CN1263204A - 液流机械中转动叶片的固定件 - Google Patents

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Abstract

借助叶片的叶根将液流机械的转动叶片固定在转子上的周向槽内。最后一个转动叶片安装完毕后,周向槽中留有一剩余间隙,该间隙用布置在转动叶片的叶根之间的整体中间插片和两半组合中间插片填充。两半组合中间插片中面对周向槽中心的内侧面采用勾形设计,其中一半的内侧面与另一半的内侧面的几何形状互补,因此该两半可以可靠地锁定在一起,从而减小了作用在周向槽侧壁上的轴向力。中间插片的横截面可制成矩形,且制造成本降低。

Description

液流机械中转动叶片的固定件
本发明涉及一种借助锤头形叶根或倒T形叶根使转动叶片固定在透平转子的周向槽中的固定件。通过旋转叶根而使叶片安装就位。在此过程中，最后一个叶片被安装在沿着槽的周向的一剩余间隙内。本发明特别涉及插入在安装好的转动叶片的根部之间并用来填充剩余间隙和进而固定叶根的部件。
通过将叶根固定在周向槽中而将转动叶片固定在透平转子上是众所周知的。这种固定方式特别适合于小叶片的情形。通常，该叶根在垂直于叶片纵向轴的水平横截面内基本上为斜方形，而在其纵向轴内，则基本上为呈齿状嵌入在槽中的倒T形或锤头形。在这种情况下，斜方形的短边或轴向引导面支撑在该槽的侧壁上。
在将叶片安装到转子的周向槽中的过程中，每次安装整列叶片中的最后一个叶片时都会产生问题。一种已知的方法是保证一个安装间隙，该间隙的尺寸以如下方式确定，以使得最后叶片的叶根刚好能被插入该周向槽中。如果叶根基本上为斜方形，则该安装间隙必须至少等于该斜方形的长对角线(如图1a所示，并将在下面更详细地描述)。在将最后一个叶片插入并旋转到所需的方位之后，在第一个叶片和最后的叶片(第n个)之间留下一剩余间隙。为了将叶片固定在周向槽中并避免叶片在运行过程中滑脱，利用中间插片或定距插块来填充该剩余间隙，这些中间插片或定距插块如图1b和1c所示布置在叶根之间，并将在下面做更详细的描述。图2a和2b示出了单个的中间插片，这些中间插片中的一些是整体中间插片，而其它一些则是两半组合的中间插片。在两半组合中间插片的情况下，位于中心线上并彼此抵靠的侧边是竖立且平直的。中间插片或定距插块的作用不仅是将叶根固定在周向槽中，而且还保持叶根之间彼此等距离，以实现剩余间隙在整个周向槽中的均匀分布。
在每一种情形下，中间插片的形状都与固定它们的叶根的形状相同。而且在每一种情形下，每一叶片列的叶根的尺寸都要根据该叶片列的叶片的尺寸来确定。在这种情况下，一个叶片列的叶根在其宽度、长度和T形或锤头形中齿及台阶(step)的数量上都与另一叶片列不同。
在安装最后一个中间插片时，将再次出现与安装最后一个叶片相同的问题。为了解决这一问题，又要保证留有一个足以用来安装一个两半组合中间插片的间隙。最后，用两半组合中间插片来填充这一较小的间隙，如图2b所示(在这些两半组合中间插片插入之后仍剩余的间隙最后由一个三件组合封闭片来填充，进而保证叶片可以牢固地安装在周向槽中，以利于透平的安全运行)。
这里所述的整体中间插片的基本形状或横截面为矩形，即，中间插片的短边或轴向引导面与周向槽的侧壁之间呈一角度。因此，中间插片仅以其拐角处与周向槽的侧壁接触。然而，周向槽和中间插片并未因此而承受很大的载荷，因为作用在整体中间插片上的横向的轴向力是很小的。
在安装区域内，两半组合中间插片具有斜方形的横截面，菱形的短边与长边之间的角度不同于90°。该角度这样确定，以使得短边或轴向引导边平展地抵靠在周向槽的侧壁上。因为作用在两半组合中间插片上的横向的轴向力要远远大于整体中间插片，所以选择平展地抵靠是很必要的。如果短边不是平展地抵靠在周向槽的侧壁上，则两半组合中间插片就会在侧壁上切出凹口，并进而将侧壁损坏。
作用在两半组合中间插片上的轴向力和作用在整体中间插片上的轴向力的不同与整体中间插片只有一个重心而两半组合中间插片有两个重心的事实有关，而离心力是作用在该重心上的。
两半组合中间插片的短边的角度结构避免了对中间插片和周向槽的损害。但是，该角度结构的制造是很昂贵的。
本发明的目的是提供一种与现有技术相比制造成本低廉的两半组合中间插片，以将开始部分所述的转动叶片固定在周向槽中。
