用于固定布置在转子盘上的罩板的相对于布置在转子盘上的移动叶片的功能定位的装置

摘要

发明涉及用于固定转子的罩板(2)的相对于转子的移动叶片(1)的功能位置的装置(12)，该罩板布置在燃气涡轮机的转子的转子盘的外周上，该移动叶片布置在转子盘的外周上，其中环形冷却通道的通道部分(27)形成在处于其功能位置的罩板(2)与移动叶片的叶片根部(4)的面对着罩板的侧面(3)之间，包括：可布置在叶片根部的面对着罩板的侧面(3)上的腹板(5)，该腹板可以以如下方式布置在叶片根部(4)上使得在移动叶片布置在转子盘上的状态下，腹板(5)相对于转子盘在径向上延伸；可由形成在罩板上的加厚部分(21)形成的引导部分(22)；和可由布置在罩板上的通孔(23)形成的引导开口(24)，其中引导部分至少部分地包围引导开口(24)；固定螺栓(11)，其具有纵向通孔且其外径(ds)对应于引导开口(24)的内径且其在一个端部具有在直径上相对于彼此布置、开口至该端部且以相等宽度形成的两个切口(14，15)，该切口从固定螺栓(11)的该端部跨越固定螺栓的长度的一部分平行于固定螺栓的纵向轴线(L)延伸，其中切口的宽度(ba)大于或等于腹板(5)的宽度(bs)；和用于固定固定螺栓(11)的在罩板(2)和移动叶片(1)上的功能位置的固定装置。

说明书

技术领域

发明涉及用于固定燃气涡轮机的转子的罩板的相对于转子的布 置在转子盘的外周上的移动叶片的功能位置的装置，该罩板布置在 转子的转子盘的外周上，其中转子的环形冷却通道的通道部分形成 在位于其功能位置的罩板与移动叶片的叶片根部的面对着罩板的侧 面之间。

发明进一步涉及用于燃气涡轮机的转子的转子组件，包括转子 盘、布置在转子盘的外周上的移动叶片环和布置在转子盘的外周上 的罩板环。

发明进一步涉及用于燃气涡轮机的转子和燃气涡轮机。

背景技术

例如从公开WO2010/094539A1已知上述类型的装置。为了固 定燃气涡轮机的转子的罩板的相对于转子的布置在转子盘的外周上 的移动叶片的功能位置，其中该罩板布置在转子的转子盘的外周上， 所述公开提出将锁定元件插入以键孔的方式形成在罩板中的开口 内，该锁定元件在其功能位置接合在布置于移动叶片的叶片根部的 面对着罩板的侧面上的孔中。锁定元件的该功能位置被固定，因为 在相对于罩板的给定转动位置中，锁定元件借助于形成在锁定元件 上的凸轮接合在叶片根部侧的开口的边缘后方，并且因为位于该转 动位置的锁定元件被固定以防止围绕锁定元件的纵向轴线相对于罩 板的转动。锁定元件的转动位置的固定被实现在于锁定元件的一部 分塑性变形并因此接合在键孔状开口的一点开口中。

发明内容

发明的目的是提供一种固定燃气涡轮机的转子的罩板的相对于 转子的布置在转子盘的外周上的移动叶片的功能位置的新颖且简单 的方式，其中该罩板布置在转子的转子盘的外周上。

根据发明的装置，用于固定燃气涡轮机的转子的罩板的相对于 转子的布置在转子的转子盘的外周上的移动叶片的功能位置，该罩 板布置在转子的转子盘的外周上，其中转子的环形冷却通道的通道 部分形成在位于其功能位置的罩板与移动叶片的叶片根部的面对着 罩板的侧面之间，包括：

-可布置在叶片根部的面对着罩板的侧面上的腹板，该腹板可以 以如下方式布置在叶片根部上：使得当移动叶片布置在转子盘上时， 腹板相对于转子盘在径向上延伸，

-可由形成在罩板上的加厚部分形成的引导部分，和可由布置在 罩板上的通孔形成的引导开口，其中引导部分至少部分地包围该引 导开口，

-包括纵向通孔的固定螺栓，该固定螺栓的外径对应于引导开口 的直径并且该固定螺栓在一个端部处包括直径上相对于彼此布置、 朝向所述端部开口并且是相等宽度的两个切口，该切口从固定螺栓 的所述端部跨越固定螺栓的长度的一部分平行于固定螺栓的纵向轴 线延伸，其中切口的宽度大于或等于腹板的宽度，和

