叶或叶片钩和叶轮钩，它们配合而将动叶楔形件保持在凹槽中。为了使动叶根部能够插入凹槽中，叶片钩区域通常被切割以形成组装门(assembly gate)。组装门通常沿外周为一个动叶宽度。必须做出特殊布置以将(多个)叶片保持在组装门处。组装门通常穿过凹槽中的叶轮钩切出，这可降低门区域的承载能力。此外，转子的固有频率可受组装门影响，因为可平衡转子。

发明内容

本文公开的发明的实施例可采取叶片安装系统的形式，叶片安装系统可包括叶片，该叶片包括动叶楔形件，该动叶楔形件包括叶片钩部。形成于转子中的叶轮楔形凹槽可具有与动叶楔形件的形状互补的形状且包括组装门。动叶楔形件可配置成具有第一定向和第二定向，在第一定向上叶片钩部将配合穿过组装门，在第二定向上叶片钩部被叶轮楔形凹槽保持。此外，动叶楔形件还可配置成在组装门处在第一定向和第二定向之间旋转，并且被阻止在叶轮楔形凹槽中的其它位置处旋转。

另一实施例可包括叶片安装装置，该叶片安装装置带有具有基本圆柱形表面的转子。叶轮楔形件可穿过基本圆柱形表面形成于转子中。叶轮楔形件可包括转子中的基本周向的凹槽、叶轮颈部台肩以及凹槽开口处的上部凹区。转子叶片可包括动叶楔形件，其配置成支撑转子叶片且被叶轮楔形件阻止在该叶轮楔形件中径向移动。动叶楔形件的叶片钩台肩可配置成接合叶轮颈部台肩且由叶轮颈部台肩阻止从叶轮楔形凹槽离开。动叶楔形件的上部台肩可配置成至少部分地覆盖在叶轮颈部台肩上方。组装门可包括形成于叶轮楔形凹槽的上部凹区中的切口。该切口可配置成在动叶楔形件的第一定向上允许叶片钩台肩插入叶轮楔形凹槽中，并且在动叶楔形件旋转成第二定向时允许上部台肩经过。

另一实施例可采取转子的形式，该转子包括基本圆柱形表面的转子本体和叶轮楔形件，叶轮楔形件包括基本圆柱形表面中的基本周向的凹槽。多个基本等同的转子叶片可各自具有带叶片钩部的动叶楔形件。每个叶片钩部可具有第一定向和第二定向，在第一定向上叶片钩部可插入凹槽中，在第二定向上叶片钩部被保持在凹槽中且被阻止在凹槽中旋转。每个动叶楔形件可包括在叶片钩部中的叶片钩台肩和在动叶楔形件的上部中的上部台肩。相对的叶轮颈部台肩可在凹槽中形成于凹槽的叶轮钩部与凹槽的上部之间，叶轮颈部台肩配置成经由相应叶片钩台肩保持每个转子叶片的相应叶片钩部。上部凹区可形成于凹槽的顶部中且配置成阻止每个动叶楔形件的相应上部台肩旋转。凹槽中的组装门可配置成在动叶楔形件旋转至第二定向时允许每个叶轮楔形件的上部台肩经过，在第二定向上动叶楔形件被保持在凹槽中。

本发明的其它方面提供了使用和产生各实施例的方法、系统、程序产品和方法，其包括和/或实施本文中描述的动作中的一些或全部。本发明的说明性方面被设计成解决文中描述的问题中的一个或更多和/或未论述的一个或更多其它问题。