本发明的目的通过提供一种权利要求1的前序部分所述的转动叶片的固定件来达到，其中，从平行于基本形状的长边的垂直横截面来看，两半组合中间插片中面对着周向槽的中心以及与其相邻的两半组合中间插片的那些边被设计成勾形。在这种情况下，一个两半组合中间插片的勾形和与其相邻的两半组合中间插片的勾形形成几何形状互补，以便通过它们的勾形，使两个两半组合中间插片的边彼此嵌入并以可靠锁定的方式相互连结在一起。因此，两个中间插片可以彼此被看作为对方的几何配对件。根据本发明，相互连结的两半组合中间插片的基本形状或水平横截面为直角设计。
根据本发明，借助于勾形相互连结在一起的彼此相邻的两半组合中间插片具有以下优点，即两个两半组合中间插片现在连结在一起，从而形成了一个具有一个单一重心的整件。作用在以这种方式得到的一中间插片上的力与作用在一整体中间插片上的力相同，而作用在整体中间插片上的轴向力是很小的。作用在单个两半组合中间插片上的那些轴向力此时作用在该中间插片的勾形内表面上，而不再作用在与周向槽侧壁相接触的该中间插片的侧表面上。这使得该中间插片的短侧壁处可以制成直角。由于此时的轴向力较小，因而不会在周向槽的侧壁上切出凹口。由此可见，本发明的两半组合中间插片具有不仅能够以直角方式制造，而且制造成本也很低廉的优点。根据本发明，两半组合中间插片的勾形内表面可以借助，例如激光切削工艺进行制造。
图1a示出了现有技术中的一转子上的周向槽，该转子上安装有n-1个转动叶片及用于最后一个，即第n个叶片的安装间隙；
图1b示出了根据现有技术，安装有n个转动叶片并留有剩余间隙的同样的周向槽；
图1c示出了根据现有技术，安装有n个转动叶片和n个中间插片的同样的周向槽；
图2a示出了现有技术中的一中间插片的2a-2a剖面垂直正视图；
图2b示出了现有技术中的一两半组合中间插片的2b-2b剖面垂直正视图；
图3a，3b，3c示出了根据本发明的两半组合中间插片的不同实施例，该两半组合中间插片具有相互连结起来的内表面。
图1a示出了转子1，其中布置着具有槽齿3的周向槽2。由第1，第2直到第n-1和第n个表示的转动叶片4插入在周向槽2内。转动叶片4的叶根5基本上呈斜方形，其适应于周向槽的宽度，以便叶根5的边平展地抵靠着周向槽的侧面。在其横截面上，叶根基本上呈T形，这样它们可以被锚定在槽齿3中。此外，在周向沿其长度方向上，叶根的斜方形的尺寸是这样确定的，即当在槽中安装了n-1个转动叶片之后，剩下一个间隙，该间隙等于叶根斜方形的长对角线。因此，该间隙保证了最后一个，即第n个叶片的安装，而不需要一个侧向的安装开口。在最后一个叶片安装完毕后，剩下一剩余间隙6，如图1b所示。
图1c示出了利用定距插块或中间插片7a，7b来填充剩余间隙6。定距插块或中间插片7a，7b被插入叶根5之间，并按照与叶根自身相同的方式安装在槽齿3内。为实现这一点，将中间插片7a，7b设计成与固定它们的叶根具有相同的形状。大多数的中间插片是所谓的整体中间插片7a，如图2a所示，其余的中间插片是两半组合中间插片7b，如图2b所示。首先，将整体中间插片插入。当所剩下的间隙太窄已不能安装整体中间插片时，使用两半组合中间插片7b。最后，在安装好两半组合中间插片之后，剩下的一个很小的间隙用一个密封片插入，这样转动叶片就无间隙地安装在周向槽中了。
图3a至3c示出了根据本发明确定出其形状并相互连结的两半组合中间插片7a和7b的几种变化形式。如图3a所示，在本发明的第一个实施例中，中间插片的内侧面8上的勾形9为直角形状。此时，半插片7a和半插片7b的几何形状互补，以便两个半片能以可靠锁定的方式相互连结并组合成一体，如图所示。在使用以此方式相互连结的一对中间插片时，作用在转子周向槽的侧壁上的轴向力与使用一整体中间插片时作用在周向槽侧壁上的轴向力具有相同的等级。图中还示出了相互连结的中间插片的水平横截面，其中短边相对于长边不再成斜角，而是相互成直角。这种形状可以以更简单和成本更低廉的方式制造出来。
如图中箭头所示，中间插片的相互连结中的内部锁定力的作用点，最好是位于两半组合中间插片的纵向轴11上，该纵向轴11在图中以虚线示出。
半插片7a和7b的相互连结或相互锁定的位置要选定在离槽齿承载点10尽可能远的位置。这是为了保证在运行过程中所产生的连接力尽可能地小。因此，相互锁定力的作用点最好位于中间插片部件的顶部其整体高度H的1/5处。
图3b中所示的两半组合中间插片具有一楔状的勾形9，其相互连结方式与图3a中所示的相似。这种相互连结也能产生出相似的轴向力，这样其基本形状与图3a中所示的相同。
图3c示出的另一个实施例，其具有“之”字形的勾形9。此外，例如，还可以制成弯曲的勾形。

