专利名称：提供恒定质量的平衡修正配重的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于平衡涡轮机或压缩机的活动涡轮部件的系统、涡轮机或压缩机的活动涡轮部件、以及平衡涡轮机或压缩机的活动涡轮部件的方法。
背景技术：
在涡轮机或压缩机中，特别是燃气涡轮机中，活动涡轮部件(诸如压缩机级中或涡轮机级中的转子叶片)以很高的转动速度围绕涡轮机轴转动。为了防止转动期间的不平衡，不得不将平衡配重设置到活动的涡轮部件上，用于使活动部件平衡。活动涡轮部件的不平你衡会导致涡轮机(例如轴承)受损，并因此导致更高的维修费用。为了平衡涡轮机的活动部件，将平衡配重固定到活动涡轮部件的平衡位置。平衡配重被永久地固定在该平衡位置，从而防止涡轮机操作期间平衡配重出现不期望的位移。活动涡轮部件(诸如涡轮盘)的常规设计包括在涡轮盘中或在涡轮机轴中轴向地或径向地平均间隔的多个孔，其中，用于锁定平衡配重的固定元件可以插入所述孔中。US 6，640，704 B2公开了一种用于为转动体提供平衡的装置，特别是为印刷板曝光装置的辊的卷筒提供平衡的装置。配重元件被设置在活动部件的T形狭槽中并且被销固定，以防止进一步的位移。EP I 052 424 BI公开了一种用于平衡涡轮机转子的设备。配重元件被设置在活动部件上并且通过拧入平衡配重元件螺纹孔中的螺纹紧固件对该配重元件进行固定。US 4，842，485公开了一种活动涡轮部件，诸如涡轮机转子，其中，将可膨胀的配重组件固定到活动部件。膨胀器螺杆使配重组件的横截面扩大，以将配重组件按压在活动部件凹槽中的要求位置处。US 3，736，811公开了一种用于涡轮机的活动部件的平衡配重附接件，分离的配重构造包括能够被安装在活动部件凹槽中的主体部分。该主体部分包括螺纹的倾斜通道，从而使得螺钉可以穿过该通道，以便在拧紧螺钉时使主体部分倚靠凹槽的另一侧。因此，可以将主体部分固定在活动部件的要求位置。US 5，285，700 A公开了一种平衡燃气涡轮发动机的转子部分的方法。用于连接涡轮机的两个活动部件的螺栓带有包括平衡配重的定位螺钉，以便平衡活动部件。US 2006/0053882 Al公开了一种用于平衡燃气涡轮发动机的设备。平衡衬垫被附接到螺栓，该螺钉连接活动涡轮部件，以便平衡活动部件。US 2002/0029653 Al公开了一种用于涡轮增压器械中的转动组件的平衡配重。平衡配重被附接到转动组件的凹槽。用于控制(即固定和调节)平衡配重的工具可以容纳在平衡配重的中心开口中。US 3，916，495公开了一种用于平衡燃气涡轮发动机的装置，利用该装置可以移除和替代涡轮机的两个活动部件，而无需执行额外的平衡操作。一系紧螺栓固定两个活动涡轮部件，其中所述系紧螺栓包括平衡衬垫以便平衡所述活动涡轮部件。
发明内容
本发明的一个目的是要合适地和更容易地对活动涡轮部件进行平衡。此目的由根据各独立权利要求所述的用于平衡涡轮机或压缩机的活动涡轮部件的系统、涡轮机或压缩机的活动涡轮部 件、以及平衡涡轮机或压缩机的活动涡轮部件的方法来实现。根据本发明的第一方面，提出了一种用于平衡涡轮机或压缩机(特别是燃气涡轮机)的活动涡轮部件的系统。所述系统包括具有第一孔和第二孔的平衡配重元件。此外，所述系统包括固定元件。以所述固定元件能够可拆卸地插入所述第一孔或所述第二孔的方式形成所述第一孔和所述第二孔。以插入所述第一孔中的固定元件将所述平衡配重元件在一空间固定位置可拆卸地耦接到所述活动涡轮部件的方式来形成所述第一孔。