CN105781625A - 用于安装涡轮动叶的卡具和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了用于安装涡轮动叶的卡具和方法。卡具适于将具有燕尾件的多个涡轮动叶装配至涡轮机的转子轮，转子轮通过间隔轮而与邻近的转子轮分离，该转子轮和该间隔轮各自具有多个周向地对齐的燕尾槽，该卡具包括：涡轮动叶保持件，其具有燕尾件，该燕尾件构造成与该间隔轮的燕尾槽中的一个啮合。动叶保持件燕尾槽的外形使该涡轮动叶的燕尾件与该转子轮的燕尾槽基本上对齐，以用于将涡轮动叶至少部分地转移至其。
Description
技术领域
本发明大体涉及涡轮机，且更具体而言，涉及用于通过使用卡具(fixture)和邻近的间隔轮的燕尾槽将涡轮动叶安装在转子轮的燕尾槽中的卡具和方法。
背景技术
用于涡轮机(诸如涡轮)的转子通常从大的锻件加工而来。从锻件切割的转子轮通常开槽以接纳涡轮动叶的根部以用于装配。由于对更大的涡轮输出和更有效的涡轮性能的需求持续增长，所以在涡轮机中安装更大和更多的铰接涡轮动叶。较后级的涡轮动叶是涡轮中的一个示例，在此，动叶暴露于大范围的流动、负载和强大的动态力。因此，优化这些较后级涡轮动叶的性能以便降低空气动力损失和改善涡轮的热动力性能可为技术难题。
影响这些较后级涡轮动叶的设计的动态特性包括动叶的有效长度、动叶的节径和动叶在超音速和次音速流动区域二者中的高操作速度。阻尼和动叶疲劳是在动叶的机械设计和它们的外形中起作用的其他特性。动叶的这些机械和动态响应特性以及其他(诸如航空热动态特性或材料选择)都影响涡轮动叶的性能与外形之间的关系。因此，较后级涡轮动叶的外形通常包括复杂的叶片几何形状，以用于改善性能同时在大范围的操作条件上使损耗最小化。
复杂叶片几何形状对较后级涡轮动叶的应用在将这些动叶组装在转子轮上时提出了某些难题。例如，转子轮上的邻近的涡轮动叶典型地通过覆盖带环或护罩带环连接在一起，该覆盖带环或护罩带环围绕轮的外围定位，以将工作流体限定在界限分明的路径内且增加动叶的刚度。这些互锁护罩可妨碍动叶在转子轮上的组装。此外，这些动叶的内平台可包括结合成一体的边缘，这也可妨碍它们在转子轮上的组装。
发明内容
本公开的第一方面提供卡具，该卡具适于将具有燕尾件的多个涡轮动叶装配至涡轮机的转子轮，该转子轮通过间隔轮而与邻近的转子轮分离，该转子轮和该间隔轮各自具有多个周向地对齐的燕尾槽。该卡具可包括：涡轮动叶保持件，其具有燕尾件，该燕尾件构造成与该间隔轮的燕尾槽中的一个啮合，其中，该涡轮动叶保持件限定动叶保持件燕尾槽，该动叶保持件燕尾槽具有构造成在其中接收且固定涡轮动叶中的一个的燕尾件的外形，其中，该动叶保持件燕尾槽的外形使该涡轮动叶的燕尾件与该转子轮的燕尾槽基本上对齐，以用于从该间隔轮至少部分地转移至其，其中，该涡轮动叶的燕尾件在固定在该动叶保持件燕尾槽中时与该转子轮的燕尾槽基本上对齐，该涡轮动叶保持件的侧壁协作地啮合周向地邻近的涡轮动叶保持件的侧壁，且其中，该涡轮动叶的燕尾件能够从该动叶保持件燕尾槽可滑动地移除且被引导以用于插入该转子轮的燕尾槽中。
本公开的第二方面提供一种卡具，该卡具用于将具有燕尾件的多个涡轮动叶装配至涡轮机的转子轮，该转子轮具有多个周向地对齐的燕尾槽。该卡具可包括：间隔轮，其将转子轮与邻近的转子轮分离，具有多个周向地对齐的燕尾槽；多个涡轮动叶保持件，其各具有燕尾件，该燕尾件构造成与该间隔轮的燕尾槽中的一个啮合，其中，该多个涡轮动叶保持件中的各个包括燕尾槽，该燕尾槽具有构造成将该涡轮动叶中的一个的燕尾件固定在其中的外形，其中，动叶保持件燕尾槽的各外形使涡轮动叶的燕尾件与该转子轮的一个燕尾槽基本上对齐以用于至少部分地转移至其，其中，各涡轮动叶的燕尾件在固定在动叶保持件燕尾槽中时与该转子轮的燕尾槽对齐，且其中，该涡轮动叶的基本上所有的燕尾件适于从动叶保持件燕尾槽可滑动地移除且被引导以插入该转子轮的燕尾槽中的一个中。
本公开的第三方面提供用于将具有燕尾件的多个涡轮动叶装配在转子轮上的方法，该转子轮具有与该涡轮动叶的燕尾件中的一个互补的多个燕尾槽。该方法可包括：将该多个涡轮动叶的燕尾件装载到对应的多个动叶保持件燕尾槽中，该对应的多个动叶保持件燕尾槽通过将多个涡轮动叶保持件插入在间隔轮中而形成，该间隔轮包括多个周向地对齐的燕尾槽，且在该转子轮的一侧上装配在转子轴上，其中，各涡轮动叶保持件协作地啮合在该间隔轮的燕尾槽内且包括该多个动叶保持件燕尾槽中的一个，该多个动叶保持件燕尾槽中的一个在尺度方面设定为在其中固定该涡轮动叶中的一个的燕尾件；使装载有涡轮动叶的该间隔轮的各动叶保持件燕尾槽与该转子轮的燕尾槽中的一个对齐；和将该涡轮动叶中的各个从该动叶保持件燕尾槽至少部分地转移至该转子轮的对齐的燕尾槽。
技术方案1：一种适于将具有燕尾件112的多个涡轮动叶300、600装配至涡轮机的转子轮500的卡具100、400，所述转子轮500通过间隔轮200而与邻近的转子轮500分离，所述转子轮500和所述间隔轮200各自具有多个周向地对齐的燕尾槽118、202、502，所述卡具100、400包括：
