CN107438702A - 导叶组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种导叶组件(1)，具有至少部分弹性构造的卡夹器(25；31；34)，该卡夹器减小在导叶(4)的静叶接片(7)与导叶组件(1)的内环(3)之间的运动间隙，该静叶接片被布置在该导叶(4)的静叶片(6)与静叶头部(8)之间。

Description

导叶组件

技术领域

本发明涉及导叶组件，这种导叶组件包括一个外环、一个内环和在该外环与内环之间延伸的多个导叶，这些导叶分别具有：一个静叶根部，被紧固在外环处，一个静叶片，在外环与内环之间延伸，以及一个静叶头部，该静叶头部通过静叶接片与该静叶片连接并且是钩状构造的，该静叶头部被紧固在内环处，其中该内环至少由第一内环元件和第二内环元件构成，该第一内环元件具有多个容纳槽，静叶接片延伸穿过这些容纳槽，并且该第一内环元件与该第二内环元件在二者之间限定出至少一个容纳空间，该容纳空间径向向内地联接到容纳槽处，并且静叶头部被容纳在该容纳空间中。

背景技术

此类导叶组件在现有技术中是已知的，并被应用在轴流式涡轮机中。由此，一个导叶组件与一个动叶组件例如共同形成压缩机级或者涡轮机级。图16示出了一个已知导叶组件100的立体示意图，导叶组件100具有外环101、内环102和多个导叶103，这些导叶103在外环101与内环102之间延伸，这些导叶分别具有：被紧固在该外环101处的静叶根部104，在外环101与内环102之间延伸的静叶片105，以及静叶头部107，该静叶头部107通过静叶接片106与该静叶片105连接并且是钩状构造的。在外环101处，该导叶103的静叶根部104被容纳在相应构造的静叶根部槽108中，并且分别借助于压配合而紧固。内环102容纳导叶103的静叶头部107，该内环102由第一内环元件109和第二内环元件110构成。第一内环元件109包括未详细示出的容纳槽，静叶接片106延伸穿过该容纳槽，其中静叶头部107被布置在环形的容纳空间111中，该容纳空间被限定在第一内环元件109与第二内环元件110之间，并且径向向内联接到容纳槽处。第一内环元件109和第二内环元件110彼此旋拧或者焊接。静叶头部107被压制在两个内环元件109和110的复合体中，以便补偿制造误差，并且实现静叶头部107在容纳空间111内的形状配合。这种压制一方面使内环102出现形变，另一方面还使静叶头部107出现形变。

上述压制具有一系列的缺点。一方面，这种压制造成复合体的非常刚性连接，从而容易造成裂纹形成和磨损。在涡轮机工作期间，伴随出现的振动、热应力和燃气压力是造成这种损害的原因。另一方面，该压制几何结构直接位于流道中，由此会干扰在涡轮机工作期间由导叶组件100引导的介质流动。因此，这例如可能造成效率的降低。另一个缺点在于，这种该压制被部分手动或者半手动地执行。相应地，由于制造参数的严重偏差，需要很大工作量才有可能实现统一的过程控制或过程监控。由于这种压制彼此相继进行而不是同时进行，所以还可能出现构件复合体的负载不均匀。此外，可复制性非常受限。由于内环102的几何形状在压制区域中塑性地形变，所以这种压制使得难以在维护期间用新导叶来替换受磨损的导叶103，这在安装新导叶时可能会引起很大问题。

另外，从EP 2 194 230 A1已知一种压制备选方案，按照该备选方案，设置了多个夹紧套筒，用于将导叶头部弹性地支承在内环处。这些夹紧套筒具有在侧向开口的孔部，然而该孔部的制造显得相当繁琐。另一缺点在于该夹紧套筒的相对较低的弹性行程。同样，该夹紧套筒难以装配，这是因为为了获得充分的弹性作用，在装配导叶头部时，在可将夹紧套筒装入到侧向开口的孔部中之前，必要时需要首先将该夹紧套筒预紧。

发明内容

以此现有技术为出发点，本发明的任务是，实现一种上述类型的备选导叶组件100，该导叶组件尤其可以改善：装配或制造成本、工艺稳定性和导叶头部在内环处的紧固。

为了解决这个问题，本发明实现了一种上述类型的导叶组件，该导叶组件的特征在于，卡夹器被设置，该卡夹器包围静叶头部，并且该卡夹器具有臂，该臂被啮合到容纳槽中，并且在该容纳槽内弹性支撑相应的导叶和第一内环元件，以产生预应力。根据本发明的导叶组件的主要优点在于，由于该卡夹器(该卡夹器优选由弹簧钢制成)，使得该导叶能够以简单方式被紧固在内环处、并具有弹性运动间隙和非常高的可复制性。同样，能够以简单方式使得导叶在维护的情况下被再次更换。通过该卡夹器而获得的弹性紧固还会产生缓冲效果，这种效果有利于提高导叶组件的寿命。另一个优点在于，在该构件复合体上，通过弹性紧固所产生的负载是均匀的。此外，卡夹器被容纳在第一内环元件与第二内环元件之间，该卡夹器不会妨碍根据本发明的导叶组件的流体轮廓，因此无需担心涡轮机的效率降低。

