专利名称：平衡式的涡轮机转子的制作方法
这项发明涉及到一个采用重物组件的平衡式涡轮机转子，该重物组件可嵌入涡轮机转子扩大了的中心部分端面上的槽中。
涡轮机的作用是众所周知的，例如蒸汽涡轮机可以发电。这种涡轮机装有中心的旋转转子，转子被安装在一个机壳里，以辐射形状伸展的一组叶片被固定在转子上，叶片在蒸汽的冲击下，使转子旋转并使一台发电设备运转。这种涡轮机中所用的转子通常是由大型合金钢锻件制成，它们被加工成一定形状，包括一个扩大了的圆柱体部分，并从这个圆柱体相对端面伸展出相对的同心轴。这样尺寸的转子，在使用前要求转子要平衡，以便能高效运行，该扩大了的圆柱体在与相对轴接合处具有端面，该端面用作转子的平衡。
这种转子的常规平衡方法是在与转轴的轴线同心的扩大的圆柱体部分端面上开一些螺纹孔，螺纹塞置于选择的螺纹孔里，其结果通过在扩大的圆柱体部分表面不同位置上附加的螺纹塞重量，使转子平衡。在端面上通常有大量的这种螺纹孔，以此提供出各种不同的重量变化。供平衡塞用的这些平衡孔在钻孔与攻螺纹时是非常费时间的。由于转子材料投资很高，因此人们希望使购买转子材料和完成转子平衡之间的时间周期能减至最少。
一些现有的转子在扩大了的圆柱体部分的端面上有一个槽或沟，平衡重物可以借助于定位螺钉固定在槽里。然而，这种平衡系统需要耗费时间的工序以在扩大的圆柱体端面上攻出大量螺纹孔，同时端面上可加重物的区域也是有限的。
本发明主要目的是提供一种平衡式涡轮机转子，它不需要在其端面膛孔和攻螺纹以形成平衡孔，并且平衡重物能可靠地镶嵌在端面的任何角度位置上。
本着这个目的，本发明属于一种平衡式涡轮机转子，它包括一个具有一对相对端轴和一个扩大的中心部分的圆柱体部件，该扩大的中心部分具有第一和第二端面，且至少在一个与端轴同心的上述端面上有一个环形槽;还包括可嵌入在上述环形槽里的重物组件，因而上述重物组件可插在上述槽里并相对于端面固定在一个预定的位置上;其特征在于，每一上述重物组件包括一个拱形体部件，这个拱形体部件有后壁、边壁、上和下拱形壁及一个前壁。从前壁朝向后壁形成一个螺纹孔，在每一边壁上形成一个缝隙，缝隙从边壁外表面延伸到上述螺纹孔，形成两个可变形的上、下部分;一个扩张螺钉以螺纹啮合在上述螺纹孔里，以使上述上、下两个可变形部分扩张开，从而使上述拱形体固定在上述环形槽里。
在涡轮机转子扩大的中心部分端面附近，最好有一个径向向内挤压成形的凸缘，这个凸缘延伸至槽内，并且拱形体的径向内壁有一个位于拱形壁边缘的凹槽，当拱形体的上部与下部扩张开时，这个凸缘就安置到凹槽里去。
本发明与现有的在转子端面上钻孔和攻螺纹的方法相比较，缩短了转子加工周期。同时，由于在转子端面的槽上的任何需要位置都可以安置可扩张的重物组件，从而增加了转子平衡度，而以前的设计局限于在转子端面膛螺纹孔放置重物。
通过下面对附图中作为例子示出的较佳实施例的描述，本发明将更易于理解。
图1是本发明具有可扩张重物组件的平衡式涡轮机转子的透视图。
图2是图1里表示的平衡式涡轮机转子的端面视图。
图3是在本发明平衡式涡轮机转子中使用的可扩张重物组件的部件分解图。
图4通过一个可扩张重物组件的纵向剖面图，展示了已就位的扩张螺钉及锁定在平衡式涡轮机转子槽内拱形体部件。
图5是嵌入平衡式涡轮机转子的端面槽内的可扩张重物组件的正视图。
图6是可扩张重物组件的拱形体部件另一实施例的正视图。
图7是沿图6Ⅶ-Ⅶ线的剖面图。
在图1和图2中，一个平衡式涡轮机转子1包括圆柱体部件3，部件3具有一对相对的端轴5和一个扩大的中心部分7。同常规一样，该扩大的中心部分7分别有第一和第二端面9和11。上述端面9和11中至少一个端面，且最好是两个端面，具有一个环形槽13，环形槽13应与端轴5同轴。如图示涡轮机叶片b固定在扩大的中心部分7的圆周外壁上。
