CN103470308B - 具有多件式锁定叶片的涡轮转子和叶片组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具有多件式锁定叶片的涡轮转子和叶片组件。本申请提供一种用于蒸汽涡轮的涡轮转子和叶片组件。涡轮转子和叶片组件可包括转子、定位在转子周围的若干动叶、和定位在转子周围的锁定叶片。锁定叶片可包括多件式构造。

Description

具有多件式锁定叶片的涡轮转子和叶片组件
技术领域
本申请和所得专利大致涉及涡轮机械，并且更具体地涉及用于与蒸汽涡轮一起使用的涡轮转子和叶片组件，涡轮转子和叶片组件具有用于减少其中的应力集中的多件式(multi-piece)锁定叶片。
背景技术
蒸汽涡轮翼型件或动叶在动叶组件中通常以规则间隔定位在转子周围。可通过将动叶一次一个地切向地插入到转子上的开口中，然后在转子周围周向地滑动动叶来制造动叶组件。动叶可通过互补的阳燕尾件(male dovetail)和阴燕尾件(female dovetail)以及其他配置而附连于转子。然而，为了闭合动叶组件，最后的动叶必须通过不同于燕尾件的特征进行限制。该最后的动叶(通常被称为锁定叶片或闭合动叶)可经由敲入或拧入转子中的一个或多个叶片保持螺钉等而固定于转子。还可使用其他类型的连接装置和其他类型的动叶组件。
在操作期间可能将大的离心负载放置于动叶和转子上。此种离心负载和同时发生的与负载瞬变(loading transients)相关联的热感应负载可导致将动叶附连于转子的燕尾件和相邻区域中的应力。这些应力可能具有足够的大小，以不利地影响转子循环疲劳寿命。特别关注的可为与叶片保持螺钉相关联的转子应力集中，该叶片保持螺钉可被直接敲入或以其他方式插入转子中。
因而需要一种用于蒸汽涡轮等的改善的涡轮转子和叶片组件。较为理想的是，此种改善的涡轮转子和叶片组件可减少应力集中，用于改善的整体转子疲劳寿命。
发明内容
本申请和所得专利因而在本文中提供一种用于蒸汽涡轮的涡轮转子和叶片组件。涡轮转子和叶片组件可包括转子、定位在转子周围的若干动叶、和定位在转子周围的锁定叶片。锁定叶片可包括多件式构造。
本申请和所得专利还提供一种用于与转子一起使用的多件式锁定叶片。多件式锁定叶片可包括底座、底座的第一侧上的第一侧钩、和底座的第二侧上的第二侧钩。
本申请和所得专利还提供一种蒸汽涡轮。蒸汽涡轮可包括转子、定位在转子周围的若干动叶、和定位在转子周围的多件式锁定叶片。多件式锁定叶片可包括底座、第一侧钩和第二侧钩。
一种用于蒸汽涡轮的涡轮转子和叶片组件，包括：转子；多个动叶，其定位在转子周围；和锁定叶片，其定位在转子周围；锁定叶片包括多件式构造。
优选地，锁定叶片包括底座。
优选地，锁定叶片包括从底座延伸的叶片。
优选地，锁定叶片包括底座的第一侧上的第一侧钩和底座的第二侧上的第二侧钩。
优选地，底座包括第一侧上的第一侧底座螺纹和第二侧上的第二侧底座螺纹。
优选地，第一侧钩包括第一侧钩螺纹，并且第二侧钩包括第二侧钩螺纹。
优选地，锁定叶片包括底座与第一侧钩之间的第一侧螺钉和底座与第二侧钩之间的第二侧螺钉。
优选地，第一侧钩包括第一凸缘，并且第二侧钩包括第二凸缘。
优选地，转子包括锁定叶片沟槽，锁定叶片沟槽在大小方面设置为适应锁定叶片的底座的第一凸缘和第二凸缘。
优选地，转子包括燕尾槽，并且其中，多个动叶定位在其中。
优选地，多个动叶中的各个包括用于与燕尾槽配合的燕尾件。
一种用于与转子一起使用的多件式锁定叶片，包括：底座；第一侧钩，其在底座的第一侧上；和第二侧钩，其在底座的第二侧上。
优选地，底座包括第一侧上的第一侧底座螺纹和第二侧上的第二侧底座螺纹。
优选地，第一侧钩包括第一侧钩螺纹，并且第二侧钩包括第二侧钩螺纹。
优选地，锁定叶片包括底座与第一侧钩之间的第一侧螺钉和底座与第二侧钩之间的第二侧螺钉。
优选地，第一侧钩包括第一凸缘，并且第二侧钩包括第二凸缘。
