转子轮组件及涡轮发动机的制作方法_2

文档序号:8393443阅读:来源:国知局
述固定键安置在所述封闭轮叶的所述键槽内。
[0023]其中,所述封闭轮叶进一步包括开口,所述开口被限定为穿过其中并且延伸穿过所述键槽。
[0024]所述的涡轮发动机进一步包括固定销,所述固定销被配置成滑动连接到所述开口,所述固定销进一步被配置成将所述固定键固定在所述键槽内。
【附图说明】
[0025]图1是示例性蒸汽涡轮发动机的示意图;
[0026]图2是用于图1中所示的蒸汽涡轮发动机中的示例性转子轮组件的局部透视图;
[0027]图3是向蒸汽涡轮发动机的中心线轴线径向向内看去时,图2中所示的转子轮组件的局部俯视图;
[0028]图4是径向向内看去时,图2中所示的转子轮组件的局部俯视图,其示出了可能作用于封闭组件部分的整体围带上的示例性接触力;
[0029]图5是图2中所示的转子轮组件的局部透视图,其示出了用于固定封闭轮叶的示例性固定键;以及
[0030]图6是图2中所示的转子轮组件的局部透视图,其包括可用于固定封闭轮叶的固定键的示例性固定销。
【具体实施方式】
[0031]本说明书中所用的术语“轴向”和“轴向地”是指大体平行于涡轮发动机的纵轴延伸的方向和定向。此外,术语“径向”和“径向地”是指大体垂直于涡轮发动机的纵轴延伸的方向和定向。此外,本说明书中所用的术语“周向”和“周向地”是指围绕涡轮发动机的纵轴弓形延伸的方向和定向。
[0032]图1是示例性蒸汽涡轮发动机10的示意图。尽管图1中示出了示例性蒸汽涡轮发动机,但是应注意,本说明书中所述的轮叶封闭系统和方法并不限于任一种特定类型的涡轮发动机。所属领域中的普通技术人员应认识到,本说明书中所述的当前轮叶封闭系统和方法可用于任何旋转式机器,包括燃气涡轮发动机,其可以是使得所述设备、系统和方法能够如本说明书中进一步所述运行的任何适当构造。
[0033]在所述示例性实施例中,蒸汽涡轮发动机10是单流蒸汽涡轮发动机。或者,蒸汽涡轮发动机10可以是任何类型的蒸汽涡轮机,例如,但不限于,低压涡轮机;对流、高压和中压蒸汽涡轮机组合;双流蒸汽涡轮发动机;以及/或者其他蒸汽涡轮机类型。此外,如上所述,本发明并不限于仅用于蒸汽涡轮发动机,而是可用于其他涡轮机系统中,例如燃气涡轮发动机中。
[0034]在图1中所示的示例性实施例中,蒸汽涡轮发动机10包括连接到可旋转轴14的多个涡轮机级12。外壳16轴向分为上半部分18和下半部分(未图示)。上半部分18包括高压(HP)蒸汽入口 20和低压(LP)蒸汽出口 22。轴14沿中心线轴线24延伸穿过外壳16。轴14分别由轴承26和28支撑在外壳16内,所述轴承各自以可旋转方式连接到轴14的相对端部30。多个密封构件31、34和36连接在可旋转轴端部30与外壳16之间,以有助于围绕轴14密封外壳16。
[0035]在示例性实施例中,蒸汽涡轮发动机10还包括定子部件42,所述定子部件连接到外壳16的内壳体44。多个密封构件34连接到定子部件42。外壳16、内壳体44和定子部件42各自围绕轴14和密封构件34周向延伸。在示例性实施例中,密封构件34在定子部件42与轴14之间形成扭曲的密封通道。轴14包括多个涡轮机级12,高压高温蒸汽40经由一个或多个蒸汽通道46穿过所述涡轮机级。涡轮机级12包括多个吸入喷嘴48。蒸汽涡轮发动机10可以包括使蒸汽涡轮发动机10能够如本说明书中所述运行的任何数量的进口喷嘴(inlet nozzle) 48。例如,蒸汽涡轮发动机10可以包括比图1中所示的更多个或更少个吸入喷嘴48。涡轮机级12还包括多个涡轮机叶片或轮叶38。蒸汽涡轮发动机10可以包括使蒸汽涡轮发动机10能够如本说明书中运行的任何数量的轮叶38。例如,蒸汽涡轮发动机10可以包括比图1中所示的更多个或更少个轮叶38。蒸汽通道46通常穿过外壳16。蒸汽40通过HP蒸汽入口 20进入蒸汽通道46并且沿轴14的长度穿过涡轮机级12。
