专利名称：用于周向进口式翼型件连接系统的锁定垫片组件的制作方法
技术领域：
本发明主题一般地涉及周向进口式翼型件连接系统，并且更特别地，涉及一种用 于此类系统中的锁定垫片组件。
背景技术：
传统的燃气涡轮机包括转子，转子带有安装在压缩机和其涡轮段中的圆盘上的各 种转子叶片和涡轮轮叶。各个叶片或轮叶包括翼型件和位于翼型件底部的平台，压缩的空 气或流体在翼型件上流动，平台为空气流或流体流限定了径向内边界。叶片和轮叶典型地 是可拆卸的，并因此包括合适的根部，例如T型根部，构造成与圆盘周边中互补的连接槽相 接合。根部可以是轴向进口式根部或周向进口式根部，其与圆盘周边中形成的相对应的轴 向槽或周向槽相接合。典型的根部包括具有最小横截面积的颈部和从根部延伸到定位在连 接槽中的一对侧向凹穴中的凸起物。对于周向根部，在前后连续的周向柱体之间形成单个连接槽，并周向围绕圆盘的 整个周边而延伸。周向连接槽的横截面形状包括由前后转子盘柱体限定的侧向凹穴，侧 向凹穴与根部凸起物协作，从而在涡轮机运行期间抵抗离心力而径向保持单独的叶片或轮 叶。在燃气涡轮机的压缩机段，例如，转子叶片(尤其是根部构件)插入到周向槽中并 围绕该周向槽，且旋转大约90度，以使根部凸起物与侧向凹穴形成接触，从而围绕转子盘 的周边限定完整的转子叶片级。叶片包括位于翼型件底部处的平台，平台可围绕槽成邻接 接合。在其它实施例中，在相邻的压缩机叶片平台之间的周向槽中可安装垫片。一旦已经 安装了所有的叶片(和垫片)，槽中最后剩余的空间典型地用特别设计的垫片组件进行填 充，如本领域中通常已知的那样。用于促进最终垫片组件插入到周向槽中的常见技术是在转子盘中包括非轴向对 称的加载槽。然而，加载槽制造昂贵，并且包括此类槽产生了高应力的位置。目前已经设计 了各种传统的垫片组件以消除对转子盘中的加载槽的需求，但包括复杂的多构件装置。这 些传统的组件通常难以装配，并且在涡轮机的运行期间容易裂开，例如，如果装置的任一侧 相对于相邻的构件(即转子盘或平台)形成间隙。因此，需要一种最终的垫片组件，其相对 易于装配在定位于周向进口式连接槽内的转子叶片或涡轮轮叶的相邻翼型件的平台之间 的最终空间内。
发明内容
在以下描述中将部分地陈述，或者可从描述中明白，或者可通过本发明主题的实 践获悉本发明主题的方面和优势。—方面，本发明主题提供了一种用于在相邻翼型件的平台之间的周向连接槽中使 用的独特的锁定垫片组件。该组件包括两个末端件，其构造成装配到平台之间的空间中，且 各个末端件均包括外表面和内表面。促动器可在内表面之间移动，并且垫块构造成插入在内表面之间。垫块包括构造成容纳促动器的空腔。还包括紧固件，且其构造成将垫块固定 在促动器上。最后，促动器构造成与内表面相接合，使得末端件彼此相向移动，并将组件锁 定在连接槽内。另一方面，本发明主题包括一种具有带转子盘的转子的转子组件。盘的前后柱体 构件限定了连续的周向延伸的连接槽。转子组件还包括多个翼型件，且各个翼型件从平台 延伸。各个平台通过向内延伸的根部而固定在连接槽上。锁定垫片组件安装在至少其中两 个平台之间的空间中。锁定垫片组件可按照上面所述和本文更详细地描述的那样构造。参照以下描述和所附权利要求书，本发明主题的这些以及其它的特征、方面和优 点将变得更好理解。结合在本说明书中并构成本说明书的一部分的附示了本发明的实 施例，并且与描述一起用于解释本发明主题的原理。
在参照附图的说明书中为本领域中的普通技术人员阐述了本发明主题的完整且 能够实现的公开，包括其最佳模式，其中图1提供了传统燃气涡轮机构造的压缩机段中的构件的局部截面图；图2提供了用于周向进口式转子叶片的根部和连接槽构造的一个实施例的局部 截面图；图3是在相邻的转子叶片平台之间具有最终空间的转子盘的局部透视图，锁定垫 片组件可插入到最终空间内；图4是根据本发明主题方面的锁定垫片组件的一个实施例的构件的分解图；图5、图6、图7和图8是根据本发明主题的方面的锁定垫片组件的一个实施例的 顺序装配图；和图9是根据本发明主题的方面的锁定垫片组件的装配实施例的截面图，指示了旋 转负载的位置。部件列表
