RU2647170C2 - Лопаточный аппарат и соответствующий способ изготовления лопаточного аппарата - Google Patents

Abstract

Лопаточный аппарат для газовой турбины содержит лопаточное устройство и дополнительное лопаточное устройство. Лопаточное устройство содержит бандажную полку, перо, проходящее от бандажной полки, и демпфирующую проволоку. Бандажная полка содержит на окружном конце наклонный торец с выемкой, а демпфирующая проволока расположена в пределах выемки и выполнена с возможностью контакта с бандажной полкой и дополнительным наклонным торцом дополнительной бандажной полки дополнительного лопаточного устройства, которая расположена рядом с бандажной полкой вдоль окружного направления. Выемка содержит наклонную боковую поверхность, нормаль к которой не параллельна радиальному направлению, так что радиальное расстояние от демпфирующей проволоки до оси вращения изменяется при ее перемещении вдоль наклонной боковой поверхности. Демпфирующая проволока выполнена с возможностью расположения лишь в одной наклонной выемке в бандажной полке одной лопатки таким образом, что при эксплуатации газовой турбины демпфирующая проволока перемещается вдоль наклонной боковой поверхности выемки из радиально внутреннего положения в выемке в радиально внешнее положение в выемке. Демпфирующая проволока контактирует с бандажной полкой и дополнительным наклонным торцом дополнительной бандажной полки в радиально внешнем положении в выемке. Дополнительный наклонный торец содержит плоскую поверхность, к которой демпфирующая проволока имеет возможность примыкания. При изготовлении лопаточного аппарата располагают дополнительную бандажную полку рядом с бандажной полкой вдоль окружного направления таким образом, что наклонный торец и дополнительный наклонный торец обращены друг к другу, и располагают демпфирующую проволоку лишь в одной наклонной выемке в бандажной полке одной лопатки. Группа изобретений позволяет упростить сборку и разборку газовой турбины, лопаточной аппарат которой содержит демпфирующую проволоку между бандажными полками соседних лопаток. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

Область техники, к которой относится изобретение

Данное изобретение относится к лопаточному устройству для газовой турбины и лопаточному аппарату для газовой турбины, содержащему это лопаточное устройство. Помимо этого, данное изобретение относится к способу изготовления лопаточного аппарата для газовой турбины.

Уровень техники

Лопатки турбины подвергаются воздействию динамических нагрузок, воспринимаемых пером лопатки и приводящих к вредным вибрациям и высокой циклической усталости. В частности, это происходит в случае так называемых длинных тонких лопаток, которые больше подвержены взаимодействию их собственного резонанса с частотой в пределах диапазона скорости вращения турбины. По традиции, эту проблему можно решить, предусматривая средства блокировки соседних лопаток друг с другом на поверхностях бандажных полок их и тем самым усиливая собственный резонанс лопатки вне взаимодействий на протяжении диапазона нормальных скоростей турбины. Эти бандажные полки лопаток имеют взаимоблокировочный конструктивный элемент, имеющий наклонный торец, который вынуждает сборку лопатки как комплекта. Кроме того, при сборке лопаток возможно внесение закручивания в пере лопатки, что требует высокого уровня силы для сборки лопатки. По этим причинам с ротора (т.е. диска ротора) нельзя снять одиночную лопатку без нарушения целостности всего комплекта расположенных по окружности лопаток, что приводит к ограничениям, накладываемым на замену на месте.

Поэтому обычные лопатки нельзя по отдельности обслуживать на месте. Полностью облопаченный диск приходится снимать и в типичном случае транспортировать в центр технического обслуживания для снятия всех лопаток перед тем, как можно будет заменить отдельные лопатки, зачастую пользуясь специально изготовленным для этой цели инструментом или приспособлением. На крупногабаритных турбинах это в материально-техническом отношении трудно, дорого и отнимает много времени.

В документе DE 102010003594 A1 описана компоновка бандажных полок лопаток, в которой зазор между соседними бандажными полками лопаток заполнен элементом из металла с памятью формы для амортизации вибраций лопаток благодаря изменению геометрии, обуславливаемому изменением температуры из-за трения между лопатками.

В документе GB 623525 описан амортизатор для лопаток турбин и компрессоров. Чтобы уменьшить вибрацию, предусмотрены гнезда, соединяющие два конца соседних бандажных полок лопаток турбины.

В документе US 3185441 описан ленточный бандаж для турбин или компрессоров. Бандажные лопатки, принадлежащие соответствующим соседним лопаткам, контактируют друг с другом и тем самым уменьшают вибрации лопаток.

В документе US 5201850 описаны демпферы концевых полок ротора, включающие в себя демпфирующие проволоки. Демпфирующая проволока проходит в окружном направлении и поэтому пропущена сквозь соседние бандажные полки лопаток.

В документе US 4722668 описано устройство для демпфирования вибраций лопаток в турбомашинах, при этом демпфирующая проволока проходит в окружном направлении и вследствие этого соединяет соседние лопатки турбины для уменьшения вибрации между лопатками.

В документе WO 2007/000326 Al описан ротор турбины и способ изготовления ротора турбины. Демпфирующая проволока крепится к соседним бандажным полкам лопаток и проходит в окружном направлении.

В документе US 1304793 описан лопаточный венец турбины, причем концевые части соседних лопаток ротора содержат бандажные полки, которые взаимно блокированы друг относительно друга.