-用于固定固定螺栓的在罩板和移动叶片上的功能位置的固定 装置。

根据发明，如果固定螺栓部分地在可形成于罩板的引导部分上 的引导开口中延伸并且腹板至少部分布置在切口中，则罩板的功能 位置被固定。这特别地实现在于当移动叶片布置在转子盘上时腹板 相对于转子盘在径向上延伸。

形成在罩板上的加厚部分或可由此形成的引导部分允许了较长 引导开口的形成并由此允许了用于固定螺栓的良好的引导。另外， 在相应地配置的燃气涡轮机的操作期间，在引导开口的区域中通过 与固定螺栓的接触而出现的力可以作为加厚部分或引导部分的结果 由罩板更好地吸收，而不会发生对罩板造成的损坏、特别是在引导 开口的区域中。引导部分优选完整地包围引导开口。

固定螺栓的外径对应于引导开口的直径的事实意味着固定螺栓 可以以形状配合的方式插入引导开口内。

切口的在直径上的布置及其朝向固定螺栓的端部开口的配置允 许了腹板的通过将固定螺栓推到腹板上而进入两个切口内的同时插 入。为了实现切口与腹板之间的形状配合联结，切口的宽度优选地 等于腹板的宽度。

用于固定固定螺栓的在罩板和移动叶片上的功能位置的固定装 置将固定螺栓永久固定地保持处于其被推到腹板上的位置、即处于 其功能位置。固定装置可以以适于该目的的任何方式配置。

根据发明的装置可以在改造现有的燃气涡轮机的过程中实现。 另外，在新燃气涡轮机开发上可以考虑该装置。最多变化类型的燃 气涡轮机可以设置有根据发明的装置。优选地，根据发明的装置提 供用于转子的各罩板。

固定螺栓和/或腹板由金属形成并且可以适当地硬化以减少对所 述组成部件造成的磨损。

优选地，固定装置包括：布置在引导部分的面对着叶片根部的 侧面上的槽，该槽从引导开口在径向上跨越引导部分的至少一部分 延伸；和L形的可塑性变形的固定线材，其中固定螺栓的纵向孔的 直径、槽的宽度及切口的宽度大于或等于固定线材的外径。L形固定 线材的一个腿可以以该方式被引入被部分布置在罩板上的引导开口 中的固定螺栓中的纵向孔内，直到固定线材的另一腿至少部分位于 形成在引导部分上的槽中。如果固定线材的至少部分布置在槽中的 腿同时延伸通过固定螺栓上的切口中的一个，则固定螺栓被相对于 罩板固定以防止围绕其纵向轴线的转动。为了实现装置的最佳鲁棒 性，纵向孔的直径、槽的宽度及切口的宽度优选地等于固定线材的 外径，使得可以在装置的组成部件之间产生相应的形状配合联结。

一个切口优选地长于另一切口以在长度上的特定差异，其中长 度上的差异大于或等于固定线材的外径。长度上的差异优选地等于 固定线材的外径。较短切口的长度可以例如对应于腹板的高度，而 较长切口的长度可以对应于腹板的高度与固定线材的外径的总和。 为了使与固定螺栓相关联的生产工作简化，切口可以可替代地是相 等长度的。

腹板优选地与移动叶片形成在一个零件中。腹板例如可以使用 铸造方法与移动叶片的余下部分一起便宜地生产。这给予了腹板与 移动叶片的余下部分之间的非常结实的联结。可替代地，腹板可以 单独地生产并接着被联结至移动叶片。

腹板可以优选地布置在可形成于叶片根部的面对着罩板的侧面 上的凹部中。这使得能够节省轴向安装空间，以便尽管根据发明的 装置附接至燃气涡轮机的转子也允许转子的和/或燃气涡轮机的紧凑 配置。

腹板的布置在腹板的远离叶片根部的侧面上的至少一个纵向边 缘优选地设置有倒角。倒角可以通过形成在移动叶片上的腹板的后 机加工来形成。优选地，腹板的布置在腹板的远离叶片根部的侧面 上的两个纵向边缘各设置有倒角。腹板上的倒角或多个倒角的形成 使得能够更简单的装置的组装，该组装特别是因为腹板在装置的组 装期间勉强可见或者不可见而更加难以进行。腹板上的倒角或多个 倒角可以在固定螺栓或形成在固定螺栓上的切口的边缘与腹板之间 的接触上导致固定螺栓的相对于腹板的期望的受力定向，以便能够 将固定螺栓如所期望地推动到腹板上或者使固定螺栓移动到其功能 位置。

