具有锁定板的涡轮转子及相应的组装方法
【专利说明】具有锁定板的涡轮转子及相应的组装方法
[0001]本申请是申请日为2007年8月22日、申请号为200780035333.6、发明名称为“具有锁定板的涡轮转子及相应的组装方法”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
[0002]本发明涉及涡轮转子及叶片锁定布置。
【背景技术】
[0003]转子叶片通过成型的叶片根部而安装在涡轮转子盘的周边，该成型的叶片根部装配在该转子盘中的相应开槽内。该型面承受在燃气轮机运行期间发生的径向指向力。
[0004]当安装在大致轴向的开槽中时，需要锁定特征来防止叶片根部在运行期间因气体负载而在开槽中移动。
[0005]本领域技术人员公知的一种布置是使用分段板，该分段板装配在叶片根部与转子盘之间并安装在叶片根部与转子盘的各自环形沟槽中，以提供轴向保持。这种布置通常仅允许小的制造公差，因为在该布置上由锁定板的离心力而加在叶片上的载荷以及通过锁定板的叶片振动阻尼是一致的，这很重要。锁定板必须自由地接合以应对盘中沟槽制造公差的偏差，保持这些板，而偏差致使这些板径向或旋转运动。
[0006]此外，必须找到锁定板之间的间隙空间大小的折衷。一方面，如果锁定板之间的间隙空间过窄，其将在启动阶段时锁住。由于锁定板的厚度与转子盘和转子叶片相比较小，所以锁定板的热惯性更小且其热膨胀与转子盘和转子叶片相比更快。另一方面，如果锁定板之间的间隙空间较宽，则在叶片根部与转子盘之间以及叶片之间的密封较差。
[0007]GB 2258273 A描述了具有板的转子叶片锁定组件，该板俘获在与转子盘形成一体的保持钩和叶片根部之间。该板覆盖并密封在叶片根部与转子盘之间的空间。
[0008]EP 1657404 Al描述了具有转子叶片的涡轮转子，该转子叶片由转子本体内的轴向开槽锚定并由锁定板紧固。该锁定板具有风筝状且尤其是平行四边形或菱形状的基部轮廓并装配在转子本体与转子叶片之间的位置，且之后在组装位置相对于插入位置旋转进入形成在转子本体及叶片内的环形沟槽中。
【发明内容】
[0009]本发明的一个目的是提供具有锁定组件的新式涡轮转子，该锁定组件具有在叶片上改善的载荷与阻尼性能并具有在叶片后面的更好密封性能。
[0010]该目的由所附权利要求实现。独立权利要求描述本发明的优势发展和修改。
[0011]发明的涡轮转子包括具有布置在转子盘上的开槽的转子盘和具有布置在开槽内的叶片根部的转子叶片。在转子盘周边的环形沟槽和在叶片内的互补沟槽适用于在它们之间俘获多个锁定板。该锁定板周向延伸跨过叶片根部的至少两个相邻半部并在转子盘的平面内径向延伸，以覆盖叶片根部与转子盘之间的空间以及叶片之间的空间。这种每个叶片具有两个板边缘的布置的优点是在单个锁定板失效时仍防止叶片轴向掉落。
[0012]锁定板具有圆形的扇面轮廓，在该圆形中呈圆形的另一个扇面形式的尖端已被移除使得锁定板的边界具有两个相对的同心圆弧和两条相对的不平行直线。该锁定板的渐缩形是有意地使得形成在相邻锁定板之间相对于转子盘旋转轴线在外缘上的间隙比相应的内间隙更小。这允许锁定板接合以应对公差并最大限度地减小锁定板之间的间隙空间，以便在涡轮机瞬变/启动期间不锁住的情况下更好地密封。接合越好，则在叶片上的载荷越平衡且叶片振动阻尼越一致。更小的间隙空间减少泄漏并提高涡轮发动机的性能。
[0013]在涡轮机的运行期间，离心作用力引起锁定板的向外载荷或运动，其结果是锁定板定位在转子盘的沟槽内。因此，在运行期间叶片根部相对于转子盘精确地定位。
[0014]通过锁定板的这种设计，实现了改善的转子盘。
【附图说明】
[0015]现在参考附图将进一步描述本发明，附图中:
图1是转子盘一部分的轴向视图；
图2示出了具有现有技术的间隙空间的锁定板；以及图3示出了发明的锁定板。
[0016]在附图中同样的附图标记表示同样或等效的部分。
【具体实施方式】
[0017]参考附图，图1示出了常规涡轮转子I的一部分，包括转子盘2、叶片5和锁定板8。叶片5包括平台7和叶片根部6。该叶片根部6在轴向方向装配在转子盘2的开槽3内。锁定板8处于轴向转子盘面17上的位置，并延伸跨过叶片根部6的两个相邻半部。它们保持在转子盘2的周边14中的环形沟槽12及叶片5中的互补沟槽13内。