В документе US 2510734 описан ротор турбины с множеством лопаток турбины, причем бандажные полки соседних лопаток турбины взаимно блокированы друг относительно друга.

В документе US2005/0047917A1 описан ротор паровой или газовой турбины, оснащенный лопатками ротора, которые удерживаются в роторе в множестве радиальных рядов и содержат хвостовик лопатки, установленный в роторе, и пластину лопатки. Пазы в каждом из наклонных торцов противоположных пластин лопатки ограничивают открытый карман. Карманы двух соседних пластин лопаток вместе образуют, по существу, замкнутую полость, которая расширяется в радиальном направлении ротора. В каждую полость установлен с возможностью свободного перемещения палец, наибольшее поперечное сечение которого меньше, чем наибольшее поперечное сечение полости, но больше, чем наименьшее поперечное сечение полости.

В документе US 4784571 описана паровая турбина того типа, который предусматривает применение множества лопаток с цельно-фрезерным бандажом лопаточного аппарата с осевым входом, причем лопатки с цельно-фрезерным бандажом содержат пружинные средства, находящиеся в пазу, фрезерованном, по меньшей мере, в одной поверхности каждой бандажной полки. Эти пружинные средства упираются в соседнюю бандажную полку и сокращают относительное движение между соседними лопатками. Каждое пружинное средство предотвращает хлопок лопаток друг о друга во время работы редуктора поворотного устройства.

Раскрытие изобретения

Задача данного изобретения может состоять в том, чтобы разработать пакет лопаток ротора турбины, который обладает улучшенными свойствами технического обслуживания.

Эту задачу можно решить посредством предлагаемого лопаточного устройства для газовой турбины, посредством предлагаемого лопаточного аппарата для газовой турбины и посредством предлагаемого способа изготовления лопаточного аппарата для газовой турбины.

В соответствии с первым аспектом данного изобретения к рассмотрению представлено лопаточное устройство для газовой турбины. Газовая турбина содержит вал ротора, имеющий осевое направление, радиальное направление и окружное направление.

Лопаточное устройство содержит бандажную полку и перо, проходящее от бандажной полки вдоль радиального направления. Бандажная полка содержит на окружном конце наклонный торец (т.е. боковую поверхность). Наклонный торец содержит выемку, по меньшей мере, одно измерение которой проходит вдоль этого осевого направления. Помимо этого, лопаточное устройство содержит демпфирующую проволоку, причем демпфирующая проволока расположена в пределах выемки таким образом, что демпфирующая проволока адаптируется для контакта с бандажной полкой и дополнительной бандажной полкой дополнительного лопаточного устройства, которая расположена рядом с бандажной полкой вдоль окружного направления.

В связи с этим, в соответствии с дополнительным аспектом данного изобретения, к рассмотрению представлен лопаточный аппарат для газовой турбины. Лопаточный аппарат представляет собой вышеописанный лопаточный аппарат. Помимо этого, лопаточный аппарат содержит дополнительное лопаточное устройство, содержащее дополнительную бандажную полку и дополнительное перо, проходящее от дополнительной бандажной полки вдоль радиального направления. Дополнительная бандажная полка содержит на дополнительном окружном конце дополнительный наклонный торец (боковую поверхность). Дополнительная бандажная полка расположена рядом с бандажной полкой вдоль окружного направления таким образом, что наклонный торец и дополнительный наклонный торец обращены друг к другу. Демпфирующая проволока расположена в пределах выемки таким образом, что демпфирующая проволока контактирует с бандажной полкой и дополнительным наклонным торцом дополнительной бандажной полки.

Одним специфическим аспектом данного изобретения является лопаточный аппарат для газовой турбины, причем этот лопаточный аппарат содержит лопаточное устройство и дополнительное лопаточное устройство. Газовая турбина содержит вал ротора, имеющий осевое направление, радиальное направление и окружное направление. Лопаточное устройство содержит бандажную полку, перо, проходящее от бандажной полки вдоль радиального направления, причем бандажная полка содержит на окружном конце наклонный торец, при этом наклонный торец содержит выемку, одно измерение которой проходит вдоль осевого направления, и демпфирующую проволоку. Демпфирующая проволока расположена в пределах выемки таким образом, что демпфирующая проволока адаптируется для контакта с бандажной полкой и дополнительным наклонным торцом дополнительной бандажной полки дополнительного лопаточного устройства, которая расположена рядом с бандажной полкой вдоль окружного направления. Выемка содержит наклонную боковую поверхность, нормаль к которой не параллельна радиальному направлению, так что радиальное расстояние от демпфирующей проволоки до оси вращения изменяется, когда ее перемещение происходит вдоль наклонной боковой поверхности. Дополнительное лопаточное устройство содержит дополнительную бандажную полку и дополнительное перо, проходящее от дополнительной бандажной полки вдоль радиального направления, причем дополнительная бандажная полка содержит на дополнительном окружном конце дополнительный наклонный торец. Дополнительная бандажная полка расположена рядом с бандажной полкой вдоль окружного направления таким образом, что наклонный торец и дополнительный наклонный торец обращены друг к другу. Демпфирующая проволока расположена в пределах выемки таким образом, что демпфирующая проволока контактирует с бандажной полкой и дополнительным наклонным торцом дополнительной бандажной полки. Дополнительный наклонный торец содержит плоскую поверхность, к которой примыкает демпфирующая проволока.

