CN1594841A - 涡轮机的工作叶片连接 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种涡轮机的工作叶片连接，包括沿圆周方向(3)延伸的突出部分(2)，这些突出部分成对地与一个工作叶片刚性连接并且分别通过一个受压件(7)支承在相邻的突出部分(2)上。每个受压件(7)在保持侧面(8)上具有一个保持轮廓(10)，该保持轮廓伸入所属突出部分(2)的容纳部(11)中并支承在其中。每个受压件(7)在支承侧面(9)上具有一个平面的支承面(13)，它面支承在相邻突出部分(2)的平面的相对支承面(14)上。为了改善突出部分(2)有不同转角时的支承，受压件(7)的保持轮廓(10)作为球段构成。所属容纳部(11)也作为球段构成，它的半径(R)与保持轮廓(10)的球段的半径(R)一样大。

Description

涡轮机的工作叶片连接
技术领域
本发明涉及一种涡轮机的多个工作叶片的连接。
背景技术
从DE3517283C2中已知一种开头所述类型的工作叶片连接，其中设置了多个在圆周方向上延伸的突出部分，它们成对地与一个工作叶片刚性连接并且分别通过至少一个受压件支承在在圆周方向上相邻的突出部分上。在此，每个受压件在朝向所属突出部分的保持侧面上具有一个保持轮廓，该保持轮廓伸入到在所属突出部分上构成的一个容纳部中并且在圆周方向上及与其横向地支承在该容纳部中。此外，每个受压件在朝向相邻突出部分的支承侧面上具有一个平的支承面，该支承面面支承在一个与相邻突出部分相对应的平的相对支承面上。在这种已知的工作叶片连接中，受压件的保持轮廓分别成锥形构成。所属的容纳部也成锥形构成，但保持轮廓的锥形与容纳部的锥形具有不同的锥度。由此达到，支座面和受压件的制造公差可以通过锥形容纳部和锥形保持轮廓的外边缘上的微小塑性变形得到补偿。受压件的支承面支承在相对支承面上，该相对支承面在已知工作叶片连接的改进构型中由一个与所述受压件结构相同的相对受压件的支承面构成。
如果在涡轮机运行中只发生平行于支承面的相对运动，该已知工作叶片连接的功能最佳。此时支承面可以在相对支承面上滑动。但在实际中在相互支承或者说相互连接的突出部分之间不只发生平行的相对运动。在涡轮加速时或者在一定的低负荷运行阶段中，例如在末级涡轮中通风时，工作叶片以及突出部分会扭转和旋转，这特别是导致叶片连接处的振动负荷很大。突出部分之间的转动导致对应的受压件容纳部承受线负载或点负载，这会导致硬的受压件脆性断裂以及导致受压件支座形成裂纹。
发明内容
本发明的任务在于，对于开头所述类型的工作叶片连接，提供一种改进的实施形式，它允许制造公差、间隙、弹性变形和类似因素仅仅通过滑动来补偿。
按照本发明，该任务的解决方案是，提出一种涡轮机的多个工作叶片的连接，具有沿圆周方向延伸的突出部分，这些突出部分成对地与一个工作叶片刚性连接并且至少在涡轮机运行中分别通过至少一个受压件支承在在圆周方向上相邻的突出部分上，其中，每个受压件在一个朝向所属的突出部分的保持侧面上具有一个保持轮廓，该保持轮廓伸入一个在该所属的突出部分上构成的容纳部中并且在圆周方向上和横向于该方向支承在该容纳部中，其中，每个受压件在一个朝向相邻的突出部分的支承侧面上具有一个平面的支承面，该支承面至少在涡轮机运行中面支承在一个为该相邻突出部分配置的平面的相对支承面上，其中，为每对相互支承的突出部分配置至少一个受压件，该受压件的保持轮廓作为球段构成，其中，所属的容纳部同样作为球段构成，它的半径与保持轮廓的球段的半径至少近似一样大。