涡轮动叶保持件602，其具有燕尾件112，所述燕尾件112构造成与所述间隔轮200的燕尾槽118、202、502中的一个啮合，其中，所述涡轮动叶保持件602限定动叶保持件燕尾槽118、202、502，所述动叶保持件燕尾槽118、202、502具有构造成在其中接收且固定所述涡轮动叶中的一个的燕尾件112的外形，其中，所述动叶保持件燕尾槽118、202、502的外形使所述涡轮动叶的燕尾件112与所述转子轮500的燕尾槽118、202、502基本上对齐以用于从所述间隔轮200至少部分地转移至其，其中，所述涡轮动叶的燕尾件112在固定在所述动叶保持件燕尾槽118、202、502中时与所述转子轮500的燕尾槽118、202、502基本上对齐，所述涡轮动叶保持件602的侧壁协作地啮合周向地邻近的涡轮动叶保持件602的侧壁，且其中，所述涡轮动叶的燕尾件112能够从所述动叶保持件燕尾槽118、202、502可滑动地移除且被引导以用于插入所述转子轮500的燕尾槽118、202、502中。
技术方案2：根据技术方案1所述的卡具100、400，还包括多个连接的涡轮动叶保持件602，它们各自具有燕尾件112，所述燕尾件112构造成与所述间隔轮200的燕尾槽118、202、502中的一个啮合，其中，多个中的各对邻近的涡轮动叶保持件602的侧壁协作地啮合，以形成围绕所述间隔轮200的径向外周缘周向地间隔的多个动叶保持件燕尾槽118、202、502，各动叶保持件燕尾槽118、202、502具有构造成接收所述涡轮动叶中的一个的燕尾件112的外形。
技术方案3：根据技术方案1所述的卡具100、400，还包括固持装置120，所述固持装置120联接至所述涡轮动叶保持件602，以用于将所述动叶保持件燕尾槽118、202、502固定至所述间隔轮200。
技术方案4：根据技术方案1所述的卡具100、400，其中，所述涡轮动叶保持件602包括多个独立节段111A、111B，所述多个独立节段111A、111B构造成在其相应表面处啮合至少一个其他独立节段，以形成所述涡轮动叶保持件602的外形。
技术方案5：根据技术方案1所述的卡具100、400，其中，所述涡轮动叶保持件602至少部分地由塑料和金属中的一种组成。
技术方案6：根据技术方案1所述的卡具100、400，其中，所述动叶保持件燕尾槽118、202、502的外形包括杉树形状，所述杉树形状具有多个钩部312，所述多个钩部312与多个颈部310交替，所述多个颈部310与所述燕尾件112啮合，所述多个钩部312中的各个具有基本上平坦的接触表面，所述基本上平坦的接触表面与涡轮动叶的燕尾件112啮合。
技术方案7：根据技术方案1所述的卡具100、400，所述动叶保持件燕尾槽118、202、502包括非接触部分，所述非接触部分在所述涡轮动叶保持件602与所述涡轮动叶的燕尾件112啮合时与所述涡轮动叶的燕尾件112分离，所述非接触部分限定窗口空间318和凹穴中的一者，所述凹穴保护所述涡轮动叶保持件602的燕尾槽118、202、502的一部分。
技术方案8：根据技术方案1所述的卡具100、400，其中，所述涡轮动叶保持件602包括偏移差分和互锁卡具100、400中的一者，以用于啮合所述间隔轮200的互补燕尾槽118、202、502。
技术方案9：根据技术方案1所述的卡具100、400，其中，所述涡轮动叶保持件602包括斜切的末梢边缘204。
技术方案10：一种用于将具有燕尾件112的多个涡轮动叶装配至涡轮机的转子轮500的卡具100、400，所述转子轮500具有多个周向地对齐的燕尾槽118、202、502，所述卡具100、400包括：
间隔轮200，其将所述转子轮500与邻近的转子轮500分离，具有多个周向地对齐的燕尾槽118、202、502；
多个涡轮动叶保持件602，其各自具有燕尾件112，所述燕尾件112构造成与所述间隔轮200的燕尾槽118、202、502中的一个啮合，其中，所述多个涡轮动叶保持件602中的各个包括燕尾槽118、202、502，所述燕尾槽118、202、502具有构造成在其中固定所述涡轮动叶300、600中的一个的燕尾件112的外形，其中，动叶保持件燕尾槽118、202、502的各外形使涡轮动叶300、600的燕尾件112与所述转子轮500的一个燕尾槽118、202、502基本上对齐以用于至少部分地转移至其，其中，各涡轮动叶300、600的燕尾件112在固定在动叶保持件燕尾槽118、202、502中时与所述转子轮500的燕尾槽118、202、502对齐，且其中，所述涡轮动叶300、600的基本上所有的燕尾件112适于从动叶保持件燕尾槽118、202、502可滑动地移除且被引导以用于插入所述转子轮500的燕尾槽118、202、502中的一个中。
技术方案11：根据技术方案10所述的卡具，其中，所述多个涡轮动叶保持件中的一个包括多个独立节段，所述多个独立节段构造成在其相应表面处啮合至少一个其他独立节段，以形成所述涡轮动叶保持件的外形。
技术方案12：根据技术方案10所述的卡具，还包括多个固持装置，所述多个固持装置联接至所述间隔轮中的一个和所述多个涡轮动叶保持件中的一个，其中，所述多个固持装置中的各个将涡轮动叶保持件固定至所述间隔轮。
技术方案13：根据技术方案10所述的卡具，其中，动叶保持件燕尾槽的各外形包括在将所述涡轮动叶的燕尾件固定在其中时提供所述转子轮的燕尾槽的查看的窗口空间。