Таким образом, демпфирующая проволока содержится в пределах лишь одной наклоненной или наклонной выемки в бандажной полке одной лопатки. При использовании, демпфирующая проволока занимает место радиально снаружи в пределах выемки и прилегает к плоской грани или плоской поверхности на бандажной полке соседней лопатки или соприкасается с этой гранью или поверхностью. Эта компоновка выгодна потому, что плоская грань или плоская поверхность может компенсировать радиальное рассогласование между соседними в окружном направлении лопатками, не утрачивая свою функцию и без риска изнашивания при истирании или заклинивания демпфирующей проволоки. Кроме того, поскольку демпфирующая проволока прилегает к плоской грани, функция демпфирования не имеет разрыва из-за увеличения как функция скорости вращения.

Противолежащие наклонные торцы между соседними бандажными полками лопаток могут быть прямыми и выровненными в основном вдоль оси или искривленными в плоскости, если смотреть радиально изнутри по оси вращения. В альтернативном варианте, противолежащие наклонные торцы могут быть расположены под углом к оси вращения.

Лопаточный аппарат, лопаточное устройство и дополнительное лопаточное устройство могут быть заключены в кольцевом массиве радиально проходящих лопаток, установленных на диске ротора и образующих часть узла ротора. Узел ротора может быть узлом ротора либо турбины, либо компрессора и может быть встроен, например, в промышленную, судовую, авиационную газовую или паровую турбину.

В соответствии с дополнительным аспектом данного изобретения к рассмотрению представлен способ изготовления лопаточного аппарата для газовой турбины. Лопаточное устройство лопаточного аппарата содержит бандажную полку и перо, проходящее от бандажной полки вдоль радиального направления. Бандажная полка содержит на окружном конце наклонный торец. Наклонный торец содержит выемку, одно измерение которой проходит вдоль осевого направления. Лопаточное устройство лопаточного аппарата содержит дополнительную бандажную полку и дополнительное перо, проходящее от дополнительной бандажной полки вдоль радиального направления. Дополнительная бандажная полка содержит на дополнительном окружном конце дополнительный наклонный торец. В соответствии со способом располагают бандажную полку рядом с другой бандажной полкой вдоль окружного направления таким образом, что наклонный торец и дополнительный наклонный торец обращены друг к другу. Помимо этого, в соответствии со способом, располагают демпфирующую проволоку в пределах выемки таким образом, что демпфирующая проволока контактирует с бандажной полкой и дополнительным наклонным торцом дополнительной бандажной полки.

Вал ротора газовой турбины определяет осевое направление, радиальное направление и окружное направление. Осевое направление параллельно оси вращения и центральной оси вала ротора. Окружное направление определяется как направление вдоль окружности вала ротора и осевого направления соответственно. Касательная к окружному направлению перпендикулярна осевому направлению и радиальному направлению. Радиальное направление определяется как направление, проходящее через центральную точку вала ротора, и поэтому пересекает ось вращения. Радиальное направление перпендикулярно осевому направлению и окружному направлению (т.е. перпендикулярно касательной к окружному направлению).

В общем случае, перо лопаточного устройства содержит хвостовик, который крепится к валу ротора. На противоположном конце пера расположена бандажная полка. Бандажная полка представляет собой пластинчатый элемент, который может обеспечить нормально бесконтактное уплотнение с частями корпуса газовой турбины. Когда компоненты газовой турбины собирают в первый раз, части бандажной полки могут контактировать с частями корпуса и врезаться в них, создавая минимальный зазор во время дальнейшего использования. Лопаточное устройство вращается вместе с валом ротора вокруг оси вращения. Лопаточное устройство приводится в действие рабочим телом газовой турбины.

В окружном направлении расположено множество лопаточных устройств, следующих друг за другом вдоль окружного направления. Каждое лопаточное устройство содержит соответствующие бандажные полки лопаток, которые расположены друг за другом вдоль окружного направления. Целью является уменьшение зазоров между соответствующими бандажными полками и ослабление контакта между бандажными полками лопаток, который обуславливается, например, вибрациями.

Поэтому вследствие подхода, предлагаемого в данном изобретении, демпфирующая проволока располагается между двумя соседними бандажными полками перьев лопаток. Демпфирующая проволока находится в выемке одной бандажной полки и контактирует с соседней бандажной полкой, так что зазор между двумя соседними бандажными полками лопаток закрывается, а вибрация между двумя бандажными полками лопаток уменьшается.

Выемка выполнена в наклонном торце бандажной полки. Наклонный торец - это торцовая грань или боковая поверхность на окружном конце бандажной полки. Направление прохождения наклонного торца между находящимся выше по течению концом и находящимся ниже по течению концом бандажной полки может быть параллельным осевому направлению или может располагаться под некоторым углом к осевому направлению. Вместе с тем, нормально наклонный торец может быть параллелен нормали к дополнительному наклонному торцу соседней дополнительной бандажной полки.

Находящийся выше по течению конец и находящийся ниже по течению конец такого компонента, как бандажная полка, определяются относительно направления течения рабочего тела газовой турбины. Следовательно, поверхность компонента со стороны набегающего потока (наветренная поверхность компонента) содержит находящийся выше по течению конец, а сторона компонента, противоположная той, на которую набегает поток (подветренная сторона компонента), содержит находящийся ниже по течению конец.