如图2所示，环形槽13完全环绕端面9(360°)，与轴5同心;可扩张重物组件15在该槽中的位置是根据使转子1平衡的需要的位置而决定的。在第一和第二端面9和11上形成的槽13是由在扩大的中心部分7上的下拱形表面17、上拱形表面19和后表面21组成的。一个拱形表面，最好是下表面17，有一个径向延伸靠近扩大中心部分7表面的凸缘23(图4)，该凸缘23径向伸展进入槽13内。
可扩张重物组件15可插入并啮合在环形槽13中，并在槽13中被扩张，以保证将其固定在相对于端面9和11的预定位置上。由图3到图5所示的可扩张重物组件的实施例包括拱形体部件25和扩张螺钉27。拱形体部件25有一个后壁29，边壁31，上、下拱形壁33和前壁35。一个螺纹孔37是从前壁35向着后壁29形成的，其螺纹在离后壁29一段距离处终止。每一边壁31都有一个缝隙39，该缝隙从前壁35延伸到与后壁29相隔一段距离处终止，且从边壁外表面41延伸到螺纹孔37，形成拱形体25的可变形上部43和可变形下部45。拱形的下壁或上壁33中的一个(最好是下壁)有一个从前壁35延伸的凹槽47。
扩张螺钉27有一个第一端面49和第二端面51，其中间部分53有可旋入并与螺纹孔37的壁啮合的螺纹。最好在第一端面49上有一个凹陷部分55，它可以用来嵌入一个工具，例如六方螺钉头用扳手，使该螺钉转动。扩张螺钉的中间部分53是锥形的，其第一端面49的直径大于第二端面51的直径。
在把可扩张重物组件25紧固在第一端面9或第二端面11，或者在两个端面上形成的环形槽13中时，扩张螺钉27与拱形体部件25的螺纹孔37以螺纹啮合，但并不使可变形上部43远离可变形下部45扩开，两个可变形部分43和45在初始的螺纹啮合状态下有一个间隙d(图3)。包括拱形体部件25和扩张螺钉27的可扩张重物组件15沿与轴5的轴线平行的方向插入到环形槽13里相对该环形槽任何所希望的位置上，当其达到所希望的位置时，扩张螺钉27被进一步旋入螺纹孔37，因而将拱形体25的可变形上部和可变形下部43，45扩张开，这样两者间在前壁35上的距离(在图5中以d′表示)就大于初始距离d。
在拱形体部件25的另一个实施例中，如图6和7中的25′所示，边壁31中缝隙39′在一钥匙孔式设计的扩大部分终止。缝隙39′从前壁35向后壁29沿伸，终止于离后壁一段距离处，且在缝隙中形成一个扩大部分57。同时，最好在拱形体部件25′的前壁35中形成一个平底孔(counterbore)59，该平底孔为非螺纹孔，并与螺纹孔37同心。如图所示，缝隙39′可以从边壁外表面41向螺纹孔37水平延伸，或如图3到5所示，可以是象缝隙39一样的拱形。拱形体部件25、25′的后壁29在上部和下部拱形壁33和后壁29的交界处最好有一个斜角61。
用于平衡式涡轮机转子的本方法包括例如通过加工形成的一个位于转子扩大的中心部份7的端面9和11中的环形槽13，并提供多个可扩张重物组件15。可扩张重物组件15沿与轴5的轴线平行的方向插入槽13，并且相对于该端面啮合在预定的位置，以平衡转子。在可扩张重物组件15被正确定位后，借助将扩张螺钉27旋入螺孔37使组件15扩张，结果将拱形体部件25的可变形上部43和可变形下部45扩张开并使重物固定就位。在凸缘23和拱形壁47之间有一个小缝隙63(图5)，如果在槽13上要移动可扩张重物15或将其移开，在移开扩张螺钉27后可用一个螺丝刀或类似叶片形工具插入该缝隙，加力于彼此可变形部分。