技术方案14：根据技术方案10所述的卡具，其中，动叶保持件燕尾槽的各外形包括杉树形状，所述杉树形状具有多个钩部，所述多个钩部与多个颈部交替，所述多个颈部与所述涡轮动叶中的一个的燕尾件啮合，所述多个钩部中的各个具有基本上平坦的表面，所述基本上平坦的表面与所述涡轮动叶中的一个的燕尾件啮合。
技术方案15：根据技术方案10所述的卡具，其中，所述涡轮动叶保持件包括在所述涡轮动叶保持件与所述涡轮动叶的燕尾件啮合时与所述涡轮动叶的燕尾件分离的一部分，从而限定凹穴，所述凹穴保护所述涡轮动叶保持件的燕尾槽的一部分。
技术方案16：一种用于将具有燕尾件的多个涡轮动叶安装在转子轮上的方法，所述转子轮具有与所述涡轮动叶的燕尾件中的一个互补的多个燕尾槽，所述方法包括：
将多个涡轮动叶保持件插入在间隔轮中，以形成多个动叶保持件燕尾槽；
将所述多个涡轮动叶的燕尾件装载到所述多个动叶保持件燕尾槽中的对应的一个中，所述间隔轮包括多个周向地对齐的燕尾槽且在所述转子轮的一侧上安装在转子轴上，其中，各涡轮动叶保持件协作地啮合在所述间隔轮的燕尾槽内且包括所述多个动叶保持件燕尾槽中的一个，所述多个动叶保持件燕尾槽中的所述一个在尺度方面设定为在其中固定所述涡轮动叶中的一个的燕尾件；
使装载有涡轮动叶的所述间隔轮的各动叶保持件燕尾槽与所述转子轮的燕尾槽中的一个对齐；和
使所述涡轮动叶中的各个从所述动叶保持件燕尾槽至少部分地转移至所述转子轮的对齐的燕尾槽。
技术方案17：根据技术方案16所述的方法，还包括在装载所述涡轮动叶的多个燕尾件之前将所述涡轮动叶保持件中的各个固定至所述间隔轮。
技术方案18：根据技术方案16所述的方法，还包括在所述涡轮动叶已至少部分地转移至所述转子轮的燕尾槽之后从所述间隔轮的对应燕尾槽移除所述涡轮动叶保持件。
技术方案19：根据技术方案16所述的方法，还包括重复所述燕尾件的装载和所述涡轮动叶中的各个从所述动叶保持件燕尾槽到所述转子轮的对齐的燕尾槽的至少部分的转移，直到所述间隔轮上的最后的周向燕尾槽在装载空间处保持打开。
技术方案20：根据技术方案19所述的方法，还包括：
在所述装载空间处将最后剩下的涡轮动叶轴向向内地插入在所述间隔轮的最后的周向燕尾槽的上方，
将最终的涡轮动叶保持件轴向向内地插入在所述最后剩下的涡轮动叶与所述间隔轮的最后的周向燕尾槽之间。
附图说明
图1是处于燃气涡轮形式的常规动力生成系统的示意图。
图2是根据本公开的一个实施例的涡轮动叶保持件的截面例示。
图3是根据本公开的实施例的涡轮动叶保持件的另一截面例示。
图4是根据本公开的一个实施例的间隔轮的透视局部剖开例示，该间隔轮具有多个周向地对齐的燕尾槽和插入在其中的涡轮动叶保持件。
图5是根据本公开的实施例的涡轮动叶燕尾件和涡轮动叶保持件燕尾槽的局部截面图。
图6是根据本公开的一个实施例的间隔轮的透视局部剖开例示，该间隔轮在若干燕尾槽中具有涡轮动叶保持件且在该涡轮动叶保持件中的一些中具有涡轮动叶。
图7是根据本公开的一个实施例的邻近转子轮的具有涡轮动叶保持件的间隔轮的侧面例示，且涡轮动叶正被从间隔轮的涡轮动叶保持件装载至转子轮的燕尾槽。
图8是根据本公开的一个实施例的间隔轮的透视局部剖开例示，其中一个燕尾槽没有涡轮动叶保持件和其中的涡轮动叶。
图9是根据本公开的一个实施例的转子轮的透视局部剖开例示，其中一个燕尾槽具有正径向地插入的最终涡轮动叶。
具体实施方式
空间关系用语，诸如“内”、“外”、“在…之下”、“在…下面”、“较低”、“在…上面”、“较高”、“进口”、“出口”等可在本文中使用以用于描述的简易性，来描述在附图中示出的一个元件或特征相对于另一(多个)元件或(多个)特征的关系。空间关系用语可意图涵盖除在附图中绘出的定向之外的装置在使用或操作中的不同定向或。例如，如果将附图中的装置翻转，那么描述为在其他元件或特征“下面”或“之下”的元件将定向在其他元件或特征“之上”。因此，示例用语“在…下面”可涵盖在…上面和在…下面的定向二者。该装置可以其他方式定向(旋转90度或处于其他定向)，且相应地解释在本文中使用的空间关系描述符。
参考图1，示出处于涡轮机形式的常规动力生成系统10。本公开的实施例可适用于与动力生成系统10(例如，空气冷却的燃气涡轮)一起使用，并且/或者可集成到其构件中。动力生成系统10作为示例示为基于燃烧的涡轮机组件，尽管本公开的实施例还可适用于与可应用的其他类型的涡轮机一起使用。在基于燃烧的涡轮机中，包括多个燃料喷嘴14的燃烧器12典型地位于压缩机16与动力生成系统10的涡轮构件18之间。压缩机16和涡轮构件18可通过可旋转轴20而机械地联接至彼此。
空气22依次流动通过压缩机16、燃烧器12和涡轮构件18。由压缩机16提供的压缩还可增大空气22的温度。(多个)燃料喷嘴14可将燃料提供至燃烧器12，在此，燃料在存在空气22的情况下燃烧以形成热气体细流。来自燃烧器12的热气体细流可进入涡轮构件18，以例如通过使一组涡轮动叶旋转而将机械能施加至可旋转轴20，从而将动力传输回至压缩机16和/或机械地联接至可旋转轴20的任何负载(未示出)。动力生成系统10可包括在压缩机16之前的压缩机进口24，尽管可在将空气压缩和输送至燃烧器12之前而将该空气提供至压缩机16。尽管未在图1中具体地示出，但动力生成系统10可包括具有相应燃烧器12、压缩机16和/或涡轮18的多个级。动力生成系统10还可为由同一操作员控制的若干单独涡轮机中的一个，并且/或者可为更大的动力生成系统的一部分。
