CN115522986A - 一种动叶叶根轴向锁紧组件 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种动叶叶根轴向锁紧组件，叶根安装在榫槽内，锁紧组件轴向锁紧叶根和榫槽，锁紧组件包括锁紧本体、第一安装部、第二安装部，第一安装部开设在叶根上，第二安装部开设在榫槽内，锁紧本体径向方向上设置在第一安装部和第二安装部之间并且至少部分容纳在第一安装部和/或第二安装部中，锁紧本体可转动至与第一安装部和/或第二安装部轴向上锁定的锁紧位置。该动叶叶根轴向锁紧组件可有效限制叶根在榫槽中的轴向移动，从而轴向固定动叶和轮盘，且通过旋转锁紧本体即可实现安装和拆除，操作方便。

Description

一种动叶叶根轴向锁紧组件

技术领域

本发明涉及一种动叶的安装结构，具体而言，涉及一种动叶叶根轴向锁紧组件。

背景技术

在重型燃气轮机工作时，压气机动叶通过叶根与轮盘外缘的榫槽相连接，从而起到将作用在动叶身上的载荷传递到轮盘的作用。叶根-榫槽连接结构不仅应有足够的强度和适宜的刚度，避免过大的应力集中，而且应结构简单，便于加工、装拆和更换。轴向燕尾形叶根是一种广泛应用于重型燃气轮机压气机动叶、汽轮机动叶和航空发动机风扇等的叶根形式，轴向叶根采用拉刀拉出轴向槽，一个轴向槽装配一个轴向叶片。

现有技术中限制轴向燕尾形叶根在榫槽中轴向移动的方案主要有三种：其一是考虑到动叶拆装的需要，在轮盘榫槽前后加工耳片，通过给榫槽安装前后挡板，限制榫头轴向位移。其二是在轮盘和叶根上开垂直于榫槽的键槽，在键槽中插入锁块，以限制榫头轴向位移。其三是在榫头底部，使用弹簧顶起止动销，以限制榫头的轴向位移，实现叶片的安装。

但是这三种方案均有明显的缺陷。对于第一种在榫槽上加工耳片，使用耳片和挡板，限制轴向燕尾形叶根轴向窜动的结构方案，耳片需加工一圈，结构复杂，加工难度大；而且这种方案需要在轮盘上加工耳片，使轮盘加工失误的风险增加。对于第二种在轮盘和叶根上开垂直于榫槽的键槽，在键槽中插入锁紧块，限制榫头轴向位移的方案，键槽和锁紧块加工难度大，且最后的两块锁紧块需要使用特定工具弯折，拆装不便。对于第三种在榫头底部，使用弹簧顶起止动销，防止叶根轴向窜动的方案，结构简单，安装方便，但拆除时难度很大。现需一种容易加工、装拆方便且安全的动叶轴向燕尾型叶根的锁紧结构。

专利RU2302532C2公开了一种压气机叶片锁定装置，叶片在燃气轮机转子盘上的轴向紧固采用每个叶片的锁紧结构，其插入与叶片匹配端槽中。锁紧结构的形状像一个倒等腰三角形，两侧在底部相交，每个侧边都有凹槽，形成一系列齿。但该专利方案加工难度大，装拆不便。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种动叶轴向燕尾型叶根锁紧结构，以解决现有技术中限制轴向燕尾形叶根在榫槽中轴向移动的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种动叶叶根轴向锁紧组件，叶根安装在榫槽内，锁紧组件轴向锁紧叶根和榫槽，锁紧组件包括锁紧本体、第一安装部、第二安装部，第一安装部开设在叶根上，第二安装部开设在榫槽内，锁紧本体径向方向上设置在第一安装部和第二安装部之间并且至少部分容纳在第一安装部和/或第二安装部中，锁紧本体可转动至与第一安装部和/或第二安装部轴向上锁定的锁紧位置。该动叶叶根轴向锁紧组件可有效限制轴向燕尾形叶根在榫槽中的轴向移动，从而轴向固定动叶和轮盘。

