專利名稱：密封板和輪葉保持銷組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及這樣的密封布置該密封布置用于軸流式流體渦輪，或者包括具有從 盤沿徑向延伸的多個(gè)沿軸向插入的渦輪葉片或輪葉的轉(zhuǎn)子葉輪或盤的其它機(jī)器轉(zhuǎn)子。具體 而言，本發(fā)明涉及輪葉端部密封組件，其包括用于將分段式密封板附連到渦輪葉輪上以密 封輪葉和葉輪之間的交接部以及防止輪葉的軸向運(yùn)動的裝置。
背景技術(shù)：
在軸流式燃?xì)廨啓C(jī)中，多個(gè)葉片或輪葉通常借助于葉片或輪葉的基部處的鳩尾榫 或杉樹形區(qū)段(本文中有時(shí)稱為“附連部分”)和形成于轉(zhuǎn)子盤中的對應(yīng)的沿軸向延伸的槽 口之間的匹配接合來附連到渦輪轉(zhuǎn)子盤或葉輪中的各個(gè)上。雖然這些布置提供了優(yōu)良的徑 向保持，但是必須提供額外的機(jī)構(gòu)來保持各個(gè)葉片或輪葉，防止在其相應(yīng)的轉(zhuǎn)子盤槽口內(nèi) 的軸向運(yùn)動。另外，必須在盤的下游側(cè)上密封渦輪輪葉/渦輪葉輪附連件交接部。就此而 言，冷卻空氣典型地被引導(dǎo)到葉輪中的間隙槽口或根部歧管中、單獨(dú)的輪葉附連件內(nèi)側(cè)，冷 卻空氣從那里流到輪葉的內(nèi)部腔體中。當(dāng)各個(gè)葉片或輪葉的典型的鳩尾榫或杉樹形附連部 分緊貼地裝配到轉(zhuǎn)子盤中對應(yīng)的槽口中時(shí)，制造誤差和葉片一葉片以及葉輪一葉輪之間的 差異會在根部歧管的端部處、輪葉和盤之間引起泄漏。因此，通常安裝端蓋板來減少這種泄 漏。合乎需要的是這種端蓋板為相對簡單和成本有效的設(shè)計(jì)。仍然存在對于更高效且更有效的機(jī)構(gòu)的需要，以便將密封板附連到渦輪轉(zhuǎn)子葉輪 或盤上，以不僅對泄露進(jìn)行密封而且還提供鎖定功能，從而使得輪葉不能在它們的相應(yīng)的 盤槽口內(nèi)沿軸向運(yùn)動。

發(fā)明內(nèi)容
在第一個(gè)示例性但非限制性的方面，本發(fā)明涉及一種用于機(jī)器轉(zhuǎn)子的盤，其包括 盤主體，其具有形成有多個(gè)沿軸向定向的槽口的外周緣；多個(gè)輪葉，各個(gè)輪葉具有翼型部分 和附連部分，附連部分沿軸向裝載到多個(gè)沿軸向定向的槽口中的相應(yīng)的一個(gè)中；繞著盤主 體的外周緣而布置的多個(gè)弓形密封板片段，多個(gè)弓形密封板片段中的一個(gè)覆蓋多個(gè)沿軸向 定向的槽口中的至少兩個(gè)和多個(gè)輪葉的相應(yīng)的附連部分；以及保持銷，其沿軸向延伸通過 多個(gè)弓形密封板片段中的一個(gè)，并且延伸到盤主體中的相應(yīng)的沿軸向定向的孔中；所述保 持銷具有可與鎖定鍵接合且適于使鎖定鍵運(yùn)動到鎖定位置上的內(nèi)端，鎖定鍵防止多個(gè)輪葉 中的一對相鄰的輪葉的軸向運(yùn)動。在另一個(gè)示例性但非限制性的實(shí)施例中，提供了一種用于機(jī)器轉(zhuǎn)子的盤，其包括 盤主體，其具有形成有多個(gè)沿軸向定向的槽口的外周緣；多個(gè)輪葉，各個(gè)輪葉具有翼型部分 和附連部分，附連部分沿軸向裝載到多個(gè)沿軸向定向的槽口中的相應(yīng)的一個(gè)中；以及繞著 盤主體的外周緣而布置的多個(gè)弓形密封板片段，多個(gè)弓形密封板片段中的一個(gè)覆蓋多個(gè)沿 軸向定向的槽口中的至少兩個(gè)和多個(gè)輪葉的相應(yīng)的附連部分；以及至少一個(gè)保持銷，其沿 軸向延伸通過多個(gè)弓形密封板片段中的一個(gè)，并且延伸到盤主體中的沿軸向定向的孔中；該至少一個(gè)保持銷具有可與鎖定鍵接合且適于使鎖定鍵運(yùn)動到鎖定位置上的內(nèi)端，鎖定鍵 防止多個(gè)輪葉中的一對相鄰的輪葉的軸向運(yùn)動；其中，盤中的沿軸向定向的孔與盤主體中 