专利名称：用于涡轮机的叶片环的封闭组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种将叶片环的装入到涡轮机(Stroemungsmaschine) 的环槽中的第 一 叶片和最后叶片之间存留的中间空间封闭的封闭组件， 其具有至少两个分别可与环槽的形成了底切部位的凸起部相钩挂的零 件，还具有紧固两个零件以防从环槽中脱出的紧固元件。
背景技术：
这种类别的封闭组件例如在EP 1 457 642 A2和US 2002/0127105 Al中有所公开。这两种封闭组件基本由两个被装入到到叶片环的第一 和最后叶片之间存留空隙中的侧面零件组成。由于每个侧零件别与环槽 的形成底切部位的凸起部钩挂并因此使得这两个侧面零件可以被装入 中间空间中，所以这两个侧面零件共同-沿轴向观察-要比有待填充和封 闭的中间空间窄。在这两个侧面零件被安装之后，在它们之间又会空出 不得不利用中间元件填充的空间。中间元件确保这两个侧面零件不会脱 离钩挂地轴向移动并从而确保其不会从环槽中脱出。为了确保中间元件 自己不发生脱出，它分别配有两个唇式的连接部，它们分别通过塑料成 型的方式弯入设在每个侧面零件的沟槽内。由此使得中间元件与每个側 面零件形状配合地钩挂，从而这两个侧面零件在环槽中得到固定。US 2002/0127105A1还公开了中间元件通过燕尾槽与叶片环的第 一和第二 叶片钩挂，而在EP 1 457 642 Al中则是封闭组件的每个側面零件都与叶 片环的第一和最后叶片钩挂。从而基本上阻止了在圆周方向上在相邻工 作叶片和封闭组件之间的中间空间的构成和扩大。
已公开的封闭组件的缺点在于，为了去除封闭组件必须要将封闭组 件部分地在形状配合区域中高成本地毁坏。此外还须注意，只要封闭组 件被安装在涡轮机的转子中，那么封闭组件必然要经受所出现的热负荷 和机械负荷，尤其是在工作时出现的离心力。
另外，在德国专利局的专利文件809 689中公开了一种具有两个相 互运动的側面零件的封闭组件，在这两个側面零件之间设有梯形的张紧 件以用于使得这两个零件在转子的环槽中张紧。在将封闭组件的这两个零件装入到环槽之后，梯形张紧件可以借助支承在环槽槽底上的螺栓向 着槽口升高。由此这两个側面零件彼此前行，从而其肩部将环槽的凸起
部衔接。
当中的缺点在于，为升高张紧件所需的螺栓支承在槽底上。由于转 子和封闭组件零件的不同热胀以及由于离心力的影响，螺栓与槽底的接 触会突然被解除，以致于固定的封闭组件座被升高。
另外在DE 29 34 298的公开文本中公开了 一种具有两个半部的叶片 闭锁机构。这两个半部可分别与设在环槽侧壁上的凸起部钩挂。为了将 这两个半部在槽中间隔并从而钩挂而让这两个半部作为分开的螺母构 成，从而可以让紧固螺栓柠入这两个半部之间。
此外在US 2,421,855中公开了 一种涡轮叶片封闭机构，其通过梯形 张紧件的升高将封闭组件的这两个零件与环槽的底切部位钩桂。
另外在GB 1 270 540以及在DE 26 15 701中公开了可变形的固定 件，利用其可以将两个零件彼此连接。
发明内容
因此，本发明的相应目的在于，提供一种将叶片环的装入到涡轮机 的环槽中的第一叶片和最后叶片之间存留的中间空间封闭的封闭组件， 其可以简单而经济地拆卸，并且还可以可靠且经久地承受4交高的机械应 力。
为了达到这一目的按照本发明提供了一种封闭组件，其中紧固元件 在这两个零件之间围绕其纵向轴线可转动地设置并具有钥匙头和板状