进一步的，第一安装部和第二安装部共同限定出一容纳腔，锁紧本体容纳在其中。

进一步的，第一安装部为开设在叶根底部的第一凹槽，锁紧本体部分设置在第一凹槽内，在锁紧位置，锁紧本体的部分端面压抵至第一凹槽的槽面，和/或第二安装部为设置在榫槽内的第二凹槽，锁紧本体部分设置在第二凹槽内，在锁紧位置，锁紧本体的部分端面压抵至第二凹槽的槽面。

进一步的，第一凹槽和/或第二凹槽的延伸方向与叶根端面垂直。

进一步的，第一凹槽和/或第二凹槽的延伸方向与叶根的延伸方向形成预定夹角，以增大锁紧本体的承力面。锁紧本体的安装方向和榫槽开槽方向有夹角，利用锁紧本体的横截面来承载叶根的轴向力，承力面积大，应力分布较均匀，应力的安全裕度大，不易断裂，该组件具备一定的安全性。

进一步的，成预定夹角为10°-40°。

进一步的，锁紧本体包括第一锁紧块和第二锁紧块，第一锁紧块和第二锁紧块共同容纳在容纳腔内。

进一步的，第一锁紧块上包括卡接凹槽，第二锁紧块上包括卡接凸起；卡接凸起与卡接凹槽配合使得第一锁紧块和第二锁紧块成为一体。

进一步的，第一锁紧块和第二锁紧块组成的锁紧本体为横截面具有长边和短边的柱状体。

进一步的，第一锁紧块和/或第二锁紧块端面上包括工艺孔，通过工艺孔以旋转锁紧本体，使得长边逐渐向垂直方向偏转，以使得锁紧本体紧固在容纳腔内。该组件的锁紧本体横截面、卡接凹槽、卡接凸起、工艺孔等部分均可以按需求设置成其他各种形状，结构设计比较灵活。

进一步的，锁紧本体的横截面为椭圆形。

进一步的，容纳腔的横截面为椭圆形，且椭圆形的长轴沿水平方向延伸。

进一步的，第一凹槽还包括调节孔，穿过调节孔可旋转工艺孔，以带动第一锁紧块和第二锁紧块共同旋转。该动叶叶根轴向锁紧组件通过旋转锁紧本体即可实现安装和拆除，操作方便。

进一步的，还可以将锁紧本体靠近叶根端面的位置固定连接到第一凹槽或第二凹槽内。

进一步的，固定连接为冲铆或电焊，可以防止锁紧本体在容纳腔内自行旋转。

应用本发明的技术方案，实现了如下技术效果：

1、该动叶叶根轴向锁紧组件可有效限制轴向燕尾形叶根在榫槽中的轴向移动，从而轴向固定动叶和轮盘；

2、该动叶叶根轴向锁紧组件通过旋转锁紧本体即可实现安装和拆除，操作方便；

3、该动叶叶根轴向锁紧组件的结构简单，加工方便，可规模量产，具有经济价值；

4、锁紧本体的安装方向和榫槽开槽方向有夹角，利用锁紧本体的横截面来承载叶根的轴向力，承力面积大，应力分布较均匀，应力的安全裕度大，不易断裂，该组件具备一定的安全性；

5、该组件的锁紧本体横截面、卡接凹槽、卡接凸起、工艺孔等部分均可以按需求设置成其他各种形状，结构设计比较灵活。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的一种轴向燕尾形叶根锁紧组件装配图；以及

图2示出了根据本发明的一种轴向燕尾形叶根锁紧结构爆炸图；

图3示出了根据本发明的一种轴向燕尾形叶根锁紧组件剖视图；

图4示出了根据本发明的上半锁紧块结构示意图；

图5示出了根据本发明的下半锁紧块结构示意图；

图6示出了根据本发明的上半锁紧块和下半锁紧块装配结构示意图；

图7示出了根据本发明的叶根锁紧组件解锁状态结构示意图；

图8示出了根据本发明的叶根锁紧组件解闭锁状态结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、动叶；2、第一锁紧块；3、第二锁紧块；4、轮盘；5、工艺孔；6、卡接凹槽；7、卡接凸起；8、第一凹槽；9、第二凹槽；10、调节孔；