的徑向槽口相交，鎖定鍵位于徑向槽口中，并且可沿徑向向外運(yùn)動到切口中，切口分別形成 于多個(gè)輪葉中的這一對相鄰的輪葉中；其中，該至少一個(gè)保持銷在其相應(yīng)的內(nèi)端和外端上 設(shè)有第一突出部和第二突出部，第一突出部和第二突出部在沿直徑(diametrically)相對 的方向上延伸；其中，沿軸向定向的孔沿著其徑向內(nèi)側(cè)形成有凹槽，凹槽大小設(shè)置成和成形 成以便在使所述保持銷運(yùn)動通過沿軸向定向的孔時(shí)容納第一突出部，徑向槽口定位成以便 容許至少一個(gè)保持銷和第一突出部旋轉(zhuǎn)，使得第一突出部運(yùn)動成與鎖定鍵接合，并且使鎖 定鍵沿徑向向外運(yùn)動到鎖定位置上。在又一個(gè)示例性但非限制性的實(shí)施例中，提供了一種用于將輪葉和密封板片段固 定到機(jī)器轉(zhuǎn)子盤主體上的保持銷，其包括具有內(nèi)端和外端的細(xì)長的銷主體，內(nèi)端形成有第 一基本長方形的突出部，而外端形成有第二基本弓形的突出部；第一突出部和第二突出部 在基本沿直徑相對的方向上從銷主體延伸?，F(xiàn)在將結(jié)合下面標(biāo)示的附圖來對本發(fā)明進(jìn)行描述。


圖1是渦輪盤和安裝好的輪葉的局部端視圖，其顯示了根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)示例 性但非限制性實(shí)例的保持銷槽口和相關(guān)聯(lián)的鎖定鍵(以虛線)，但是為了易于理解而移除 了端蓋板；
圖2是沿著圖1的線2-2獲得的局部截面；
圖3是轉(zhuǎn)子盤的外端的局部截面，其顯示了圖1的保持銷的內(nèi)部槽口構(gòu)造，并且以虛線 顯示了相關(guān)聯(lián)的鎖定鍵；
圖4、5和6分別是圖1-3所示的鎖定鍵的側(cè)視圖、正視圖和俯視圖； 圖7是圖1所示的保持銷的側(cè)視圖； 圖8是圖7所示的銷的正視圖； 圖9是通過端蓋板插入的圖8所示的保持銷的正視圖10是示出了使蓋板在渦輪盤上保持就位的、圖7和8所示的保持銷和鎖定鍵的局部 側(cè)視截面圖11是顯示了一種備選的端蓋板密封布置的側(cè)視截面詳圖； 圖12是顯示了另一種備選的端蓋板密封布置的側(cè)視截面詳圖；以及 圖13是顯示了用于與圖1-8所示的保持銷和鎖定鍵組件一起使用的另一個(gè)端蓋板構(gòu) 造的局部側(cè)視截面。部件列表 10轉(zhuǎn)子葉輪或盤 12杉樹式槽口 14杉樹式槽口 16葉片或輪葉 18葉片或輪葉 20翼型部分22附連部分
24杉樹形柱
26沿軸向延伸的孔
28內(nèi)側(cè)帶凹槽部分
30沿周向延伸的徑向槽口
32凹部(切口)
34鎖定鍵
36凹槽
38內(nèi)表面
40保持銷
42內(nèi)端
44第一突出部或凸起 46外端
48第二突出部或凸起 50工具槽口 52端面 54密封板 56平的內(nèi)表面 58內(nèi)支腿 60外支腿
62沿周向延伸的凹槽
64指向內(nèi)部的支腿部分
66指向外部的支腿部分
70邊緣
72邊緣
74環(huán)形間隔件
76凹槽或槽口
78貫穿孔口或孔
80或80’、88卡口附連特征
82或82，鉤
84，84’唇緣或緣邊
86或86’密封件
90板片段
92內(nèi)邊緣
94凹部
96緣邊
98盤主體。
具體實(shí)施例方式最初參照圖1-3，部分地顯示了軸向流體流渦輪轉(zhuǎn)子葉輪或盤10的外周緣。葉輪 或盤(或盤主體)10的外周緣形成為包括多個(gè)沿周向隔開且沿軸向延伸的所謂的“杉樹” 式槽口(在12、14處顯示了兩個(gè))。杉樹式槽口成形成以便分別接收葉片或輪葉16、18，其 中的各個(gè)均包括從內(nèi)部根部或附連部分22沿徑向向外延伸的翼型部分20，內(nèi)部根部或附 連部分22形成為匹配地接合其相關(guān)聯(lián)的杉樹式槽口 12或14。