[0018]图2示出了现有技术锁定板8绕转子盘2的旋转轴线4的布置，该锁定板8具有带有平行纵向侧部的间隙空间11，因此在间隙空间的端部处的第一和第二间隙9，10相等。在运行期间，锁定板在离开旋转中心的方向上施加离心作用力18于叶片5的环形沟槽13上，并与相应的叶片对准。间隙空间11应当足够紧密以减少泄漏。但是它们也应当允许接合。在图2的左侧，间隙空间较大且泄漏较大。在图2的右侧，间隙空间较小且不允许接合。锁定板不能应对瞬变且将锁住(虚线所示)。
[0019]图3示出了发明的锁定板8绕旋转轴线4的布置。锁定板的组装和定位与现有技术一样。然而，由两相邻的本发明的锁定板8所形成的间隙空间11的纵向侧部并不平行而是渐缩的，使得更小间隙9位于径向外缘而更大间隙10位于径向内缘。锁定板允许接合并对准(虚线所示)相应的叶片5而不锁住。
【主权项】
1.一种涡轮转子(I)，包括: 转子盘(2)； 布置在所述转子盘(2)上的多个开槽(3)； 具有叶片根部(6)并布置在所述多个开槽(3)内的多个叶片(5);以及 装配在所述转子盘(2)与所述多个叶片(5)之间的位置中的多个锁定板(8)，以及， 在多个相邻的锁定板之间形成的多个间隙，每个间隙具有: 在相邻的锁定板的径向最外端上形成的第一间隙宽度，所述第一间隙相对于所述转子盘的旋转轴线形成；和 在相邻的锁定板的径向最内端上形成的第二间隙宽度，所述第二间隙相对于所述转子盘的旋转轴线形成； 其中多个所述第一间隙宽度中的至少一个第一间隙宽度小于相应的第二间隙宽度，使得由相应第一间隙宽度和第二间隙宽度形成的间隙是渐缩的，所述间隙沿着所述间隙的整个长度从所述第二间隙宽度向所述第一间隙宽度连续变窄； 其中所述多个锁定板在组装位置时布置在多个保持环形沟槽之间，所述保持环形沟槽布置在所述转子盘和所述多个叶片内，而且 其中每个锁定板的边界包括两个相对的同心圆弧和两条相对的不平行直线。
2.根据权利要求1所述的涡轮转子(1)，其特征在于，至少一个第二间隙(10)与相应的第一间隙(9)的比值处于1.1:1至10:1的范围内。
3.根据权利要求1所述的涡轮转子(1)，其特征在于，所述第一间隙(9)的大部分、尤其是整体小于相应的第二间隙(10)。
4.根据权利要求1所述的涡轮转子(1)，其特征在于，所述锁定板(8)周向延伸跨过叶片根部(6)的至少两个相邻半部，所述锁定板(8)在大小和构造上形成为用以覆盖和密封叶片根部(6)与转子盘(2)之间的间隙空间。
5.一种将多个锁定板(8)布置在转子盘(2)上的方法，包括: 将所述多个锁定板中的第一锁定板布置在所述转子盘(2)的周边(14)上；以及 将所述多个锁定板中的第二锁定板布置成紧邻所述第一锁定板， 在多个相邻的锁定板之间形成多个间隙，每个间隙具有: 在相邻的锁定板的径向最外端上形成的第一间隙宽度，所述第一间隙相对于所述转子盘的旋转轴线形成；和 在相邻的锁定板的径向最内端上形成的第二间隙宽度，所述第二间隙相对于所述转子盘的旋转轴线形成； 其中多个所述第一间隙宽度中的至少一个第一间隙宽度小于相应的第二间隙宽度，使得由相应第一间隙宽度和第二间隙宽度形成的间隙是渐缩的，所述间隙沿着所述间隙的整个长度从所述第二间隙宽度向所述第一间隙宽度连续变窄； 其中所述多个锁定板在组装位置时布置在多个保持环形沟槽之间，所述保持环形沟槽布置在所述转子盘和所述多个叶片内，而且 其中每个锁定板的边界包括两个相对的同心圆弧和两条相对的不平行直线。
【专利摘要】本发明涉及具有锁定板的涡轮转子及相应的组装方法。公开了一种涡轮转子（1），其具有转子盘（2）、布置在转子盘（2）上的多个开槽（3）、具有叶片根部（6）并布置在开槽（3）内的多个叶片（5），以及装配在转子盘（2）与叶片（5）之间位置的多个锁定板（8）。其中，相对于转子盘（2）的旋转轴线（4），在径向外缘上的第一间隙（9）和在径向内缘上的第二间隙（10）形成在相邻锁定板（8）之间，该第一间隙（9）中的至少一个小于相应的第二间隙（10），其中该至少一个第一间隙（9）和相应的第二间隙（10）是有意引入的。
【IPC分类】F01D5-30
【公开号】CN104727859
【申请号】CN201510077460
【发明人】R.J.韦布
【申请人】西门子公司
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2007年8月22日
【公告号】CN101517200A, DE602006006452D1, EP1905955A1, EP1905955B1, US8128373, US20100014978, WO2008037550A1