[0036]运行期间,高压高温蒸汽40从诸如锅炉(未图示)等蒸汽源输送到涡轮机级12,其中涡轮机级12将热能转化成机械旋转能。具体来说,蒸汽40经由HP蒸汽入口 20穿过外壳16,在所述外壳中,蒸汽冲击连接到轴14的通常用38表示的多个涡轮机叶片或轮叶,以使轴14围绕中心线轴线24旋转。蒸汽40从LP蒸汽出口 22排出外壳16以外。蒸汽40随后可以输送到锅炉(未图示),在所述锅炉中,所述蒸汽重新加热或输送到系统中的其他部件,例如,冷凝器(未图示)。
[0037]图2是图1中所示的蒸汽涡轮发动机10的示例性转子轮组件50的局部透视图。在示例性实施例中,转子轮组件50包括转子轮52,所述转子轮52包括限定在其中的多个轴向进入鸠尾槽54,所述多个鸠尾槽54围绕转子轮52的外周大体等距间隔。每个鸠尾槽54大体平行于轴30的中心线轴线24,通常用中心线55表示。中心线轴线24对应于转子轮52的旋转轴。在替代实施例中,鸠尾槽54可以以使蒸汽涡轮发动机10能够如本说明书中所述运行的相对于中心线轴线24的任何角度定向在转子轮52中。每个鸠尾槽54通常呈V形并且包括一系列轴向延伸的突起56和凹槽58。
[0038]中心线轴线24大体平行于图1中所示的坐标系的Z轴,其中蒸汽40的主要流动方向大体上沿Z轴延伸。如图2中所示,在蒸汽40流过转子轮组件50期间,转子轮52沿箭头R所示的方向旋转。
[0039]在示例性实施例中,每个轮叶38包括根部或鸠尾榫60、平台62、翼型64和整体围带66。参考坐标系,每个轮叶38相对于转子轮组件50的旋转方向的最前周侧称为前侧(front side)65o每个轮叶38的相对周侧,或者相对于转子轮组件50的旋转方向(SP,Y轴的正向)的最后侧称为后侧(back side)63o
[0040]在示例性实施例中,鸠尾榫60的形状大体上与对应鸠尾槽54互补,并且每个鸠尾榫60包括锥形侧壁,所述锥形侧壁包括一系列轴向延伸的突起68和凹槽70,其被配置成与对应的鸠尾槽54联锁。如上所述,鸠尾槽54和鸠尾榫60与蒸汽涡轮发动机10的中心线轴线24大体平行地对齐,以便当对应轮叶38的鸠尾榫60轴向插入对应鸠尾槽54中时,轮叶38可以安装在转子轮52上。组装时,轮叶38形成围绕转子轮52的周边延伸的轮叶阵列。
[0041]图3是从整体围带66处向中心线轴线24径向向内看去时,转子轮组件50的局部俯视图。具体来说,图3是用于转子轮组件50的示例性轮叶封闭组件(bucket closureassembly)部分94的放大俯视图。在示例性实施例中,转子轮组件50包括多个规则轮叶72和轮叶封闭组件部分94。每个整体围带66通常呈平行四边形。规则轮叶72的每个整体围带66包括外边缘74和76,当每个整体围带66连接到转子轮组件50内的适当位置时,所述外边缘74和76定向为与转子轮52的中心线轴线24大体垂直。此外,规则轮叶72的每个整体围带66包括一对周边32,所述周边32定向为彼此大体平行并且各自以相对于中心线轴线24的角度A延伸。通常,周边32对应位于规则轮叶72的前侧65和后侧后侧63上。在示例性实施例中,角度A大于约0°并且小于约90°。或者,角度A可以是使得多个轮叶38能够如本说明书中所述运行的任何角度。
[0042]在示例性实施例中,轮叶封闭组件部分94包括前端辅助轮叶73。前端辅助轮叶73类似于规则轮叶72。轮叶封闭组件部分94还包括后端辅助轮叶78。后端辅助轮叶78的整体围带66大体呈梯形并且包括边缘80和82,所述边缘80和82彼此大体平行并且当转子轮组件50完全组装之后,定向为与转子轮52的中心线轴线24大体垂直。后端辅助轮叶7
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