Выемка может быть выполнена как паз, который проходит вдоль наклонного торца и одно измерение которого проходит вдоль осевого направления. Иными словами, выемка проходит от находящегося выше по течению конца наклонного торца до находящегося ниже по течению конца наклонного торца.

Наклонный торец и дополнительные наклонные торцы могут быть плоскими, не криволинейными гранями и могут быть параллельными и, вследствие этого, могут согласовывать угол хвостовика и его полку. Поэтому лопаточные устройства можно перемещать друг относительно друга вдоль осевого направления в целях сборки или разборки, не создавая ситуацию, в которой они блокируют друг друга. Форма соседних бандажных полок лопаток, а в частности ориентация и форма соседних наклонных торцов, друг относительно друга таковы, что во время установки и демонтажа одной из двух соседних лопаток эти две лопатки не блокируют друг друга. В частности, между наклонным торцом и дополнительным наклонным торцом двух соседних лопаточных устройств предусмотрен малый зазор. Этот зазор уплотнен демпфирующей проволокой, которая расположена в пределах выемки наклонного торца.

Демпфирующая проволока может быть выполнена из упругого материала. Например, демпфирующая проволока может быть изготовлена из металла и поэтому может представлять собой металлическую проволоку. Демпфирующая проволока вводится в пределы выемки (выреза, паза) наклонного торца и прилегает к дополнительной плоской грани дополнительного наклонного торца соседнего лопаточного устройства и контактирует с ней.

В типичном случае, лопаточный аппарат предусматривает заранее определенное направление вращения вокруг осевого направления. Наклонный торец с выемкой может быть выполнен на задней стороне бандажной полки. Например, передняя сторона бандажной полки может быть передней стороной по отношению к направлению вращения, а задняя сторона является задней стороной по отношению к направлению вращения. Следовательно, благодаря инерции демпфирующей проволоки и благодаря центробежным силам во время вращения лопаточного устройства, демпфирующая проволока вынуждена покидать выемку, выполненную в пределах наклонного торца задней стороны, и по этой причине прижимается и прилегает к наклонному торцу передней стороны (дополнительного наклонного торца) дополнительной бандажной полки дополнительного лопаточного устройства, которая расположена рядом с бандажной полкой.

Следовательно, благодаря вращению лопаточного устройства в рабочем состоянии газовой турбины, демпфирующая проволока ослабляет контакт между двумя соседними бандажными полками лопаток и уплотняет зазор между этими двумя соседними бандажными полками лопаток. Поэтому не обязательно вставлять какие-либо уплотнительные средства по прессовой посадке, которые усложняют замену одиночного лопаточного устройства турбины. Если газовая турбина неподвижна, демпфирующая проволока не прижимается к соседнему дополнительному наклонному торцу, так что прессовая посадка между двумя соседними бандажными полками лопаток не существует. Следовательно, простая взаимозаменяемость одиночных лопаточных устройств достигается без снижения свойств уплотнения и демпфирования между двумя соседними бандажными полками лопаток. Поэтому можно проводить техническое обеспечение и обслуживание одиночных лопаточных устройств или нескольких лопаточных устройств без полного демонтажа облопаченного диска турбины, к которому крепятся лопаточные устройства. Следовательно, оказывается возможным техническое обслуживание одиночных лопаточных устройств на месте.

Поэтому в соответствии с возможным вариантом осуществления выемка выполнена таким образом, что соединение с демпфирующей проволокой создается посредством посадки с гарантированным зазором. Иными словами, демпфирующая проволока располагается в пределах выемки с возможностью перемещения, так что демпфирующая проволока оказывается прижатой к соседнему дополнительному наклонному торцу при эксплуатации газовой турбины. В качестве альтернативы, в дополнительном возможном варианте осуществления, выемка выполнена таким образом, что соединение с демпфирующей проволокой создается посредством соединения по прессовой посадке. Например, если демпфирующая проволока обладает свойствами упругости, тоже возможна простая взаимозаменяемость одиночных лопаточных устройств, хотя демпфирующая проволока крепится в пределах выемки посредством соединения по прессовой посадке.

В соответствии с дополнительным возможным вариантом осуществления выемка содержит наклонную боковую поверхность, нормаль к которой не параллельна радиальному направлению, так что радиальное расстояние от демпфирующей проволоки до оси вращения изменяется, когда перемещение демпфирующей проволоки происходит вдоль наклонной боковой поверхности. В частности, наклонная боковая поверхность выемки представляет собой радиально внешнюю боковую поверхность выемки. В частности, нормаль к наклонной боковой поверхности образует угол с направлением силы, в котором действует центробежная сила. В частности, центробежная сила параллельна радиальному направлению. Следовательно, если при эксплуатации газовой турбины на демпфирующую проволоку действует центробежная сила, то демпфирующая проволока вынуждена перемещаться вдоль наклонной боковой поверхности из радиально внутреннего положения в выемке в радиально внешнее положение в выемке. На внешней поверхности наклонного торца расстояние от наклонной боковой поверхности выемки до оси вращения больше, чем на внутреннем конце наклонной боковой поверхности, который находится в пределах выемки. Следовательно, если на демпфирующую проволоку действует центробежная сила, то демпфирующая проволока вынуждена выходить из выемки вдоль наклонной боковой поверхности и поэтому контактирует с соседним дополнительным наклонным торцом.