附图说明

根据下面结合附图对本发明的各个方面的详细描述，将更容易理解本公开的这些和其它特征，附图示出本发明的各个方面。

图1示出根据本文公开的发明的实施例的转子组件的示意性正视图。

图2示出根据本文公开的发明的实施例的楔形布置的叶轮楔形件的示意性截面图。

图3示出根据本文公开的发明的实施例的动叶的示意性截面图。

图4示出根据本文公开的发明的实施例的楔形组件的示意性截面图，该楔形组件位于非组装门的位置处。

图5示出根据本文公开的发明的实施例的楔形组件的示意性截面图，该楔形组件位于组装门处。

图6示出根据本文公开的发明的实施例的动叶的沿图5的视线6-6截取的示意性局部截面图，该动叶处于第一定向且定位成用于插入组装门中。

图7是根据本文公开的发明的实施例的图6的动叶的示意性正视图。

图8是根据本文公开的发明的实施例的正旋转成第二定向的图6的动叶的示意性顶视图。

图9是根据本文公开的发明的实施例的图8的动叶的示意性正视图。

图10是根据本文公开的发明的实施例的处于第二定向的图6至图9的动叶的示意性顶视图。

图11是根据本文公开的发明的实施例的图10的动叶的示意性正视图。

图12是根据本文公开的发明的实施例的除最后动叶之外以相应的第二定向布置的所有动叶的示意性正视图。

图13是根据本文公开的发明的实施例的处于第一定向的最后动叶的示意性正视图。

图14是根据本文公开的发明的实施例的正朝第二定向旋转的图13的最后动叶的示意性正视图。

图15是根据本文公开的发明的实施例的处于第二定向的图13至图14的最后动叶的示意性正视图。

图16是根据本文公开的发明的实施例的图6至图15的动叶的示意性正视图，该动叶处于相应的第二定向并带有间隔开的根部。

图17是根据本文公开的发明的实施例的图16的动叶的示意性顶视图，该动叶带有插入相邻动叶楔形件之间的垫片。

图18是根据本文公开的发明的实施例的图17的动叶的示意性正视图。

注意到附图可能未按比例绘制。附图意图仅仅描绘本发明的典型方面且因此不应被视为限制本发明的范围。在附图中，相似的标号表示附图之间的相似元件。

详细描述参照附图以示例的方式说明本发明的实施例，以及优点和特征。

附图标记：

100    转子

120    楔形凹槽

124    叶轮颈部台肩

126    间隙

128    上部凹区

128    上部凹区

130    组装门

132    弓形切口

200    叶片或动叶

210    动叶楔形件

212    叶片钩部

214    叶片钩台肩

218    上部台肩或动叶平台

220    叶片本体

222    基部

224    顶端

226    翼型部

228    盖块

230    第一定向

240    第二定向

245    间隙

250    垫片

300    叶片钩装置或楔形组件

θ     角度。

具体实施方式

如上所述，本发明的方面提供了转子叶片装置和组装方法。

参照图1，本文公开的发明的实施例包括转子100，转子100包括多个叶片或动叶200，其具有牢固地保持在转子100的叶片钩装置或楔形组件300中的动叶楔形件210。组装门130可形成于叶片钩装置或楔形组件300中，例如通过沿叶片钩装置或楔形组件300在预定位置处形成相对的弓形切口132。转子100可包括基本圆柱形的表面，其可为环状体、圆柱体或其它合适体的表面，且转子100可称为叶轮。

如在示出叶片钩装置或楔形组件300的截面的图2中所见，基本周向的楔形凹槽120可包括形成于楔形凹槽120的下部和上部之间的叶轮颈部台肩124。在实施例中，可包括相对的叶轮颈部台肩124以形成间隙126，该间隙126比匹配的动叶颈部宽度稍宽。还可提供在叶轮颈部台肩124上方的上部凹区128，以增加与动叶楔形件210的相互作用，如将要描述的。

在图3中见到包括动叶楔形件210和叶片本体220的动叶或叶片200的示例的截面。动叶楔形件210的叶片钩部212可包括叶片钩台肩214，其配置成在叶片钩部212处于特定定向时与叶片钩装置或楔形组件300的叶轮颈部台肩124相互作用。叶片钩台肩214可接合叶轮颈部台肩124，使得动叶楔形件210和对应的转子可被阻止径向运动或脱离楔形凹槽120的运动。轴或颈部216可从叶片钩部212朝由动叶楔形件210支撑的叶片本体220延伸。在实施例中，动叶楔形件210可包括在动叶楔形件210的上部中的上部台肩或动叶平台218，其可配置成与叶片钩装置或楔形组件300的上部凹区128相互作用，例如以将动叶楔形件210固定就位。如还在图3中所见，叶片本体220可包括基部222和顶端224，基部222附连至或形成于动叶楔形件210的顶部上。叶片本体220还可包括在基部222和顶端224之间的翼型部226，该翼型部226可具有可在叶片本体220的长度上变化的轮廓，如所期望和/或合适的，例如以提高叶片效率。在实施例中，顶端224可支撑或支承盖块228，盖块228配置成接合组件中的相邻叶片220的相邻盖块228。

图4示出位于非组装门130的位置处的楔形组件300的截面。如图4中所见，叶片钩台肩214接合在叶轮颈部台肩124的内侧径向台肩或基部处。该接合防止动叶楔形件210脱离叶轮楔形凹槽120的径向运动。此外，上部台肩或动叶平台218与上部凹区相互作用，以轴向固定动叶并防止动叶的扭转。颈部216将动叶平台218连接至叶片钩部212。

