專利名稱：渦輪機(jī)葉片保持系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于防止成形的物體在相應(yīng)地成形的槽內(nèi)的軸向和/ 或徑向運(yùn)動(dòng)的保持系統(tǒng)，更具體而言，本發(fā)明涉及將渦輪機(jī)葉片燕尾 保持在保持環(huán)燕尾槽內(nèi)的保持系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
在常規(guī)的渦輪機(jī)壓縮機(jī)部件中，定子葉片通過燕尾連接保持在保 持環(huán)中(也就是，保持環(huán)中的互補(bǔ)槽容納葉片上的燕尾)，而該保持環(huán) 又被固定在壓縮^L殼體中的周向槽內(nèi)。
葉片和環(huán)中的燕尾槽之間的配合是松散的以容許裝配和公差。因 此，如果葉片沒有被正確地固定，松散的配合就會(huì)允許部件在槽內(nèi)移 動(dòng)，導(dǎo)致過度磨損。過度磨損將最終使部件失效，從而要求單元停機(jī) 直到能夠進(jìn)行修理。
此外，燕尾槽內(nèi)葉片的徑向運(yùn)動(dòng)容許機(jī)加工過程中葉尖半徑變 化。徑向間隙的減小的變化能潛在地提高性能以及避免過度的葉尖摩 擦。
典型地，各定子葉片通過一個(gè)或多個(gè)支柱保持在環(huán)中以限制沿著 環(huán)燕尾槽的移動(dòng)。這是一個(gè)保持環(huán)槽的邊緣處的材料塑性地變形并移 入由定子燕尾的局部斜面形成的空隙中的過程。這是一個(gè)手動(dòng)的且高 度可變的過程，在某些情況下，該過程會(huì)不能為環(huán)槽中的定子葉片提 供足夠的保持力。作用在定子上的振動(dòng)力會(huì)在支柱上產(chǎn)生磨損，導(dǎo)致 保持特征的最終失效。 一旦支柱被磨損，葉片就可以在環(huán)槽內(nèi)自由滑 動(dòng)。在非常高的振幅下，該運(yùn)動(dòng)會(huì)導(dǎo)致環(huán)燕尾的磨損，并導(dǎo)致環(huán)的最 終失效。然后這導(dǎo)致葉片脫離，以及隨之而來的對燃?xì)鉁u輪機(jī)的間接損害。在2005年11月提交的共同擁有的，NO. 11/282,603號(hào)待審申 請公開的受讓人的近來的設(shè)計(jì)中通過定位螺絲方案已經(jīng)致力于解決 這一問題。也已有許多記錄在案的定子安裝不正確的例子，或者是翼 型件(airfoil)被反向插入環(huán)中，或者將定子或環(huán)插入錯(cuò)誤的軸向位置 (級(jí))。這些錯(cuò)誤裝配中的一些已經(jīng)被確認(rèn)是機(jī)械設(shè)備的后續(xù)故障的原 因。
然而依然需要一種可靠地、防錯(cuò)誤的保持技術(shù)，用來將翼型件定 子葉片固定到渦壽侖^L上。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)示范性實(shí)施例中，本發(fā)明涉及一種用于將渦輪4幾葉片燕尾 裝配到保持環(huán)中相配的燕尾槽上的保持系統(tǒng)，該保持系統(tǒng)包括在葉 片燕尾中形成的第一保持槽；在保持環(huán)中形成的第二保持槽，第二槽 與第一保持槽成開放連通，其中當(dāng)燕尾裝配到燕尾槽中時(shí)，第一保持 槽定位成使得其與第二保持槽對齊；并且在第一和第二保持槽之間布 置有鎖緊構(gòu)件。
在另一方面，本發(fā)明涉及一種將渦輪機(jī)葉片燕尾保持在保持環(huán)燕 尾槽中的方法，包括在葉片燕尾上形成保持槽；在保持環(huán)中形成鎖 緊槽，使得該鎖緊槽通向保持槽；以及在保持槽和鎖緊槽之間插入鎖 緊構(gòu)件。
現(xiàn)在將參考下述的附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。


圖1為常規(guī)壓縮機(jī)組件的局部簡化的橫截面圖； 圖2為在常規(guī)定子環(huán)組件的后部看的前^L圖； 圖3是根據(jù)本文公開的一個(gè)示例性、非限制性的實(shí)施例的葉片保 持系統(tǒng)的分解視圖4示出了圖3所示的保持系統(tǒng)的裝配后的視圖；圖5A示出了圖4中所示系統(tǒng)的示意性橫截面視圖；以及 圖5B是與圖5A相似的視圖，但是示出了沒有徑向固定特征的 布置。
