CN107208490B - 具有用于涡轮叶片的锁定装置的叶片固定装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于涡轮叶片的锁定装置(2)，所述锁定装置阻止涡轮叶片的径向的和轴向的移动，其中所述锁定装置(2)的特征在于设有保持件(10)，所述保持件具有突起部(15)，所述突起部伸入到在涡轮叶片根部(3)中的凹部(17)中并且阻止轴向的移动。

Description

具有用于涡轮叶片的锁定装置的叶片固定装置

技术领域

本发明涉及一种转子，其包括：至少一个涡轮叶片和用于轴向和径向锁定涡轮叶片的锁定装置，其中转子包括叶片槽，并且涡轮叶片包括涡轮叶片根部，其中叶片槽和涡轮叶片根部匹配于叶片槽，其中锁定装置具有保持件，所述保持件设置在叶片槽和涡轮叶片根部之间。

背景技术

叶片固定装置通常用于将工作叶片固定在流体机械的、尤其蒸汽轮机的转子上。通过转子的相对高的转速，设置在转子上的工作叶片承受高的离心力。因此，涡轮叶片的涡轮叶片根部必须经受住大的力并且在叶片槽中被径向向外挤压。除了离心力以外，强的振动负荷是另一问题，其能够造成机械损伤，材料疲劳。叶片根部的由于在叶片槽内的蒸汽加载或振动而引起腐蚀和缓慢移动(Wanderbewegung)是另外的问题。为了将涡轮叶片根部固定在叶片槽之内，已知不同的解决方案，例如金属楔形件、弹簧环或密封件。金属楔形件形成所属的叶片根部在叶片槽之内的轴向以及径向的锁止，然而在工作叶片大时，借助于这种金属楔形件难于在旋转期间沿径向方向产生足够的保持力。此外，金属楔形件在蒸汽介质中较长时间运行时显示出腐蚀特性，这使拆卸变得困难。

已知轴向穿过的工作叶片，所述涡轮机在涡轮机例如蒸汽轮机中由于运行负载而需要如下结构，所述结构承受涡轮叶片的轴向的运行力并且将叶片保持在其轴向位置中。这种锁定装置也称作轴向的锁定装置。通常，在这种轴向的锁定装置中，设置有两个凹口，所述凹口彼此重叠地构成。然而，凹口的重叠通常带来提高的负载进而意味着在涡轮机制造中的适用性受限制。

发明内容

本发明基于的目的是提供一种流体机械中的叶片固定装置，在所述叶片固定装置中经过长的运行时间确保叶片、所属的叶片保持架的精确且固定的保持。

所述目的通过一种转子实现，其包括：至少一个涡轮叶片和用于轴向和径向地锁定涡轮叶片的锁定装置，其中转子包括叶片槽，并且涡轮叶片包括涡轮叶片根部，其中叶片槽和涡轮叶片根部匹配于叶片槽，其中锁定装置具有保持件，所述保持件设置在叶片槽和涡轮叶片根部之间，其中保持件具有突起部，所述突起部设置到涡轮叶片根部中的凹部中，其中突起部接合到凹部中，使得阻止保持件沿轴向方向移动，其中锁定装置具有力弹簧，所述力弹簧将由转子沿径向方向作用的力施加到涡轮叶片上。

因此，借助于本发明提出：将锁定装置设置到转子和涡轮叶片根部之间的空间中。所述空间优选设置在转子中。因此，由空间形成的凹口沿径向向内的方向朝向旋转轴线移动。由此，作用的力更好地分布到转子上。

有利的改进方案在下文中给出。

在一个改进方案中，将保持件直接集成到叶片根部中。在此，沿轴向方向观察，所述保持件选择性地沿径向向内的方向在叶片根部的前缘上或优选在叶片根部的后缘上形成。在实现轴向凹部的情况下，在此可在前缘和后缘上成形，所述凹部还使改型的叶片能够轴向推入。