按照本发明的一个设计方案，该卡夹器基本上被构造为U形，并且能够通过在径向方向上的运动而被装配在静叶头部处，这可以得到简单和成本制造低的卡夹器结构。这个构造方案防止了卡夹器的臂例如由于振动而到达流动通道中。优选实施方式的另一主要优点是：简化构造的容纳槽，以及即使在较大弹性行程情况下，也无需特别辅助工具来装配卡夹器。此外，第二内环元件覆盖第一内环元件的、径向向内指向的侧部。同时，由此使得导叶头部和卡夹器也被覆盖，从而有效确保卡夹器不会意外丢失。

优选地，卡夹器的臂设有突出的前突部，通过该前突部能够实现卡夹器的弹性。

有利地，该前突部被构造为呈卷边的形式。这样的卷边能够以低成本来制造。

该前突部能够以圆形、椭圆形、环形、直线形或者波纹形构造，这里仅举几个示例。

有利地，该静叶头部设有多个凹陷部，这些凹陷部是槽状构造的并且分别基本上以形状配合的方式容纳一个卡夹器的一个部分区域，这些凹陷部防止该卡夹器的意外松动，优选是防止在轴向方向的松动。优选地，每个凹陷部的深度略大于卡夹器的厚度，从而使被凹陷部容纳的卡夹器的部分区域不向外伸出该卡夹器。

按照本发明的一个设计方案，第一内环元件和第二内环元件限定多个支撑区段，该多个支撑区段啮合到在静叶片与钩状的静叶头部之间存在的导叶空隙中，特别地，该空隙通过静叶头部的钩状形状而被限定。通过这种方式，静叶头部能够被可靠地保持在内环元件之间。

有利地，第一内环元件和第二内环元件沿着轴向方向组合，从而实现了简单的可装配性。

优选地，第一内环元件和第二内环元件设有彼此对置地布置的轴向的接触面，该接触面一侧设有至少一个前突部，而另一侧设有至少一个对应的凹陷部，该凹陷部容纳该至少一个前突部，以产生形状配合。由于接触面的这种构造，使得通过彼此啮合的前突部和凹陷部，实现内环元件的受限定的相对定位。

有利地，第一内环元件和第二内环元件彼此焊接。

按照本发明的一个设计方案，第一内环元件和/或第二内环元件由彼此贴靠地紧固的单个环形节段区段组成。

为了解决上述提及的问题，本发明还提出了至少部分弹性构造的卡夹器，以用于减小在导叶的静叶接片(该静叶接片被布置在导叶的静叶片与静叶头部之间)和导叶组件(特别是根据本发明的导叶组件)的内环之间的运动间隙。

附图说明

本发明的另外的特征和优点借助于按照本发明的实施方式的导叶组件的后续说明参照附图变得明显。

其中：

图1是按照本发明的一种实施方式的半个导叶组件的示意的正视图；

图2是示出了在图1中所展示的导叶组件的部分区域的示意的立体剖视图；

图3是在图2中利用附图标记III表示的截取部分的放大正视图；

图4-图10是立体视图，其示出了在图1中所展示的导叶组件的装配期间的各个状态；

图11是在图1中所展示的导叶组件的卡夹器的立体视图；

图12是具有备选的结构的卡夹器的立体视图；

图13是沿着在图12中的线XIII-XIII的横剖图；

图14是具有备选的结构的另外的卡夹器的立体视图；

图15是沿着在图14中的线XV-XV的横剖图；并且

图16是示意的立体剖视图，其示出了已知的导叶组件的部分区域。

具体实施方式

图1至图15示出了按照本发明的一种实施方式的导叶组件1或其部件。导叶组件1包括作为主要部件的外环2、内环3和多个导叶4，这些导叶在外环2与内环3之间延伸，并且这些导叶分别具有静叶根部5，静叶片6和静叶头部8，静叶根部5被紧固在外环2处、该静叶片6在外环2与内环3之间延伸，并且该静叶头部8通过静叶接片7与该静叶片6连接且钩状构造，该静叶头部8被紧固在内环3处。