В соответствии с дополнительным возможным вариантом осуществления лопаточное устройство и дополнительное лопаточное устройство расположены друг относительно друга таким образом, что между бандажной полкой (т.е. наклонным торцом) и дополнительной бандажной полкой (т.е. дополнительным наклонным торцом) существует зазор (просвет). Демпфирующая проволока расположена в пределах выемки и между бандажной полкой и дополнительной бандажной полкой таким образом, что эта демпфирующая проволока закрывает упомянутый зазор (просвет).

В соответствии с дополнительным возможным вариантом осуществления дополнительный наклонный торец содержит плоскую поверхность, к которой примыкает демпфирующая проволока.

В соответствии с дополнительным возможным вариантом осуществления дополнительный наклонный торец содержит дополнительную выемку, причем демпфирующая проволока расположена в пределах выемки и дополнительной выемки. Дополнительная выемка может быть выполнена с теми же признаками, что и выемка, описанная выше для бандажной полки. Дополнительная выемка может содержать дополнительную наклонную боковую поверхность, которая может быть радиальна внешней боковой поверхностью выемки. Нормаль к дополнительной наклонной боковой поверхности образует угол с направлением силы, в котором действует центробежная сила.

Дополнительная наклонная боковая поверхность дополнительной выемки представляет собой дополнительную радиально внешнюю боковую поверхность дополнительной выемки. В частности, дополнительная нормаль к дополнительной наклонной боковой поверхности образует угол с направлением силы, в котором действует центробежная сила. Следовательно, если при эксплуатации газовой турбины на демпфирующую проволоку действует центробежная сила, то демпфирующая проволока вынуждена перемещаться вдоль дополнительной наклонной боковой поверхности из радиально внутреннего положения в дополнительной выемке в радиально внешнее положение в дополнительной выемке. На дополнительной внешней поверхности дополнительного наклонного торца расстояние от дополнительной наклонной боковой поверхности дополнительной выемки до оси вращения больше, чем на внутреннем конце дополнительной наклонной боковой поверхности, который находится в пределах дополнительной выемки. Следовательно, если на демпфирующую проволоку действует центробежная сила, то демпфирующая проволока вынуждена выходить из дополнительной выемки вдоль дополнительной наклонной боковой поверхности и поэтому контактирует с соседним наклонным торцом.

Следует отметить, что варианты осуществления изобретения описаны применительно к разным объектам изобретения. В частности, некоторые варианты осуществления описаны применительно к пунктам формулы на устройство, а другие варианты осуществления описаны применительно к пунктам формулы на способ. Однако специалист в данной области техники сделает из вышеизложенного и нижеследующего описания вывод, что, если не отмечено иное, то в дополнение к любой комбинации признаков, принадлежащих объекту изобретения одного типа, любая комбинация признаков, относящихся к другим объектам изобретения, в частности признаков пунктов формулы на устройство и признаков пунктов формулы на способ, считается раскрываемой этой заявкой.

Краткое описание чертежей

Аспекты, охарактеризованные выше, и дополнительные аспекты данного изобретения очевидны из примеров осуществления, описываемых ниже, и поясняются со ссылками на эти примеры осуществления. Изобретение будет подробнее описано ниже со ссылками на примеры осуществления, но изобретение ими не ограничивается.

На фиг.1 показано лопаточное устройство для газовой турбины в соответствии с возможным вариантом осуществления данного изобретения;

на фиг.2 показан в увеличенном масштабе вид бандажной полки лопаточного устройства для газовой турбины в соответствии с возможным вариантом осуществления данного изобретения;

на фиг.3 показан лопаточный аппарат, содержащий два лопаточных устройства в соответствии с возможным вариантом осуществления данного изобретения; и

на фиг.4 показан в увеличенном масштабе вид области контакта между бандажной полкой и дополнительной бандажной полкой в соответствии с возможным вариантом осуществления данного изобретения.

Подробное описание

Иллюстрации на чертежах являются схематическими. Отметим, что на разных чертежах сходные или идентичные элементы обозначены одинаковыми позициями.

На фиг.1 показано лопаточное устройство 100 для газовой турбины. Для лучшего понимания, протяженности и ориентации конструктивных элементов лопаточного устройства 100 описываются применительно к заранее определенным направлениям вала 101 ротора (обозначенного пунктиром) газовой турбины. Вал 101 ротора имеет осевое направление 102, которое параллельно оси вращения вала 101 ротора. Помимо этого, описывается радиальное направление 103, которое направлено к центральной оси вала 101 ротора (вращающегося вала). Окружное направление 104 перпендикулярно осевому направлению 102 и радиальному направлению 103. Вдоль окружного направления 104 возможно расположение множества лопаточных устройств 100.

Лопаточное устройство 100 содержит бандажную полку 110 и хвостовик 106 лопатки. Перо 105 проходит вдоль радиального направления 103 между бандажной полкой 110 и хвостовиком 106 лопатки. Перо 105 представляет собой аэродинамический профиль, содержащий находящийся выше по течению конец (входную кромку пера) и находящийся ниже по течению конец (выходную кромку пера). Лопаточное устройство 100 установлено на диск ротора (не показан), который установлен на вал 101 ротора.