参考附图，图2例示卡具100，该卡具100用于将来自涡轮动叶的燕尾突起(图2中未示出)装配至涡轮机的转子轮(未示出)。若干间隔轮可将涡轮机中的各转子轮与其轴向邻近的转子轮分开。在操作中，卡具100可啮合转子轮的燕尾槽，以提供可装配和/或啮合涡轮动叶的构件和场所。在其上具有燕尾突起的涡轮动叶可啮合卡具100内的互补的燕尾槽。各涡轮动叶可通过卡具100而机械地联接至间隔轮。卡具100内的燕尾槽可与邻近间隔轮的转子轮的类似尺寸和外形的燕尾槽基本上轴向地对齐(即，基本上沿转子的方向对齐)。涡轮动叶可至少部分地从卡具100轴向地转移至邻近的转子轮的燕尾槽。如本文所使用的，用语“转移”或“轴向转移”指将涡轮动叶从一个位置(例如通过滑动运动)移动至另一位置的过程，诸如从卡具100内的燕尾槽之间移动到邻近的转子轮的燕尾槽中。因此，卡具100和本文中论述的其他卡具的实施例可允许将涡轮动叶在不直接接触间隔轮的情况下安装在涡轮机内。本公开的实施例还提供通过使用卡具100的实施例来安装涡轮动叶的方法。
卡具100可包括涡轮动叶保持件110或处于涡轮动叶保持件110的形式，且作为示例，在图2中示出且在本文中论述单个涡轮动叶保持件110。论述涡轮动叶保持件110的示例特征，以进一步例示其与其他构件的使用，包括其他涡轮动叶保持件110。涡轮动叶保持件110可为单一的构件或可由沿特定表面(在图2中用假想线示出)接触彼此的多个独立节段111A、111B组成。当啮合另一独立节段111A、111B时，独立节段111A、111B可形成涡轮动叶保持件的外形。涡轮动叶保持件110在图2中示为包括两个独立节段111A、111B，但要理解，可在本公开的实施例中使用任何期望数量的独立节段。独立节段111A、111B可通过对应的表面之间的物理接触、焊接、互补制造或加工、和/或用于提供两个构件之间的邻近放置或机械联接的其他过程来啮合彼此。涡轮动叶保持件110可由各种结构材料构成，以适应特定应用，且例如可实现为塑料构件、由钢形成或包括钢的金属构件、和/或具有陶瓷和/或金属物质的组合的构件。
燕尾件112可从涡轮动叶保持件110延伸且可定形、定尺度、或以其他方式构造成啮合定位在两个或更多个对应转子轮之间的间隔轮的燕尾槽。邻近的间隔轮又可包括若干周向地对齐的燕尾槽。涡轮动叶保持件110的部分可从燕尾件112沿一个方向侧向地延伸特定距离w1且沿不同方向侧向地延伸另一距离w2。距离w1、w2可基本上等于彼此或可相差预定值，使得涡轮动叶保持件110在一个侧面上与从相反侧面相比从燕尾件112侧向地延伸更远。在图2的示例中，距离w1作为示例示为显著大于w2。在任何情况下，具有不同尺寸的距离w1、w2可提供例如用于涡轮动叶保持件110在安装期间的定向的物理引导或参考，使得各涡轮动叶保持件110(和/或其独立节段111A、111B)将沿特定方向和/或定向来安装。
如在本文中的其他地方论述的，间隔轮的燕尾槽可与一个或更多个邻近的转子轮的燕尾槽至少部分地对齐。涡轮动叶保持件110还可包括燕尾件112表面上的轮廓114，以匹配地啮合间隔轮内的使用涡轮动叶保持件110的对应燕尾槽。涡轮动叶保持件110的两个侧壁116可定形为在操作期间啮合其他涡轮动叶保持件110，如在本文中的其他地方描述的。
涡轮动叶保持件110可包括燕尾槽118和用于接收、保持和/或匹配地啮合特定构件的轮廓表面的其他特征，例如，涡轮动叶燕尾突起。燕尾槽118可定位在两个侧壁116之间。如图2所示，突出高于涡轮动叶保持件110中的燕尾槽119的最内区域的燕尾件112可形成基本上C形和/或Y形的构件。固持装置120可随意地提供在涡轮动叶保持件110之上、联接至涡轮动叶保持件110和/或与涡轮动叶保持件110成为整体。固持装置120可处于用于将一个结构联接至另一结构的一个或更多个机械构件的形式，包括但不限于：固持螺栓、粘合剂、轨道、实心可弯曲构件、联接构件、和/或用于将一个构件固持在另一个内和/或固持为与其邻近的机械装置。在操作中，固持装置120可移动至促动或锁紧位置，例如，接触间隔轮，以阻碍或阻止涡轮动叶保持件110的轴向运动。固持装置120的这些特征可将卡具100的涡轮动叶保持件110固定在安装位置中。固持装置120可延伸穿过并且/或者附接至涡轮动叶保持件110的一个或更多个轴向侧面。在实施例中，固持装置120可处于轴向地延伸穿过涡轮动叶保持件110的杆的形式，且可包括特定侧面上的操纵点(例如手柄)以啮合和/或脱离固持装置120。还要理解的是，固持装置120可处于多个构件的形式，无论是与彼此互补的还是与彼此独立的。