輪葉構(gòu)造本質(zhì)上是眾所周知 的，并且不需要對其進(jìn)行進(jìn)一步的描述。盤槽口布置使得杉樹形柱M形成于葉輪或盤10的周緣中，例如，沿周向在各對杉 樹形槽口 12、14之間。各個(gè)柱M被機(jī)械加工為或以別的方式形成為包括沿軸向延伸的基 本圓的孔26(見圖3)，孔沈具有沿著其長度的一部分延伸的徑向內(nèi)側(cè)帶凹槽部分觀?？?26與沿周向延伸的槽口 30相交，槽口 30延伸跨過柱M的整體寬度，如從圖1中最佳地了 解的那樣。各個(gè)槽口 30可與形成于相鄰的輪葉16、18中的一對切口或凹部32沿軸向?qū)?zhǔn) (見圖2)，而且鎖定鍵34位于槽口 30中，并且沿徑向凸入到孔沈中。圖4-6更詳細(xì)地示出了鎖定鍵34。該鎖定鍵沿周向方向略微伸長(圖5)，并且在 橫截面上基本是正方形(圖3和4)，由四個(gè)側(cè)面、徑向外表面和徑向內(nèi)表面限定。槽口 36 沿周向方向沿著其下表面或徑向內(nèi)表面38的整體而延伸。相對端(沿周向方向)在40、42 處是漸縮的(見圖6)。轉(zhuǎn)到圖7和8，示出了保持銷40的一個(gè)非限制性實(shí)例。細(xì)長保持銷40在截面上是 基本圓形的，并且在其相對端處形成有一對突出部。更具體而言，銷40的內(nèi)端42(即插入 葉輪或盤10中的那端)設(shè)有沿徑向向外(沿其最終安裝好的定向)延伸的第一突出部或 凸起44，而外端46設(shè)有沿徑向(也沿其最終安裝好的定向)向內(nèi)延伸的第二突出部或凸起 48。第一突出部44具有大體長方形的形狀，而第二突出部48具有大體弓形的形狀。工具 槽口 50在外端46處延伸越過端面52，并且有助于銷40的旋轉(zhuǎn)，如下面更加詳細(xì)地描述?，F(xiàn)在參照圖9和10，多個(gè)以弓形的方式分段的端蓋或密封板M組裝在轉(zhuǎn)子盤周 圍，各個(gè)蓋或密封板片段與至少兩個(gè)輪葉/盤交接部交迭。更具體而言，并且如在圖10中 最佳地看到的那樣，所顯示的示例性但非限制性實(shí)施例中的各個(gè)端蓋或密封板片段M可 設(shè)有基本平的內(nèi)表面56，該內(nèi)表面56適于接合輪葉的端部和轉(zhuǎn)子盤的相鄰部分。各個(gè)密 封板片段M的徑向外端可形成有基本U形的截面(在如圖10所示的端視圖中)，該基本U 形的截面由內(nèi)支腿58和外支腿60限定，從而在內(nèi)支腿58和外支腿60之間限定沿周向延 伸的凹槽62。密封板片段M的徑向內(nèi)端包括第一沿軸向指引且指向內(nèi)部的支腿部分64和 在邊緣70處終止的沿軸向指向外部的支腿部分66，邊緣70適于與環(huán)形間隔件74的邊緣 72緊密對準(zhǔn)，并且與該邊緣基本密封。在密封板片段的各端部之間的中間處存在沿周向延 伸的樁定凹槽或槽口 76，樁定凹槽或槽口 76與貫穿孔口 78相交，貫穿孔口 78適于與柱M 中的孔沈?qū)?zhǔn)。雖然針對密封板片段M顯示了一個(gè)孔口 78，但是將理解，可提供不止一 個(gè)孔口來容納類似數(shù)量的保持銷40，情況取決于各個(gè)密封板片段的弓形程度。在組裝好之 后，保持銷40的突出部48彎曲或樁接(stake)到樁定凹槽76中，以防止銷在渦輪的運(yùn)行 期間旋轉(zhuǎn)。在使用中，在鎖定鍵34和相鄰的輪葉34安裝在葉輪或盤上之后，密封板片段M 相對于渦輪盤定位和定向，其中孔78與孔沈?qū)?zhǔn)，保持銷40通過孔78插入且被推過孔26，沿直徑相對的突出部44、48關(guān)于圖7所示的定向反向，使得突出部44沿著孔沈的徑向 內(nèi)側(cè)帶凹槽部分觀滑動。一旦完全插入，就通過接合在槽口 50中的工具使保持銷40旋轉(zhuǎn) 180度，使得突出部44接合鎖定鍵34中的凹槽36，并且將該突出部沿徑向向外推到圖3所 示的位置。同時(shí)，使弓形外突出部48旋轉(zhuǎn)成與密封板片段中的槽口 76的下邊緣或臺肩接 合。