以当平衡配重元件在所述空间固定位置被不可拆卸地固定到活动涡轮部件时所述固定元件能够容纳在所述第二孔中的方式来特别地形成所述第二孔。根据本发明的另一方面，提出了一种涡轮机或压缩机的活动涡轮部件，其中，活动涡轮部件包括耦接元件。以上述系统的平衡配重元件能够以可拆卸方式或不可拆卸方式耦接到活动涡轮部件的方式形成稱接元件。根据本发明的另一方面，提出了一种平衡涡轮机或压缩机的活动涡轮部件的方法。将平衡配重元件设置在活动涡轮部件的一空间固定位置处。通过将固定元件插入活动涡轮部件的孔中来将平衡配重元件在所述空间固定位置可拆卸地耦接到所述活动涡轮部件。此外，测试活动涡轮部件是否平衡。如果活动涡轮部件平衡，则将平衡配重元件在所述空间固定位置不可拆卸地固定到所述活动涡轮部件。当平衡配重元件被不可拆卸地固定在所述空间固定位置上时，将固定元件插入所述平衡配重元件的第二孔中。用语“可拆卸地插入”表示固定元件以可拆卸方式容纳在第一孔或第二孔中。能够在不使第一孔中的固定元件受损或变形的情况下拆卸固定元件。可以将固定元件以可重复方式可拆卸地插入第一孔或第二孔中，而不会在拆卸固定元件时损坏固定元件或第一孔或第二孔。用语“不可拆卸地固定”表示平衡配重元件以不可拆卸方式被固定到活动涡轮部件(例如通过不可拆卸的另一固定元件)。只有通过例如使所述另一固定元件变形或替换所述另一固定元件、或者通过使平衡配重元件或活动涡轮部件变形，才能从活动涡轮部件拆卸掉以不可拆卸方式固定的平衡配重元件。用语“活动涡轮部件”表示涡轮机或压缩机的移动或转动部件。特别地，活动涡轮部件可以代表涡轮盘或压缩机盘。在较大的燃气涡轮机中，本平衡系统可应用于燃气涡轮机的各个压缩机盘。通过本发明，可以通过固定元件保持平衡配重元件可调，直到找到最终平衡位置。由此在平衡过程中不需要其它固定方式。当找到平衡位置时，将平衡配重元件最终特别是以机械方式(例如通过锤击)不可拆卸地固定。此外，在最终不可拆卸地固定平衡配重元件之后，固定元件安全地存储在第二孔中。当固定元件被容纳在第二孔中时，固定元件不用于将平衡配重元件固定在活动涡轮部件。由于所述固定元件仍附接到平衡配重元件，因此在平衡配重元件的暂时固定位置和最终固定的、不可拆卸位置之间平衡系统的总重量保持不变。
因此，通过所述用于平衡活动涡轮部件的系统，一方面可以灵活可调节地固定平衡配重元件，并且另一方面可以在完成平衡的过程中不修改系统的恒定总质量地永久固定平衡配重元件。这可以产生下述效果，即，在找到平衡位置之后，平衡配重元件的重量一定不会再改变。换言之，当已经找到平衡位置时，包括所述平衡系统的已平衡转子部件的重量分布不会发生变化。在永久地固定平衡配重元件之后不需要重新调节活动涡轮部件的平衡，因此实现了用于活动涡轮部件的合适的平衡方法。根据另一示例性实施例，所述系统包括另一固定元件。通过所述另一固定元件可以以不可拆卸方式将平衡配重元件固定在所述空间固定位置。根据本发明的另一示例性实施例，用于以不可拆卸方式固定平衡配重元件的所述另一固定元件可以插入第一孔中。根据本发明的另一示例性实施例，所述另一固定元件选自由螺栓、焊点和钉构成的组中。根据本发明的另一方面，第一孔是通孔，并且第二孔是盲孔。根据本发明的另一示例性实施例，固定元件包括螺钉，特别是平头螺钉，并且第一孔和/或第二孔包括螺纹。因此，固定元件可以以简单方式拧入第一孔中，以便将平衡配重元件和活动涡轮部件夹紧在 一起。当找到所需的平衡位置时，固定元件被暂时拧入第一孔中并且可拆卸地固定住平衡配重模块。