[发明专利]涡轮机叶片保持系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于防止成形的物体在相应地成形的槽内的轴向和/或径向运动的保持系统，更具体而言，本发明涉及将涡轮机叶片燕尾保持在保持环燕尾槽内的保持系统和方法。

背景技术

在常规的涡轮机压缩机部件中，定子叶片通过燕尾连接保持在保持环中(也就是，保持环中的互补槽容纳叶片上的燕尾)，而该保持环又被固定在压缩机壳体中的周向槽内。

叶片和环中的燕尾槽之间的配合是松散的以容许装配和公差。因此，如果叶片没有被正确地固定，松散的配合就会允许部件在槽内移动，导致过度磨损。过度磨损将最终使部件失效，从而要求单元停机直到能够进行修理。

此外，燕尾槽内叶片的径向运动容许机加工过程中叶尖半径变化。径向间隙的减小的变化能潜在地提高性能以及避免过度的叶尖摩擦。

典型地，各定子叶片通过一个或多个支柱保持在环中以限制沿着环燕尾槽的移动。这是一个保持环槽的边缘处的材料塑性地变形并移入由定子燕尾的局部斜面形成的空隙中的过程。这是一个手动的且高度可变的过程，在某些情况下，该过程会不能为环槽中的定子叶片提供足够的保持力。作用在定子上的振动力会在支柱上产生磨损，导致保持特征的最终失效。一旦支柱被磨损，叶片就可以在环槽内自由滑动。在非常高的振幅下，该运动会导致环燕尾的磨损，并导致环的最终失效。然后这导致叶片脱离，以及随之而来的对燃气涡轮机的间接损害。在2005年11月提交的共同拥有的，NO.11/282,603号待审申请公开的受让人的近来的设计中通过定位螺丝方案已经致力于解决这一问题。也已有许多记录在案的定子安装不正确的例子，或者是翼型件(airfoil)被反向插入环中，或者将定子或环插入错误的轴向位置(级)。这些错误装配中的一些已经被确认是机械设备的后续故障的原因。

然而依然需要一种可靠地、防错误的保持技术，用来将翼型件定子叶片固定到涡轮机上。

发明内容

在一个示范性实施例中，本发明涉及一种用于将涡轮机叶片燕尾装配到保持环中相配的燕尾槽上的保持系统，该保持系统包括：在叶片燕尾中形成的第一保持槽；在保持环中形成的第二保持槽，第二槽与第一保持槽成开放连通，其中当燕尾装配到燕尾槽中时，第一保持槽定位成使得其与第二保持槽对齐；并且在第一和第二保持槽之间布置有锁紧构件。

在另一方面，本发明涉及一种将涡轮机叶片燕尾保持在保持环燕尾槽中的方法，包括：在叶片燕尾上形成保持槽；在保持环中形成锁紧槽，使得该锁紧槽通向保持槽；以及在保持槽和锁紧槽之间插入锁紧构件。

现在将参考下述的附图对本发明进行详细描述。

附图说明

图1为常规压缩机组件的局部简化的横截面图；

图2为在常规定子环组件的后部看的前视图；

图3是根据本文公开的一个示例性、非限制性的实施例的叶片保持系统的分解视图；

图4示出了图3所示的保持系统的装配后的视图；

图5A示出了图4中所示系统的示意性横截面视图；以及

图5B是与图5A相似的视图，但是示出了没有径向固定特征的布置。

以下关于本发明的一个示例性的、非限制性的实施例应用于燃气涡轮机压缩机定子叶片，这些叶片通过保持环(典型地由数个弧形段构成)保持在压缩机壳体上。然而，该实施例仅仅是示例性的，并且本发明意在包括意图将部件保持在槽内的任何其他应用。

具体实施方式

图1是示出了常规压缩机中的涡轮机定子叶片10的简化横截面图，压缩机由静止壳体12表示。叶片典型地通过与静止保持环14中相应成形的燕尾槽(未示出)结合的燕尾部分固定。保持环又可滑移地容纳和固定在壳体12中的周向槽16中。定子叶片10沿轴向方向与从转子20径向向外延伸的叶片18交替布置。定子叶片的径向内端可被覆盖或者不覆盖，但这方面对本发明的目的而言是不重要的。将会理解环14可由两个或多个弧形段组成。

图2示出了一个定子环组件22，其中数个(燃气涡轮机)定子叶片10固定在定子保持环14内。

图3为根据本发明的一个示范性、非限制性的实施例，将燃气涡轮机压缩机定子叶片24固定在保持环26内的叶片保持系统的分解视图。各涡轮机叶片24包括翼型件28和位于其一端的叶片燕尾30，叶片燕尾30装配到保持环26中相应成形的燕尾槽32内，保持环26除了下述指明的特征以外与环14(图1，2)相似。