Бандажная полка 110 содержит конец 111’ на передней стороне и конец 111 на задней стороне. Окружной конец 111’ представляет собой переднюю сторону по отношению к направлению вращения (показанному стрелкой окружного направления 104), а конец на задней стороне является тем концом, который противоположен по отношению к направлению вращения концу на передней стороне.

На заднем окружном конце 111 выполнен наклонный торец 201 (см. фиг.2). Стрелка окружного направления 104 может описывать также направление вращения соответствующего лопаточного устройства 100 вокруг оси вращения (осевого направления 102).

На фиг.2 показан в увеличенном масштабе вид наклонного торца 201, который находится на заднем окружном конце 111 бандажной полки 110. Наклонный торец 201 содержит выемку 202, одно измерение которой проходит в осевом направлении 102. В частности, выемка 202 проходит между осевым находящимся выше по течению концом и радиальным находящимся ниже по течению концом бандажной полки 110.

Демпфирующая проволока 401 (см. фиг.4) расположена в пределах выемки 202 таким образом, что демпфирующая проволока 401 адаптируется для контакта с бандажной полкой 110 и дополнительной бандажной полкой 310 (см. фиг.3) дополнительного лопаточного устройства 300 (см. фиг.3), которая расположена рядом с бандажной полкой 110 вдоль окружного направления 104. Выемка 202 выполнена таким образом, что соединение с демпфирующей проволокой 401 создается посредством прессовой посадки.

Демпфирующую проволоку 401 можно крепить в пределах выемки 202, посредством соединения по прессовой посадке, а часть демпфирующей проволоки 401 выступает от поверхности наклонного торца 201.

В альтернативном варианте, выемку 202 выполняют большей, чем демпфирующая проволока 401, так что соединение с демпфирующей проволокой 401 создается посредством посадки с гарантированным зазором. В частности, ширина выемки 202 может быть, например, больше, чем диаметр демпфирующей проволоки 401.

Помимо этого, наклонный торец 201 находится в пределах плоскости 404 (см. фиг.4), которая имеет нормаль. Плоскость 404 и нормаль к ней соответственно параллельны дополнительной плоскости 405 (см. фиг.4), соседнему дополнительному наклонному торцу 403 (см. фиг.4) и нормали к нему. Следовательно, во время сборки лопаточного устройства 100 это лопаточное устройство 100 можно перемещать, например, в осевом направлении 102 по отношению к соседнему дополнительному лопаточному устройству 300 (см. фиг.3), при этом параллельные наклонные торцы 201, 403 не блокируют друг друга.

Чтобы дополнительно упростить сборку лопаточных устройств 100, 300 с хвостовиками, наклонные торцы 107, 108 хвостовика лопатки (см. фиг.1), принадлежащие хвостовику 106 лопатки, размещают в пределах плоскости хвостовика лопатки, которая содержит нормаль к хвостовику лопатки. Плоскость хвостовика лопатки также может быть сформирована параллельной дополнительной плоскости хвостовика лопатки дополнительного наклонного торца хвостовика соседней лопатки.

Хвостовик 106 лопатки может содержать полку 109, которая содержит наклонный торец 107 полки. Помимо этого, хвостовик лопатки содержит участок сочленения, с помощью которого хвостовик 106 лопатки сочленяют, устанавливая в соответствующий паз вала 101 ротора.

Наклонный торец 107 полки может находиться в пределах плоскости хвостовика лопатки. Плоскость хвостовика лопатки также может быть сформирована параллельной дополнительной плоскости хвостовика лопатки, принадлежащей дополнительному наклонному торцу хвостовика соседней лопатки.

Соответственно наклонный торец 108 сочленяющего участка, принадлежащий сочленяющему участку, может находиться в пределах плоскости наклонного торца сочленяющего участка. Плоскость наклонного торца сочленяющего участка может быть выполнена параллельно дополнительной плоскости хвостовика лопатки соседнего дополнительного наклонного торца сочленяющего участка соседнего дополнительного лопаточного устройства 300.

Конкретно, плоскость хвостовика лопатки наклонного торца 107 полки и/или наклонного торца 108 сочленяющего участка может быть параллельна плоскости 404. Помимо этого, наклонный торец 107 полки может быть расположен в пределах плоскости 404 таким образом, что наклонный торец 201 и наклонный торец 107 полки окажутся в пределах одной и той же 405.

Следовательно, лопаточные устройства 100, 300 во время сборки могут скользить друг относительно друга вдоль соответствующего паза в пределах вала 101 ротора, и при этом благодаря параллельной компоновке соответствующие наклонные торцы 107, 108, 201, 403 не блокируют друг друга между соседними лопаточными устройствами 100, 300 во время сборки.

На фиг.3 показан лопаточный аппарат для газовой турбины. Лопаточный аппарат содержит дополнительное лопаточное устройство 300, содержащее дополнительную бандажную полку 310 и дополнительное перо 301, проходящее от дополнительной бандажной полки 310 вдоль радиального направления 103. Дополнительная бандажная полка 310 содержит на дополнительном окружном конце дополнительный наклонный торец 403. Рядом с дополнительным лопаточным устройством 300 расположено лопаточное устройство 100, описанное на фиг.1 и 2. Дополнительная бандажная полка 310 и бандажная полка 110 расположены рядом друг с другом вдоль окружного направления 104 таким образом, что наклонный торец 201 и дополнительный наклонный торец (403) обращены друг к другу. Демпфирующая проволока 401 расположена в пределах выемки 202 таким образом, что демпфирующая проволока 401 контактирует с бандажной полкой 110 и дополнительным наклонным торцом 403 дополнительной бандажной полки 310. Между наклонным торцом 106 и дополнительным наклонным торцом 403 существует зазор 302.