X、水平方向；Y、垂直方向；α、预定夹角。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

以下结合具体实施例对本发明作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本发明所要求保护的范围。术语“包括”在使用时表明存在特征，但不排除存在或增加一个或多个其它特征；术语“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；此外，术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。

在描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

压气机动叶通过叶根与轮盘外缘的榫槽相连接，连接后动叶在榫槽中沿轮盘周向的位移被限制，但是叶根在沿轮盘轴向上仍有自由度。现有技术中缺乏一种容易加工、装拆方便且安全的限制轴向燕尾形叶根在榫槽中轴向移动的技术。

根据本发明提出了一种动叶叶根轴向锁紧组件，如图1所示，动叶1通过叶根-榫槽结构安装在轮盘4上，叶根安装在榫槽内部，锁紧组件通过限定叶根和榫槽的轴向自由度以限定叶根和轮盘轴向方向的相对位移。

具体来说，锁紧组件包括锁紧本体、第一安装部、第二安装部，第一安装部开设在叶根上，第二安装部开设在榫槽内，锁紧本体径向方向上设置在第一安装部和第二安装部之间并且至少部分容纳在第一安装部和/或第二安装部中，锁紧本体可转动至与第一安装部和/或第二安装部轴向上锁定的锁紧位置，优选地，锁紧本体放置在叶根底部的第一安装部和榫槽内的第二安装部共同形成的空间内，锁紧本体可在此空间内转动到锁紧位置以限制轴向燕尾形叶根在榫槽中轴向移动。

如图2所示，第一安装部为开设在叶根底部的第一凹槽8，锁紧本体部分设置在第一凹槽8内，在锁紧位置，锁紧本体的部分端面压抵至第一凹槽8的槽面，和/或第二安装部为设置在榫槽内的第二凹槽9，锁紧本体部分设置在第二凹槽9内，在锁紧位置，锁紧本体的部分端面压抵至第二凹槽9的槽面。锁紧本体设置在第一凹槽8和第二凹槽9共同形成的空间内，即第一凹槽8和第二凹槽9共同限定出一容纳腔，锁紧本体容纳在其中。该动叶叶根轴向锁紧组件可有效限制轴向燕尾形叶根在榫槽中的轴向移动，从而轴向固定动叶和轮盘。

此外，第一凹槽8和/或第二凹槽9的延伸方向与叶根端面垂直，即第一凹槽8和/或第二凹槽9的延伸方向与轮盘的轴向方向一致。第一凹槽8和/或第二凹槽9的延伸方向与叶根的延伸方向形成预定夹角α，预定夹角α的范围一般在10°-40°，本发明不对预定夹角α的具体值进行限定，由榫头设计决定。第一凹槽8和/或第二凹槽9的延伸方向与叶根的延伸方向形成预定夹角，这样锁紧本体的承力面就不止端面，圆柱面也将承力，增大了锁紧本体的承力面，应力分布较均匀，应力的安全裕度大，不易断裂，使得该组件具备一定的安全性。

如图3所示，锁紧本体包括第一锁紧块2和第二锁紧块3，第一锁紧块2和第二锁紧块3共同容纳在容纳腔内。锁紧本体的结构简单，加工方便，可规模量产，具有经济价值。

具体来说，如图4和图5所示，第一锁紧块2上包括卡接凹槽6，第二锁紧块3上包括卡接凸起7；卡接凸起7与卡接凹槽6配合使得第一锁紧块2和第二锁紧块3成为一体。卡接凸起7与卡接凹槽6之间紧密配合，使得第一锁紧块2和第二锁紧块3连接形成锁紧本体，如图6所示。