Claims (5)

1.借助叶根(5)将转动叶片(4)固定在液流机械的转子(1)中的固定件，每一转动叶片列中的转动叶片(4)均布置在转子(1)上的一周向槽(2)中，并存在一剩余间隙(6)，该剩余间隙(6)在将一转动叶片列的最后一个转动叶片(4)安装好之后，以中间插片(7)填充，中间插片(7)安装在转动叶片的叶根(5)之间，该中间插片(7)中的大部分为整体中间插片，其余的中间插片为具有一第一半(7a)和一第二半(7b)的两半组合中间插片，并且所有的整体中间插片和两半组合中间插片(7，7a，7b)的外侧壁均与周向槽(2)的轴向侧壁相接触，其特征在于，两半组合中间插片的第一半和第二半(7a，7b)中的每一个在其面对周向槽(2)的中心的内侧面(8)上分别具有一勾形(9)，并且两半组合中间插片中的一半(7a)的内侧面(8)和与其相邻的另一半(7b)的内侧面(8)的几何形状互补，第一半和第二半(7a，7b)以可靠锁定的方式彼此连结在一起，轴向的相互锁定力作用在彼此相连的勾形(9)上。
2.如权利要求1所述的转动叶片(4)的固定件，其特征在于，所述整体中间插片和两半组合中间插片(7，7a，7b)的水平横截面是矩形的。
3.如权利要求2所述的转动叶片(4)的固定件，其特征在于，所述两半组合中间插片(7a，7b)的内侧面(8)上的勾形(9)是直角形、楔形、或“之”字形设计。
4.如权利要求3所述的转动叶片(4)的固定件，其特征在于，所述两半组合中间插片(7a，7b)的勾形(9)上的相互锁定力的作用点(10)位于该两半中间插片部件(7a，7b)的顶部其整体高度H的1/5处。
5.如权利要求4所述的转动叶片(4)的固定件，其特征在于，所述两半组合中间插片(7a，7b)的勾形(9)上的相互锁定力的作用点(10)位于该两半中间插片部件的纵向轴(11)上。
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