專利名稱：在渦輪機中用于將葉片安裝到渦輪轉子盤上的安裝裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種在諸如航空渦輪噴氣機或渦輪螺槳發(fā)動機的渦輪機中用于將可動葉片安裝到渦輪轉子盤上的安裝裝置。
背景技術：
在這種渦輪機中，渦輪級的轉子葉片通過將葉片根形成的突出部裝配在轉子盤上形成的空腔中而被安裝在轉子盤上，這種突出/凹入配合是例如燕尾型或圣誕樹型，使得葉片被徑向地保持在轉子盤上。還設置有用于防止葉片根在轉子盤上的狹槽中軸向移動的裝置。
在靜止時，葉片軸線精確地垂直于轉子旋轉軸線。
已經發(fā)現(xiàn)，轉子的結構受到軸向、徑向和切向力的作用，并且也受到溫度梯度的作用，導致引起葉片的自由端附加軸向移位的變形。這樣，當渦輪機運行時，葉片具有一個相對于轉子旋轉軸線不垂直的構型。這種構型降低了渦輪的效率，并因而降低了渦輪機的性能。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是通過一種安裝裝置消除上述缺陷，安裝裝置能夠使葉片軸線在渦輪機運行時精確地垂直于轉子旋轉軸線。
本發(fā)明的目的是通過一種在渦輪機中用于將葉片安裝到渦輪轉子盤上的安裝裝置來實現(xiàn)的，葉片根形成突出部，突出部徑向地配合并保持在轉子盤上的互補形狀的空腔中，并具有防止葉片根在空腔中軸向移動的裝置，其中，在靜止和均勻溫度條件下，葉片軸線沿著一方向并成一角度地相對于與轉子旋轉軸線垂直的方向向上游或下游傾斜，所述方向和角度設計成至少部分地補償在渦輪機運行過程中由施加到轉子上的機械和熱應力導致的葉片軸線的移位。
在本發(fā)明第一實施例中，與垂直于葉片軸線的葉片根的表面配合的空腔的表面相對于轉子旋轉軸線成角度α傾斜。
在本發(fā)明另一實施例中，與垂直于轉子旋轉軸線的空腔的表面配合的葉片根的表面相對于葉片軸線的垂直方向成角度α’傾斜。
角度α和α’確定成，使得在運行時葉片軸線大體上垂直于轉子旋轉軸線，即，使得角度α和α’隨著靜止時葉片軸線的位置與運行時其位置之間所需的角度補償而確定。
角度α和α’位于-1.5°到+1.5°的范圍內。
已經發(fā)現(xiàn)，葉片的附加移位不是全部指向同一方向，盡管在運行時渦輪不同級的大多數葉片向下游傾斜，但一些其它級的葉片可能向上游傾斜。
本發(fā)明的裝置可以相互獨立地補償不同級的葉片的附加偏斜。
總之，本發(fā)明的優(yōu)點是通過在渦輪機運行時保持可動葉片相對于轉子旋轉軸線大體上垂直提高了渦輪的效率，并從而提高渦輪機的性能。


通過以下非限定性的描述并且結合附圖，本發(fā)明的其它優(yōu)點或特征將變得明顯，其中圖1是在包括轉子旋轉軸線的平面上的渦輪機轉子截面縱向示意圖，顯示了現(xiàn)有技術；圖2是圖1的一部分的放大示意圖；圖3是顯示在垂直于轉子旋轉軸線平面上的用于將可動葉片安裝到轉子盤上的裝置的示意縱向圖；圖4和5是對應于圖1一部分的放大示意圖，并且顯示了本發(fā)明的兩個實施例；以及圖6是從轉子外側沿著徑向方向看的空腔底部的局部示意圖。
具體實施例方式
參照圖1，圖1是在包括轉子旋轉軸線10的平面上的渦輪機轉子截面縱向示意圖。轉子包括相互連接的渦輪盤11、安裝到所述渦輪盤上的葉片12、以及用于防止葉片相對于渦輪盤軸向移動的系統(tǒng)13，該系統(tǒng)由設置在葉片之間的護罩和擋圈構成，護罩和擋圈以圖2更清楚顯示的方式固定到渦輪盤上。轉子通過驅動錐15連接到渦輪14的軸上。
在圖2中，可以看到兩個相鄰渦輪盤20和21通過在兩個渦輪盤20與21之間沿著旋轉軸線垂直延伸的護罩22相互連接。擋圈23設置在第一轉子盤20與護罩22之間，另一擋圈25設置在護罩22與另一轉子盤21之間。
在現(xiàn)有技術中，在靜止和常溫下，葉片12的軸線24垂直于轉子的旋轉軸線10延伸。
圖3顯示了用于將葉片12徑向固定在轉子盤11上的公知裝置，該裝置是燕尾型，并且包括形成在葉片12一端并安裝到轉子的對應盤11上的突出部30，所述突出部被稱作葉片根或球根，并且與通過稱作狹槽的空腔在轉子盤11的周邊上形成的凹入部31相互配合。
葉片根30具有平面表面34，平面表面34與旋轉軸線10平行并且朝向形成狹槽31底部的大體上的平面表面35。
當渦輪機運行時，轉子結構受到軸向、徑向和切向力，并且也受到溫度梯度的作用，導致引起葉片12的自由端附加軸向移位的變形。在圖2中，可以看到葉片的軸線24占據一個與轉子旋轉軸線10不垂直的方位，葉片軸線的附加傾斜指向下游或者上游。此外，溫度梯度導致構成葉片12的材料膨脹，并且導致所述葉片12相對于轉子旋轉軸線10附加徑向移位。
