專利名稱：渦輪機的工作葉片連接的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種渦輪機的多個工作葉片的連接。
背景技術(shù)：
從DE3517283C2中已知一種開頭所述類型的工作葉片連接，其中設(shè)置了多個在圓周方向上延伸的突出部分，它們成對地與一個工作葉片剛性連接并且分別通過至少一個受壓件支承在在圓周方向上相鄰的突出部分上。在此，每個受壓件在朝向所屬突出部分的保持側(cè)面上具有一個保持輪廓，該保持輪廓伸入到在所屬突出部分上構(gòu)成的一個容納部中并且在圓周方向上及與其橫向地支承在該容納部中。此外，每個受壓件在朝向相鄰?fù)怀霾糠值闹С袀?cè)面上具有一個平的支承面，該支承面面支承在一個與相鄰?fù)怀霾糠窒鄬?yīng)的平的相對支承面上。在這種已知的工作葉片連接中，受壓件的保持輪廓分別成錐形構(gòu)成。所屬的容納部也成錐形構(gòu)成，但保持輪廓的錐形與容納部的錐形具有不同的錐度。由此達(dá)到，支座面和受壓件的制造公差可以通過錐形容納部和錐形保持輪廓的外邊緣上的微小塑性變形得到補償。受壓件的支承面支承在相對支承面上，該相對支承面在已知工作葉片連接的改進構(gòu)型中由一個與所述受壓件結(jié)構(gòu)相同的相對受壓件的支承面構(gòu)成。
如果在渦輪機運行中只發(fā)生平行于支承面的相對運動，該已知工作葉片連接的功能最佳。此時支承面可以在相對支承面上滑動。但在實際中在相互支承或者說相互連接的突出部分之間不只發(fā)生平行的相對運動。在渦輪加速時或者在一定的低負(fù)荷運行階段中，例如在末級渦輪中通風(fēng)時，工作葉片以及突出部分會扭轉(zhuǎn)和旋轉(zhuǎn)，這特別是導(dǎo)致葉片連接處的振動負(fù)荷很大。突出部分之間的轉(zhuǎn)動導(dǎo)致對應(yīng)的受壓件容納部承受線負(fù)載或點負(fù)載，這會導(dǎo)致硬的受壓件脆性斷裂以及導(dǎo)致受壓件支座形成裂紋。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)在于，對于開頭所述類型的工作葉片連接，提供一種改進的實施形式，它允許制造公差、間隙、彈性變形和類似因素僅僅通過滑動來補償。
按照本發(fā)明，該任務(wù)的解決方案是，提出一種渦輪機的多個工作葉片的連接，具有沿圓周方向延伸的突出部分，這些突出部分成對地與一個工作葉片剛性連接并且至少在渦輪機運行中分別通過至少一個受壓件支承在在圓周方向上相鄰的突出部分上，其中，每個受壓件在一個朝向所屬的突出部分的保持側(cè)面上具有一個保持輪廓，該保持輪廓伸入一個在該所屬的突出部分上構(gòu)成的容納部中并且在圓周方向上和橫向于該方向支承在該容納部中，其中，每個受壓件在一個朝向相鄰的突出部分的支承側(cè)面上具有一個平面的支承面，該支承面至少在渦輪機運行中面支承在一個為該相鄰?fù)怀霾糠峙渲玫钠矫娴南鄬χС忻嫔?，其中，為每對相互支承的突出部分配置至少一個受壓件，該受壓件的保持輪廓作為球段構(gòu)成，其中，所屬的容納部同樣作為球段構(gòu)成，它的半徑與保持輪廓的球段的半徑至少近似一樣大。
本發(fā)明的總的構(gòu)思是，受壓件的保持輪廓和所屬容納部的輪廓作為互補的球段構(gòu)成。通過這種結(jié)構(gòu)方式，一方面達(dá)到使受壓件面支承在所屬的突出部分上，另一方面，通過這種措施構(gòu)成受壓件在所屬突出部分上的球頭支承，這使得受壓件的支承面可以圍繞球中心點旋轉(zhuǎn)。在這些突出部分或這些工作葉片的調(diào)整轉(zhuǎn)動較大時，例如在向額定轉(zhuǎn)速加速期間，這些可轉(zhuǎn)動地支承的受壓件能夠補償這些相對運動，使得在相互支承或相互連接的突出部分之間始終可達(dá)到在面上的力傳遞。工作葉片或突出部分的變化的角度位置使得在本發(fā)明的工作葉片連接中能夠自動調(diào)整可運動地被支承的受壓件。由此避免了應(yīng)力集中。相反，在以額定轉(zhuǎn)速運行時通過面接觸完全產(chǎn)生摩擦阻尼作用，不會出現(xiàn)高頻率的傾覆運動。