的钥匙前段，钥匙前段通过紧固元件的转动可在两个位置之间定位，使 得在第一位置中为进行安装，上述零件通过相对摆动在环槽的对置的凸 起部之间穿过并同时地嵌入到环槽中，并接着彼此扩张开，并且在用于 紧固上述零件以防其相对摆动的第二位置中、即在其装入位置中，钥匙 前段可以贴靠到这两个已扩张开零件之一 的至少 一个侧面上。
本发明基于如下认识，即，只要上迷两个零件能够以其面向环槽的 区域相互运动，且上述两个零件-它们基于具有环槽的转子的轴向方向 亦被描述为前面的和后面的零件-能够不是先后而是同时摆动进入到 环槽之中，从而它们沿轴向观察从环槽的最窄位置之间穿过。这两个零 件基本C形地构成并分别具有两个臂和一个将这两个臂连接的连接部，
其中每个c形零件的两个臂中的外臂在其装入位置中，使得环槽平面地
与和环槽邻接的外表面封闭，并且每个c形零件的内臂可以与环槽的形
成了底切部位的凸起部相钩挂。在每个零件的内臂和外臂之间延伸的连 接部在装入位置中沿径向分布。每个连接部具有面向对置零件的侧面， 该侧面在轴向上限制出钥匙空间。在封闭组件的这两个零件之间设有钥 匙，钥匙的钥匙前段在钥匙空间中在轴向上不仅可以节省空间地、而且 可以填充轴向钥匙空间地定位。出于安装的目的钥匙被如此定位，使得 这两个零件可以以其最先装入环槽的内臂相互运动、尤其是翻转，从而
側面限制出特别窄的轴向钥匙空间。钥匙因此在安装的时候可以只需要 较小的轴向宽度，从而封闭组件的彼此翻转的零件的内臂可以被装入到 存在于环槽的对置凸起部之间的自由的中间空间中。在这两个零件的外 臂贴靠到环槽凸起部的靠外的侧壁上之后，通过封闭组件的继续前进运 动使得这上述零件的内臂分别向前或向后摆动，也就是所这两个零件彼 此扩张开，直到内臂与相应的凸起部钩挂为止。在这种装入位置下，扩 张开零件的侧面限制出 一个钥匙空间，该钥匙空间的轴向宽度与装入过 程期间相比大大变宽。在截面中观察，被侧面限制出的钥匙空间呈梯形 朝向槽底扩大，即向内扩大。为了使得该结构空间-沿着圆周观察-在至 少一个沿轴向的位置上被填充，对钥匙进行旋转，从而其板部贴靠到这 两个零件之一的至少一个侧面上。钥匙的贴靠到侧面上的钥匙前段于是 便阻止这两个零件相互运动或摆动，从而确保了封闭组件不会从环槽中 脱出。为了拆除封闭组件而将这一工序以逆向的步骤实施。本发明于是 通过特别少量的零件而彰显出优点。由于在环槽内部存留了较大的空出 的钥匙空间。所以本发明也获得了特别轻的封闭组件结构，这在应用于 转子时由于较小的离心力负载而特别具有优点。此外上迷零件的制造特 别简单且经济。而且还该封闭组件还可以更加快捷地安装和/拆除，因为 封闭组件的所有元件都同时被装入到环槽。此外由于可转动的钥匙的缘 故而不用对封闭组件进行毁坏性地拆除。
本发明的基本特征在于，作为钥匙构成的紧固元件在这两个零件之 间可围绕其纵向轴线转动地设置并且具有钥匙头和钥匙前段。钥匙前段 可以在两个位置之间调节。在第一位置中，钥匙前段占椐特别窄的轴向 结构空间，从而这两个零件可以在槽侧相互运动。在第二位置中，钥匙 前段-沿圆周方向观察-在钥匙空间的至少 一 处位置上将在这两个相互扩
张开的零件之间的钥匙空间填充，这可以阻止这两个零件相对摆动。由 此可以实现的是，只有当内臂被设置在底切部位区域中并且通过摆转而 底切到环槽的相应凸起部时，这两个零件的每个为了与形成了底切部位 的凸起部相钩挂所需的内臂才可以被倾斜地装入到环槽中。迄今为止的 现有技术中每个零件都是通过两道相继进行的安装步骤安装的，其中首 先将前面(或者后面)的零件沿径向装入到环槽中并沿轴向推向环槽的 前端(或者后端)，然后装入第二零件。如今按照本发明提供了一种封 闭组件，其中伴随封闭组件的安装，每个侧面零件与形成了底切部位的 凸起部的钩挂通过摆入或接着的转动运动得以实现。由此便提供了可特 别简单地安装的封闭组件，其还可以特别简单地无损坏地再度解除和拆 卸。