在圖4所示本發(fā)明第一實施例中，與垂直于葉片軸線24的葉片根30的表面34相對應的空腔31或狹槽的表面35相對于轉子旋轉軸線10成角度α向上游傾斜。
這意味著，在靜止時，軸線24向上游傾斜角度α，如圖4所示。在運行時，軸向、徑向和切向應力以及溫度梯度導致引起葉片12的自由端軸向附加移位的變形，結果使軸線24向下游傾斜，從而使它回到與轉子的旋轉軸線10大體上垂直的位置，在靜止時的傾斜角度α確定成盡可能精確地補償葉片12的附加偏斜。
在圖5所示本發(fā)明第二實施例中，與平行于轉子旋轉軸線10的空腔31或狹槽的表面35相對應的葉片根30的表面34在靜止時相對于葉片軸線24的垂直方向向上游傾斜角度α’。
其結果是，在靜止時，軸線24向上游傾斜角度α’，如圖5所示。在運行時，上述應力具有升高軸線24的作用，使得它回到與轉子的旋轉軸線10大體上垂直的位置，角度α’預先確定成盡可能精確地補償葉片12的附加偏斜。
葉片的附加偏斜可以在不同級中指向上游或下游。在靜止并且在常溫狀態(tài)下，本發(fā)明的安裝裝置可以使葉片軸線24在渦輪的不同級中相互獨立第向上游或者向下游傾斜角度α或α’，以便盡可能好地補償軸線的附加傾斜，并使它們在運行時回到與轉子的旋轉軸線10垂直的位置。
該裝置不將每個渦輪機局限于單一實施例。渦輪機可以包括本發(fā)明的兩個實施例，即，在一個或者多個級中，與垂直于葉片軸線24的葉片根30的表面34配合的空腔31的表面35相對于轉子的旋轉軸線10傾斜角度α，并且還在一個或多個渦輪盤上，與平行于轉子的旋轉軸線10的空腔31的表面35配合的葉片根30的表面34相對于葉片軸線24的垂直方向傾斜角度α’。
本發(fā)明的連接裝置可用于葉片和轉子盤之間的連接，在轉子盤中，空腔或狹槽31不必平行于轉子的旋轉軸線10定向。圖6顯示了空腔或狹槽31的底表面35沿著相對于轉子的旋轉軸線10成角度β的方向縱向地定向的結構。
這種定向也是接收在空腔或狹槽31中的葉片根30的定向。更精確地，角度β是空腔31和葉片根30的縱向方向與平行于旋轉軸線并且位于圖6的平面中的直線之間的角度，該平面是一個平行于轉子的旋轉軸線10的平面。
權利要求
1.一種在渦輪機中用于將葉片安裝到渦輪轉子盤上的安裝裝置，葉片根形成突出部，突出部徑向地配合并保持在轉子盤上的互補形狀的空腔中，并具有防止葉片根在空腔中軸向移動的裝置，其中，在靜止和均勻溫度條件下，葉片軸線沿著一方向并成一角度地相對于與轉子旋轉軸線垂直的方向向上游或下游傾斜，所述方向和角度設計成至少部分地補償在渦輪機運行過程中由施加到轉子上的機械和熱應力導致的葉片軸線的移位。
2.如權利要求1所述的安裝裝置，其特征在于，與垂直于葉片軸線的葉片根的表面配合的空腔的表面相對于轉子旋轉軸線成角度α傾斜。
3.如權利要求1所述的安裝裝置，其特征在于，與垂直于轉子旋轉軸線的空腔的表面配合的葉片根的表面相對于葉片軸線的垂直方向成角度α’傾斜。
4.如權利要求2或3所述的安裝裝置，其特征在于，角度α和α’確定成，使得在運行時葉片軸線大體上垂直于轉子旋轉軸線。
5.如權利要求2或3所述的安裝裝置，其特征在于，角度α和α’位于-1.5°到+1.5°的范圍內。
6.如權利要求1所述的安裝裝置，其特征在于，在靜止時，至少一個渦輪級的葉片軸線指向上游。
7.如權利要求1所述的安裝裝置，其特征在于，在靜止時，至少一個渦輪級的葉片軸線指向下游。
8.如權利要求1所述的安裝裝置，其特征在于，防止葉片根在空腔中軸向移動的裝置包括環(huán)形擋圈，環(huán)形擋圈通過轉子盤攜帶的護罩壓入在位。
9.如權利要求1所述的安裝裝置，其特征在于，空腔和葉片根具有平行于轉子旋轉軸線、或者在平行于旋轉軸線的平面內相對于所述軸線成角度β的縱向定向。
10.如權利要求1所述的安裝裝置，其特征在于，葉片根和空腔是燕尾型。
全文摘要
一種在渦輪機中用于將葉片(12)安裝到渦輪轉子盤(11)上的安裝裝置，葉片根(30)形成突出部，突出部徑向地配合并保持在轉子盤上的互補形狀的空腔(31)中，并具有防止葉片根(30)在空腔中軸向移動的裝置，葉片軸線(24)沿著一方向并成一角度地相對于與轉子旋轉軸線(10)垂直的方向向上游或下游傾斜，所述方向和角度設計成至少部分地補償在渦輪機運行過程中由施加到轉子上的機械和熱應力導致的葉片軸線(24)的移位。
文檔編號F01D5/30GK1607319SQ200410088130
公開日2005年4月20日 申請日期2004年10月14日 優(yōu)先權日2003年10月16日
發(fā)明者保羅·羅德里格斯, 讓-呂客·蘇皮佐恩 申請人:Snecma發(fā)動機公司