在一个有利的改进方案中，锁定装置具有板，所述板设置在保持件中的第二凹部和转子凹部中，其中板接合到第二凹部中和转子凹部中，使得阻止板沿轴向方向移动。

因此，有效地避免保持件沿轴向方向的有效移动。在此，板设置在转子凹部中和在保持件中的第二凹部中，进而形成用于防止保持件能够沿轴向方向移动的止动机构。

在一个优选的改进方案中，在叶片槽和保持件之间设置有力弹簧。

借助于所述力弹簧将力由转子施加到涡轮叶片根部上。在运输时以及在运行中重要的是，刚好在旋转速度低时将力施加到涡轮叶片根部上，所述涡轮叶片根部沿径向方向作用。由此，进一步避免涡轮叶片由于摩擦效应而引起的沿轴向方向的移动。从特定的旋转速度起，沿径向方向作用到涡轮叶片上的离心力大至，使得可忽略由力弹簧引起的弹簧力的影响。

有利地，力弹簧在叶片槽和叶片根部之间设置在保持件旁边。

这是特别简单且结构上的解决方案，其可通过简单的机构制造。

在另一有利的改进方案中，叶片根部具有沿轴向方向观察设置的前缘和沿轴向方向观察与前缘相对地设置的后缘，其中保持件从前缘伸至后缘。

现在，在此根据本发明有利地提出：改进保持件，使得沿轴向方向的尺寸大至使得保持件从前缘伸至后缘。

在另一有利的改进方案中，第一锁定板设置在前缘上，而第二锁定板设置在后缘上。

由此，有效地阻止保持件在轴向方向上沿一个轴向方向和沿相反的轴向方向移动。

在另一有利的改进方案中，第一力弹簧设置在前缘上，而第二力弹簧设置在后缘上。

由此，能够进一步使尤其在启动或在运输时产生的力和振动的对称分布最小化。

在另一有利的改进方案中，突起部沿环周方向(关于旋转轴线)伸长地构成。

伸长的构造方式通常是相对简单的制造法，这在此引起成本节约。

有利地，突起部具有矩形的横截面。

在另一有利的改进方案中，突起部构成为圆柱体并且接合到构成为盲孔的凹部中。这是突起部的伸长地构成的形状的替选方案。在这里有利地提出的盲孔上作用有点状施加的力，构成为突起部的圆柱体接合在所述盲孔中。

有利地，转子凹部和第二凹部沿径向方向上下设置。

通过沿径向方向上下设置的定向，有效地避免板翻转。本发明的上文所描述的特性、特征和优点以及实现这些的方式和方法结合下面的实施例的描述变得更清楚且更易理解，所述实施例结合附图详细阐述。

附图说明

下面，根据附图描述本发明的实施例。所述附图没有按比例示出实施例，更确切地说用于阐述的附图以示意的和/或略微失真的方式示出。关于在附图中直接可识别的原理的补充方面，参照所附的现有技术。

附图示出：

图1示出锁定装置的立体视图；

图2示出锁定装置的第一变型方案的横截面视图；

图3示出根据图2中的第一变型方案的保持件的立体图；

图4示出图3中的保持件的另一立体图；

图5示出板的立体图；

图6示出根据第二变型方案的锁定装置的横截面视图；

图7示出根据图6中的第二变型方案的保持件的立体图；

图8示出图7中的保持件的另一立体图；

图9示出板的立体图；

图10示出根据第三变型方案的锁定装置的横截面视图；

图11示出根据第三变型方案的保持件的立体视图；

图12示出第三变型方案的根据图11的保持件的另一立体视图；

图13示出用于第三变型方案的板的示图；

图14示出根据第四变型方案的锁定装置的横截面视图；

图15示出根据第四变型方案的锁定装置的一部分的横截面视图。

具体实施方式

图1示出锁定装置1。根据图1能看到转子2的和涡轮叶片根部3的一部分。为了清楚，没有示出涡轮叶片的叶身。转子具有叶片槽4。所述叶片槽4能够是平行于转子的旋转轴线5构成的叶片槽4。叶片槽4同样能够是弯曲的叶片槽4，所述叶片槽于是沿轴向方向7设置在前缘上。

旋转轴线5和轴向方向7彼此平行地设置。转子2围绕旋转轴线5以一定的转动速度旋转。涡轮叶片匹配在叶片槽4中，使得在涡轮叶片根部3和叶片槽4之间产生尽可能小的间隙。在没有锁定装置8的情况下，涡轮叶片能够沿轴向方向7自由地移动。