外环2和内环3以已知方式同心地布置于虚拟的机轴线14，该机轴线被用作术语“径向”和“轴向”的基准轴线。

沿外环2内周部设有多个静叶根部容纳槽9，导叶4的静叶根部5被容纳在静叶根部容纳槽中、并且借助于压配合而被紧固。

内环3由第一内环元件10和第二内环元件11构成，其中第一内环元件10和第二内环元件11在此由多个环节段组成。第一内环元件10具有基本为T形的横截面，该横截面限定了在径向上向内延伸的支撑臂12和基本上轴向延伸的容纳臂13。容纳臂13具有与导叶4的数目相对应的多个容纳槽14，这些容纳槽14沿着周向方向均匀地彼此间隔开并且用于容纳静叶接片7。每个容纳槽14的槽底与支撑臂12间隔开并且形成支撑区段15。在容纳臂的自由端部处，该容纳臂13在各个容纳槽14之间限定了轴向的接触面16，该接触面16设有前突部17，前突部17沿周向方向延伸并且轴向突出。第二内环元件11具有基本为L形的横截面，该横截面限定了轴向延伸的支托臂18和径向向外延伸的保持臂19，在该保持臂的自由端部处设有在周向上环绕的支撑区段20，该支撑区段轴向伸出并且朝向第一内环元件10的支撑臂12而指向。支撑区段20形成了轴向的接触面21，该接触面设有沿着周向方向环绕的凹陷部22，该凹陷部与第一内环元件10的前突部17对应构造，并且与该前突部啮合。在第一内环元件10和第二内环元件11之间限定了环形的容纳空间23，该容纳空间径向向内联接到第一内环元件10的容纳槽14处，并且导叶4的静叶头部8以形状配合的方式保持在该容纳空间中，其中第一内环元件10的支撑区段15和第二内环元件11的支撑区段20啮合到导叶4的空隙24中，而该导叶4的空隙24存在于静叶片6与钩状的静叶头部8之间。

通过卡夹器25的使用，多个静叶接片7分别被固定在第一内环元件10所配设的容纳槽14中，在此，该卡夹器由弹簧钢制成并且被构造为U形。卡夹器25包括：基臂26，以及从该基臂26向外延伸的两个臂27和28(下文称为侧臂)。侧臂27、28分别设有向内突出的前突部29，该前突部被构造为直线形卷边，该卷边横向于该侧臂27和28的延伸方向、而延伸过该侧臂27和28的总长度。侧臂27和28的自由端部设有斜部。每个卡夹器25从上部套装到静叶头部8上，使得该基臂基本上以形状配合方式而被容纳在静叶头部8的、以槽形构造的凹陷部30中，并且侧臂27和28啮合到容纳槽14中，在该容纳槽内，该侧臂弹性支撑静叶接片7和第一内环元件10，以产生预应力。

为了装配导叶组件1，在第一步骤中，导叶4通过如下方式被紧固在外环2处：静叶根部被装入到外环2所配设的静叶根部容纳槽9中，并且借助于压配合被紧固。在另一步骤中，内环3的第一内环元件10被轴向推接到导叶4上，使得在该导叶4的各个静叶接片7碰到第一内环元件10的支撑区段15之前，这些静叶接片都被引入第一内环元件10的容纳槽14中，参见图4。在另一步骤中，如图5所示，卡夹器25分别从上部、但关于虚拟的机轴线14在径向上向外推接到静叶头部8上，直到该卡夹器25的两个侧臂27和28被装入容纳槽14中，并且该卡夹器25的基臂26被容纳在设置于静叶头部8处的凹陷部30中。图6和图7示出了在装配状态下的卡夹器25，在该卡夹器中，侧臂27和28不仅向导叶4、而且向第一内环元件10的彼此对置的壁部进行支撑。在此，由于前突部29，使得静叶接片7能够被弹性放置在第一内环元件10的容纳槽14内。在下一步骤中，第二内环元件11按照图8被轴向地推接到第一内环元件10上，直到第二内环元件11的支撑区段20被装入到属于导叶4的空隙24中、并且第一内环元件10的前突部17与被构造在第二内环元件11处的凹陷部22相啮合。图9示出了在装配状态下的第二内环元件11。在最后的步骤中，第一内环元件10和第二内环元件11彼此焊接，这在附图中并未详细示出。

所描述的导叶组件1所具有的主要优点在于，导叶4由于卡夹器25而以简单方式被紧固在内环处，并具有弹性的运动间隙和极高的可复制性。同样，能够以简单方式使得导叶4在维护情况下被再次更换。由于通过卡夹器25所获得的弹性紧固，还产生了缓冲效果，该效果有利于提高导叶组件1的寿命。另一个优点在于，由于卡夹器25，使得构件复合体负载均匀。此外，容纳在第一内环元件10与第二内环元件11之间的卡夹器25不会妨碍根据本发明的导叶组件1的流体轮廓，因此不必担心涡轮机的效率会降低。