本发明的总的构思是，受压件的保持轮廓和所属容纳部的轮廓作为互补的球段构成。通过这种结构方式，一方面达到使受压件面支承在所属的突出部分上，另一方面，通过这种措施构成受压件在所属突出部分上的球头支承，这使得受压件的支承面可以围绕球中心点旋转。在这些突出部分或这些工作叶片的调整转动较大时，例如在向额定转速加速期间，这些可转动地支承的受压件能够补偿这些相对运动，使得在相互支承或相互连接的突出部分之间始终可达到在面上的力传递。工作叶片或突出部分的变化的角度位置使得在本发明的工作叶片连接中能够自动调整可运动地被支承的受压件。由此避免了应力集中。相反，在以额定转速运行时通过面接触完全产生摩擦阻尼作用，不会出现高频率的倾覆运动。
在一个优选的实施形式中，保持轮廓的球段具有一个球中心点，而支承面是圆形的并且具有一个圆中心点。受压件则这样构成，使得既通过圆中心点又通过球中心点延伸的一条直线垂直于支承面的平面。换句话说，受压件相对于该直线旋转对称地构成。通过这样的构造几乎可以补偿突出部分或工作叶片在任意空间方向的旋转和扭转。
相对支承面与相邻突出部分对应配置，受压件的支承面支承在该相对支承面上，该相对支承面可以例如直接在所述相邻突出部分的端面上构成。
替换地，该相对支承面可以在一个支座元件上构成，该支座元件固定在所述相邻突出部分的一个端面上。同样可能的是，相对支承面由一个相对受压件的支承面形成，该相对受压件被支撑在相邻的突出部分上。受压件与相对受压件原则上可以结构相同。但有利的一种实施形式是，相对受压件不能够进行相对于其相对支承面法线方向的摆动运动。按此方式，全部的补偿运动只由被球面支承的受压件进行。由此达到：在这些突出部分相应转动时，可动的受压件始终自动调整返回其初始位置。
有利的是，所述相对受压件以其保持轮廓伸入到一个在所述相邻突出部分中构成的容纳部中。
相对受压件的一个优选方案是，相对受压件的保持轮廓以及所属的容纳部都作为圆锥构成或者作为截锥构成，其中两个截锥具有相同的锥度。按此方式，一方面相对受压件在所属的突出部分上实现面接触，另一方面相对受压件就其纵向中心轴线而言刚性地固定在突出部分上并且可以由此用作支承在其上的受压件的支座。
有利的是，所述支承面和/或相对支承面低摩擦和耐磨地构成。
本发明工作叶片的其它重要措施和优点由申请文件、附图和相应的附图描述中得出。
附图说明
在附图中示出本发明的优选实施例并且在下面的说明中对其详细解释。其中，相同的参考标号表示相同或相似或功能相同的构件。附图分别示意地表示：
图1a，1b各表示一个叶轮轮缘段在停止运行状态下(1a)和运行状态下(1b)的一个俯视图，
图2按照图1b中的剖切线II-II通过两个相互连接的突出部分的一个剖面，
图3另一实施形式的与图2一样剖切的视图，
图4又一实施形式的与图2一样剖切的视图。
具体实施方式
相应于图1a和1b，一个其余部分未示出的涡轮机的工作叶片1分别具有两个位于叶片不同侧的突出部分2。在此，这些突出部分2沿一个用箭头表示出的圆周方向3延伸，在涡轮机运行时工作叶片1在该方向上回转。这些突出部分2分别与相应的工作叶片1刚性连接并且特别是能够形成相应的工作叶片1的一个集成于一体的构件。符合目的的是，这些突出部分2呈支承翼的形式构成，它们具有有利于流动的型廓并且通常安置在工作叶片1的径向端部之间。但原则上这些突出部分2也可以作为设置在工作叶片1的位于径向外部的端部上的盖板或覆盖带构成。原则上突出部分2还可以是其它的连接元件。