在一個優(yōu)選的實施形式中，保持輪廓的球段具有一個球中心點，而支承面是圓形的并且具有一個圓中心點。受壓件則這樣構(gòu)成，使得既通過圓中心點又通過球中心點延伸的一條直線垂直于支承面的平面。換句話說，受壓件相對于該直線旋轉(zhuǎn)對稱地構(gòu)成。通過這樣的構(gòu)造幾乎可以補償突出部分或工作葉片在任意空間方向的旋轉(zhuǎn)和扭轉(zhuǎn)。
相對支承面與相鄰?fù)怀霾糠謱?yīng)配置，受壓件的支承面支承在該相對支承面上，該相對支承面可以例如直接在所述相鄰?fù)怀霾糠值亩嗣嫔蠘?gòu)成。
替換地，該相對支承面可以在一個支座元件上構(gòu)成，該支座元件固定在所述相鄰?fù)怀霾糠值囊粋€端面上。同樣可能的是，相對支承面由一個相對受壓件的支承面形成，該相對受壓件被支撐在相鄰的突出部分上。受壓件與相對受壓件原則上可以結(jié)構(gòu)相同。但有利的一種實施形式是，相對受壓件不能夠進行相對于其相對支承面法線方向的擺動運動。按此方式，全部的補償運動只由被球面支承的受壓件進行。由此達(dá)到在這些突出部分相應(yīng)轉(zhuǎn)動時，可動的受壓件始終自動調(diào)整返回其初始位置。
有利的是，所述相對受壓件以其保持輪廓伸入到一個在所述相鄰?fù)怀霾糠种袠?gòu)成的容納部中。
相對受壓件的一個優(yōu)選方案是，相對受壓件的保持輪廓以及所屬的容納部都作為圓錐構(gòu)成或者作為截錐構(gòu)成，其中兩個截錐具有相同的錐度。按此方式，一方面相對受壓件在所屬的突出部分上實現(xiàn)面接觸，另一方面相對受壓件就其縱向中心軸線而言剛性地固定在突出部分上并且可以由此用作支承在其上的受壓件的支座。
有利的是，所述支承面和/或相對支承面低摩擦和耐磨地構(gòu)成。
本發(fā)明工作葉片的其它重要措施和優(yōu)點由申請文件、附圖和相應(yīng)的附圖描述中得出。


在附圖中示出本發(fā)明的優(yōu)選實施例并且在下面的說明中對其詳細(xì)解釋。其中，相同的參考標(biāo)號表示相同或相似或功能相同的構(gòu)件。附圖分別示意地表示圖1a，1b各表示一個葉輪輪緣段在停止運行狀態(tài)下(1a)和運行狀態(tài)下(1b)的一個俯視圖，圖2按照圖1b中的剖切線II-II通過兩個相互連接的突出部分的一個剖面，圖3另一實施形式的與圖2一樣剖切的視圖，圖4又一實施形式的與圖2一樣剖切的視圖。
具體實施例方式
相應(yīng)于圖1a和1b，一個其余部分未示出的渦輪機的工作葉片1分別具有兩個位于葉片不同側(cè)的突出部分2。在此，這些突出部分2沿一個用箭頭表示出的圓周方向3延伸，在渦輪機運行時工作葉片1在該方向上回轉(zhuǎn)。這些突出部分2分別與相應(yīng)的工作葉片1剛性連接并且特別是能夠形成相應(yīng)的工作葉片1的一個集成于一體的構(gòu)件。符合目的的是，這些突出部分2呈支承翼的形式構(gòu)成，它們具有有利于流動的型廓并且通常安置在工作葉片1的徑向端部之間。但原則上這些突出部分2也可以作為設(shè)置在工作葉片1的位于徑向外部的端部上的蓋板或覆蓋帶構(gòu)成。原則上突出部分2還可以是其它的連接元件。
在圖1a所示的停止運行狀態(tài)中，沿圓周方向3在相鄰?fù)怀霾糠?的彼此面對的端面4之間構(gòu)成一個縫隙5。在圖1b所示的運行狀態(tài)中，離心力使得工作葉片1相應(yīng)于圖1a中的一個箭頭6扭轉(zhuǎn)(Entwindung)，由此，縫隙5閉合。
但與圖1a和圖1b不同，突出部分2在其端面4上不是直接相互支承，而是間接地分別通過至少一個受壓件(Druckkrper)7(見圖2至4)支承。為了簡化視圖在圖1a和1b中沒有反映出這些受壓件7。
在圖2至4的剖視圖中分別剖切地表示出一對突出部分2的彼此相對的端部段，這些突出部分至少在渦輪機運行時相互支承，而安置在該區(qū)域中的受壓件7不是剖切表示的。顯然，圖2至4的剖視圖也相應(yīng)于一個繞圖1b的圖示平面中的剖切線II旋轉(zhuǎn)90°的剖面。