转子2和涡轮叶片能够是涡轮机的、例如蒸汽轮机的一部分。在流体机械启动期间离心力还是相对小的，并且在运输时丝毫不存在离心力。由此产生涡轮叶片能够沿轴向方向7移动的可能性。通过锁定装置8阻止这种情况。从一定的旋转频率起，离心力大至，使得涡轮叶片在叶片槽4中压靠所谓的承载侧壁，进而得到稳定的位置。从所述特定的旋转频率起，轴向的移动是难于实现的。借助于锁定装置8有效地阻止涡轮叶片沿轴向方向7和沿径向方向的移动。锁定装置8包括保持件10。图1至5示出保持件10的第一构成方案。保持件10设置在叶片槽4和涡轮叶片根部3之间。保持件10包括前侧11，所述保持件设置在前缘6上。后侧12设在与前侧11相对置的侧上(仅在图2中可见)。保持件10具有上侧13和下侧14。上侧13与下侧14相对地设置。上侧13贴靠在涡轮叶片根部3的下侧上，如在图2中示出。前侧11和前缘6在此是齐平的。保持件10的下侧14沿旋转轴线5的方向指向。

在上侧13上，保持件具有突起部15，所述突起部根据本发明的第一变型方案沿环周方向16伸长地构成。突起部15具有矩形的横截面。突起部15在整个上侧13上构成并且伸入到在涡轮叶片根部3中的凹部17中。凹部17在此与突起部15互补地构成。也就是说，凹部17同样具有伸长的形状和矩形的横截面。

当突起部设置在凹部17中时，保持件沿轴向方向7的移动不再是可行的，从而阻止保持件10沿轴向方向7移动。

如在图2中示出，在下侧14和转子2之间存在其中设置有力弹簧18的空间。力弹簧18引起从转子2到保持件10上，然后最终作用到涡轮叶片根部3上的力。通过所述力防止保持件10从凹部17中跳出。为了进一步锁定，锁定装置10具有板19，所述板接合到转子凹部20和第二凹部21中，使得阻止板19沿轴向方向7移动。第二凹部21设置在保持件10中。在此，板19从侧面推入。板19成形为，使得其沿着环周方向16指向。

图2示出保持件10的和整个锁定装置8的所述第一变型方案的横截面视图。图3和4示出保持件10的第一变型方案的立体视图。图5示出板19，所述板沿环周方向16构成。板具有板上侧22，所述板伸入到第二凹部21中。板下侧23伸入到转子凹部20中。

图6至9示出锁定装置8的第二变型方案。

根据第二变型方案的锁定装置8相对于第一变型方案的锁定装置8的区别在于：突起部15没有伸长地构成，而是构成为圆柱体24并且伸入到在涡轮叶片根部3中的盲孔中。圆柱体24在此具有与根据图1的突起部15类似的工作方式，即阻止沿轴向方向7移动。

图7和8示出根据变型方案2的保持件10的立体视图。

图9示出板19，所述板构成为用于第二变型方案2，其中根据变型方案1的板19与根据变型方案3的板相同。

板19沿环周方向16环绕地设置，并且在此分区段地构成。也就是说，板19由单个区段构成。板19形状配合地设置在转子凹部20和第二凹部中。板19经由环形槽的铣入的开口引入到环周位置处并且移动到其最终位置处，在引入最后的区段之后，将区段在分段部上通过点焊彼此连接。力弹簧18用于确保在静止状态下，例如在运输期间涡轮叶片贴靠在转子2上。力弹簧18例如构成为碟形弹簧。然而，力弹簧18同样也能够构成为夹紧件。

图10至13示出锁定装置8的第三变型方案。第三变型方案的特征在于，保持件10和力弹簧18并排地沿轴向方向7设置。也就是说，力弹簧18直接设置在转子2上并且直接设置在涡轮叶片根部3上并且力直接由转子2传递到涡轮叶片根部3上。保持件10沿轴向方向7设置在力弹簧18旁边。保持件10同样具有突起部15和第二凹部21。根据第一变型方案，突起部15能够伸长地构成。同样，根据第二变型方案，突起部15能够构成为圆柱体。图10示出根据第三变型方案的锁定装置8的横截面视图。图11和12示出保持件10的立体视图。图13示出板19的立体视图。