涡轮动叶保持件110的其他特征和构件可提供或增强在涡轮动叶保持件110与间隔轮之间的机械联接。如通过图2和3中的示例所示的，涡轮动叶保持件110可包括具有对应距离w1、w2的两个独立节段111A、111B、和/或具有第一宽度(w1)的第一表面122(例如，面向前的表面)和具有第二宽度(w2)的第二表面124(例如，面向后的表面)。在独立节段111A、111B和/或第一和第二表面122、124的宽度之间的差异可形成“偏移差分”(即，两个对应和/或相反表面之间的尺寸差异，在图3中由D偏移标出的)，其用于当安装在间隔轮内时维持涡轮动叶保持件110的特定定向。此外或备选地，涡轮动叶保持件110可包括互锁卡具126(以假想线示出)，类似于键或键型装置中的那些，以用于啮合位于涡轮间隔轮上或内的互补卡具。在图3的示例中，互锁卡具126示为来自涡轮动叶保持件110的突起，但备选地可处于从涡轮动叶保持件110的结构移除和/或与其一体的槽或脊的形式。互锁卡具126可在安装期间保持涡轮动叶保持件110的期望定向，以阻止例如涡轮动叶保持件110的相反安装。
转到图4，示出啮合间隔轮200的卡具100的若干涡轮动叶保持件110。特定涡轮动叶保持件110的各燕尾件112可以以用于啮合间隔轮200的对应燕尾槽202的特定形状形成，从而允许涡轮动叶保持件110围绕间隔轮200周向地布置。在示例实施例中，涡轮动叶保持件110的燕尾件112可包括相对于其结构的其余部分斜切的(chamfered)末梢边缘204。为了与燕尾件112互补，燕尾槽202可处于斜切槽的形式，该斜切槽从间隔轮200的结构移除、蚀刻到该结构中或以其他方式形成在该结构内。在燕尾件112包括斜切末梢边缘204的情况下，燕尾槽202可处于互补槽、卡具等的形状，以用于接收燕尾件112和/或类似外形的构件。涡轮动叶保持件110可接收涡轮动叶且将涡轮动叶固定在它们相应的燕尾槽118内，从而允许各涡轮动叶的部分通过卡具100的一个或更多个涡轮动叶保持件110固定至间隔轮200。
间隔轮200的各燕尾槽202可间隔开或以其他方式定位，以用于与转子轮的对应燕尾槽基本上对齐，从而允许燕尾槽118与邻近的转子轮的对应燕尾槽基本上对齐或以其他方式连续。如本文所使用的，用语“基本对齐”或“基本上对齐”指两个构件(例如，槽)之间的任何对齐，这准许单个构件(例如，涡轮动叶燕尾件)延伸通过涡轮动叶保持件110的燕尾槽118和其他燕尾槽并且/或者在它们之间转移无需首先被处理或修改。在本公开的实施例中，当涡轮动叶定位在两个转子轮之间时，涡轮动叶保持件110的燕尾槽118和与邻近的转子轮的燕尾槽之间的基本对齐可允许涡轮动叶定位在涡轮动叶保持件110的燕尾槽118内且至少部分地转移至涡轮动叶110的燕尾槽118。
在将涡轮动叶保持件110放置在间隔轮200的燕尾槽202内之后，涡轮动叶保持件110的侧壁116可协作地啮合彼此(例如，通过直接或间接接触)，以将各涡轮动叶保持件110固定且维持在间隔轮200上。卡具100可实现为多个涡轮动叶保持件110，其中对应的燕尾槽围绕间隔轮200的径向外周缘周向地间隔。各涡轮动叶保持件110和/或其独立节段111A、111B(图2)可与彼此独立，且可提供任何数量的涡轮动叶保持件。涡轮动叶保持件110可一起构成特定元件(例如，间隔轮)的弧形节段、和/或涡轮动叶保持件110的完整周向组。涡轮动叶保持件110可与彼此独立和/或通过螺栓接头、焊接、互补加工和/或各涡轮动叶保持件110(或其的节段)的制作等来连接。涡轮动叶组可安装在卡具100的各周向地定位的涡轮动叶保持件110内。
涡轮动叶保持件110可包括用于增强其的用途和/或与间隔轮200的啮合的特征。例如，间隔轮200的燕尾槽202可在尺度方面设定为允许若干尺度中或仅一个尺度中的滑动移动和/或啮合，使得可根据需要插入或移除卡具100的涡轮动叶保持件110。偏移差分D偏移(图3)和互锁卡具126(图3)还可限定涡轮动叶保持件110完全地插入特定燕尾槽202中的点，且可阻碍沿不正确的方向或超过预定限制的滑动移动和/或啮合。一些涡轮动叶保持件110的特征可在于具有不同形状、尺寸、宽度等的燕尾槽118。在该情况中，涡轮动叶保持件110根据需要更改或代替具有不同燕尾槽118的涡轮动叶保持件110，以用于特定应用。如在图5中所进一步示出的，当涡轮动叶保持件110被接收在其中时，涡轮动叶保持件110中的一个或更多个燕尾槽118的外形可提供在与间隔轮200邻近的转子轮中的对应燕尾槽的轴向查看(axialview)。
在图5中，示出涡轮动叶300与涡轮动叶保持件110之间的啮合的几何特征。图5包括涡轮动叶保持件110的截面图，该涡轮动叶保持件110通过在燕尾槽118内接收燕尾突起302而啮合涡轮动叶300。在具有涡轮动叶保持件110和涡轮动叶300的涡轮的操作期间，涡轮动叶300当由流体流靠着其表面促动时可作为一种叶片移动(例如，通过旋转)。涡轮动叶保持件110的燕尾槽118可包括具有基本上波状的或“杉树”形状，其中多个颈部310与钩部312(例如，处于突起或类似表面的形式)交替，以用于在有或没有两个构件之间的遍布燕尾槽118的直接接触的情况下啮合涡轮动叶300的类似轮廓的表面。各颈部310可包括基本上平坦的接触表面，以用于啮合涡轮动叶300的燕尾件。尽管燕尾槽118作为示例示为与涡轮动叶300的截面基本上互补，但要理解的是，燕尾槽118可为任何期望的形状或几何形状，例如，基本上v形的槽、一个或更多个三角形楔、矩形或半圆形槽、以复合几何形状形成的槽等。