根据另一示例性实施例，以平衡配重元件能够可滑动地耦接到活动涡轮部件的耦接元件的方式来形成平衡配重元件。根据另一示例性实施例，平衡配重元件包括能够可滑动地耦接在耦接元件内的突起，其中，所述耦接元件包括凹槽。所述耦接元件还可以形成突起，并且平衡配重元件包括能够容纳该突起的凹槽。根据另一示例性实施例，以平衡配重元件与耦接元件形成燕尾连接的方式形成平衡配重元件。平衡配重元件因此包括具有燕尾形横截面的凹槽，并且耦接元件包括适合装配在所述凹槽中的燕尾型面。另一方面，耦接元件包括具有燕尾形横截面的凹槽，并且平衡配重元件包括适合装配在所述凹槽中的燕尾型面。因此，平衡配重元件能够与活动涡轮部件可滑动地稱接在一起。突起和相应的凹槽被形成为例如具有平直的非弯曲形状，其与活动涡轮部件所耦接到的涡轮机的轴平行地、相切地或沿该轴的径向方向地延伸。此外，平衡配重元件的突起或相应凹槽可包括弯曲形状，其中，该弯曲形状例如与相对于风力涡轮机轴的圆周方向对齐。此外，用于平衡活动涡轮部件的系统可包括具有指定固定元件的多个平衡配重元件。此外，平衡配重元件可以进一步包括适于容纳所指定的固定元件的多个第一孔和多个第二孔。因此，可以实现平衡配重元件的合适的固定。根据所述方法的另一方面，平衡配重元件的不可拆卸固定方式包括锤击、熔焊、钎焊和/或粘结结合。换言之，平衡配重元件的不可拆卸固定方式包括将平衡配重元件永久地固定到活动涡轮部件的另一固定元件。通过本发明，可以通过平衡配重元件平衡活动涡轮部件(诸如压缩机涡轮盘)，其中，例如压缩机涡轮盘包含燕尾形平衡配重元件，该燕尾形平衡配重元件与活动涡轮部件的合适的圆周凹槽相对应，以便提供可滑动耦接。通过本发明，可以通过机械连接方式(例如通过锤击)最终紧固平衡配重元件，其中，可以调节平衡配重元件的暂时固定，直到已确认最终平衡位置。例如，对于固定元件，螺钉可以用作暂时固定装置。在许多常规平衡系统中，必须在将平衡配重元件最终固定在平衡位置之前移除暂时固定装置，这将影响平衡修正，即，平衡配重元件的总重量。因此，通过本发明，在已经确认最终位置之后，暂时的可拆卸固定元件(诸如螺钉)被从第一孔移除并且重新设置和锁定到第二孔中，从而保持平衡配重的总质量不变并且不影响平衡修正量。以可拆卸或不可拆卸方式将固定元件重新设置和锁定到第二孔中。因此，这样的优点是可以避免由确定最终位置之前的暂时锤击导致的活动涡轮部件或平衡配重元件不必要的受损或变形。应该注意，本发明的实施例已被参照不同的主题进行描述了。特别地，参照设备权利要求描述了一些实施例，而参照方法权利要求描述了其它实施例。然而，根据上文和下文的描述，本领域技术人员将总结出，除非另外说明，否则，除了属于一类主题的特征的任意结合之外，涉及不同主题的特征之间的任意结合，特别是设备权利要求的特征和方法权利要求的特征之间的任意结合，都应该被认为被本申请公开。·
根据下面将要描述的实施例，本发明的以上限定的方面和其它方面将变得明显，并且将参照这些实施例对它们进行说明。下面将参照实施例更详细地描述本发明，但是本发明不受限于这些实施例。图I示出了包括根据本发明一个示例性实施例的平衡系统的压缩机涡轮盘的示意图；以及
图2至图4示出了根据本发明一个示例性实施例的平衡配重元件的示意图。