相对于已知方案而言，使得这两个零件扩张开的紧固元件不是支撑 在环槽的槽底上，而是仅与这两个零件张紧。由此形成封闭可靠的封闭 组件，其可靠地保障了不会受转子的热胀影响而发生突然分解。
在本发明的改型范围内，从属权利要求给出了优选的实施例。
在笫一种优选的改型中，紧固元件可通过转过90。从笫一位置转移 到第二位置中。
当钥匙前段构造为具有两个半板边的双板边，并且每个半板边可以 分别贴靠到每个零件的 一个侧面上的时候，可以特别优选地紧固上述零 件以防摆动以及从环槽中脱出。因为每个半板边都贴靠到每个零件的一 个側面上，所以彼此翻转开来的零件的在这两个侧面之间包围的钥匙空 间在沿着轴向观察的截面中被无缝地充满，从而即使钥匙被折断也可以 可靠地避免从径向脱出。因此可以特别可靠地确保这两个零件不会摆动 以及从环槽中脱出。
当零件的侧面具有用于容纳钥匙前段的切槽且钥匙前段可以部分 地嵌入该切槽中时，于是钥匙通过切槽防止转动，从而即使在伴随涡轮 机工作出现震动或其它影响因素的情况下也能够不导致钥匙意外地转 动。相应地，嵌入切槽中的钥匙前段还阻止了这两个零件相对摆动并相 应也特别可靠地阻止了这两个零件从环槽中脱出。
在钥匙的一种改型中，钥匙在钥匙头处具有用于旋拧工具的容纳 部，钥匙借助旋拧工具可以特别简单地从其安装位置转入紧固位置或工 作位置以及回旋回去。钥匙头例如具有构造成可以与螺丝刀相协调的六
棱形、四棱形或星形的容纳部。
在一种特别优选的实施例中，每个零件贴靠到由环槽的形成了底切 部位的凸起部所构成的侧壁上。由此可以避免当叶片环的第一与最后叶 片之间的中间空间因为不可预见的原因在圆周方向上变大时整个封闭 组件作为单元在环槽内转动。只有在这种情况下利用这一公开的改型提 供了 一种特别可靠地确保不从环槽中脱出的封闭组件。
为了让钥匙前段在预应力下特别可靠地贴靠到每个零件的侧面上，
钥匙头具有用于拧入螺母的外螺紋，螺母支撑在这两个零件上并使得紧 固元件与这两个零件张紧。由于彼此翻转开来的这两个零件的钥匙空间 按照梯形式样向着槽底变宽，所以钥匙前段按截面观察相应地呈锥形。 楔形的钥匙前段由于从外面支撑在这两个零件上的螺母的缘故而被拉 入到向外渐窄的钥匙空间中，这使得这两个零件特别紧固地与凸起部并 也与钥匙张紧。因此提供了一种可以特别可靠地阻止钥匙不期望地自动 转动的封闭组件。
为了避免在封闭组件区域内空气动力上的损失，钥匙头和/或螺母可 沉入这两个零件中。如果另外通过例如较小的敛缝来确保紧固元件或螺 母以防脱落，那么封闭组件的上述零件便不可能从环槽中意外地脱出。
封闭组件可以尤其用于涡轮机、例如透平、燃气轮机、压缩机、或 者蒸汽轮机中，它们分别具有转子，该转子带有至少一个具备底切部位 的环槽和装入到环槽中的叶片，其中装入到环槽中的第一工作叶片和最 后工作叶片之间存留的中间空间利用按照本发明的封闭组件得到封闭。
涡轮机以及转子具有特别长的寿命，对于叶片环的工作叶片必须要更换 的情况，封闭组件可以特别简单、快捷并且经济地得到拆除并再度使用。
本发明的其它说明借助附图所示实施例进行。其中 图1是装配了工作叶片的环槽的俯视图，其中第一与最后工作叶片 之间的中间空间被一个包括两个零件和一个紧固元件的封闭组件所封
闭；