优选地，锁定叶片包括从底座延伸的叶片。
一种蒸汽涡轮，包括：转子；多个动叶，其定位在转子周围；和多件式锁定叶片，其定位在转子周围；多件式锁定叶片包括底座、第一侧钩和第二侧钩。
优选地，多件式锁定叶片包括底座与第一侧钩之间的第一侧螺钉和底座与第二侧钩之间的第二侧螺钉。
优选地，第一侧钩包括第一凸缘，并且第二侧钩包括第二凸缘，并且其中，第一凸缘和第二凸缘在大小方面设置为适应转子中的锁定叶片沟槽。
在结合若干附图和所附权利要求阅读下列详细说明之后，本领域技术人员将明晰本申请和所得专利的这些以及其他特征和改善。
附图说明
图1是具有若干区段的蒸汽涡轮的示例的示意图。
图2是如可在本文中说明的涡轮转子和叶片组件的局部立体图。
图3是用于与图2的涡轮转子和叶片组件一起使用的锁定叶片的分解图。
图4是用于与图2的涡轮转子和叶片组件一起使用的转子的局部透视图。
部件列表
10 蒸汽涡轮
15 第一区段
20 第二区段
25 外套
30 上半部
35 下半部
40 转子轴
45 轴承
50 密封件
55 中心区段
60 蒸汽入口
65 流分离器
70 蒸汽流
100 蒸汽涡轮
110 转子和叶片组件
120 转子
130 燕尾槽
140 动叶
150 叶片
160 燕尾件
170 锁定叶片
175 多件式构造
180 叶片
190 底座
200 第一侧底座螺纹
210 第一侧
220 第二侧底座螺纹
230 第二侧
240 第一侧钩
250 第二侧钩
260 第一凸缘
265 第二凸缘
270 第一钩螺纹
275 第二钩螺纹
280 第一侧螺钉
290 第二侧螺钉
300 锁定叶片沟槽。
具体实施方式
现在参看附图，其中相似标号表示遍及若干图的相似元件，图1是如可在本文中使用的蒸汽涡轮10的示例的示意图。蒸汽涡轮10可包括第一区段15和第二区段20。区段15、20可为高压区段、中压区段和/或低压区段。区段15、20中的各个可具有其中的若干级。外壳或外套25可被分别轴向地划分为上半部区段30和下半部区段35。转子轴40可延伸穿过外套25并可由若干轴颈轴承45支撑。若干密封件50还可在末端和其他地方附近包围转子轴40。中心区段55可包括一个或多个蒸汽入口60。流分离器65可在区段15、20之间延伸。
在使用中，蒸汽流70行进穿过蒸汽入口60并进入区段15、20中，使得机械功可通过蒸汽中的级而从蒸汽中被取出，以便旋转转子轴40。蒸汽流70然后可离开区段15、20用于进一步的处理等。本文中所述的蒸汽涡轮10仅用于示例的目的。处于许多其他构造并且具有许多其他或不同构件的蒸汽涡轮和/或其他类型的涡轮机械也可用于本文中。
图2示出如可在本文中说明的蒸汽涡轮100的部分。具体而言，蒸汽涡轮100可包括涡轮转子和叶片组件110。涡轮转子和叶片组件110包括涡轮转子120。涡轮转子120包括其中形成的燕尾槽130。若干动叶140可经由切向入口等而安装在转子120上。动叶140中的各个可包括叶片150和燕尾件160。燕尾件160可构造成与转子120的相符的燕尾槽130配合(或反之亦然)。转子120和动叶140可具有任何大小、形状或构造。其他构件和其他构造可用于本文中。
如图2和图3所示，涡轮转子和叶片组件100还可包括锁定叶片170。如上所述，锁定叶片170可缺乏燕尾件160。相反，锁定叶片170可具有多件式构造175。具体而言，锁定叶片170可包括从底座190延伸的叶片180。底座190的大小、形状和构造可变化。底座190可具有第一侧210上的第一侧底座螺纹200和第二侧230上的第二侧底座螺纹220。底座190可完全或部分地被一对钩所包围，其中第一侧钩240在底座190的第一侧210上并且第二侧钩250在底座190的第二侧230上。各钩240、250可具有向外延伸的凸缘，即第一凸缘260和第二凸缘265。钩240、250和凸缘260、265的大小、形状和构造可变化。钩240、250中的各个还可包括其上的钩螺纹，即第一钩螺纹270和第二钩螺纹275。一对螺钉，诸如第一侧螺钉280和第二侧螺钉290，可用于将钩240、250附连于底座190。其他构件和其他构造可用于本文中。