在将可扩张重物组件插入槽内的过程中，扩张螺钉27上的凹陷部分55的作用是固定扩张螺钉27和拱形体部件25，在把组件插入槽中时，它们已开始螺纹啮合。啮合之后，拱形体部件25的棱角可阻止扩张螺钉27旋入时拱形体的转动。当螺钉27被进一步旋入螺孔37时，圆锥形螺纹产生一个楔力使可变形的上、下部分43、45扩张开。拱形体部件25由于扩张而受到转子上槽13的槽壁17、19的约束，结果是在可扩张重物组件与槽壁间有一个垂直的力，这个垂直力在圆周方向上产生了对可扩张重物组件15的摩擦约束力。环形槽的方位防止了可扩张重物组件的径向移动，但是在暂停使用时可使湿气排出。凸缘23在可扩张重物组件已扩张且嵌入槽13以后，防止它的轴向移动。
与钻孔和攻螺纹孔的现有方法相比较，本系统减少了转子加工的周期。同时，由于在转子端面的槽上可扩张重物组件的位置是无限多的，所以提供了大小标准化的平衡物。
权利要求
1.一个平衡式涡轮机转子(1)包括一个具有一对相对端轴(5)的圆柱形部件(3)；一个扩大的中心部分(7)，该扩大的中心部分具有第一和第二端面(9、11)，在与端轴(5)同轴的上述端面(9、11)中至少一个端面上有一个环形槽(13)；还包括嵌在上述环形槽(13)里的重物组件(15)，就是说上述重物组件(15)能插入槽(13)里并固定于相对端面(9、11)的预定位置上；其特征在于每一上述的重物组件(15)包括一个拱形体部件(25)，拱形体(25)有一个后壁(29)，边壁(31)，上、下拱形壁(33)和一个前壁(35)，从前壁(35)朝向后壁(29)有一个螺纹孔(37)；每一边壁(31)中形成一个缝隙(39)，从边壁外表面(41)延伸到上述螺纹孔(37)，从而形成可变形的上、下部分(43、45)；一个扩张螺钉(27)螺旋地嵌在上述螺纹孔(37)中，使上述可变形上部(43)与可变形下部(45)扩张开，从而将上述拱形体(25)固定在上述环形槽(13)里。
2.如同在权利要求1中限定的一个平衡式涡轮机转子(1)，其特征在于所述螺纹孔(37)在上述拱形体的前壁(35)处的直径大于其终止处的直径;上述螺钉(27)具有第一端面(49)，其上有一个凹陷部部分(55)，它适合于以一个工具嵌入其中;且具有第二端面(51)，其直径小于上述第一端面(49)的直径。
3.如同在权利要求1或2中所限定的一个平衡式涡轮机转子(1)，其特征在于所述缝隙(39)在其距离上述后壁(29)一定距离的终止处有一个扩大部分(57)。
4.如同权利要求1、2或3中所限定的一个平衡式涡轮机转子(1)，其特征在于提供了一个径向向内延伸的凸缘(23)，它与上述端面(9、11)相邻，凸缘(23)在径向延伸进上述槽(13)里;上述拱形体(25)的下壁(33)在上述拱形壁边缘处有一个凹槽(47)，当上述拱形体的可变形上、下部分(43、45)被扩张开时，上述凸缘(23)被置入上述凹槽(47)中。
全文摘要
一个平衡式涡轮机转子具有一个圆柱体部件(3)，该部件上有一对相对的端轴(5)和一个扩大的中心部分(7)，该扩大的中心部分有第一和第二端面(9、11)，在端面(9、11)中至少一个端面上有一个环形槽(13)，可扩张重物组件(15)可插在槽(13)里。该重物组件(15)有一个拱形体部件，它被加工成可变形上、下部分，并有一个孔，一个扩张螺钉被置于该孔中，适合于加力使可变形部分分离开，从而将重物(15)固定在槽(13)里的任何所希望的角度位置上。
文档编号F01D5/10GK1035341SQ8910063
公开日1989年9月6日 申请日期1989年2月3日 优先权日1988年2月10日
发明者罗尔福·里克·巴伯 申请人:西屋电气公司