以下關(guān)于本發(fā)明的一個(gè)示例性的、非限制性的實(shí)施例應(yīng)用于燃?xì)?渦輪機(jī)壓縮機(jī)定子葉片，這些葉片通過保持環(huán)(典型地由數(shù)個(gè)弧形段構(gòu) 成)保持在壓縮機(jī)殼體上。然而，該實(shí)施例僅僅是示例性的，并且本發(fā) 明意在包括意圖將部件保持在槽內(nèi)的任何其他應(yīng)用。
具體實(shí)施例方式
圖1是示出了常規(guī)壓縮機(jī)中的渦4侖機(jī)定子葉片IO的簡化橫截面 圖，壓縮機(jī)由靜止殼體12表示。葉片典型地通過與靜止保持環(huán)14中 相應(yīng)成形的燕尾槽(未示出)結(jié)合的燕尾部分固定。保持環(huán)又可滑移地 容納和固定在殼體12中的周向槽16中。定子葉片10沿軸向方向與 從轉(zhuǎn)子20徑向向外延伸的葉片18交替布置。定子葉片的徑向內(nèi)端可 被覆蓋或者不覆蓋，但這方面對本發(fā)明的目的而言是不重要的。將會(huì) 理解環(huán)14可由兩個(gè)或多個(gè)弧形段組成。
圖2示出了一個(gè)定子環(huán)組件22,其中數(shù)個(gè)(燃?xì)鉁u輪沖幾)定子葉片 10固定在定子保持環(huán)14內(nèi)。
圖3為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示范性、非限制性的實(shí)施例，將燃?xì)鉁u 輪機(jī)壓縮機(jī)定子葉片24固定在保持環(huán)26內(nèi)的葉片保持系統(tǒng)的分解視 圖。各渦輪機(jī)葉片24包括翼型件28和位于其一端的葉片燕尾30，葉 片燕尾30裝配到保持環(huán)26中相應(yīng)成形的燕尾槽32內(nèi)，保持環(huán)26除 了下述指明的特征以外與環(huán)14(圖1， 2)相似。
在該示范性實(shí)施例中，在葉片燕尾30中形成保持槽34，且該槽 大體上垂直于燕尾30插入燕尾槽32的軸向插入方向A而定向。也就 是說，保持槽34大體上沿著與保持環(huán)26相同的圓周方向伸展，也就 是大體上垂直于葉片燕尾30的長度方向。同樣沿圓周方向在保持環(huán) 26中形成了鎖緊線槽(wire slot)36，并和容納定子葉片燕尾30的燕尾槽32成開放連通，并因此也大體上垂直于葉片燕尾30。因此，在裝 配時(shí)，保持槽32和鎖緊線槽36沿徑向方向?qū)R，使得鎖緊線38可 插入到槽36和32中，從而將定子葉片燕尾30保持在環(huán)26中(見圖 4)。注意鎖緊線38同時(shí)提供了徑向和軸向的定位和保持。在這一點(diǎn)上， 壓進(jìn)槽36的線38占據(jù)了燕尾30和槽32之間的任何徑向松弛，同時(shí) 防止了燕尾30軸向地沿著槽32的任何移動(dòng)。而且，通過將槽34沿 燕尾30的長度非對稱地布置，可以確保定子葉片插入到環(huán)槽32中的 防錯(cuò)裝配。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)至圖5A和圖5B,當(dāng)完全插入到鎖緊線槽36中時(shí)，鎖緊 線38可在線槽相對的側(cè)面40， 42處^皮撐住以將鎖緊線保^T就位。當(dāng) 完全插入時(shí)，鎖緊線可在線上方和環(huán)26內(nèi)提供間隙或凹進(jìn)44。這種 布置為用來提供殼體內(nèi)的環(huán)-定子組件的防錯(cuò)連接的放置在殼體(見圖 1中的12)中的定位銷46提供了空間。以這種方式，可僅以一種方式 將定子裝配到環(huán)中，以及僅以一種方式將定子環(huán)組件裝配到殼體內(nèi)。
注意在圖5A中，同時(shí)獲得了徑向和軸向的保持，但在圖5B中， 由于在40， 42處沒有支撐，僅僅提供了軸向固定。然而，在圖5B的 情況下，可以采用插入到葉片環(huán)44(鎖緊線旁邊)中的徑向定向的定位 螺絲等提供徑向固定。注意到在圖5B中，鎖緊線不必如圖5A所示的 完全插入，并可在鎖緊線槽36中具有松的或緊的配合。
盡管已經(jīng)參考了當(dāng)前認(rèn)為是最實(shí)際和最優(yōu)選的實(shí)施例描述了本 發(fā)明，但應(yīng)理解本發(fā)明不限于所公開的實(shí)施例，相反，而是意在覆蓋 落入所附權(quán)利要求范圍和精神內(nèi)的各種修改和等價(jià)布置。
權(quán)利要求