具体实施例方式附图中的图示是示意性的。应该注意，在不同的附图中，为相似或相同的元件提供了相同的附图标记。图I示出了用于平衡涡轮机的活动涡轮部件110的系统。该系统包括平衡配重元件100，其具有第一孔101和第二孔102。此外，平衡配重元件10包括固定元件201 (见图2)。以固定元件201能够可拆卸地插入第一孔101或第二孔102的方式形成第一孔101和第二孔102。以下述方式形成第一孔101，即，插入第一孔101中的固定元件105将平衡配重元件100在一空间固定位置可拆卸地耦接到活动涡轮部件110。以下述方式形成第二孔102，即，当平衡配重元件100在所述空间固定和平衡位置被不可拆卸地固定到活动涡轮部件110时，固定元件201可以容纳在第二孔102中。特别地，活动涡轮部件110可以围绕轴104转动。活动涡轮部件110例如是压缩机涡轮盘。活动涡轮部件Iio可包括突起或如图I所示的凹槽103，平衡配重元件100的相应突起能够可滑动地耦接到凹槽103。可以分别沿相对于轴104和活动涡轮部件110的转动轴线的横向、轴向、切向或径向方向形成凹槽103。如图I所示，沿相对于轴104的圆周方向，更准确地说，沿相对于活动涡轮部件110的转动轴线的圆周方向，形成凹槽103。如图I所示，平衡配重元件100形成燕尾形突起，该突起装配到相应的燕尾式凹槽103中。因此,通过图I所示的示例性实施例，平衡配重元件100可围绕轴104的圆周方向滑动。图2示出了平衡配重元件100的示例性实施例的更加详细的视图。平衡配重元件100包括第一孔101和第二孔102。在图2中，示出固定元件201可以是例如螺钉，即，平头螺钉。第一孔101和/或第二孔102包括与固定元件201的螺纹相对应的螺纹202。因此，通过将固定元件201旋到第一孔101或第二孔102中，能够可拆卸地固定所述固定元件201。图3示出了平衡配重元件100，其中，通过固定元件201暂时固定平衡配重元件100。如图3所示，第一孔101是通孔，固定元件201沿箭头所示方向拧入该通孔中。由此固定元件201可以暂时固定平衡配重元件100。因此，当活动涡轮部件110不够平衡时，平 衡配重元件100可以在凹槽内滑动。换言之，平衡配重元件100被暂时紧固并且可以滑动到平衡位置。第一孔101中的固定元件201朝向活动涡轮部件100按压平衡配重元件100,以便例如通过夹持连接提供暂时固定。图4示出了永久固定式的平衡配重元件100。当找到平衡配重元件100的最终平衡位置时，将固定元件201插入第二孔102 (例如盲孔)。通过另一固定元件401 (诸如螺栓、焊点或钉)将平衡配重元件100永久地机械锁定就位。对于另一固定元件401来说额外地或替代地，具体通过锤击、熔焊、钎焊和/或粘结结合来提供进一步的固定。固定元件201可以被可拆卸地(例如通过拧入第二孔102的螺纹中)或不可拆卸地(例如通过将螺钉敲打入第二孔102以提供按压装配连接)插入和存储在第二孔102中。由于螺钉被重新设置并锁定到第二孔102中，因此在暂时可拆卸固定和永久不可拆卸固定之间平衡配重元件100的质量和总重量不改变，因而不影响平衡和平衡修正。应该注意，用语“包括”并不排除其它元件或步骤，表示英语不定冠词的用语“一”并不排除多个。此外，可以结合那些联系不同实施例描述的元件。还应该注意，权利要求中的附图标记不应被理解成限制权利要求的范围。
权利要求
1.一种用于平衡涡轮机或压缩机的活动涡轮部件(110)的系统，所述系统包括 具有第一孔(101)和第二孔(102)的平衡配重元件(100)，以及 固定元件(201)， 其中，以所述固定元件(201)能够可拆卸地插入所述第一孔(101)或所述第二孔(102)的方式形成所述第一孔(101)和所述第二孔(102)，其中，以插入所述第一孔(101)中的固定元件(201)将所述平衡配重元件(100)在一空间固定位置可拆卸地耦接到所述活动涡轮部件(110)的方式形成所述第一孔(101)，并且其中，以所述固定元件(201)能够容纳在所述第二孔(102)中的方式形成所述第二孔(102)。