图2在截面视图中，环槽具有在装入环槽期间处在翻转位置中的封 闭组件；
图3、 4在截面^f见图中，在装入期间按照本发明的封闭组件在环槽 内的不同位置；
图5以按照截面线VI的截面图示出了封闭组件的另一种结构； 图6示出环槽的截面图V，其中环槽具有按照本发明另一实施例的 封闭的中间空间。
具体实施例方式
图1示出装有涡轮机叶片12的环槽10的截取部分。环槽10被设 置在涡轮机转子的外表面上。环槽10也可以被设置在飞行器透平的固 定有涡轮叶片的压缩机内壳上。环槽10沿转子轴向观察具有前面的侧 壁16和后面的侧壁18,在这些侧壁上分别i殳有沿圓周方向分布并沿轴 向延伸的凸起部20和22,它们分别形成前面和后面的底切部位24、 26 (图2)。
工作叶片12a、 12b装入到环槽10内，工作叶片12a、 12b具有与底 切部位24、 26相对应匹配构成的锤形的叶根。其中工作叶片12a、 12b 被装入到环槽10中并接着被转过如此之远、例如转过45。或60。，直到 锤形叶根底切到凸起部20、 22为止。
环槽IO的存留在第一工作叶片12a和最后工作叶片12b之间的中 间空间28必须借助特殊的装置、即封闭组件33、亦称叶片盖或转子盖 封闭，其中环槽IO否则要以叶片环的叶片12以及必要时以布置在其间 的中间元件完全填满。
基于涡轮机的转子的旋转轴线34，封闭组件33包括作为前面的零 件30和后面的零件32的两个零件，它们将中间空间28封闭。图2示 出了封闭组件33,其具有两个在装入到环槽10的自由的中间空间28期 间能够相对运动的零件30、 32。封闭组件33包括这两个零件30、 32, 还包括紧固元件36,紧固元件36钥匙状地构成并在这两个零件30、 32 之间围绕其纵向轴线38可转动地设置。紧固元件36作为钥匙37构成 并相继地具有钥匙头40、钥匙杆42和钥匙前段44。钥匙前段44板状 地构成，其中钥匙前段44的对置的窄面45向外看彼此锥形地延伸，从 而钥匙前段44,其作为双板边包括两个半板边，在整体上具有梯形轮廓。
这两个零件30、 32中的每个零件如图2所示在横截面上基本C形 地构成并分别具有外臂50、内臂52和将臂50、 52连接的连接部54。 在所示结构中，内臂52沿轴向观察比外臂50短。每个零件30、 32都
具有i殳在连接部54上并分别面向相邻的零件32、 30的侧面56。在这两 个侧面56之间设有钥匙37的钥匙前段44。
在装入封闭组件期间，钥匙前段44沿着环槽10的圆周方向延伸， 从而钥匙前段44的窄面45是空出的。在这两个侧面56之间被包围的 钥匙空间57可以因此-沿轴向观察-由于在槽侧、也就是在内臂52范围 内相互运动的零件30、 32的缘故而特别地窄(图2)。在前面的、设置 在内臂52上的凸起部60a和后面的、设置在内臂52上的凸起部60b之 间的轴向距离因此小于在环槽10的这两个凸起部20、 22之间的轴向距 离A，从而封闭组件33的面向环槽10的区域在环槽10的这两个凸起 部20、 22之间通过。封闭组件33能够^皮装入到环槽10中。
因此，为了装入封闭组件33,这两个零件30、 32可以在槽侧相对 摆动，从而使得封闭组件33能够被毫无问题地装入到环槽10中。