图5示出根据实施例的位于组装门130示例处的楔形组件300的截面。如图5中所见，组装门130可包括相对的弓形切口132。如还在图5中所见，弓形切口132的特定布置在叶轮颈部台肩124的完整性上最多具有可忽略的影响，但在组装门130处提供与在沿楔形凹槽122的任何其它位置处一样多的叶片钩部214与叶轮颈部台肩124的接合。还可参照图6至图11，其根据实施例提供转子方面的额外视图。

如图6至图11中所见，楔形件210可配置成相对于组装门130和楔形凹槽120具有第一定向230，动叶楔形件210可穿过组装门130插入楔形凹槽120中。当动叶楔形件210被插入到预定深度时，例如到叶片钩台肩214越过叶轮颈部台肩124的点和/或到动叶平台218将接合上部凹区128的点，动叶楔形件210可相对于组装门130朝第二定向240(如图10和图11中所示)旋转，如图8和图9中所见，其中，动叶楔形件210将不穿过组装门130且可由叶片钩装置或楔形组件300保持。因此，在第一定向230和第二定向240之间存在将取决于所涉及的各部分的几何形状的角度偏差。在第二定向240上，动叶楔形件210被阻止或限制移动脱离或离开楔形凹槽120。此外，作为动叶平台218和上部凹区128的侧面之间的相互作用的结果，动叶200被阻止在包括组装门130和围绕该行的所有其它位置的位置处在楔形凹槽120中旋转。开口或切口132可带有比最后或最终动叶桨距的桨距更小的切向长度这一特征，这样，在最后或最终位置、组装门130处可不显著地损害台肩的轴向和/或扭曲限制能力。

图6特别示出可用于动叶楔形件210的配置的示例。如图所示，上部台肩或动叶平台218可具有平行四边形截面，包括长度L、宽度W、相对角部之间的对角线D以及两个相邻边之间的角度θ。此外，叶片钩台肩214也可具有带有相应的长度、宽度、对角线和角度的平行四边形截面。应理解，对于各截面还存在第二对角线和第二角度，但为方便起见，在下面的示例中对于各截面只使用一个。此外，虽然采用平行四边形截面，但在实施例的范围内还可使用其它形状。

在实施例中，叶片钩台肩214可配置成在第一定向230上具有至少与间隙126一样窄的宽度，以使动叶楔形件210能够插入楔形凹槽120中。实施例中的上部台肩218可配置成具有长度和角度，该长度和角度被选择成使得在第二定向240上它们由上部凹区128保持而不旋转。在实施例中，上部台肩或动叶平台218还可具有比间隙126更窄的宽度。叶片钩台肩214可配置成具有长度和角度，该长度和角度其被选择成使得在第二定向240上它们由叶轮颈部台肩124保持而不移动脱离楔形凹槽120，但是使得从第一定向230到第二定向240的旋转不被叶片钩台肩214阻碍。这可为：动叶楔形件210可在沿楔形凹槽120的任何位置被插入，但仅在组装门130处动叶楔形件210才能够旋转成第二定向240。

如上所述，组装门130可包括弓形切口132(例如在上部凹区128中)以适应动叶楔形件210的旋转。在其中对上部台肩218使用平行四边形截面的实施例中，弓形切口132可为圆的直径上相对的部分，该圆带有等于上部台肩218的对角线D的直径并居中于上部凹区128之间的中途。当使用较小对角线的上部台肩218时，可由上部台肩218的端部来防止旋转经过第二定向240。第一定向230和第二定向240之间的偏差可等于角度θ。

在附图中所示的示例中，第一定向230和第二定向240之间的偏差可等于上部台肩218的截面的相邻边之间的最小角度θ。第一定向230可为：其中叶片钩台肩214的长边平行于楔形凹槽120的壁，但这可取决于叶片钩台肩214的宽度比间隙126小多少而变化。如果角度θ为例如65°，则65°的旋转可将动叶楔形件210置于第二定向240，这可使上部台肩218的短边平行于上部凹区中的壁且在实施例中与其接合。因此，当平行四边形截面具有小于65°的角度时，第一定向230和第二定向240之间的偏差可为65°。