因此，承座在鎖定鍵槽口 36中的突出部44、凸到槽口 30中的鎖定鍵34和與密封蓋片 段M接合的突出部48之間的互相作用起作用來使密封板片段M抵靠著盤保持就位，而且 還防止了相鄰的輪葉16、18在它們的相應(yīng)的槽口 12、14內(nèi)的軸向運(yùn)動。圖11和12示出了備選的密封板構(gòu)造，其使得能夠用在密封板片段的徑向外端處 的卡口特征80或80’安裝到葉輪或盤上。在各種情況下，鉤82或82’分別在形成于盤上 的唇緣或緣邊84、84’上沿徑向接合和裝載，從而在組裝期間促進(jìn)保持。另外，各構(gòu)造可結(jié) 合(圖11)密封件86或86’或者與密封件86或86’協(xié)作(圖12)，以最小化沿著輪葉附連 部分的泄漏。圖13在88處顯示了在其它方面類似的密封板片段90的徑向內(nèi)端處的另一個(gè)卡 口型附連特征，其中，偏移內(nèi)邊緣92承座在凹部94中，在形成于盤主體98上并且限定凹部 94的一部分的緣邊96后面。緣邊96阻止密封板片段在組裝期間沿軸向滑出盤主體。在渦輪的運(yùn)行期間，圖10-12中的密封板片段M沿徑向裝載在盤10的柱M的傾 斜表面100上，而圖13中的密封板片段90則裝載在盤主體98的水平表面102上。將理解，密封板片段的弓形程度以及密封板片段和渦輪葉輪或盤之間的確切的密 封構(gòu)造可隨具體應(yīng)用而改變。另外，密封板片段的端部邊緣本身可接合相鄰的密封板片段 的端部邊緣，或者它們可交迭。雖然已經(jīng)結(jié)合目前被認(rèn)為是最實(shí)用和優(yōu)選的實(shí)施例的內(nèi)容對本發(fā)明進(jìn)行了描述， 但是將理解，本發(fā)明將不限于公開的實(shí)施例，而是相反，本發(fā)明意圖覆蓋包括在所附權(quán)利要 求書的精神和范圍內(nèi)的各種修改和等效布置。
權(quán)利要求
1.一種用于機(jī)器轉(zhuǎn)子的盤，其包括盤主體(10)，該盤主體具有形成有多個(gè)沿軸向定 向的槽口(12，14)的外周緣；多個(gè)輪葉(16，18)，各個(gè)輪葉具有翼型部分00)和附連部 分(22)，所述附連部分02)沿軸向裝載到所述多個(gè)沿軸向定向的槽口(12，14)中的相應(yīng) 的一個(gè)中；繞著所述盤主體的所述外周緣而布置的多個(gè)弓形密封板片段(M)，所述多個(gè)弓 形密封板片段中的一個(gè)覆蓋所述多個(gè)沿軸向定向的槽口中的至少兩個(gè)和所述多個(gè)輪葉的 相應(yīng)的附連部分；以及保持銷(40)，該保持銷沿軸向延伸通過所述多個(gè)弓形密封板片段中 的所述一個(gè)，并且延伸到所述盤主體中的相應(yīng)的沿軸向定向的孔06)中；所述保持銷00) 具有可與鎖定鍵接合且適于使所述鎖定鍵(34)運(yùn)動到鎖定位置上的內(nèi)端，所述鎖定鍵防 止所述多個(gè)輪葉中的一對相鄰的輪葉的軸向運(yùn)動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的盤，其特征在于，所述盤主體中的所述沿軸向定向的孔06) 與所述盤主體中的徑向槽口(30)相交，所述鎖定鍵(34)位于所述徑向槽口中，并且可沿徑 向向外運(yùn)動到分別形成于所述多個(gè)輪葉中的所述一對相鄰的輪葉中的切口(32)中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的盤，其特征在于，所述保持銷00)在該保持銷的相應(yīng)的內(nèi)端 和外端上設(shè)有第一突出部G4)和第二突出部(48)，所述突出部在沿直徑相對的方向上延 伸。