在封闭组件33的装入到运动期间，外臂50会贴靠到凸起部20和 22的外表面62上，从而通过装入到运动的继续进行,这两个零件30、 32 在槽底侧向前和向后转动，也就是摆动，由此使得设在内臂52上的凸 起部60底切到设在环槽10的侧壁16、 18上的凸起部20和22。在安装 的中间步骤中达到的封闭组件33位置被示于图3之中并被描述为零件 30、 32的装入位置。被侧面56限定的钥匙空间57在当前较宽。在达到 装入位置之后，封闭组件33的紧固元件36转过例如90。的角度，从而 钥匙前段44的窄面45贴靠到零件30、 32的侧面56上。这一点在图4 中示出。左侧的半板边贴靠到前面零件30的侧面56上，右側的半板边 贴靠到后面零件32的側壁56上。由此使得轴向上的钥匙空间57沿着 虚线70被无缝隙地填充，从而零件30、 32不再能够相互运动。相应地， 封闭组件33不会从环槽10中脱出。由于钥匙前段44平面地贴靠，其 中每个窄面57都贴靠在侧面56之一上，所以即使在应力交变的情况下 也能确保钥匙37可靠地贴靠。
此外，图4中还示出了每个零件30、 32都平面地贴靠在凸起部20、 22的侧壁58上。假使在几乎不可能的情况下，在封闭組件33和相邻的 工作叶片12a、 12b之一或者两者之间形成沿圆周方向取向的中间空间， 那么封闭组件33作为整体被紧固以防在环槽10中转动，原因在于，这 两个零件30、 32牢固地贴靠在侧壁58上且不带有足以发生转动的中间 空间。
紧固元件36具有在钥匙头40处端面上设置的用于旋拧工具的容纳 部、例如内四棱工具，以使得紧固元件能够在所示的位置之间转动。
图5以按图6截切线V的截面示出在已安装状态下的、按照本发明 的封闭组件33的改型。在零件30、 32的側面56上设有切槽72，切槽 72按照截面VI并在隐去紧固元件的情况下示于图6中。图2至图4中 已知的元件在图5与图6中标有相同的附图标记。它们分别具有相同的 功能，从而这里没有对这些已知元件和作用加以描述。
除了用于旋拧工具的容納部以外，紧固元件36按照图5在其钥匙 头40处还具有外螺紋以用来拧入亦可能自锁的螺母74,利用螺母74可 以让紧固元件36的钥匙前段44在相应转动螺母74之后面分地沉入或 装入到这两个切槽72中。其中螺母74在外面支撑在这两个零件30、 32 上并空气动力地沉入到靠外的凹槽76中。
为了确保紧固元件36也不会不期望地转动，除此之外也还可以让 其略微地与这两个零件30、 32之一敛缝连接。现有技术中已知的两个 唇式连接部的复杂敛缝连接则没有必要。
当然也可以设想将图4和图5所公开的封闭组件联合起来，其中按 照图4的零件30、 32可利用钥匙和柠在钥匙头侧的螺母连接组件与两 个零件张紧。
总之，利用按照本发明的封闭组件，提供了一种用于将叶片环的装 入到涡轮机的环槽中的第 一叶片和最后叶片之间存留的中间空间封闭 的装置，该装置仅由两个将中间空间覆盖的零件组成。为了使得这两个 零件可以被导入环槽，这两个零件的内臂是可以相对摆动的，从而内臂 可以被推入到凸起部之间。为了确保这两个零件在其最终的位置中不会 从环槽中倾翻或者脱出，在这两个零件之间设置了可围绕其纵向轴线转 动的紧固元件，该紧固元件具有钥匙头和钥匙前段，其中钥匙前段可以 贴靠到其中 一个零件的至少 一个侧壁上。
权利要求
1.用于将叶片环的装入到涡轮机的环槽(10)中的第一叶片和最后叶片(12a，12b)之间存留的中间空间(28)封闭的封闭组件(33)，具有两个分别能够与环槽(10)的形成了底切部位(24，26)的凸起部(20，22)相钩挂的零件(30，32)，还具有紧固两个零件(30，32)以防从环槽(10)中脱出的紧固元件(36)，并且该紧固元件在这两个零件(30，32)之间围绕其纵向轴线(38)可转动地设置，其特征在于，紧固元件(36)具有钥匙头(40)和板状的钥匙前段(44)，该钥匙前段(44)可通过这样转动紧固元件(36)而被定位在两个位置之间，即在用于进行装配的第一位置中，上述两个零件(30，32)通过相对摆动在环槽(10)的对置的凸起部(20，22)之间穿过并能同时嵌入到环槽(10)中，并能够接着彼此扩张开；并且在第二位置中，为紧固上述两个零件(30，32)以防在其装入位置中相对摆动，钥匙前段(44)能够贴靠到上述已扩张开的零件(30，32)之一的至少一个侧面(56)上。