如图4所示，转子和叶片组件100还可包括锁定叶片沟槽300，其定位在转子120的燕尾槽130内。锁定叶片沟槽300可在大小方面设置为适应锁定叶片170的底座190和钩240、250。具体而言，锁定叶片沟槽300可在大小方面设置为适应钩240、250双方上的凸缘260、265。其他构件和其他构造可用于本文中。
如上所述，在使用中，转子和叶片组件110的动叶140可定位在转子120周围的燕尾槽130内。当所有动叶140已经定位在转子120上时，可插入锁定叶片170。具体而言，钩240、250可插入转子120中的锁定叶片沟槽300内。然后底座190可插入钩240、250之间。然后通过将侧螺钉280、290插入底座螺纹200、220与钩螺纹270之间，可固定底座190。因而可固定转子和叶片组件100。转子和叶片组件110还可按照反顺序拆卸。
具有多件式构造175的锁定叶片170因而可改善涡轮转子叶片组件110的整体疲劳寿命。具体而言，多件式构造175的使用可避免固有转子应力集中，其可能是在利用叶片保持螺钉等时由于螺纹孔的小半径而造成的。相反，多件式构造175在转子120的锁定叶片沟槽300中使用钩240、250，而不需要使用敲入或以其他方式插入转子120中的螺钉。多件式构造175因而可改善转子120和相关构件的疲劳寿命，用于延长的构件寿命。
应该懂得，前述只涉及本申请和所得专利的某些实施例。本领域技术人员在不脱离由下列权利要求及其等同物所限定的本发明的总体精神和范围内可在本文中进行许多变化和修改。

Claims (14)

1.一种用于蒸汽涡轮的涡轮转子和叶片组件，包括：
转子；
多个动叶，其定位在所述转子周围；和
锁定叶片，其定位在所述转子周围；
所述锁定叶片包括多件式构造，其中所述锁定叶片包括：
底座，所述底座具有第一平坦侧和第二平坦侧，第一平坦侧包括延伸进入所述第一平坦侧中的第一侧底座部分螺纹，所述第二平坦侧包括延伸进入所述第二平坦侧中的第二侧底座部分螺纹，其中所述第一侧底座部分螺纹和第二侧底座部分螺纹延伸到相应第一平坦侧和第二平坦侧的底座底部；
第一侧钩，所述第一侧钩具有构造成与所述底座的第一平坦侧配合的第一平坦配合表面，所述第一侧钩包括：
第一侧钩部分螺纹，其延伸进入第一平坦配合表面并对应第一侧底座部分螺纹以在所述底座的第一平坦侧和第一侧钩的第一平坦配合表面之间形成第一完整螺纹，其中第一侧钩部分螺纹不延伸到所述第一侧钩的底部；
第一钩部；以及
第二钩部，其比所述第一钩部更轴向地延伸进入到所述转子中；以及
第二侧钩，所述第二侧钩具有构造成与所述底座的第二平坦侧配合的第二平坦配合表面，所述第二侧钩包括：
第二侧钩部分螺纹，其延伸进入第二平坦配合表面并对应第二侧底座部分螺纹以在所述底座的第二平坦侧和第二侧钩的第二平坦配合表面之间形成第二完整螺纹，其中第二侧钩部分螺纹不延伸到所述第二侧钩的底部；
第三钩部；以及
第四钩部，其比所述第三钩部更轴向地延伸进入到所述转子中；
其中第一侧钩和第二侧钩具有构造成与所述转子的弯曲内表面相配合的弯曲外表面。
2.根据权利要求1所述的涡轮转子和叶片组件，其特征在于，所述锁定叶片包括从所述底座延伸的叶片。
3.根据权利要求1所述的涡轮转子和叶片组件，其特征在于，所述锁定叶片包括所述底座与所述第一侧钩之间的第一侧螺钉和所述底座与所述第二侧钩之间的第二侧螺钉。
4.根据权利要求1所述的涡轮转子和叶片组件，其特征在于，所述第一侧钩包括第一凸缘，并且所述第二侧钩包括第二凸缘。
5.根据权利要求4所述的涡轮转子和叶片组件，其特征在于，所述转子包括锁定叶片沟槽，所述锁定叶片沟槽在大小方面设置为适应所述锁定叶片的底座的第一凸缘和第二凸缘。