每个动叶200可在第二定向240上沿楔形凹槽120滑动到期望的位置，并且可插入另一动叶200。这可重复，直到除最后的期望动叶200之外所有动叶已沿楔形凹槽120插入并定位。如图12中所见，当除最后动叶200之外所有动叶已被插入时，已插入的动叶200可被推到一起并脱离组装门130，使得可插入最后动叶200。最后动叶200在图13中示出为沿第一定向230插入楔形凹槽120中且处于可能旋转的深度并引起叶片钩部212与叶轮颈部台肩124的接合。如在以上示例中，最后动叶200可从第一定向230朝第二方向240旋转，如图14和图15中所见。一旦处于第二定向240，最后动叶200和所有其它动叶便可重新定位成使得它们的动叶楔形件210基本均匀地间隔开，如图16中所见，使得在相邻动叶楔形件210之间出现间隙245。然后可固定动叶200，例如用如图17和图18中所示插入动叶楔形件210之间的间隙245中的垫片250。垫片250例如可在动叶楔形件210和/或叶片钩装置或楔形组件300之间引起干涉配合。在实施例中，相邻叶片200的盖块228可被压在一起例如成干涉配合而形成盖230。例如，每个盖块228可形成有菱形或平行四边形截面，其尺寸形成为使得在第二定向240上每个盖块228接合相邻的盖块228，使得当最后动叶200旋转成第二定向240时可形成干涉配合。虽然在该示例中在所有动叶就位后固定动叶200，但动叶200可在它们被定位时、所有动叶被定位后或者以可能期望和/或合适的其它方式固定。

在组装门130形成于上部凹区128中的情况下，叶轮颈部台肩124遍及楔形凹槽120保持完整且基本一致。实施例因此不需要叶轮颈部台肩124中的切口和/或如一些现有方案所要求的组装门130处的特殊叶片附连装置。这可例如提高转子100的强度和结构完整性，且还可允许转子100中的所有转子叶片200基本等同，而现有方案可能在组装门处需要专门的转子叶片组件。此外，组装门130的尺寸可形成为使得它在转子100的平衡和固有频率上具有基本可忽略的影响，或使得容易实现对存在组装门130的补偿。此外，根据实施例的装置允许使用基本等同的动叶200，从而降低与在组装门处需要特殊动叶的典型装置相关联的制造、处理、工程、设计和其它成本。

虽然结合仅仅有限数量的实施例详细描述了本发明，但应容易理解，本发明不限于此类公开的实施例。而是，本发明可被修改以并入任意数量的变型、改变、替换或迄今未描述但与本发明的精神和范围相符的等同布置。另外，虽然已描述了本发明的各种实施例，但应理解，本发明的方面可包括所描述实施例中的仅仅一些。因此，本发明不应视为由前文的描述限制，而是仅由所附权利要求的范围限制。

Claims (20)

1.一种叶片安装系统，包括：

包括动叶楔形件的叶片，所述动叶楔形件包括叶片钩部；

形成于转子中的叶轮楔形凹槽，所述叶轮楔形凹槽具有与所述动叶楔形件的形状互补的形状且包括组装门；并且

所述动叶楔形件配置成具有第一定向和第二定向，在所述第一定向上，所述叶片钩部将配合穿过所述组装门，在所述第二定向上，所述叶片钩部被所述叶轮楔形凹槽保持，所述动叶楔形件进一步配置成使得其在所述组装门处可在所述第一定向和所述第二定向之间旋转并且被阻止在所述叶轮楔形凹槽中的其它位置处旋转。

2.根据权利要求1所述的叶片安装系统，其特征在于，所述叶轮楔形凹槽还包括所述转子中的基本周向的凹槽、配置成适应所述动叶楔形件的叶片钩部的叶轮钩部、形成于所述凹槽中以便形成比所述凹槽的开口更窄的间隙并接合所述动叶楔形件叶片钩部的相对的叶轮颈部台肩、以及所述凹槽的开口处的相对的上部凹区，所述组装门为所述上部凹区的扩宽部分。

3.根据权利要求2所述的叶片安装系统，其特征在于，所述扩宽部分包括各自具有基本弓形轮廓的相对的切口。

4.根据权利要求3所述的叶片安装系统，其特征在于，所述动叶楔形件叶片钩部包括相对的叶片钩台肩，其配置成在所述动叶楔形件的第二定向上被所述凹槽的相对的叶轮颈部台肩保持。

5.根据权利要求3所述的叶片安装系统，其特征在于，所述动叶楔形件包括相对的上部台肩，其配置成在所述动叶楔形件旋转成所述第二定向时掠过所述组装门切口且由所述上部凹区阻止在所述凹槽中的其它位置处旋转。