相應(yīng)于圖2至4，每個受壓件7具有一個球形的保持側(cè)面8和一個平的支承側(cè)面9。保持側(cè)面8朝向與相應(yīng)受壓件7對應(yīng)配置的那個突出部分2(圖2至4右邊的突出部分2)，而支承側(cè)面9朝向在圓周方向上相鄰的突出部分2(圖2至4中分別為左邊的突出部分2)。在保持側(cè)面8上構(gòu)成一個立起的或突起的保持輪廓10。與受壓件7對應(yīng)配置的那個突出部分2在其端面4上具有一個容納部11，受壓件7的保持輪廓10嵌入該容納部中。這樣，保持輪廓10伸入到容納部11中并且能夠在圓周方向3上以及橫向于圓周方向3支承在該容納部中。按照本發(fā)明，保持輪廓10在此作為球段構(gòu)成。容納部11也與其互補地同樣作為球段構(gòu)成。在此，這些球段具有相同的半徑R，由此，保持輪廓10的球段面接觸地支承在容納部11的球段上。同時，本發(fā)明的受壓件7由此構(gòu)成一種球鉸鏈，它在一個鉸節(jié)座里可圍繞球中心點12運動地支承在所屬的突出部分2上。在此，該鉸節(jié)座由容納部11構(gòu)成。為了優(yōu)化接觸區(qū)域內(nèi)的應(yīng)力狀態(tài)，也可以使受壓件7與容納部11的半徑相互略有差別。
此外，受壓件7在其支承側(cè)面9上具有一個平的支承面13。如從圖2至4中看到的，受壓件7至少在渦輪機運行中以其支承面13支承在一個為相鄰支承翼2配置的相對支承面14上。相對支承面14也平面地構(gòu)成，使得支承面13和14相互面接觸。
如從圖2至4中可看出的，本發(fā)明的受壓件7可以在相互連接的突出部分2之間傳遞圓周方向3上的比較大的力F。此外，通過摩擦還可以經(jīng)相互連接的突出部分2在相鄰工作葉片1之間傳遞耦合力矩M。此外，由于受壓件7可運動地支承在所屬的突出部分2上，還可以補償相鄰的工作葉片1之間或者說相互支承的突出部分2之間的旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)或扭轉(zhuǎn)。在此，通過所建議的受壓件7的支承，保持了支承面13和14之間的面接觸以及保持輪廓10與容納部11之間的面接觸。
這樣，本發(fā)明工作葉片連接能夠補償在運行中、尤其是在起動和停止時這些突出部分2的可能出現(xiàn)的轉(zhuǎn)動和不同的位置角度，而不會發(fā)生較大的彈性變形甚至塑性變形。
支承件7的幾何形狀按照目的這樣選擇，使得支承面13構(gòu)造成圓形的并且具有一個圓中心點15。在此，球形的保持輪廓10這樣與平面的支承面13相互協(xié)調(diào)，使得一條既通過圓中心點15也通過球中心點12延伸的直線16垂直于支承面13的平面。由此得到受壓件7的旋轉(zhuǎn)對稱，使得由此達(dá)到的支承似乎在所有空間方向上起作用。
在圖2所示的實施形式中，相對支承面14直接在相鄰的突出部分2的端面4上構(gòu)成。
與此替換地，相對支承面14也可以按照圖3所示的實施形式在一個專門的支座元件17上構(gòu)成。該支座元件17特別是通過釬焊或焊接固定在相鄰的突出部分2的端面4上。在這里所示的實施形式中支座元件17作為板構(gòu)成，該板嵌入相鄰的突出部分2的端面4中并且沉入地安置在其中。
相應(yīng)于在圖4中示出的實施形式，相對支承面14還可以在一個相對受壓件18上構(gòu)成。在此主要涉及在DE3517283中說明的結(jié)構(gòu)方式。相對受壓件18如同受壓件17一樣具有一個帶有平面的支承面的支承側(cè)面19，該支承面構(gòu)成相對支承面14。相對受壓件18此外還具有一個保持側(cè)面20，在該保持側(cè)面上構(gòu)成一個保持輪廓21。相對受壓件18的保持輪廓21也嵌入到一個在該相鄰?fù)怀霾糠?中構(gòu)成的容納部22內(nèi)。在此，相對受壓件18的保持輪廓21的造型和與它配合作用的容納部22的形狀這樣相互協(xié)調(diào)，使得相對受壓件18的相對支承面14相對于所屬的突出部分2在空間上是固定的。它是這樣達(dá)到的該保持輪廓21作為圓錐構(gòu)成，而所屬的容納部22也相匹配地作為圓錐構(gòu)成，該圓錐與保持輪廓21的圓錐具有相同的錐度。因此，相對受壓件18的保持輪廓21面支承在容納部22上。盡管原則上相對受壓件18也可以繞其縱向中心軸線旋轉(zhuǎn)，但它的相對支承面14的平面相對于所屬突出部分2保持不變。