若干钩部312可包括非接触部分(例如，表面)，该非接触部分当涡轮动叶保持件110啮合涡轮动叶300时与涡轮动叶300的燕尾件分离。这些非接触部分可限定涡轮动叶保持件110与涡轮动叶300之间的一组凹穴314。凹穴314可相对于由例如涡轮动叶300之间的制造变化引起的损伤、振动运动或损伤、外部震动和事件、两个构件之间的摩擦接触等保护涡轮动叶保持件110的燕尾槽118的部分。可例如通过从涡轮动叶保持件110移除材料的部分并且/或者以其他方式制造或修改涡轮动叶保持件110以限定凹穴314而形成凹穴314。尤其，凹穴314可阻止涡轮动叶保持件110在敏感部位处接触涡轮动叶300。在操作中，涡轮动叶保持件110和涡轮动叶300可在遍布燕尾槽118和涡轮动叶300分布的一组接触表面316处啮合彼此。凹穴314还可通过制造、修改并且/或者以其他方式加工涡轮动叶300以形成涡轮动叶300与燕尾槽118之间的分离而形成。
燕尾突起302可包括高度尺度H，该高度尺度H具有比燕尾槽118的对应高度尺度小的大小。这些相异的高度可形成在两个构件之间的间隔差分，且限定窗口空间318。尽管在图5中作为示例示出一个窗口空间318，但要理解的是，在本公开的实施例中，多个窗口空间318可限定在涡轮动叶保持件110与涡轮动叶300之间。还要理解的是，凹穴314还可作用为至少部分的窗口，以用于提供在涡轮动叶保持件110与涡轮动叶300(在该处可应用)之间的查看。当燕尾突起302安装在涡轮动叶保持件110内时，窗口空间318可存在于燕尾槽118与燕尾突起302之间。当燕尾突起302定位和/或固定在燕尾槽118内时，窗口空间318可提供转子轮(未示出)的对齐的燕尾槽的轴向查看。在图5中作为示例，涡轮动叶300示为包括燕尾突起302且涡轮动叶保持件110示为包括燕尾槽118。在备选实施例中，涡轮动叶保持件110可包括燕尾槽而非燕尾突起302。在该情况中，在备选实施例中，涡轮动叶保持件110可修改或倒转，以准许来自涡轮动叶保持件110互补燕尾突起(例如，燕尾件112(图2))与涡轮动叶保持件300的燕尾槽之间的啮合。当这些修改和/或备选方案呈现时，在本文中论述的其他特征可适当地更改并且/或者保持相同。
转到图6，本公开的实施例可包括卡具400，该卡具400用于将具有燕尾件的若干涡轮动叶装配到转子轮上。卡具400可包括或连接至一个或更多个间隔轮200，该间隔轮200定位在两个周向地邻近的转子轮(未示出)之间。周向地邻近的涡轮动叶保持件110可例如通过它们的侧壁116(图1、3)之间的接触来与彼此协作地啮合。各间隔轮200可包括遍布其外径向表面周向地分布的多个周向地对齐的燕尾槽202。卡具400可包括若干涡轮动叶保持件110，该若干涡轮动叶保持件110借助于其上的燕尾件112来啮合间隔轮200的燕尾槽202。涡轮动叶保持件110的燕尾槽118可相对于间隔轮200从燕尾件112径向地移位。各涡轮动叶保持件110的燕尾槽118可在形状和/或尺度方面设定为将涡轮动叶300的燕尾突起302固定在其中。如图6所示，涡轮动叶保持件110可啮合间隔轮200，且可以可选地包括由间隔轮200与一个或更多个涡轮动叶保持件110之间的分离距离限定的特征，例如，与在本文中示出和论述的那些类似的凹穴和窗口空间(例如，凹穴314(图3)和窗口空间(318))。
在其上具有燕尾突起302的若干涡轮动叶300可安装在卡具400内并且/或者联接至卡具400。燕尾突起302可在形状、尺度等方面设定为与间隔轮200的若干燕尾槽202中的一个啮合。在涡轮动叶300的燕尾突起302啮合燕尾槽118的情况下，形成涡轮动叶300与间隔轮200之间的机械联接。可涡轮动叶300通过涡轮动叶保持件110对间隔轮200的机械联接可阻止例如间隔轮200与各涡轮动叶300之间的直接的物理接触。通过涡轮动叶保持件110的机械联接还可形成涡轮动叶300与转子轮的互补构件之间的轴向对齐。
转到图7，示出卡具400和转子轮500的实施例。涡轮动叶保持件110的燕尾槽118当啮合间隔轮200时可定位成与转子轮500的对应燕尾槽502至少基本上对齐。涡轮动叶保持件110的燕尾槽118的形状和/或尺度可提供通道，以用于将涡轮动叶300引导插入到卡具400和转子轮500的燕尾槽502中。在操作中，卡具400可在结构上支撑涡轮动叶300，且准许至少部分地转移至转子轮500。在安装卡具400之后，各涡轮动叶保持件110的燕尾槽118可与转子轮500的燕尾槽502基本上对齐。涡轮动叶300可在涡轮动叶保持件110和转子轮500的燕尾槽118、502之间移动(诸如，通过滑动运动)。
卡具400的若干涡轮动叶保持件110可与彼此互相连接或接触。即，涡轮动叶保持件110可在提供在其上的邻近的侧壁116(图1、3)、或互锁卡具126(图3)、联接构件等处与彼此接触。卡具400还可包括一个或更多个固持装置120(图2)，该一个或更多个固持装置120联接至例如涡轮动叶保持件110或间隔轮200，以将涡轮动叶300固定至卡具400(例如，在间隔轮200处)和转子轮500。除了涡轮动叶保持件110的燕尾槽118之外，转子轮500的燕尾槽502可包括图5中示出且在本文中其他地方论述的几何特征中的至少一些。具体而言，燕尾槽118、502可处于波状或“杉树”形状的形式，其中在其上具有多个颈部310(图5)和钩部310(图5)，以用于在对应的平坦表面处啮合涡轮动叶300的燕尾突起302。燕尾槽118、502还可在外形和/或尺度方面设定为限定在燕尾槽118、502与涡轮动叶300的燕尾突起302之间的一个或更多个凹穴314(图5)，以保护燕尾槽118、502的对应部分。要理解的是，本公开的实施例可适用于如下转子轮500，该转子轮500构造为用于不同类型的涡轮动叶300，诸如弯曲的(即，非平坦的)轴向入口涡轮动叶(未示出)。涡轮动叶保持件110的形状、轴向外形和/或定向可修改，以用于该可适用的应用。