图14和15示出锁定装置8的第四变型方案。根据第四变型方案的锁定装置8的特征在于，现在保持件10构成为从涡轮叶片根部3的前缘6直至涡轮叶片根部的后缘。也就是说，保持件10完全地从前缘6直至后缘地设置。保持件10同样具有突起部15，所述突起部接合到凹部17中。此外，同样设有板19，使得所述板接合到第二凹部21和转子凹部20中。力弹簧18同样设置在保持件10和转子2之间。

尽管本发明的细节通过优选的实施例详细阐述和描述，但是本发明不局限于公开的实例，并且本领域技术人员能够从所述实例中推导出其他变型方案，而不脱离本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种转子(2)，其包括：

至少一个涡轮叶片，

和用于轴向和径向地锁定所述涡轮叶片的锁定装置(1)，

其中所述转子(2)包括叶片槽(4)并且

所述涡轮叶片包括涡轮叶片根部(3)，

其中所述涡轮叶片根部(3)匹配于所述叶片槽(4)，

其中所述锁定装置(1)具有保持件(10)，

所述保持件设置在所述叶片槽(4)和所述涡轮叶片根部(3)之间，

其中所述保持件(10)具有指向所述涡轮叶片根部(3)的表面，

其中所述表面贴靠在所述涡轮叶片根部(3)上，

其中所述保持件(10)在所述表面上具有突起部(15)，所述突起部设置到在所述涡轮叶片根部(4)中的凹部(17)中，其中所述突起部(15)接合到所述凹部(17)中，使得阻止所述保持件(10)沿轴向方向(7)移动，

其中所述锁定装置(1)具有力弹簧(18)，所述力弹簧将从所述转子(2)沿径向方向作用的力施加到所述涡轮叶片上，

其特征在于，

所述锁定装置(1)具有板(19)，

所述板设置到在所述保持件(10)中的第二凹部(21)中和转子凹部(20)中，

其中所述板(19)接合到第二凹部(21)中和旋转凹部(20)中，使得阻止所述板(19)沿轴向方向(7)移动。

2.根据权利要求1所述的转子(2)，

其中所述力弹簧构成为单独的构件。

3.根据权利要求1或2所述的转子(2)，

其中所述凹部(17)与所述突起部(15)互补地构成。

4.根据权利要求1或2所述的转子(2)，

其中所述突起部具有矩形的横截面。

5.根据权利要求1或2所述的转子，

其中所述力弹簧(18)设置在所述叶片槽(4)和所述保持件(10)之间。

6.根据权利要求1或2所述的转子(2)，

其中所述力弹簧(18)在所述叶片槽(4)和所述叶片根部(3)之间设置在所述保持件(10)旁边。

7.根据权利要求1或2所述的转子(2)，

其中所述叶片根部(3)具有沿轴向方向(7)观察设置的前缘(6)和沿轴向方向(7)观察与所述前缘(6)相对地设置的后缘，

其中所述保持件(10)从所述前缘(6)伸至所述后缘。

8.根据权利要求7所述的转子(2)，

其中在所述前缘(6)上设有第一锁定板，而在所述后缘上设有第二锁定板。

9.根据权利要求7所述的转子(2)，

其中在所述前缘(6)上设有第一力弹簧(18)，而在所述后缘上设有第二力弹簧。

10.根据权利要求1或2所述的转子(2)，

所述突起部(15)沿相对于所述转子(2)的旋转轴线(5)取向的环周方向伸长地构成。

11.根据权利要求1或2所述的转子(2)，

其中所述转子凹部(20)和所述第二凹部(21)沿径向方向上下设置。

12.根据权利要求1或2所述的转子(2)，

其中所述锁定装置(1)设置在所述转子(2)中的装置凹部中。

13.根据权利要求1或2所述的转子(2)，

其中所述力弹簧(18)构成为碟形弹簧。

14.根据权利要求1或2所述的转子(2)，

其中所述保持件(10)是所述涡轮叶片根部(3)的部分。