此外，第一锁紧块2和第二锁紧块3组成的锁紧本体为横截面具有长边和短边的柱状体，优选的，本实施例锁紧本体的横截面为椭圆形。而第一凹槽8和第二凹槽9组成的容纳腔的横截面也具有长轴和短轴，可以设计成也为椭圆形。且容纳腔横截面的椭圆形的长轴沿水平方向X延伸，容纳腔的横截面的长轴方向的长度应当不小于锁紧本体横截面的长边，从而使得安装过程中锁紧本体能够放置在容纳腔中。容纳腔的横截面的短轴沿垂直方向Y，其长度应当略小于锁紧本体横截面的长边。

在转动锁紧本体的过程中，锁紧本体横截面的长边从水平方向X逐渐向垂直方向Y偏转，在旋转的过程中，锁紧本体的长边逐渐与容纳腔的短轴靠近，容纳腔的横截面的短轴的长度略小于锁紧本体横截面的长边，使得锁紧本体与容纳腔形成过渡配合或过盈配合，从而使锁紧本体在容纳腔内配合可靠，不易发生旋转。

第一锁紧块2和/或第二锁紧块3端面上还有工艺孔5，使用工具插入工艺孔5可以旋转锁紧本体。叶根底部的第一凹槽8上设置有调节孔10，工具穿过调节孔10可旋转工艺孔，以带动第一锁紧块2和第二锁紧块3共同旋转。该组件的锁紧本体横截面、卡接凹槽、卡接凸起、工艺孔等部分均可以按需求设置成其他各种形状，结构设计比较灵活。

如图2所示，在安装过程中，首先将第二锁紧块3放入轴向榫槽底部的第二凹槽9之中，并将燕尾形动叶1的叶根插入轴向榫槽内；然后沿第二锁紧块3的卡接凸起7插入第一锁紧块2，使得第一锁紧块2和第二锁紧块3连接形成锁紧本体。之后可使用铁条、螺丝刀等工具通过调节孔10插入工艺孔5之中旋转锁紧本体，使得锁紧本体的横截面长边逐渐向垂直方向Y偏转，以使得锁紧本体紧固在容纳腔内，如图8所示。

优选地，可以将锁紧本体旋转90°使第一锁紧块2和第二锁紧块3的分割面与叶根、榫槽的分割面垂直，从而防止第一锁紧块2脱出，最大限度地限制锁紧本体的轴向移动，进而实现燕尾形叶片1的轴向锁紧。

在拆除燕尾形叶片1时，首先使用工具通过调节孔10插入工艺孔5之中旋转锁紧本体，使得第一锁紧块2和第二锁紧块3的分割面与叶根、榫槽的分割面平行，之后取出第一锁紧块2，即可将燕尾形动叶1的叶根从榫槽内抽出。该动叶叶根轴向锁紧组件通过旋转锁紧本体即可实现安装和拆除，操作方便。

此外，还可以将锁紧本体靠近叶根端面的位置固定连接到第一凹槽8或第二凹槽9内，从而防止锁紧本体在容纳腔内自行旋转，固定连接的方法可以为冲铆或电焊。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：1、该动叶叶根轴向锁紧组件可有效限制轴向燕尾形叶根在榫槽中的轴向移动，从而轴向固定动叶和轮盘；2、该动叶叶根轴向锁紧组件通过旋转锁紧本体即可实现安装和拆除，操作方便；3、该动叶叶根轴向锁紧组件的结构简单，加工方便，可规模量产，具有经济价值；4、锁紧本体的安装方向和榫槽开槽方向有夹角，利用锁紧本体的横截面来承载叶根的轴向力，承力面积大，应力分布较均匀，应力的安全裕度大，不易断裂，该组件具备一定的安全性；5、该组件的锁紧本体横截面、卡接凹槽、卡接凸起、工艺孔等部分均可以按需求设置成其他各种形状，结构设计比较灵活。