在图1a所示的停止运行状态中，沿圆周方向3在相邻突出部分2的彼此面对的端面4之间构成一个缝隙5。在图1b所示的运行状态中，离心力使得工作叶片1相应于图1a中的一个箭头6扭转(Entwindung)，由此，缝隙5闭合。
但与图1a和图1b不同，突出部分2在其端面4上不是直接相互支承，而是间接地分别通过至少一个受压件(Druckkrper)7(见图2至4)支承。为了简化视图在图1a和1b中没有反映出这些受压件7。
在图2至4的剖视图中分别剖切地表示出一对突出部分2的彼此相对的端部段，这些突出部分至少在涡轮机运行时相互支承，而安置在该区域中的受压件7不是剖切表示的。显然，图2至4的剖视图也相应于一个绕图1b的图示平面中的剖切线II旋转90°的剖面。
相应于图2至4，每个受压件7具有一个球形的保持侧面8和一个平的支承侧面9。保持侧面8朝向与相应受压件7对应配置的那个突出部分2(图2至4右边的突出部分2)，而支承侧面9朝向在圆周方向上相邻的突出部分2(图2至4中分别为左边的突出部分2)。在保持侧面8上构成一个立起的或突起的保持轮廓10。与受压件7对应配置的那个突出部分2在其端面4上具有一个容纳部11，受压件7的保持轮廓10嵌入该容纳部中。这样，保持轮廓10伸入到容纳部11中并且能够在圆周方向3上以及横向于圆周方向3支承在该容纳部中。按照本发明，保持轮廓10在此作为球段构成。容纳部11也与其互补地同样作为球段构成。在此，这些球段具有相同的半径R，由此，保持轮廓10的球段面接触地支承在容纳部11的球段上。同时，本发明的受压件7由此构成一种球铰链，它在一个铰节座里可围绕球中心点12运动地支承在所属的突出部分2上。在此，该铰节座由容纳部11构成。为了优化接触区域内的应力状态，也可以使受压件7与容纳部11的半径相互略有差别。
此外，受压件7在其支承侧面9上具有一个平的支承面13。如从图2至4中看到的，受压件7至少在涡轮机运行中以其支承面13支承在一个为相邻支承翼2配置的相对支承面14上。相对支承面14也平面地构成，使得支承面13和14相互面接触。
如从图2至4中可看出的，本发明的受压件7可以在相互连接的突出部分2之间传递圆周方向3上的比较大的力F。此外，通过摩擦还可以经相互连接的突出部分2在相邻工作叶片1之间传递耦合力矩M。此外，由于受压件7可运动地支承在所属的突出部分2上，还可以补偿相邻的工作叶片1之间或者说相互支承的突出部分2之间的旋转调节或扭转。在此，通过所建议的受压件7的支承，保持了支承面13和14之间的面接触以及保持轮廓10与容纳部11之间的面接触。
这样，本发明工作叶片连接能够补偿在运行中、尤其是在起动和停止时这些突出部分2的可能出现的转动和不同的位置角度，而不会发生较大的弹性变形甚至塑性变形。
支承件7的几何形状按照目的这样选择，使得支承面13构造成圆形的并且具有一个圆中心点15。在此，球形的保持轮廓10这样与平面的支承面13相互协调，使得一条既通过圆中心点15也通过球中心点12延伸的直线16垂直于支承面13的平面。由此得到受压件7的旋转对称，使得由此达到的支承似乎在所有空间方向上起作用。
在图2所示的实施形式中，相对支承面14直接在相邻的突出部分2的端面4上构成。
与此替换地，相对支承面14也可以按照图3所示的实施形式在一个专门的支座元件17上构成。该支座元件17特别是通过钎焊或焊接固定在相邻的突出部分2的端面4上。在这里所示的实施形式中支座元件17作为板构成，该板嵌入相邻的突出部分2的端面4中并且沉入地安置在其中。