為了保護受壓件7的平面的支承面13和與其配合作用的相對支承面14防止磨損，支承面13和/或相對支承面14可以設(shè)置一個低摩擦的涂層(未示出)。通過該措施可以同時降低在支承面13及相對支承面14的平面中出現(xiàn)的摩擦力。
附加地或替換地，為了減少摩損可以規(guī)定受壓件7及相對受壓件18至少在一個具有支承面13或相對支承面14的區(qū)段內(nèi)用一種合適的硬質(zhì)合金制成。圖3所示的支座元件17也同樣可以用一種合適的硬質(zhì)合金制成。
權(quán)利要求
1.渦輪機的多個工作葉片(1)的連接，具有沿圓周方向(3)延伸的突出部分(2)，這些突出部分成對地與一個工作葉片(1)剛性連接并且至少在渦輪機運行中分別通過至少一個受壓件(7)支承在在圓周方向(3)上相鄰的突出部分(2)上，其中，每個受壓件(7)在一個朝向所屬的突出部分(2)的保持側(cè)面(8)上具有一個保持輪廓(10)，該保持輪廓伸入一個在該所屬突出部分(2)上構(gòu)成的容納部(11)中并且在圓周方向(3)上和橫向于該方向支承在該容納部中，其中，每個受壓件(7)在一個朝向相鄰的突出部分(2)的支承側(cè)面(9)上具有一個平面的支承面(13)，該支承面至少在渦輪機運行中面支承在一個與該相鄰?fù)怀霾糠?2)對應(yīng)配置的平面的相對支承面(14)上，其特征在于，為每對相互支承的突出部分(2)配置至少一個受壓件(7)，該受壓件的保持輪廓(10)作為球段構(gòu)成，其中，所屬的容納部(11)同樣作為球段構(gòu)成，它的半徑(R)與保持輪廓(10)的球段的半徑(R)至少近似一樣大。
2.如權(quán)利要求1所述的工作葉片連接，其特征在于，所述相對支承面(14)直接在該相鄰?fù)怀霾糠?2)的一個端面(4)上構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求1所述的工作葉片連接，其特征在于，所述相對支承面(14)由一個相對受壓件(18)的支承面構(gòu)成，該相對受壓件以其保持輪廓(21)伸入到一個在相鄰?fù)怀霾糠?2)中構(gòu)成的容納部(22)中。
4.如權(quán)利要求3所述的工作葉片連接，其特征在于，所述相對受壓件(18)的保持輪廓(21)作為圓錐構(gòu)成，其中，所屬的容納部(22)同樣作為圓錐構(gòu)成，它的錐度與該保持輪廓(21)的圓錐的錐度一樣大。
5.如權(quán)利要求1所述的工作葉片連接，其特征在于，所述相對支承面(14)在一個支座元件(17)上構(gòu)成，該支座元件固定在該相鄰?fù)怀霾糠?2)的一個端面(4)上。
6.如權(quán)利要求1至5之一所述的工作葉片連接，其特征在于，該支承面(13)和/或該相對支承面(14)低摩擦和耐磨損地構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種渦輪機的工作葉片連接，包括沿圓周方向(3)延伸的突出部分(2)，這些突出部分成對地與一個工作葉片剛性連接并且分別通過一個受壓件(7)支承在相鄰的突出部分(2)上。每個受壓件(7)在保持側(cè)面(8)上具有一個保持輪廓(10)，該保持輪廓伸入所屬突出部分(2)的容納部(11)中并支承在其中。每個受壓件(7)在支承側(cè)面(9)上具有一個平面的支承面(13)，它面支承在相鄰?fù)怀霾糠?2)的平面的相對支承面(14)上。為了改善突出部分(2)有不同轉(zhuǎn)角時的支承，受壓件(7)的保持輪廓(10)作為球段構(gòu)成。所屬容納部(11)也作為球段構(gòu)成，它的半徑(R)與保持輪廓(10)的球段的半徑(R)一樣大。
文檔編號F01D5/22GK1594841SQ200410075230
公開日2005年3月16日 申請日期2004年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月12日
發(fā)明者愛德華·格茨弗里德, 海因茨-迪特爾·特雷梅爾 申請人:阿爾斯通技術(shù)有限公司