2. 按权利要求1所述的封闭组件(33)，其中紧固元件可通过转 过90。从第一位置转移到第二位置中。
3. 按权利要求1或2所述的封闭组件(33)，其中钥匙前段(44) 作为具有两个半板边的双板边构成，并且每个半板边分别可以贴靠到每 个零件(30, 32 )的一个侧面(56)上。
4. 按权利要求1、 2或3所述的封闭组件(33)，其中上述零件(30, 32)的侧面(56)具有切槽(72),钥匙前段(44)可以部分地嵌入该 切槽中。
5. 按前述权利要求之一所述的封闭组件(33),其中钥匙头(40) 具有用于旋拧工具的容纳部。
6. 按前述权利要求之一所述的封闭组件(33),其中每个零件(30, 32)都可以贴靠到由环槽(10)的形成了底切部位(24， 26)的凸起部(20, 22)所形成的侧壁(58)上。
7. 按前迷权利要求之一所迷的封闭组件(33)，其中钥匙头(40) 具有用于拧上螺母(74)的外螺紋，该螺母(74)使得紧固元件(36) 固定在这两个零件(30, 32)上。
8. 按权利要求7所述的封闭组件(33)，其中钥匙头(40)和/或 螺母(74)可以沉入到所述零件(30, 32 )中。
9. 按前迷权利要求之一所述的封闭组件(33),其中紧固元件(36) 或螺母(74)被紧固以防松脱。
10. 涡轮机，其具有转子，该转子具有至少一个带有底切部位(24, 26)的环槽(10)和装入到环槽(10)中的工作叶片(12),其中装入 到环槽(10)中的第一和最后工作叶片(12a, 12b)之间存留的中间空 间(28)利用按照前述权利要求之一所述的封闭组件(33)得到封闭。
11. 按权利要求10所述的涡轮机，构造成燃气轮机的透平、压缩 才几或蒸汽轮机。
全文摘要
本发明涉及将叶片环的装入涡轮机的环槽(10)中的第一叶片和最后叶片(12a，12b)之间的中间空间(28)封闭的封闭组件(33)，具有两个分别能与环槽(10)的形成底切部位(24，26)的凸起部(20，22)钩挂的零件(30，32)，还具有紧固这两个零件以防从环槽(10)中脱出的紧固元件(36)，为提供简单又可经济地除下的、能可靠承受高机械应力地封闭中间空间(28)的封闭组件(33)公开如下内容，即紧固元件(36)在两个零件(30，32)之间围绕其纵向轴线(38)可转动地设置并具有钥匙头(40)和钥匙前段(44)。紧固元件(32)的钥匙前段(44)可通过转动被定位，使两个零件(30，32)为装入环槽(10)中可相对运动；并为确保两个零件(30，32)不从环槽(10)中脱出，紧固元件(36)的钥匙前段(44)可贴靠到零件(30，32)之一的至少一个侧面(56)上。
文档编号F01D5/30GK101351619SQ200680050286
公开日2009年1月21日 申请日期2006年12月27日 优先权日2006年1月2日
发明者C·里克特, J·克鲁茨菲尔特, M·孔泽, M·施瓦茨, O·斯奈德, P·施罗德, S·-U·马丁, S·穆特克, U·沃尔特克, 康 钱 申请人:西门子公司