12转子
18中心轴线
20转子盘
22转子叶片
24中心轴线(叶片)
26翼型件
26a前缘
26b后缘
W平台
30根部
32凸起物
34柱体构件
36连接槽
38侧向凹穴
40 垫片42最终空间50锁定垫片组件52第一末端件52a内表面52b外表面54角度面56 沟57矩形凹穴58第二末端件58a内表面58b夕卜表面60角度面62 沟63矩形凹穴64促动器66凸起物68成角度的表面70成角度的表面72 垫块74 空腔76 顶面77矩形轴环78 开口80 底面82矩形通道84紧固件88柱体位置90凸起位置92公差位置100转子组件
具体实施例方式现在将详细参考本发明主题的实施例，图中显示了其一个或多个示例。各个示例 是作为本发明主题的解释而提供的，而非限制。实际上，对本领域中的技术人员将会明显的 是，在不脱离本发明主题的范围或精神的条件下可在本发明主题中做出各种修改和变化。 例如，作为一个实施例的一部分而被显示或描述的特征可与另一实施例一起使用，以产生 又另一实施例。因而，当落入所附权利要求及其等效物范围内时，本发明意图覆盖这种修改 和变化。
例如，在图1中图示了传统燃气涡轮机的压缩机段中的若干构件，其中转子12包 括与涡轮机的中心轴线18同轴设置的多个转子盘20。多个周向间隔开的转子叶片22可拆 卸地固定在圆盘上，并从圆盘径向向外延伸。各个叶片22具有纵向中心轴线M，并包括翼 形件段26，翼形件段沈具有前缘26a和后缘26b (在叶片22上的气流方向上)。另外，各 个叶片22均具有平台观和一体的根部30，平台为翼型件沈上的气流提供了径向内边界的 一部分，一体的根部30从平台观径向向内延伸。如本领域中通常已知的那样，根部30滑 入由转子盘20的前后柱体构件34(图2)所限定的周向延伸的连接槽中并沿着其滑动。图2是T型根部和连接槽构造的一个实施例的更详细的视图。转子叶片22包括 平台观，且一体形成的根部30从该平台延伸到由转子盘20的前后柱体34的相向壁所限定 的连接槽36中。根部30包括容纳在侧向凹穴38中的凸起物32，侧向凹穴在由柱体壁的凹 穴部分所限定的连接槽30中。应该容易懂得图2中的根部30和连接槽36的构造仅用于 图示的目的，并且在本发明主题的范围和精神内可广泛地改变根部和槽构造。图3是转子12的一部分的局部透视图，并且特别图示了配置在转子盘20的前后 柱体构件34之间的连接槽中的多个转子叶片22。各个转子叶片22均包括平台观。如本 领域中通常所知的那样，在相邻叶片22的平台观之间可设置传统的垫片40。在转子叶片 平台观之间具有水平宽度W的最终空间42可由锁定垫片组件50的一个实施例进行填充， 其在下文中进行了更详细地描述。然而，应该懂得锁定垫片组件50还可用于填充相邻涡轮 轮叶的平台之间的最终空间，涡轮轮叶定位在传统燃气涡轮机的涡轮段中。因此，锁定垫片 组件将通常在以下描述为安装在相邻翼型件26的平台观之间，其中平台观和翼型件沈 可以是转子叶片或涡轮轮叶的一部分，从而完全包括这两种应用。参看图4，其以分解示了锁定垫片组件50的一个实施例。组件50包括第一 末端件52和第二末端件58，其构造成装配在相邻翼型件沈的平台观之间的最终空间42 中。因而，末端件52，58具有任何尺寸构造，使得宽度、长度、厚度或任何其它特征使末端件 52，58能够插入在平台28之间。例如，末端件52，58可通常具有水平宽度W (图幻，从而紧 密地装配在相邻翼型件的平台观之间。第一末端件52包括内表面5 和外表面52b。类似地，第二末端件58包括内表 面58a和外表面58b。如大致在图5中所示，外表面52b，58b具有通常适合于突入到连接槽 36中的轮廓。例如，外表面52b，58b的轮廓可具有顶部部分，其大体上是弯曲的，以与柱体 构件34的曲线构成镜像。此外，该轮廓可具有底部部分，其在形成于箍环构件34和侧向凹 穴38之间的拐角处向外延伸，从而突入到所示的T型连接槽36中。然而，应该容易懂得， 外表面52b，58b可具有任何所需轮廓，并且不需要具有图4和图5中所示的特殊轮廓。