На фиг.4 показан более подробный вид возможного варианта осуществления, показанного на фиг.3. Лопаточное устройство 100 и дополнительное лопаточное устройство 300 расположены друг относительно друга таким образом, что между бандажной полкой 110 и дополнительной бандажной полкой 310 существует зазор 302. Демпфирующая проволока 401 расположена в пределах выемки 202.

Как показано на фиг.4, дополнительный наклонный торец 403 дополнительной бандажной полки 301 представляет собой плоскую поверхность, к которой прилегает и прижимается демпфирующая проволока 401. Демпфирующая проволока 401 расположена в пределах выемки 202 посредством посадки с гарантированным зазором. Следовательно, демпфирующая проволока 401 может свободно перемещаться в пределах выемки 202. Во время эксплуатации газовой турбины лопатка 100 и дополнительное лопаточное устройство 300 перемещаются вдоль окружного направления 104 (как указано стрелкой окружного направления 104). Благодаря инерции демпфирующей проволоки 401 демпфирующая проволока 401 прилегает и прижимается к дополнительному наклонному торцу 403. Следовательно, демпфирующая проволока 401 контактирует с бандажной полкой 110, дополнительной бандажной полкой 310 и поэтому закрывает и уплотняет зазор 302 между двумя наклонными торцами 201, 403.

Помимо этого, как показано на фиг.4, выемка 202 содержит радиально внешнюю поверхность, которая представляет собой наклонную боковую поверхность 402. Эта наклонная боковая поверхность 402 имеет нормаль n, которая не параллельна радиальному направлению 103 и, следовательно, не параллельна направлению силы, в котором действует центробежная сила F. Поэтому радиальное расстояние от демпфирующей проволоки 401 до оси вращения изменяется, когда упомянутая проволока перемещается вдоль наклонной боковой поверхности 402. Следовательно, вращение лопаточных устройств 100, 300 вокруг оси вращения при эксплуатации газовой турбины вынуждает демпфирующую проволоку 401 перемещаться вдоль наклонной боковой поверхности 402 и прижиматься к дополнительному наклонному торцу 403.

Конкретно, окружной внутренний конец наклонной боковой поверхности 402 внутри выемки 202 находится ближе к оси вращения, чем окружной внешний конец наклонной боковой поверхности 402.

Как показано на фиг.4, дополнительный наклонный торец 403 может быть плоской поверхностью, чтобы обеспечить надлежащий контакт с демпфирующей проволокой 401. В альтернативном варианте, дополнительный наклонный торец 403 может содержать дополнительную выемку (не показана). Дополнительная выемка в пределах дополнительного наклонного торца 403 может также содержать дополнительную наклонную боковую поверхность, имеющую дополнительную нормаль, которая не параллельна радиальному направлению 103. Вместе с тем на окружном конце дополнительной бандажной полки, расстояние до оси вращения от дополнительной наклонной боковой поверхности выемки может быть больше, чем от окружного внутреннего конца дополнительной наклонной боковой поверхности в пределах дополнительной выемки.

Следует отметить, термин «содержащий(-ая, -ее, -ие)» не исключает другие элементы или этапы, а признак единственного числа не исключает множество. Кроме того, элементы, описанные в связи с разными вариантами осуществления, можно объединять. Нужно также отметить, что позиции в формуле изобретения не следует считать ограничивающими объем притязаний формулы изобретения.

Claims (40)

1. Лопаточный аппарат для газовой турбины, содержащий лопаточное устройство (100) и дополнительное лопаточное устройство (300), причем газовая турбина содержит вал (101) ротора, имеющий осевое направление (102), радиальное направление (103) и окружное направление (104),

при этом лопаточное устройство (100) содержит:

бандажную полку (110);

перо (105), проходящее от бандажной полки (110) вдоль радиального направления (103),

причем бандажная полка (110) содержит на окружном конце (111) наклонный торец (201),

причем наклонный торец (201) содержит выемку (202), одно измерение которой проходит вдоль осевого направления (102); и

демпфирующую проволоку (401),

причем демпфирующая проволока (401) расположена в пределах выемки (202) таким образом, что демпфирующая проволока (401) выполнена с возможностью контакта с бандажной полкой (110) и дополнительным наклонным торцом (403) дополнительной бандажной полки (310) дополнительного лопаточного устройства (300), которая расположена рядом с бандажной полкой (110) вдоль окружного направления (104),

причем выемка (202) содержит наклонную боковую поверхность (402), нормаль (n) к которой не параллельна радиальному направлению (103), так что радиальное расстояние от демпфирующей проволоки (401) до оси вращения изменяется при ее перемещении вдоль наклонной боковой поверхности (402),

при этом дополнительное лопаточное устройство (300) содержит дополнительную бандажную полку (310) и дополнительное перо (301), проходящее от дополнительной бандажной полки (310) вдоль радиального направления (103),

причем дополнительная бандажная полка (310) содержит на дополнительном окружном конце дополнительный наклонный торец (403),