相应于在图4中示出的实施形式，相对支承面14还可以在一个相对受压件18上构成。在此主要涉及在DE3517283中说明的结构方式。相对受压件18如同受压件17一样具有一个带有平面的支承面的支承侧面19，该支承面构成相对支承面14。相对受压件18此外还具有一个保持侧面20，在该保持侧面上构成一个保持轮廓21。相对受压件18的保持轮廓21也嵌入到一个在该相邻突出部分2中构成的容纳部22内。在此，相对受压件18的保持轮廓21的造型和与它配合作用的容纳部22的形状这样相互协调，使得相对受压件18的相对支承面14相对于所属的突出部分2在空间上是固定的。它是这样达到的：该保持轮廓21作为圆锥构成，而所属的容纳部22也相匹配地作为圆锥构成，该圆锥与保持轮廓21的圆锥具有相同的锥度。因此，相对受压件18的保持轮廓21面支承在容纳部22上。尽管原则上相对受压件18也可以绕其纵向中心轴线旋转，但它的相对支承面14的平面相对于所属突出部分2保持不变。
为了保护受压件7的平面的支承面13和与其配合作用的相对支承面14防止磨损，支承面13和/或相对支承面14可以设置一个低摩擦的涂层(未示出)。通过该措施可以同时降低在支承面13及相对支承面14的平面中出现的摩擦力。
附加地或替换地，为了减少摩损可以规定：受压件7及相对受压件18至少在一个具有支承面13或相对支承面14的区段内用一种合适的硬质合金制成。图3所示的支座元件17也同样可以用一种合适的硬质合金制成。

Claims (6)

1.涡轮机的多个工作叶片(1)的连接，具有沿圆周方向(3)延伸的突出部分(2)，这些突出部分成对地与一个工作叶片(1)刚性连接并且至少在涡轮机运行中分别通过至少一个受压件(7)支承在在圆周方向(3)上相邻的突出部分(2)上，
其中，每个受压件(7)在一个朝向所属的突出部分(2)的保持侧面(8)上具有一个保持轮廓(10)，该保持轮廓伸入一个在该所属突出部分(2)上构成的容纳部(11)中并且在圆周方向(3)上和横向于该方向支承在该容纳部中，
其中，每个受压件(7)在一个朝向相邻的突出部分(2)的支承侧面(9)上具有一个平面的支承面(13)，该支承面至少在涡轮机运行中面支承在一个与该相邻突出部分(2)对应配置的平面的相对支承面(14)上，
其特征在于，
为每对相互支承的突出部分(2)配置至少一个受压件(7)，该受压件的保持轮廓(10)作为球段构成，
其中，所属的容纳部(11)同样作为球段构成，它的半径(R)与保持轮廓(10)的球段的半径(R)至少近似一样大。
2.如权利要求1所述的工作叶片连接，其特征在于，所述相对支承面(14)直接在该相邻突出部分(2)的一个端面(4)上构成。
3.如权利要求1所述的工作叶片连接，其特征在于，所述相对支承面(14)由一个相对受压件(18)的支承面构成，该相对受压件以其保持轮廓(21)伸入到一个在相邻突出部分(2)中构成的容纳部(22)中。
4.如权利要求3所述的工作叶片连接，其特征在于，所述相对受压件(18)的保持轮廓(21)作为圆锥构成，其中，所属的容纳部(22)同样作为圆锥构成，它的锥度与该保持轮廓(21)的圆锥的锥度一样大。
5.如权利要求1所述的工作叶片连接，其特征在于，所述相对支承面(14)在一个支座元件(17)上构成，该支座元件固定在该相邻突出部分(2)的一个端面(4)上。
6.如权利要求1至5之一所述的工作叶片连接，其特征在于，该支承面(13)和/或该相对支承面(14)低摩擦和耐磨损地构成。
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