外 表面52b，58b的轮廓将大部分依赖于连接槽36的特殊的形状和构造。在外表面52^5 上还可能需要分别提供弓形沟56，62。例如，可包括弓形沟56， 62，从而在末端件52，58上提供低应力点或用于释放应力的位置。如图所示，在形成于箍环 构件34和侧向凹穴38之间的拐角处，弓形沟56，62定位在外表面52b，58b上。在所示的实施例中，如图6中大致所示，当末端件52，58插入到连接槽36中时，内 表面52a，58a通常彼此相向。平面M，60优选地分别形成内表面52a，58a中的凹口的一部 分，并由相对于径向的角度限定。应该懂得，平面M，60在内表面52a，58a上的角度和位置 可根据促动器64的构造而变化。平面54，60的角度通常可在5°至85°之间的范围内，例如20°至70°，或者更具体地30°至50°。另外，在内表面52a，58a上可分别形成矩形的凹穴57，63。如图4中所示，在末端 件52，58的顶部处的内表面52a，58a中形成了矩形的凹穴57，63。矩形的凹穴57，63可构 造成容纳垫块的互补的矩形轴环77，如将在下文所述。因而，应该懂得矩形凹穴57，63的形 状、深度和位置可根据互补的矩形轴环77的构造而变化。锁定垫片组件50还包括促动器64，该促动器64可在内表面52a，58a之间移动，并 且构造成与此类内表面52a，58a相接合。促动器64优选地包括构造成与内表面52a，58a 相接合的凸起物66。在所示的实施例中，凸起物66从促动器64的底部沿相反的方向向外 延伸，使得促动器成为T形。凸起物66可包括由相对于径向的角度所限定的成角度的表面 68，70。成角度的表面68，70通常可具有与平面M，60的形状和角度相符的形状和角度，平 面M，60形成内表面52a，58a中的凹口的一部分。参看图4、图8和图9，锁定垫片组件还包括垫块72和紧固件84。如图所示，垫块 72构造成插入在内表面52a，58a之间，并包括构造成容纳促动器64的空腔74 (如图4和图 8中的虚线所示)。类似于末端件52，58，垫块72还构造成装配在相邻翼型件沈的平台观 之间。因而，垫块72可具有任何尺寸结构，使得当设置在内表面52a，58a之间时，宽度、长 度、厚度或任何其它特征使垫块72能够插入在平台观之间。例如，垫块72可通常具有水 平宽度W (图3)，从而紧密装配在平台观之间。垫块72还可包括从垫块72的顶部侧向延伸的矩形轴环77。矩形轴环77可构造 成容纳在形成于内表面52a，58a中的矩形凹穴57，63中。如图8中所示，当垫块72插入在 内表面52a，58a之间时，矩形轴环77滑动到矩形凹穴57，63，这可防止垫块72径向跌落在 连接槽36中。垫块72还可包括开口 78和矩形通道82。开口 78限定在垫块72的顶面76中，并 构造成容纳紧固件84。例如，紧固件84可装配到开口 78中，使得当锁定垫片组件50被锁 定在连接槽36内时，紧固件84定位成大致与平台观齐平。矩形通道82限定在垫块72的 底面80中，并且构造成容纳促动器64的一部分。具体地说，如图8中所示，在装配锁定垫 片组件50时，矩形通道82在凸起物66的一部分上滑动。然而，应该懂得，开口 78和矩形 通道82不需要具有通常所示的特殊的形状、深度或宽度。开口和矩形通道的形状、宽度和 深度可变化，以适应紧固件和促动器的变化的形状和尺寸。紧固件84构造成将垫块72固定在促动器64上。因而，紧固件84可用于防止促 动器64径向跌落到连接槽36中。本领域中的普通技术人员应该懂得，紧固件84通常可包 括可用于将垫块72固定到促动器64上的任何锁定机构。在所示的实施例中，紧固件84具 有带螺纹的母端，其可拧紧到带螺纹的促动器64的公端上。图5、图6、图7和图8图了锁定垫片组件50的一个实施例的顺序装配图。最初 可将末端件52，58插入到连接槽36中，并间隔开，使得促动器64可插入在内表面52a，58a 之间。一旦插入在内表面52a，58a之间，就将促动器64旋转90度，使得凸起物66的成角 度的表面68，70通常面向内表面52a，58a的角度面M，60。