固定螺栓的没有设置切口的端部在面对着纵向孔的侧面上优选 设置有跨越纵向孔的内周的至少一部分延伸的倒圆。倒圆可以用作 固定线材的塑性成型的接触表面，以便使固定线材的远离叶片根部 且从固定螺栓伸出来的端部优选地以90°弯折。固定线材的该塑性 变形可以用于将固定螺栓永久地保持在其功能位置。在固定螺栓的 端部没有倒圆的情况下，会在固定线材的弯折时和/或在相应地配置 的燃气涡轮机处于操作时的机械应力下发生对固定线材造成的损 坏。这将进而损害固定螺栓的功能位置的相应固定的永久性。

优选地，至少一个切口的至少一个自由端设置有倒角。倒角可 以通过切口的自由端的后机加工来形成。各切口的自由端两者优选 地在各情况中设置有倒角。在切口或多个切口处的倒角或多个倒角 的形成同样允许了装置的简单组装，该组装特别是因为腹板在装置 的组装期间勉强可见或者不可见而更加难以进行。切口的自由端处 的倒角可以在固定螺栓或形成在固定螺栓上的倒角与其上同样可以 形成倒角的腹板之间的接触上导致固定螺栓的相对于腹板的期望的 受力定向，以便能够将固定螺栓根据期望推动到腹板上或者使固定 螺栓移动至其功能位置。

装置优选地包括可布置在形成于移动叶片的平台上的密封翼上 的叶片侧上的密封槽，在该密封槽中可以布置罩板的径向外侧边缘 部分。在装置被正确地安装在转子上的情况中，罩板的径向外侧边 缘部分被引入密封槽的一部分内。当以该方式装配的燃气涡轮机处 于操作中时，罩板可以在径向上向外移动并且进一步延伸到密封槽 内。罩板的径向外侧边缘部分越进一步地延伸到密封槽内，罩板相 对于密封翼的密封越好，这是与转子的形成在罩板与叶片根部之间 的环形冷却通道的密封上的改进相关联的事实。当燃气涡轮机处于 操作中时，通常另外地出现移动叶片的平台的倾斜移动和因而产生 的移动叶片的密封翼的倾斜移动。因为密封槽中存在的游隙和罩板 的借助于固定螺栓而在转子上的点状悬置，所以罩板可以以给定量 围绕固定螺栓转动，以便能够以给定量跟随平台的倾斜移动。

一种根据发明的用于燃气涡轮机的转子的转子组件包括转子 盘、布置在转子盘的外周上的移动叶片环、布置在转盘子的外周上 的罩板环和根据上述配置中的一个或其任何期望的组合的至少一个 装置。关于装置的上述优点相应地与所述组件相关联。

根据发明的用于燃气涡轮机的转子包括至少一个上述转子组 件。

根据发明的燃气涡轮机包括上面提到的转子。

附图说明

在下面参照随附示意图说明根据发明的布置的优选实施例，其 中：

图1示出根据发明的移动叶片的示例性实施例的侧视图的一部 分，

图2示出图1中所示的移动叶片的截面表示的一部分，

图3是根据发明的装置的固定螺栓的示例性实施例的透视表示，

图4示出穿过图3中所示的固定螺栓的纵向截面，

图5是图3中所示的固定螺栓的端部视图，

图6是根据发明的装置的固定线材的示例性实施例的侧视图，

图7示出根据发明的罩板的示例性实施例的侧视图的一部分，

图8示出穿过图7中所示的罩板的纵向截面的一部分，

图9示出处于其功能位置的根据发明的装置的示例性实施例的 截面表示的一部分。

具体实施方式

图1示出根据发明的移动叶片1、即包括布置在移动叶片1的叶 片根部4的面对着图7、图8和图9中所示的罩板2的侧面3上的腹 板5的移动叶片1的示例性实施例的侧视图的一部分，该腹板以如 下方式布置在叶片根部4上：使得当移动叶片1布置在未示出的转 子盘上时，腹板5相对于转子盘在径向上延伸。腹板5布置在形成 于叶片根部4的面对着罩板2的侧面3上的凹部6中，由图2和图9 更好地揭示了该事实。腹板5与移动叶片1形成在一个零件中，其 中腹板5的布置在腹板5的远离叶片根部4的侧面上的两个纵向边 缘各设置有倒角9。移动叶片1的平台8的密封翼7布置在凹部6 的上方。