图12至图15示出了卡夹器31和33的备选构造方案，这些方案仅在前突部32或34方面与先前所描述的卡夹器25不同，因此利用相同附图标记来表示相同构件区域。在图12和图13中所示的卡夹器31中，前突部32被构造为椭圆状，其中椭圆纵轴线横向于侧臂27和28的延伸方向而被布置。在图15所示的卡夹器33中，前突部34被设置为呈波纹形。

虽然在细节方面通过优选的实施例详细地图示和说明了本发明，但是本发明不通过公开的实施例限制并且可以由专业人员从中导出其它的变化而不脱离本发明的保护范围。

Claims (12)

1.导叶组件(1)，包括：一个外环(2)、一个内环(3)和在所述外环(2)与所述内环(3)之间延伸的多个导叶(4)，所述多个导叶分别具有：一个静叶根部(5)，被紧固在所述外环(2)处；一个静叶片(6)，在所述外环(2)与所述内环(3)之间延伸；以及一个静叶头部(8)，所述静叶头部(8)通过一个静叶接片(7)与所述静叶片(6)连接并且是钩状构造的，所述静叶头部被紧固在所述内环(3)处，

其中，所述内环(3)至少由第一内环元件(10)和第二内环元件(11)构成，所述第一内环元件(10)具有多个容纳槽(14)，所述静叶接片(7)延伸穿过所述容纳槽，并且所述第一内环元件(10)和所述第二内环元件(11)在所述第一内环元件(10)和所述第二内环元件(11)之间限定出至少一个容纳空间(23)，所述容纳空间径向向内地联接到所述容纳槽(14)处，并且所述静叶头部(8)被容纳在所述容纳空间中，

其特征在于，

多个卡夹器(25；31；34)被设置，所述卡夹器包围所述静叶头部(8)，并且

所述卡夹器(25；31；34)具有臂(27、28)，所述臂啮合到所述容纳槽(14)中并且在所述容纳槽(14)内弹性支撑所述导叶(4)和所述第一内环元件(10)，以产生预应力。

2.按照权利要求1所述的导叶组件(1)，其特征在于，

所述卡夹器(25；31；34)基本上被构造为U形，并且能够通过在径向方向上的运动而被装配在所述静叶头部(8)处。

3.按照前述权利要求中任一项所述的导叶组件(1)，其特征在于，

所述卡夹器(25；31；34)的所述臂(27、28)设有用于实现弹性的突出的前突部(29；32；34)。

4.按照权利要求3所述的导叶组件(1)，其特征在于，

所述前突部(29；32；34)被构造为呈卷边的形式。

5.按照权利要求3或4所述的导叶组件(1)，其特征在于，

所述前突部(29；32；34)被构造为圆形、椭圆形、环形、直线形或者波纹形。

6.按照前述权利要求中任一项所述的导叶组件(1)，其特征在于，

所述静叶头部(8)设有多个凹陷部(30)，所述多个凹陷部(30)是槽状构造的并且分别以基本上形状配合的方式容纳一个卡夹器(25；31；34)的一个部分区域。

7.按照前述权利要求中任一项所述的导叶组件(1)，其特征在于，

所述第一内环元件(10)和所述第二内环元件(11)限定多个支撑区段(15、20)，所述支撑区段啮合到所述导叶(4)在所述静叶片(6)与钩状的所述静叶头部(8)之间存在的空隙(24)中。

8.按照前述权利要求中任一项所述的导叶组件(1)，其特征在于，

所述第一内环元件(10)和所述第二内环元件(11)沿轴向方向被组合。

9.按照权利要求8所述的导叶组件(1)，其特征在于，

所述第一内环元件(10)和所述第二内环元件(11)设有彼此对置地布置的轴向的接触面(16、21)，所述接触面一侧设有至少一个前突部(17)，并且另一侧设有至少一个对应的、容纳所述至少一个前突部(17)的凹陷部(22)，以产生形状配合。

10.按照前述权利要求中任一项所述的导叶组件(1)，其特征在于，

所述第一内环元件(10)和所述第二内环元件(11)彼此焊接。

11.按照前述权利要求中任一项所述的导叶组件(1)，其特征在于，

所述第一内环元件(10)和/或所述第二内环元件(11)由单个的彼此贴靠地紧固的环形节段区段构成。

12.至少部分弹性构造的卡夹器(25；31；34)的用途，以用于减小在导叶(4)的静叶接片(7)与导叶组件的、尤其是按前述权利要求中任一项所述的导叶组件(1)的内环(3)之间的运动间隙，所述静叶接片被布置在所述导叶(4)的静叶片(6)与静叶头部(8)之间。