然后可将垫块72插入在内表 面52a，58a之间，且垫块72的矩形轴环77容纳在内表面52a，58a的互补的矩形凹穴57， 63中。然后用手径向向外(沿方向Y)拉动促动器64，直至成角度的表面68，70与角度面 M，60相接合，促使末端件52，58彼此相向移动，并将组件50—起锁定在连接槽36内。然后可应用紧固件84，以将促动器64固定在垫块74上，并防止促动器64径向跌落。在安装紧固件84后，虽然处于略微松弛的状态下，但锁定垫片组件50仍保持一起 锁定在连接槽36内。然而，随着转子盘20在涡轮发动机运行期间的旋转，装配构件上的旋 转负载造成组件50 —起紧密地锁定在连接槽36内。具体地说，由于转子盘20的旋转所造 成的促动器64上的径向负载通过末端件52，58而传送到转子盘20上，从而将组件紧紧地 锁定在连接槽36内。图9图示了锁定垫片组件50的各种构件在传统燃气涡轮机的运行期间的旋转负 载的位置。在转子盘20旋转时，在柱体位置88处，末端件52，58径向地(沿方向Y)加载 到圆盘20的柱体构件34上。同时，转子盘20的旋转造成垫块72上的旋转负载，其通过紧 固件84而传递至促动器64。由于由离心力造成的旋转负载，促动器64径向向外移动，并 在凸起物位置90处与末端件52，58相接合。因为凸起物位置90相对于径向成角度，所以 存在径向负载分量，其造成末端件52，58彼此相向移动，将组件50紧密地锁定在连接槽36 中。如图9中所示，一旦装配，锁定垫片组件50的构件可能具有公差。然而，需要使各 个构件紧密地装配在连接槽36中，使得锁定垫片组件50的构件基本上填充了柱体构件34 之间的连接槽36的宽度。例如，在公差位置92处导致滑动配合的紧密公差将确保对于末 端件52，58只需要最少量的平移来将锁定垫片组件50 —起锁定在连接槽36中。另外，紧 密公差可防止锁定垫片组件50的显著旋转，从而产生反旋转特征。应该懂得本发明主题还包括转子组件100(图幻，其结合如本文所述和体现的锁 定垫片组件50。转子组件100包括具有转子盘20的转子12，且前后柱体34限定了连续的 周向延伸的连接槽36。转子组件还包括多个翼型件沈，且各个翼型件沈从平台28延伸。 平台观通过向内延伸的根部30而固定在连接槽36内。根据本文所示或所述的任何实施 例的至少一个锁定垫片组件50设置在其中两个平台观之间的空间中。应该很容易懂得， 如上文所示，可将转子组件100设置在压缩机或燃气涡轮机的涡轮段中，且平台观和翼型 件沈为完整的转子叶片级或涡轮轮叶级的一部分。此书面说明书使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使本领域中的技术 人员能够实践本发明，包括制造和利用任何装置或系统，并执行任何结合的方法。本发明可 取得专利的范围由权利要求限定，并且可包括本领域中的技术人员想到的其它示例。如果 此类其它示例包括并非不同于权利要求字面语言的结构元件，或者如果其包括与权利要求 字面语言无实质差异的等效的结构元件，那么这些其它示例都属于权利要求的范围内。
权利要求
1.一种用于插入到相邻翼型件06)的平台08)之间的周向连接槽(36)中的锁定垫 片组件(50)，包括第一末端件(52)，其构造成装配到相邻翼型件06)的平台08)之间的空间中，所述第 一末端件(5 包括外表面(52b)和内表面(5 )，所述外表面(52b)具有适合于突入到连 接槽(36)中的轮廓；第二末端件(58)，其构造成装配到所述平台08)之间的空间中，所述第二末端件(58) 包括外表面(58b)和内表面(58a)，所述外表面(58b)具有适合于突入到所述连接槽(36) 中的轮廓，其中所述第一末端件(5 和第二末端件(58)的所述内表面(52a，58a)通常彼 此相向；可在所述内表面(52a，58a)之间移动的促动器(64)，所述促动器(64)构造成与所述内 表面(52a, 58a)相接合；垫块(72)，其构造成插入在所述内表面(52a，58a)之间，所述垫块(7 限定构造成容 纳所述促动器(64)的空腔(74)；紧固件(84)，其构造成将所述垫块(7 固定在所述促动器(64)上；且其中所述促动器(64)与所述内表面(52a，58a)相接合，使得所述第一末端件(52)和 第二末端件(58)彼此相向移动，并将所述组件(50)锁定在所述连接槽(36)内。