需要说明的是，本发明亦可应用于其他整锻转子或焊接转子的压气机或汽轮机的动叶叶片轴线安装时。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种动叶叶根轴向锁紧组件，所述叶根安装在榫槽内，所述锁紧组件轴向锁紧所述叶根和所述榫槽，其特征在于，所述锁紧组件包括锁紧本体、第一安装部、第二安装部，所述第一安装部开设在所述叶根上，所述第二安装部开设在所述榫槽内，所述锁紧本体径向方向上设置在所述第一安装部和所述第二安装部之间并且至少部分容纳在所述第一安装部和/或所述第二安装部中，所述锁紧本体可转动至与所述第一安装部和/或所述第二安装部轴向上锁定的锁紧位置。

2.根据权利要求1所述的轴向锁紧组件，其特征在于，所述第一安装部和所述第二安装部共同限定出一容纳腔，所述锁紧本体容纳在其中。

3.根据权利要求2所述的轴向锁紧组件，其特征在于，所述第一安装部为开设在所述叶根底部的第一凹槽(8)，所述锁紧本体部分设置在所述第一凹槽(8)内，在所述锁紧位置，所述锁紧本体的部分端面压抵至所述第一凹槽(8)的槽面，和/或所述第二安装部为设置在所述榫槽内的第二凹槽(9)，所述锁紧本体部分设置在所述第二凹槽(9)内，在所述锁紧位置，所述锁紧本体的部分端面压抵至所述第二凹槽(9)的槽面。

4.根据权利要求3所述的轴向锁紧组件，其特征在于，所述第一凹槽(8)和/或所述第二凹槽(9)的延伸方向与所述叶根端面垂直。

5.根据权利要求3所述的轴向锁紧组件，其特征在于，所述第一凹槽(8)和/或所述第二凹槽(9)的延伸方向与所述叶根的延伸方向形成预定夹角，以增大所述锁紧本体的承力面。

6.根据权利要求5所述的轴向锁紧组件，其特征在于，所述成预定夹角为10°-40°。

7.根据权利要求6所述的轴向锁紧组件，其特征在于，所述锁紧本体包括第一锁紧块(2)和第二锁紧块(3)，所述第一锁紧块(2)和第二锁紧块(3)共同容纳在所述容纳腔内。

8.根据权利要求7所述的轴向锁紧组件，其特征在于，所述第一锁紧块(2)上包括卡接凹槽(6)，所述第二锁紧块(3)上包括卡接凸起(7)；所述卡接凸起(7)与所述卡接凹槽(6)配合使得所述第一锁紧块(2)和所述第二锁紧块(3)成为一体。

9.根据权利要求8所述的轴向锁紧组件，其特征在于，所述第一锁紧块(2)和所述第二锁紧块(3)组成的所述锁紧本体为横截面具有长边和短边的柱状体。

10.根据权利要求9所述的轴向锁紧组件，其特征在于，所述第一锁紧块(2)和/或所述第二锁紧块(3)端面上包括工艺孔(5)，通过所述工艺孔(5)以旋转所述锁紧本体，使得所述长边逐渐向垂直方向偏转，以使得所述锁紧本体紧固在所述容纳腔内。

11.根据权利要求10所述的轴向锁紧组件，其特征在于，所述锁紧本体的横截面为椭圆形。

12.根据权利要求2所述的轴向锁紧组件，其特征在于，所述容纳腔的横截面为椭圆形，且所述椭圆形的长轴沿水平方向延伸。

13.根据权利要求10所述的轴向锁紧组件，其特征在于，所述第一凹槽(8)还包括调节孔(10)，穿过所述调节孔(10)可旋转所述工艺孔，以带动所述第一锁紧块(2)和所述第二锁紧块(3)共同旋转。

14.根据权利要求13所述的轴向锁紧组件，其特征在于，还可以将所述锁紧本体靠近所述叶根端面的位置固定连接到所述第一凹槽(8)或所述第二凹槽(9)内。

15.根据权利要求14所述的轴向锁紧组件，其特征在于，所述固定连接为冲铆或电焊。

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