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的盤，其特征在于，所述沿軸向定向的孔06)沿著該孔的徑向 內(nèi)側(cè)形成有凹槽( )，所述凹槽大小設(shè)置成和成形成以便在所述保持銷運(yùn)動通過所述沿軸 向定向的孔時(shí)容納所述保持銷GO)上的所述第一突出部(44)，所述徑向槽口(30)定位成 以便容許所述保持銷GO)旋轉(zhuǎn)，使得所述第一突出部G4)運(yùn)動成與所述鎖定鍵(34)接 合，并且使所述鎖定鍵沿徑向向外運(yùn)動到所述鎖定位置上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的盤，其特征在于，所述第二突出部08)可與所述多個(gè)弓形密 封板片段(54)中的所述一個(gè)的外表面接合，以使所述一個(gè)弓形密封板片段抵靠著所述盤 主體保持就位。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的盤，其特征在于，所述保持銷GO)在該保持銷的外端處跨過 端面形成有工具接合槽口(50)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的盤，其特征在于，所述鎖定鍵(34)具有四個(gè)側(cè)面、徑向外表面 和徑向內(nèi)表面，所述徑向內(nèi)表面(38)形成有適于接收所述第一突出部的凹槽(36)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的盤，其特征在于，當(dāng)所述鎖定鍵(34)處于所述鎖定位置上時(shí)， 所述第二突出部G8)接合形成于所述多個(gè)弓形密封板片段中的所述一個(gè)中的槽口(76)的 肩部。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的盤，其特征在于，所述多個(gè)弓形密封板片段中的所述一個(gè)在 徑向外端處形成有鉤部分(82)，所述鉤部分(8 沿徑向支承在形成于所述盤主體上的唇 緣(84)上。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的盤，其特征在于，密封元件(86)在所述多個(gè)弓形密封板片段 中的所述一個(gè)的所述徑向外端處放置于所述盤主體和所述多個(gè)弓形密封板片段中的所述 一個(gè)之間。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的盤，其特征在于，所述多個(gè)弓形密封板片段中的所述一個(gè)形 成有承座在形成于所述盤主體中的凹部(94)中的沿徑向偏移的內(nèi)邊緣(92)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的盤，其特征在于，所述多個(gè)弓形密封板片段中的所述一個(gè)包括在其徑向內(nèi)端處沿軸向凸出的凸緣(66)，所述凸緣(66)適于與相鄰的間隔件(74)交接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種密封板和輪葉保持銷組件。一種用于機(jī)器轉(zhuǎn)子的盤包括盤主體(10)，具有形成有多個(gè)沿軸向定向的槽口(12,14)的外周緣；多個(gè)輪葉(16,18)，各個(gè)輪葉具有翼型部分(20)和附連部分(22)，附連部分沿軸向裝載到多個(gè)沿軸向定向的槽口中相應(yīng)的一個(gè)中。繞盤主體的外周緣布置的多個(gè)弓形密封板片段(54)，其各自覆蓋多個(gè)沿軸向定向的槽口中的至少兩個(gè)和多個(gè)輪葉的相應(yīng)的附連部分。保持銷(40)沿軸向延伸過多個(gè)弓形密封板片段中的各個(gè)，并且延伸到盤主體中的沿軸向定向的孔(26)中。保持銷具有可與鎖定鍵接合且適于使鎖定鍵(34)運(yùn)動到鎖定位置上的內(nèi)端，其防止多個(gè)輪葉中的一對相鄰的輪葉的軸向運(yùn)動。
文檔編號F01D5/20GK102128056SQ20111002111
公開日2011年7月20日 申請日期2011年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月19日
發(fā)明者M·T·哈夫納 申請人:通用電氣公司