причем дополнительная бандажная полка (310) расположена рядом с бандажной полкой (110) вдоль окружного направления (104) таким образом, что наклонный торец (201) и дополнительный наклонный торец (403) обращены друг к другу,

отличающийся тем, что демпфирующая проволока (401) выполнена с возможностью расположения лишь в одной наклонной выемке (202) в бандажной полке (110) одной лопатки таким образом, что при эксплуатации газовой турбины демпфирующая проволока (401) вынуждена перемещаться вдоль наклонной боковой поверхности выемки (202) из радиально внутреннего положения в выемке (202) в радиально внешнее положение в выемке (202), причем демпфирующая проволока (401) контактирует с бандажной полкой (110) и дополнительным наклонным торцом (403) дополнительной бандажной полки (310) в радиально внешнем положении в выемке (202),

причем дополнительный наклонный торец (403) содержит плоскую поверхность, к которой демпфирующая проволока (401) имеет возможность примыкания.

2. Лопаточный аппарат по п.1, в котором выемка (202) выполнена с обеспечением возможности расположения в ней демпфирующей проволоки (401) с посадкой с гарантированным зазором.

3. Лопаточный аппарат по п.1 или 2, дополнительно содержащий

хвостовик (106) лопатки,

причем перо (105) лопатки проходит вдоль радиального направления (103) между бандажной полкой (110) и хвостовиком (106) лопатки, причем хвостовик (106) лопатки содержит на окружном конце хвостовика лопатки наклонный торец (107, 108) хвостовика лопатки, при этом наклонный торец (107, 108) хвостовика (106) лопатки параллелен наклонному торцу (201) бандажной полки (110).

4. Лопаточный аппарат по п.1 или 2, в котором лопаточное устройство (100) и дополнительное лопаточное устройство (300) расположены друг относительно друга таким образом, что между бандажной полкой (110) и дополнительной бандажной полкой (310) существует зазор,

причем демпфирующая проволока (401) выполнена с возможностью закрывания упомянутого зазора (302).

5. Лопаточный аппарат по п.1 или 2, в котором наклонный торец (201) бандажной полки (110) параллелен соседнему дополнительному наклонному торцу (403) дополнительного лопаточного устройства (300).

6. Лопаточный аппарат по п.1 или 2, в котором лопаточное устройство (100) содержит хвостовик (106) лопатки с полкой (109), которая содержит на окружном конце хвостовика лопатки наклонный торец (107) полки,

причем дополнительное лопаточное устройство (300) содержит дополнительный хвостовик лопатки с дополнительной полкой, которая содержит на окружном конце дополнительного хвостовика лопатки дополнительный наклонный торец полки,

причем наклонный торец (107) полки параллелен дополнительному наклонному торцу полки.

7. Лопаточный аппарат по п.1 или 2, в котором лопаточное устройство (100) содержит хвостовик (106) лопатки с сочленяющим участком, который содержит на окружном конце хвостовика лопатки сочленяющий наклонный торец (108),

причем сочленяющий участок выполнен с возможностью сочленения с валом (101),

причем дополнительное лопаточное устройство (300) содержит дополнительный хвостовик лопатки с дополнительным сочленяющим участком, который содержит на окружном конце дополнительного хвостовика лопатки дополнительный сочленяющий наклонный торец,

причем дополнительный сочленяющий участок выполнен с возможностью сочленения с валом (101) рядом в окружном направлении (104) с сочленяющим участком,

причем сочленяющий наклонный торец (108) параллелен дополнительному наклонному торцу полки.

8. Способ изготовления лопаточного аппарата для газовой турбины,

причем газовая турбина содержит вал (101) ротора, имеющий осевое направление (102), радиальное направление (103) и окружное направление (104),

при этом лопаточное устройство (100) лопаточного аппарата содержит бандажную полку (110) и перо (105), проходящее от бандажной полки (110) вдоль радиального направления (103),

причем бандажная полка (110) содержит на окружном конце (111) наклонный торец (201),

причем наклонный торец (201) содержит выемку (202), одно измерение которой проходит вдоль осевого направления (102),

причем выемка (202) содержит наклонную боковую поверхность (402), нормаль (n) к которой не параллельна радиальному направлению (103), так что радиальное расстояние от демпфирующей проволоки (401) до оси вращения изменяется при ее перемещении вдоль наклонной боковой поверхности (402),

при этом дополнительное лопаточное устройство (300) лопаточного аппарата содержит дополнительную бандажную полку (310) и дополнительное перо (301), проходящее от дополнительной бандажной полки (310) вдоль радиального направления (103),

причем дополнительная бандажная полка (310) содержит на дополнительном окружном конце дополнительный наклонный торец (403),

при этом способ заключается в том, что:

располагают дополнительную бандажную полку (310) рядом с бандажной полкой (110) вдоль окружного направления (104) таким образом, что наклонный торец (201) и дополнительный наклонный торец (403) обращены друг к другу; и

располагают демпфирующую проволоку (401) лишь в одной наклонной выемке (202) в бандажной полке (110) одной лопатки таким образом, что при эксплуатации газовой турбины демпфирующая проволока (401) перемещается из радиально внутреннего положения в выемке (202) в радиально внешнее положение в выемке (202), причем демпфирующая проволока (401) контактирует с бандажной полкой (110) и дополнительным наклонным торцом (403) дополнительной бандажной полки (310) в радиально внешнем положении в выемке (202).

Images