转到图8，本公开的实施例提供用于将涡轮动叶安装在转子轮内和/或上的方法。更具体而言，根据本公开的方法可包括将具有燕尾突起302的若干涡轮动叶300装配到转子轮200上。转子轮200的燕尾槽202可在尺寸、尺度等方面设定为与涡轮动叶300中的一个的燕尾突起302互补。若干涡轮动叶300的燕尾突起302可各自装载到一个涡轮动叶保持件110的对应的燕尾槽118中(例如，沿轴向方向)。各涡轮动叶保持件110的燕尾件112可插入到围绕间隔轮200周向地定位的若干燕尾槽202中的一个中。本公开的方法可包括将一个或更多个涡轮动叶保持件110固定至间隔轮200，例如，通过促动并且/或者锁紧固持装置120，该固持装置120联接至间隔轮200或涡轮动叶保持件120。间隔轮200的各燕尾槽202可从对应的燕尾槽502(图7)径向地移位且围绕转子轮500(图7)周向地定位。各涡轮动叶保持件110可通过燕尾件112而协作地啮合对应的燕尾槽202，从而将涡轮动叶300的燕尾突起302固定至间隔轮200的燕尾槽202的径向位置。
转到图9，示出根据本公开的实施例的其他方法步骤。在图8中示出和在本文中的其他地方论述的装载步骤之后，在其中具有涡轮动叶300的各涡轮动叶保持件110的燕尾槽118可与转子轮500的特定燕尾槽502至少基本地对齐。形成燕尾槽118、502之间的至少基本的对齐可允许涡轮动叶300在接下来的过程步骤中从涡轮动叶保持件110至少部分地转移至转子轮500。具体而言，根据本公开的方法可包括将涡轮动叶300从涡轮动叶保持件110至少部分地转移到对齐的燕尾槽504或转子轮500中(例如，通过轴向移动)。
根据本公开的方法可包括以预定顺序或方式将涡轮动叶300装载到涡轮动叶保持件110上，和将涡轮动叶300至少部分地转移到转子轮500上。本文中论述的用于装载和至少部分地转移涡轮动叶300的步骤可重复，直到转子轮200(图3、5-8)的一个燕尾槽202(图3、5-8)在特定装载空间处保持打开。最终涡轮动叶600可在不使用涡轮动叶保持件110的情况下装载且最初至少部分地装载至转子轮500。最终涡轮动叶600可通过被径向朝内地插入在两个涡轮动叶300之间而至少部分地转移至转子轮500的燕尾槽502，使得该最终涡轮动叶从转子轮200的最后的空闲燕尾槽202空间地移位。最终涡轮动叶保持件602然后可轴向地插入到间隔轮200的燕尾槽202与最终涡轮动叶600之间的间隙中，使得最终涡轮动叶600在结构上由最终涡轮动叶保持件602和转子轮500二者支撑。
本公开的实施例可提供若干技术和商业设置，作为示例在本文中论述了其中的一些。本文中论述的卡具和方法的实施例可提供旋转构件(诸如在涡轮机中使用的那些)的基本上一致的制造和/或组装。本公开的实施例还可用于需要至少部分地拆卸旋转构件和/或涡轮级的过程和/或事件，诸如在检查特定构件(例如，蒸汽或燃气涡轮的三级动叶)的热气体路径区段期间。具有涡轮动叶保持件的卡具的应用还可允许安装和移除涡轮动叶，而无需首先从转子的壳体中取出转子。要理解的是，本公开的实施例可在其他操作和/或保养情况下提供在本文中未具体提出的的优势和特征。
本文中使用的用语仅用于描述特定实施例且不意图限制本公开。如在本文中使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”意图也包括复数形式，除非上下文另外清楚地指出。还应理解的是，当用在本说明书中时，用语“包括”、和/或“包括…的”说明所叙述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或构件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、构件和/或它们的组合的存在。
本书面说明使用示例以公开本发明，包括最佳实施方式，并且使任何本领域技术人员能够实践本发明，包括制造并且使用任何设备或系统并且实行任何合并的方法。本发明的可取得专利的范围由权利要求限定，并且可包含本领域人员想到的其他示例。如果这些其他示例包括不与权利要求的字面语言不同的结构元件，或者如果这些其他示例包括与权利要求的字面语言无显著差别的等同结构元件，则这些其他示例意图在权利要求的范围内。
Claims (10)
1.一种适于将具有燕尾件(112)的多个涡轮动叶(300、600)装配至涡轮机的转子轮(500)的卡具(100、400)，所述转子轮(500)通过间隔轮(200)而与邻近的转子轮(500)分离，所述转子轮(500)和所述间隔轮(200)各自具有多个周向地对齐的燕尾槽(118、202、502)，所述卡具(100、400)包括：