2.根据权利要求1所述的锁定垫片组件(50)，其特征在于，所述促动器(64)包括构造 成与所述内表面(52a，58a)相接合的凸起物(66)。
3.根据权利要求2所述的锁定垫片组件(50)，其特征在于，所述锁定垫片组件(50)还 包括形成于所述凸起物(66)上的第一成角度的表面(68)和第二成角度的表面(70)，所述 成角度的表面(68，70)由相对于径向的角度限定。
4.根据权利要求3所述的锁定垫片组件(50)，其特征在于，所述锁定垫片组件(50)还 包括形成于所述第一末端件(5 的所述内表面(52a)上的第一角度面(54)和形成于所述 第二末端件(58)的所述内表面(58a)上的第二角度面(60)，其中所述促动器(64)的所述 第一成角度的表面(68)构造成与所述第一角度面(54)相接合，并且所述促动器(64)的所 述第二成角度的表面(70)构造成与所述第二角度面(60)相接合。
5.根据任一前述权利要求所述的锁定垫片组件(50)，其特征在于，所述锁定垫片组件 (50)还包括形成于所述第一末端件(5 和第二末端件(58)的所述内表面(52a，58a)上的 矩形凹穴(57，63)。
6.根据权利要求5所述的锁定垫片组件(50)，其特征在于，所述垫块(7 还包括矩形 轴环(77)，其中所述矩形轴环(77)构造成当所述垫块(7 插入在所述内表面(52a，58a) 之间时容纳在所述矩形凹穴(57，63)中。
7.根据任一前述权利要求所述的锁定垫片组件(50)，其特征在于，所述锁定垫片组件 (50)还包括限定在所述垫块(72)的顶面(76)中的开口(78)，其中所述开口(78)构造成 容纳所述紧固件(84)。
8.根据任一前述权利要求所述的锁定垫片组件(50)，其特征在于，所述锁定垫片组件 (50)还包括限定在所述垫块(7 的底面(80)中的通道(82)，其中所述通道(8 构造成 容纳所述促动器(64)的一部分。
9.根据任一前述权利要求所述的锁定垫片组件(50)，其特征在于，所述锁定垫片组件(50)还包括限定在所述第一末端件(5 和第二末端件(58)的所述外表面(52b，58b)上的 沟(56，62)。
10. 一种转子组件(100)，包括:转子(12)，其具有带前后柱体(34)的转子盘(20)，前后柱体(34)限定连续的周向延 伸的连接槽(36)；多个翼型件(26)，所述多个翼型件06)的每一个从多个平台08)的其中一个平台 延伸，其中所述多个平台08)的每一个通过向内延伸的根部(30)固定在所述连接槽(36) 上；锁定垫片组件(50)，其设置在所述多个平台08)的至少其中两个平台之间的空间中， 所述锁定垫片组件(50)根据权利要求1至9中的任一项所述。
全文摘要
本发明涉及用于周向进口式翼型件连接系统的锁定垫片组件，具体而言，用于插入在周向连接槽(36)中的锁定垫片组件(50)包括第一末端件(52)和第二末端件(58)。第一末端件(52)和第二末端件(58)各包括外表面(52b，58b)和内表面(52a，58a)，当末端件(52，58)插入到连接槽(36)中时，内表面(52a，58a)通常彼此相向。促动器(64)可在内表面(52a，58a)之间移动，并且垫块(72)构造成插入在内表面(52a，58a)之间。紧固件(84)构造成将垫块(72)固定在促动器(64)上。促动器(64)构造成与内表面(52a，58a)相接合，使得末端件(52，58)彼此相向移动，并将组件(50)锁定在连接槽(36)内。
文档编号F16B1/02GK102062114SQ201010554149
公开日2011年5月18日 申请日期2010年11月11日 优先权日2009年11月11日
发明者R·A·布里廷厄姆 申请人:通用电气公司