1.一種用于將渦輪機(jī)葉片燕尾裝配到保持環(huán)中相匹配的燕尾槽上的保持系統(tǒng)，所述保持系統(tǒng)包括形成在該葉片燕尾中的第一保持槽；形成在保持環(huán)中的第二保持槽，所述第二槽與所述第一保持槽成開放連通，其中當(dāng)該燕尾裝配到該燕尾槽中時(shí)，該第一保持槽定位成使得其與所述第二保持槽對齊；以及布置在該第一保持槽和第二保持槽中的鎖緊構(gòu)件。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的保持系統(tǒng)，其特征在于，所述第一保持 槽和所述第二保持槽定向成大體上垂直于該渦輪機(jī)定子葉片燕尾插 入該保持環(huán)燕尾槽的插入方向。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的保持系統(tǒng)，其特征在于，所述第二保持 槽繞所述保持環(huán)而環(huán)狀地延伸。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的保持系統(tǒng)，其特征在于，所述鎖緊構(gòu)件 包括伸長的柔性鎖緊線。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的保持系統(tǒng)，其特征在于，所述鎖緊構(gòu)件 在所述第一保持槽和所述第二保持槽中干涉配合，且在所述鎖緊構(gòu)件 和所述保持環(huán)的外表面之間有間隙。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的保持系統(tǒng)，其特征在于，所述鎖緊構(gòu)件 在所述第 一保持槽內(nèi)干涉配合，但是在所述第二保持槽內(nèi)杠、散配合。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的保持系統(tǒng)，其特征在于，所述保持系統(tǒng) 結(jié)合渦輪機(jī)殼體，該殼體具有適于容納所述保持環(huán)的保持環(huán)槽，以及 從所述保持環(huán)槽上凸起的、并適于容納在所述第二保持槽中的一個(gè)或 多個(gè)銷。
8. —種用于將渦輪機(jī)葉片燕尾裝配到保持環(huán)燕尾槽中的保持系 統(tǒng)，所述保持系統(tǒng)包括形成在該葉片燕尾中的第一保持槽；形成在保持環(huán)中的第二保持槽，其與所述第 一保持槽成開放連 通，其中當(dāng)該燕尾裝配到該燕尾槽中時(shí)，所述第一保持槽定位成使得 其與所述第二保持槽對齊；以及布置在該第 一保持槽和該第二保持槽中的鎖緊構(gòu)件；其中，所述第一保持槽和所述第二保持槽定向成大體上垂直于該 渦輪機(jī)定子葉片燕尾插入該保持環(huán)燕尾槽的插入方向；以及 其中所述第二保持槽繞所述保持環(huán)而環(huán)狀地延伸；以及 其中所述鎖緊構(gòu)件包括伸長的柔性鎖緊線。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的保持系統(tǒng)，其特;f正在于，所述鎖緊構(gòu)件 在所述第一保持槽和所述第二保持槽中干涉配合，且在所述鎖緊構(gòu)件 和所述保持環(huán)的外表面之間有間隙。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的保持系統(tǒng)，其特征在于，所述保持系 統(tǒng)結(jié)合渦輪機(jī)殼體，該殼體具有適于容納所述保持環(huán)的保持環(huán)槽，以 及從所述保持環(huán)槽上凸起的、并適于容納在所述第二保持槽中的一個(gè) 或多個(gè)銷。
11. 一種將渦輪機(jī)葉片燕尾保持在保持環(huán)燕尾槽中的方法，包括 在該葉片燕尾中形成保持槽；在保持環(huán)中形成鎖緊槽，使得該鎖緊槽通向該保持槽；以及 在所述保持槽和所述鎖緊槽中插入鎖緊構(gòu)件。
全文摘要
本發(fā)明涉及渦輪機(jī)葉片保持系統(tǒng)和方法，具體而言，涉及一種將渦輪機(jī)葉片燕尾保持在保持環(huán)燕尾槽中的保持系統(tǒng)。該保持系統(tǒng)包括在葉片燕尾中形成的保持開口。在保持環(huán)中形成通孔，其中當(dāng)燕尾裝配到燕尾槽中時(shí)，該通孔定位成使得其與保持開口對齊。在通孔內(nèi)布置有連接器并與保持開口接合。以這種方式，可以減少或消除部件不希望的相對移動(dòng)，因此也就防止了過度磨損。
文檔編號(hào)F01D5/00GK101550845SQ20091013344
公開日2009年10月7日 申請日期2009年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月4日
發(fā)明者N·馬丁, S·E·湯伯格, S·P·沃塞恩格爾 申請人:通用電氣公司