涡轮动叶保持件(602)，其具有燕尾件(112)，所述燕尾件(112)构造成与所述间隔轮(200)的燕尾槽(118、202、502)中的一个啮合，其中，所述涡轮动叶保持件(602)限定动叶保持件燕尾槽(118、202、502)，所述动叶保持件燕尾槽(118、202、502)具有构造成在其中接收且固定所述涡轮动叶中的一个的燕尾件(112)的外形，其中，所述动叶保持件燕尾槽(118、202、502)的外形使所述涡轮动叶的燕尾件(112)与所述转子轮(500)的燕尾槽(118、202、502)基本上对齐以用于从所述间隔轮(200)至少部分地转移至其，其中，所述涡轮动叶的燕尾件(112)在固定在所述动叶保持件燕尾槽(118、202、502)中时与所述转子轮(500)的燕尾槽(118、202、502)基本上对齐，所述涡轮动叶保持件(602)的侧壁协作地啮合周向地邻近的涡轮动叶保持件(602)的侧壁，且其中，所述涡轮动叶的燕尾件(112)能够从所述动叶保持件燕尾槽(118、202、502)可滑动地移除且被引导以用于插入所述转子轮(500)的燕尾槽(118、202、502)中。
2.根据权利要求1所述的卡具(100、400)，还包括多个连接的涡轮动叶保持件(602)，它们各自具有燕尾件(112)，所述燕尾件(112)构造成与所述间隔轮(200)的燕尾槽(118、202、502)中的一个啮合，其中，多个中的各对邻近的涡轮动叶保持件(602)的侧壁协作地啮合，以形成围绕所述间隔轮(200)的径向外周缘周向地间隔的多个动叶保持件燕尾槽(118、202、502)，各动叶保持件燕尾槽(118、202、502)具有构造成接收所述涡轮动叶中的一个的燕尾件(112)的外形。
3.根据权利要求1所述的卡具(100、400)，还包括固持装置(120)，所述固持装置(120)联接至所述涡轮动叶保持件(602)，以用于将所述动叶保持件燕尾槽(118、202、502)固定至所述间隔轮(200)。
4.根据权利要求1所述的卡具(100、400)，其中，所述涡轮动叶保持件(602)包括多个独立节段(111A、111B)，所述多个独立节段(111A、111B)构造成在其相应表面处啮合至少一个其他独立节段，以形成所述涡轮动叶保持件(602)的外形。
5.根据权利要求1所述的卡具(100、400)，其中，所述涡轮动叶保持件(602)至少部分地由塑料和金属中的一种组成。
6.根据权利要求1所述的卡具(100、400)，其中，所述动叶保持件燕尾槽(118、202、502)的外形包括杉树形状，所述杉树形状具有多个钩部(312)，所述多个钩部(312)与多个颈部(310)交替，所述多个颈部(310)与所述燕尾件(112)啮合，所述多个钩部(312)中的各个具有基本上平坦的接触表面，所述基本上平坦的接触表面与涡轮动叶的燕尾件(112)啮合。
7.根据权利要求1所述的卡具(100、400)，所述动叶保持件燕尾槽(118、202、502)包括非接触部分，所述非接触部分在所述涡轮动叶保持件(602)与所述涡轮动叶的燕尾件(112)啮合时与所述涡轮动叶的燕尾件(112)分离，所述非接触部分限定窗口空间(318)和凹穴中的一者，所述凹穴保护所述涡轮动叶保持件(602)的燕尾槽(118、202、502)的一部分。
8.根据权利要求1所述的卡具(100、400)，其中，所述涡轮动叶保持件(602)包括偏移差分和互锁卡具(100、400)中的一者，以用于啮合所述间隔轮(200)的互补燕尾槽(118、202、502)。
9.根据权利要求1所述的卡具(100、400)，其中，所述涡轮动叶保持件(602)包括斜切的末梢边缘(204)。
10.一种用于将具有燕尾件(112)的多个涡轮动叶装配至涡轮机的转子轮(500)的卡具(100、400)，所述转子轮(500)具有多个周向地对齐的燕尾槽(118、202、502)，所述卡具(100、400)包括：
间隔轮(200)，其将所述转子轮(500)与邻近的转子轮(500)分离，具有多个周向地对齐的燕尾槽(118、202、502)；
多个涡轮动叶保持件(602)，其各自具有燕尾件(112)，所述燕尾件(112)构造成与所述间隔轮(200)的燕尾槽(118、202、502)中的一个啮合，其中，所述多个涡轮动叶保持件(602)中的各个包括燕尾槽(118、202、502)，所述燕尾槽(118、202、502)具有构造成在其中固定所述涡轮动叶(300、600)中的一个的燕尾件(112)的外形，其中，动叶保持件燕尾槽(118、202、502)的各外形使涡轮动叶(300、600)的燕尾件(112)与所述转子轮(500)的一个燕尾槽(118、202、502)基本上对齐以用于至少部分地转移至其，其中，各涡轮动叶(300、600)的燕尾件(112)在固定在动叶保持件燕尾槽(118、202、502)中时与所述转子轮(500)的燕尾槽(118、202、502)对齐，且其中，所述涡轮动叶(300、600)的基本上所有的燕尾件(112)适于从动叶保持件燕尾槽(118、202、502)可滑动地移除且被引导以用于插入所述转子轮(500)的燕尾槽(118、202、502)中的一个中。
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