2.根据权利要求I所述的系统，进一步包括 另一固定兀件(401), 其中，通过所述另一固定元件(401)能够将所述平衡配重元件(100)以不可拆卸方式固定在所述空间固定位置。
3.根据权利要求2所述的系统， 其中，所述另一固定元件(401)能够插入所述第一孔(101)中。
4.根据权利要求3所述的系统，所述另一固定元件(401)选自由螺栓、焊点和钉构成的组中。
5.根据权利要求I至4之一所述的系统， 其中，所述第一孔(101)是通孔，所述第二孔(102)是盲孔。
6.根据权利要求I至5之一所述的系统， 其中，所述固定元件(201)包括螺钉，特别是平头螺钉，并且 其中，所述第一孔(101)和/或所述第二孔(102)包括螺纹(202)。
7.根据权利要求I至6之一所述的系统， 以所述平衡配重元件(100)能够可滑动地耦接到所述活动涡轮部件(110)的耦接元件(103)的方式形成所述平衡配重元件(100)。
8.根据权利要求7所述的系统， 其中，所述平衡配重元件(100)包括能够可滑动地耦接到所述耦接元件(103)内的突起，其中，所述耦接元件(103)包括凹槽。
9.根据权利要求7或8所述的系统， 其中，以所述平衡配重元件(100)与所述耦接元件(103)形成燕尾连接的方式形成所述平衡配重元件(100)。
10.一种用于平衡涡轮机或压缩机的活动涡轮部件(110)的方法，所述方法包括 将平衡配重元件(100)设置在所述活动涡轮部件(110)的一空间固定位置， 通过将固定元件(201)插入所述活动涡轮部件(110)的第一孔(101)中，将所述平衡配重元件(100)在所述空间固定位置可拆卸地耦接到所述活动涡轮部件(110)， 测试所述活动涡轮部件(110)是否平衡，并且如果所述活动涡轮部件(110)平衡， 则将所述平衡配重元件(100)在所述空间固定位置不可拆卸地固定到所述活动涡轮部件(110)，以及当所述平衡配重元件(100)被不可拆卸地固定在所述空间固定位置上时，将所述固定元件(201)插入所述平衡配重元件(100)的第二孔(102)中。
11.根据权利要求10所述的方法， 其中，所述平衡配重元件(100)的不可拆卸固定方式包括锤击、熔焊、钎焊和/或粘结彡口口
全文摘要
提供恒定质量的平衡修正配重。本发明涉及一种用于平衡涡轮机或压缩机的活动涡轮部件(110)的系统。所述系统包括具有第一孔(101)和第二孔(102)的平衡配重元件(100)，以及固定元件(201)。以所述固定元件(201)能够可拆卸地插入所述第一孔(101)或所述第二孔(102)的方式形成所述第一孔(101)和所述第二孔(102)。以插入所述第一孔(101)中的固定元件(201)将所述平衡配重元件(100)在一空间固定位置可拆卸地耦接到所述活动涡轮部件(110)的方式来形成所述第一孔(101)。以所述固定元件(201)能够容纳在所述第二孔(102)中的方式来形成所述第二孔(102)。
文档编号F01D5/02GK102947547SQ201180029838
公开日2013年2月27日 申请日期2011年5月31日 优先权日2010年6月17日
发明者G.米尔纳 申请人:西门子公司