6.根据权利要求1所述的涡轮转子和叶片组件，其特征在于，所述转子包括燕尾槽，并且其中，所述多个动叶定位在其中。
7.根据权利要求6所述的涡轮转子和叶片组件，其特征在于，所述多个动叶中的各个包括用于与所述燕尾槽配合的燕尾件。
8.一种用于与转子一起使用的多件式锁定叶片，包括：
底座，所述底座包括在第一平坦侧上的第一侧底座部分螺纹和在第二平坦侧上的第二侧底座部分螺纹，第一侧底座部分螺纹延伸到所述底座的第一平坦侧的底部，第二侧底座部分螺纹延伸到所述底座的第二平坦侧的底部；
第一侧钩，所述第一侧钩具有构造成与所述底座的第一平坦侧配合的第一平坦配合表面，所述第一侧钩包括：
第一侧钩部分螺纹，其延伸进入第一平坦配合表面并对应第一侧底座部分螺纹以在所述底座的第一平坦侧和第一侧钩的第一平坦配合表面之间形成第一完整螺纹，其中第一侧钩部分螺纹不延伸到所述第一侧钩的底部；
第一钩部；以及
第二钩部，其比所述第一钩部更轴向地延伸进入到所述转子中；和
第二侧钩，所述第二侧钩具有构造成与所述底座的第二平坦侧配合的第二平坦配合表面，所述第二侧钩包括：
第二侧钩部分螺纹，其延伸进入第二平坦配合表面并对应第二侧底座部分螺纹以在所述底座的第二平坦侧和第二侧钩的第二平坦配合表面之间形成第二完整螺纹，其中第二侧钩部分螺纹不延伸到所述第二侧钩的底部；
第三钩部；以及
第四钩部，其比所述第三钩部更轴向地延伸进入到所述转子中；
其中第一侧钩和第二侧钩具有构造成与所述转子的弯曲内表面相配合的弯曲外表面。
9.根据权利要求8所述的多件式锁定叶片，其特征在于，所述锁定叶片包括所述底座与所述第一侧钩之间的第一侧螺钉和所述底座与所述第二侧钩之间的第二侧螺钉。
10.根据权利要求8所述的多件式锁定叶片，其特征在于，所述第一侧钩包括第一凸缘，并且所述第二侧钩包括第二凸缘。
11.根据权利要求8所述的多件式锁定叶片，其特征在于，所述锁定叶片包括从所述底座延伸的叶片。
12.一种蒸汽涡轮，包括：
转子；
多个动叶，其定位在所述转子周围；和
多件式锁定叶片，其定位在所述转子周围；
所述多件式锁定叶片包括底座、第一侧钩和第二侧钩，其中所述底座包括在第一平坦侧上的第一侧底座部分螺纹和在第二平坦侧上的第二侧底座部分螺纹，第一侧底座部分螺纹延伸到所述底座的底部，第二侧底座部分螺纹延伸到所述底座的底部；以及
其中所述第一侧钩具有构造成与所述底座的第一平坦侧配合的第一平坦配合表面，所述第一侧钩包括：
第一侧钩部分螺纹，其延伸进入第一平坦配合表面并对应第一侧底座部分螺纹以在所述底座的第一平坦侧和第一侧钩的第一平坦配合表面之间形成第一完整螺纹，其中第一侧钩部分螺纹不延伸到所述第一侧钩的底部；
第一钩部；以及
第二钩部，其比所述第一钩部更轴向地延伸进入到所述转子中；和
所述第二侧钩具有构造成与所述底座的第二平坦侧配合的第二平坦配合表面，所述第二侧钩包括：
第二侧钩部分螺纹，其延伸进入第二平坦配合表面并对应第二侧底座部分螺纹以在所述底座的第二平坦侧和第二侧钩的第二平坦配合表面之间形成第二完整螺纹，其中第二侧钩部分螺纹不延伸到所述第二侧钩的底部；
第三钩部；以及
第四钩部，其比所述第三钩部更轴向地延伸进入到所述转子中；
其中第一侧钩和第二侧钩具有构造成与所述转子的弯曲内表面相配合的弯曲外表面。
13.根据权利要求12所述的蒸汽涡轮，其特征在于，所述多件式锁定叶片包括所述底座与所述第一侧钩之间的第一侧螺钉和所述底座与所述第二侧钩之间的第二侧螺钉。
14.根据权利要求12所述的蒸汽涡轮，其特征在于，所述第一侧钩包括第一凸缘，并且所述第二侧钩包括第二凸缘，并且其中，所述第一凸缘和所述第二凸缘在大小方面设置为适应所述转子中的锁定叶片沟槽。
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