图2示出对应于图1中所示的箭头A的图1中所示的移动叶片1 的截面表示的一部分。在移动叶片1的平台8的密封翼7上，密封 槽10形成在叶片根部侧，在该密封槽中可以布置罩板2的径向外侧 边缘部分，如图9所示。腹板5终止于与叶片根部4的面对着罩板2 的侧面3的其余部分平齐，即腹板5的高度h对应于凹部6的深度。

图3示出根据发明的装置12的固定螺栓11的示例性实施例的 透视表示，如图9所示。固定螺栓11包括纵向通孔13并且在一个 端部处包括在直径上相对于彼此地布置、朝向所述端部开口并且是 相等宽度的两个切口14和15。切口14和15从固定螺栓11的所述 端部跨越固定螺栓11的长度的一部分平行于固定螺栓11的纵向轴 线L延伸。切口的宽度b_A和纵向孔13的直径d_L等于腹板5的宽度 b_S。切口14和15的自由端在各情况中设置有倒角16。固定螺栓11 的没有设置切口14和15的端部在面对着纵向孔13的侧面上设置有 跨越纵向孔13的整个内周延伸的倒圆17，其可以从图4更好地看出。

图4示出穿过图3中所示的固定螺栓11的纵向截面。切口14 长于切口15预定长度差异Δl＝l₂-l₁。较短切口14的长度l₁等于腹板 5的高度h。长度差异Δl、切口14和15的宽度b_A及腹板5的宽度 b_S等于纵向孔13的直径d。

图5示出图3和图4中所示的并且对应于图4的箭头B的固定 螺栓11的端部视图。

图6示出根据发明的装置12的固定线材18的示例性实施例的 侧视图。可塑性变形的固定线材18是L形构造的并且包括一个较短 腿19和一个较长腿20。固定线材18具有圆形横截面并且由金属形 成。固定线材18形成用于固定固定螺栓11的在罩板2和移动叶片1 上的图9所示的功能位置的固定装置的一部分。较长切口15的长度 l₂等于腹板5的高度h与固定线材的外径d_a的总和。纵向孔13的直 径d_L、长度差异Δl、切口14和15的宽度b_A及腹板5的宽度b_S等 于固定线材18的外径d_a。

图7示出根据发明的罩板2的示例性实施例的侧视图的一部分。 由形成在罩板2上的加厚部分21形成的引导部分22和由布置在罩 板2中的通孔23形成的引导开口24被布置在罩板2上，其中引导 部分22完整地包围引导开口24。固定装置包括布置在引导部分22 的面对着叶片根部4的侧面25上的槽26，该槽从引导开口24径向 上跨越引导部分22延伸。槽26的宽度b_N等于固定线材18的外径 d_a。固定螺栓11的外径d_S等于引导开口24的直径d_F。

图8示出穿过图7中所示罩板2的对应于图7中的线VIII-VIII 的纵向截面的一部分。

图9示出根据发明的装置12的示例性实施例的截面表示的一部 分，用于固定燃气涡轮机的转子的罩板2的相对于转子的布置在转 子盘的外周上的移动叶片1的所示功能位置，该罩板2布置在转子 的转子盘的外周上。转子的未以任何更多细节示出的环形冷却通道 的通道部分27形成在处于其功能位置的罩板2与移动叶片1的叶片 根部4的面对着罩板2的侧面3之间。

下面更详细地描述图9中所示的装置12的组件：

首先，可以通过将固定线材18的较长腿20插入固定螺栓11的 纵向孔13内直到固定线材18的较短腿19接合在固定螺栓11的较 长切口15中而将固定线材18预安装在固定螺栓11中。可以将以该 方式预组装的组件从引导部分22的面对着叶片根部4的侧面25推 动到引导开口24内，直到固定线材18的较短腿19被至少部分地布 置在槽26中。以该方式，固定线材18被固定以防止轴向转动。接 着可以将罩板2与布置在其上的固定线材18和固定螺栓11的组件 一起定位在相对于移动叶片1或其叶片根部4的功能位置中。接着 可以将固定螺栓11从罩板2的远离叶片根部4的侧面在轴向上朝向 叶片根部4推动，并且将其移位使得腹板5接合在固定螺栓11上的 切口14和15中。最后，可以使固定线材18的较长腿20的从固定 螺栓11伸出来的端部径向地向外弯折越过形成于固定螺栓11上的 倒圆17，如图5所示。这防止固定螺栓11能远离叶片根部4在轴向 上移动。

虽然已参照优选示例性实施例详细地图示并描述了发明，但发 明不受所公开的示例限制并且本领域技术人员可以在不超出发明的 保护范围的情况下从中导出其他变型。