6.根据权利要求5所述的叶片安装系统，其特征在于，所述上部台肩具有平行四边形截面，并且所述截面的对角线基本等于所述组装门的切口的曲率半径的两倍。

7.根据权利要求6所述的叶片安装系统，其特征在于，所述第一定向和所述第二定向在所述动叶相对于所述组装门和所述叶轮楔形凹槽的旋转上有差异，所述旋转上的差异等于所述上部台肩的截面的角度。

8.根据权利要求1所述的叶片安装系统，其特征在于，所述叶片包括从所述动叶楔形件延伸到顶端的本体，所述顶端支撑盖块，所述盖块配置成接合相邻叶片的相邻盖块。

9.根据权利要求8所述的叶片安装系统，其特征在于，还包括垫片，其插入相邻动叶楔形件之间以将所述动叶楔形件压到一起。

10.一种转子叶片安装装置，包括：

转子，其包括基本圆柱形的表面；

叶轮楔形件，其穿过所述基本圆柱形的表面形成于所述转子中，所述叶轮楔形件包括所述转子中的基本周向的凹槽、叶轮颈部台肩以及所述凹槽的开口处的上部凹区；

转子叶片，其包括动叶楔形件，所述动叶楔形件配置成支撑所述转子叶片且被所述叶轮楔形件阻止在所述叶轮楔形件中径向移动；

所述动叶楔形件的叶片钩台肩，其配置成接合所述叶轮颈部台肩且由所述叶轮颈部台肩阻止从所述叶轮楔形凹槽离开；

所述动叶楔形件的上部台肩，其配置成至少部分地覆盖在所述叶轮颈部台肩上方；

组装门，其包括形成于所述叶轮楔形凹槽的上部凹区中的切口，所述切口配置成在所述动叶楔形件的第一定向上允许所述叶片钩台肩被插入所述叶轮楔形凹槽中，并且在所述动叶楔形件旋转成第二定向时允许所述上部台肩经过。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述切口包括基本弓形的部分，其尺寸形成为适应所述动叶楔形件的上部台肩。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述叶轮楔形凹槽包括相对的叶轮颈部台肩和相对的上部凹区，所述组装门包括相对的切口，所述相对的切口包括相对的弓形部分，所述动叶楔形件包括相对的上部台肩，并且所述相对的弓形部分各自配置成具有基本为所述上部台肩的第一对相对角部之间的对角线的一半的曲率半径。

13.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述叶轮楔形件包括内部切向楔形件。

14.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，还包括在所述转子叶片的顶端处的盖块。

15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述盖块配置成接合相邻转子叶片的相邻盖块。

16.一种转子，包括：

基本圆柱形表面的转子本体；

叶轮楔形件，其包括所述基本圆柱形表面中的基本周向的凹槽；

多个基本等同的转子叶片，各自包括具有叶片钩部的动叶楔形件，所述动叶楔形件有第一定向和第二定向，在所述第一定向上，所述叶片钩部可插入所述凹槽中，在所述第二定向上，所述叶片钩部被保持在所述凹槽中且被阻止在所述凹槽中旋转，每个动叶楔形件包括在所述叶片钩部中的叶片钩台肩和在所述动叶楔形件的上部中的上部台肩；

相对的叶轮颈部台肩，其在所述凹槽中形成于所述凹槽的叶轮钩部与所述凹槽的上部之间，所述叶轮颈部台肩配置成经由相应的叶片钩台肩来保持每个转子叶片的相应的叶片钩部；

相对的上部凹区，其形成于所述凹槽的顶部中且配置成阻止每个动叶楔形件的相应上部台肩旋转；

所述凹槽中的组装门，其配置成在所述动叶楔形件旋转至第二定向时允许每个叶轮楔形件的上部台肩经过，在所述第二定向上，所述动叶楔形件被保持在所述凹槽中。

17.根据权利要求16所述的转子，其特征在于，所述组装门包括形成于所述上部凹区中的相对的切口。

18.根据权利要求17所述的转子，其特征在于，所述切口各自具有弓形轮廓。

19.根据权利要求18所述的转子，其特征在于，每个切口具有基本等于所述上部台肩的相对角部之间的距离的一半的曲率半径。

20.根据权利要求19所述的转子，其特征在于，每个动叶楔形件的所述上部台肩具有平行四边形截面，并且所述上部台肩的相对角部之间的距离为所述截面的对角线。

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